Equipo 1: Condiciones astronómicas de nuestro planeta

BLOQUE 2: EXPLICA LAS CONDICIONES ASTRONÓMICAS DEL PLANETA
Secuencia Didáctica 1: El origen del Universo y delSistema Solar
• Formación del Universo y sus componentes
• La formación del Sistema Solar
• Estructura del Sol y sus características
S.D. 1 FORMACIÓN DEL UNIVERSO Y SUS COMPONENTES.
El Sol y la Tierra, junto con el resto de los cuerpos que conforman el Sistema Solar, tienen un origen y una
evolución comunes con el Universo, por lo tanto no pueden estudiarse como cuerpos aislados; por el contario,
su estudio debe realizarse considerando las relaciones que establecen con los elementos de ese gran sistema
llamado Universo.
El conocimiento del Universo y de la Tierra ha sido, desde la antigüedad, objeto de estudio de muchas culturas
que, incluso, se han esforzado para dar respuesta a preguntas tales como:
¿Qué es el universo? ¿Cómo se originó? ¿Qué lugar ocupa la Tierra en él? ¿Cuál fue el origen de nuestro
planeta como parte del Sistema Solar?
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ORIGEN DEL UNIVERSO
Una de las teorías científicas más aceptadas acerca del origen del Universo es la del Big Bang o Gran
Explosión, formulada por Georges Lemaitre en 1931 y posteriormente complementada por George Gamow en
1948.
Inicialmente la teoría maneja que toda la materia y la energía existente se concentraron en un solo punto; en un
átomo primitivo (primordial). La materia tomó una forma esférica, alcanzó gran densidad y temperatura hasta
que finalmente explotó, se dispersó y se fue condensando hasta formar estrellas, las cuales se agruparon y
formaron galaxias y grupos de galaxias que se dirigieron hacia todas las direcciones. Se calcula que este hecho
ocurrió hace unos 15,000 mil millones o 20,000 mil millones de años. Debido a la gran distancia entre las
galaxias, la atracción gravitacional es baja, por lo que el Universo continúa con su expansión. Se cree que al
disminuir la fuerza de repulsión, el Universo se volverá a contraer y se repetirá el proceso de la Gran Explosión.
A esta teoría basada en esta creencia, se le conoce como la del Universo Pulsante o Pulsátil.
La teoría continúa asegurando que después del colapso total,
seguirá una nueva expansión, otro Big Bang, y así
indefinidamente en una infinita serie de Big Bang y Big Crunch
que con justificarían también un número infinito de universos.
La teoría no entra a explicar las causas del Big Bang
La prueba de esta teoría se debe al astrónomo Edwin Hubble,
que en 1929 observó que el universo está expandiéndose
continuamente y que por tanto, todas las galaxias se alejan
entre sí. Pero el origen del Big Bang, es el mayor misterio de
todos los tiempos. A pesar de que la llamamos teoría del Big
Bang; lo paradójico es que no nos dice nada del Big Bang
Preguntas: ¿Tuvo el universo un inicio? ¿De dónde viene el
universo? ¿Cómo y por qué empezó? ¿Tendrá final? ¿Cómo
será ese final? ¿Qué estalló en el Big Bang? ¿Por qué estalló?
¿Qué había antes del gran estallido?
La geometría local del universo se determina
aproximadamente si Omega es menos que, igual a o
mayor de 1. De arriba hacia abajo:
1) un universo esférico ("riemanniano" o de
curvatura positiva),
2) un universo hiperbólico ("lobachevskiano" o
de curvatura negativa), y
3) un universo plano o de curvatura 0.
ELEMENTOS DEL UNIVERSO
Galaxia: Todo el conjunto de astros que forman la vía láctea.
Estrella: Cuerpo celeste con luz propia.
Planeta: Cuerpo celeste que no tiene luz propia y gira alrededor de una estrella.
Cometa: Cuerpo celeste formado por un núcleo poco denso y una cauda o cola que refleja la luz del sol.
Asteroide: Es un cuerpo rocoso, carbonáceo o metálico más pequeño que un planeta y que orbita alrededor del
Sol.
