NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO

CMC – 1º Bachillerato – Tema 1 – Nuestro lugar en el Universo
NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
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El Universo está constituido por un enorme vacío en el que flotan miles de millones de
GALAXIAS.
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En cada GALAXIA hay miles de millones de ESTRELLAS, PLANETAS Y
NEBULOSAS.
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Químicamente el Universo está constituido por un 75% de Hidrógeno, un 20% de Helio
y un 5% del resto de los elementos.
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Además de la parte descrita del Universo, que sería la materia observable, existe una
materia no observable (MATERIA OSCURA) que constituye un 90% de la materia