Quasar: Objeto de apariencia estelar que emite radiaciones electromagnéticas y se aleja de nosotros a gran
velocidad.
Meteorito: Roca cósmica que cae sobre la tierra.
Satélite: Cuerpo celeste opaco que gira alrededor de la tierra.
Nebulosa: Nube de materia cósmica que al concentrarse da origen a una estrella o a un enjambre de estas.
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Cúmulo: Es un grupo de estrellas atraídas entre sí por su gravedad mutua. La clasificación tradicional incluye
dos tipos de cúmulos estelares: cúmulos globulares y cúmulos abiertos.
Pulsar: Estrella de neutrones muy compacta y brillante que emite radiación intensa a intervalos regulares.
Agujero Negro: es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior,
con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula ni la
energía, por ejemplo la luz, puede escapar de dicha región.
CLASIFICACIÓN DE LAS GALAXIAS
De acuerdo a su forma y características básicas, las galaxias que forman al Universo se clasifican en:
a) Elípticas. Su forma varía desde circular hasta elíptica. Son de color rojo, están formadas por estrellas
y se consideran viejas en su etapa de evolución. Sus masas van de 106 a 1013 veces la masa del sol los
tamaños de 1 kiloparsec (kpc) a 150 kpc de diámetro. El 70% del total de galaxias son elípticas pero la mayoría
son enanas.
1Parsec=3.26 Años Luz, 1 Año Luz=10 billones de km 1 kpc=1000pc 1 Mpc=1000000pc
b) Espirales. Son planas (excepto en el centro), con brazos que salen del centro. Son de color azul,
están formadas por estrellas y nubes de gases cósmicos, y se encuentran en la madurez de su etapa de
evolución. A este grupo pertenece nuestra galaxia. Aproximadamente el 15% de las galaxias son espirales
normales y barradas. Sus masas van de 109 a 1012 masas solares y sus diámetros de 6 a 100 kpc
c) Irregulares. Carecen de forma definida. Son de color blanco y están constituidas por algunas
estrellas, pero predominan el polvo y el gas cósmico. Se consideran jóvenes en cuanto a su etapa de evolución.
Aproximadamente el 15% de las galaxias son irregulares pero de baja masa, de 107 a 1010 masas solares.
d) Lenticulares. Una galaxia lenticular es un tipo de galaxia intermedia entre una galaxia elíptica y una
galaxia espiral. Tienen forma de disco y han consumido la mayor parte de su materia interestelar. Carecen de
brazos espirales.
e) Espiral barrada. Una galaxia espiral barrada es una galaxia que posee en su núcleo una barra central
de estrellas que abarca de un lado al otro de la galaxia. Las barras son relativamente comunes en las galaxias y
afectan al movimiento de las estrellas, del gas interestelar, e incluso de los brazos espirales.
Galaxias activas
Las galaxias activas son galaxias que liberan grandes cantidades de energía y/o materia al medio interestelar
mediante procesos que no están relacionados con los procesos estelares ordinarios. Aproximadamente un 10 %
de las galaxias pueden clasificarse como galaxias activas.
La mayor parte de la energía emitida por las galaxias activas proviene de una pequeña y brillante región del
núcleo de la galaxia, y en muchos casos se observan líneas espectrales de emisiones anchas y/o estrechas, que
evidencian la existencia de grandes masas de gas girando alrededor del centro de la galaxia.
Radiogalaxias
Las radiogalaxias suelen estar asociadas a galaxias tipo E con núcleo activo. Emiten a longitudes de onda de
radio y algunas pueden ser relativamente débiles. Suelen ser galaxias que se extienden por amplias zonas del
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espacio. Presentan un núcleo brillante y normalmente suelen estar rodeadas por dos chorros de partículas de
grandes dimensiones. Además, en muchas de ellas se ha detectado radiación sincrotrón.
Cuásares
Los cuásares tienen aparentemente el mismo aspecto de una estrella; de ahí su nombre, que proviene de la
contracción inglesa quasi-stellar.
Consisten en un núcleo no resuelto y muy luminoso con fuertes líneas de emisión anchas y estrechas. Son más
que núcleos de galaxias activas muy lejanas de las que únicamente somos capaces de detectar su núcleo.
Se sabe que la masa de estos objetos es muy elevada y generalmente presentan una forma estructurada.
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http://www.astrofisicayfisica.com/2010/06/clasificacion-de-las-galaxias-segun-la.html
http://infobservador.blogspot.mx/2011/02/la-clasificacion-de-las-galaxias.html
http://www.natureduca.com/cosmos_galaxias3.php
LA VIA LÁCTEA
Los astrónomos consideran que en la Vía Láctea existen más de 150 mil millones de estrellas (70% en el centro
y 30% en los brazos). Desde la Tierra, solamente podemos ver aproximadamente 6,000 estrellas individuales.
Esta es una pequeña fracción de las estrellas de nuestra galaxia.
La Galaxia de la Vía Láctea o simplemente Vía Láctea es la galaxia espiral en la que se encuentra el Sistema
Solar y, por ende, la Tierra. Según las observaciones, posee una masa de 1012 masas solares y es una espiral
barrada y presenta varios brazos; con un diámetro medio de unos 100.000 años luz, estos son
aproximadamente 1 trillón de km, se calcula que contiene entre 200.000 millones y 400.000 millones
de estrellas. La distancia desde el Sol hasta el centro de la galaxia es de alrededor de 27.700 años luz
(8.500 pc, es decir, el 55 por ciento del radio total galáctico). La Vía Láctea forma parte de un conjunto de unas
cuarenta galaxias llamado Grupo Local, y es la segunda más grande y brillante tras la Galaxia de
Andrómeda (aunque puede ser la más masiva, al mostrar un estudio reciente que nuestra galaxia es un 50 %
más masiva de lo que se creía anteriormente.2 )
Nuestra estrella, el Sol, forma parte de las miles de millones de estrellas que conforman a la galaxia de la Vía
Láctea y está ubicado a 27,000 años luz del centro de la galaxia.
Es preciso aclarar que, debido a las enormes distancias que existen en el Universo, resultaría impráctico
medirlas en kilómetros ya que resultarían cifras exageradamente grandes. Por esta razón se estableció medirlas
en unidades llamadas años luz; este sistema se basa en la distancia que recorre la luz (a 300,000 km/s) en un
año. De tal forma que si se quisiera recorrer toda la galaxia de lado a lado, pasando por su centro, la distancia
es tan grande que se necesitaría viajar a una velocidad de 300,000 km/s durante 100,000 años para recorrer
toda esta distancia. Con esto queda una idea más clara de lo enorme es la galaxia que habitamos.
El Sol, junto con el resto de las estrellas y el material interestelar de la galaxia, se mueven en un mismo sentido
alrededor de un centro común. El material gira a una velocidad relativamente uniforme, así los objetos más
interiores cumplen una rotación en menor tiempo que los exteriores. Se ha logrado establecer que el Sol y todo
el Sistema Solar giran alrededor del núcleo galáctico a 220 Km/s completando un giro alrededor de la galaxia o
período orbital del Sol en 220 millones de años.
ESTRUCTURA
En la galaxia se distinguen cuatro tipos distintos de poblaciones de estrellas:
Del Bulbo, caracterizadas por estrellas viejas, ricas en metales.
Del disco galáctico, caracterizadas por estrellas de edades y metalicidad intermedia.
De los brazos, caracterizadas por estrellas jóvenes.
Del halo galáctico, caracterizadas por estrellas viejas y pobres en metales.
Halo
El halo es una estructura esferoidal que envuelve la galaxia. En el halo la concentración de estrellas es muy baja
y apenas tiene nubes de gas, por lo que carece de regiones con formación estelar. En cambio, es en el halo
donde se encuentran la mayor parte de los cúmulos globulares. La masa en estrellas de éste componente es
muy baja, de alrededor de 1.000 millones de masas solares; una gran parte de la masa del halo galáctico está
en la forma de materia oscura.3
Disco
El disco se compone principalmente de estrellas jóvenes de población I. Es la parte de la galaxia que más gas
contiene y es en él donde aún se dan procesos de formación estelar. Lo más característico del disco son los
brazos espirales, que son ocho: dos brazos principales Escudo-Centauro y Perseo, así como dos secundarios Sagitario y Escuadra- (en vez de cuatro brazos similares entre sí, como se pensaba antes).
Bulbo
El bulbo o núcleo galáctico se sitúa en el centro. Es la zona de la galaxia con mayor densidad de estrellas. Sin
embargo, a nivel local se pueden encontrar algunos cúmulos globulares con densidades superiores. El bulbo
tiene una forma esferoidal achatada y gira como un sólido rígido. También al parecer, en nuestro centro
galáctico, hay un gran agujero negro de unas 2,6 millones de masas solares que los astrónomos denominaron
Sagittarius A, o Sagitario A*. Su detección fue posible a partir de la observación de un grupo de estrellas que
giraban en torno a un punto oscuro a más de 1.500 km/s.
La formación del Sistema Solar.
A lo largo de la historia, muchos científicos han elaborado diversas hipótesis y teorías sobre el origen del
Sistema
Solar, las cuales se pueden clasificar en dos tipos: catastróficas y nebulares o evolutivas.
1) Las teorías catastróficas aceptan la idea de que el Sistema Solar se originó por una colisión estelar o
por el desprendimiento de masa de una estrella, de la cual surgieron los planetas y el resto de los astros
que lo integran. En la actualidad, la mayor parte de estas teorías están superadas.
2) Las teorías nebulares o evolutivas coinciden en que el Sol, los planetas y el resto de los astros del
Sistema Solar se formaron por el desprendimiento de materia de una enorme nube de gas y polvo,
provocado por el incremento de la velocidad de rotación. René Descartes fue el primero en formular una
teoría nebular para explicar la formación de los planetas, en 1644. Propuso la idea de que el Sol y los
planetas se formaron al unísono a partir de una nube de polvo estelar. Esta es la base de las teorías
nebulares.
En la actualidad, una teoría nebular denominada Teoría nebular de la Acreción propuesta por W. Cameron, es
la más aceptada para explicar el origen del Sol y el Sistema Solar.
Propone que todo inició hace aproximadamente 4,500 millones de años con la presencia de una nube de gas y
polvo cósmico en una región de nuestra galaxia, cuyos giros y fuerza gravitacional se vieron provocados por una
onda expansiva de la explosión de una supernova, que consiste en una estrella más masiva que el Sol, que
estalla y lanza a todo su alrededor la mayor parte de su masa a altísimas velocidades. La rotación de la
nebulosa aumentó considerablemente provocando a su vez la contracción gravitacional de la materia nebular,
que adquirió la forma de un disco. En el centro de la nube se formó un núcleo o protosol, donde predominó el
hidrógeno y el helio, y debido a las condiciones de atracción gravitacional y la elevada densidad, se originaron el
roce de átomos y con ello la fusión de núcleos hasta desencadenar en reacciones nucleares, donde núcleos de
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hidrógeno se fundían para formar helio, produciendo con ello, además, la liberación de una gran cantidad de
energía en forma de luz y calor, surgiendo así la estrella que actualmente llamamos Sol.
De forma simultánea, en las regiones externas del disco nebular, se formaron otros pequeños núcleos por un
proceso de acreción, el cual consiste en el impacto de partículas de polvo y gas que se incorporaron a otras,
incrementando su masa y rotación, formándose así los protoplanetas.
Conforme éstos se fueron enfriando, las partículas más pesadas se concentraron en el centro y los gases se
acumularon en las zonas externas; de esta manera se formaron las atmósferas de los planetas. Los de menor
masa perdieron atmósfera, debido a que no tenían la fuerza de gravedad suficiente para retenerla, mientras que
los de mayor masa, además de conservar su atmósfera, atraparon por su fuerza de gravedad astros más
pequeños y los convirtieron en sus satélites.
ASTRONOMIA BÁSICA:
http://legacy.spitzer.caltech.edu/espanol/edu/askkids/index.shtml
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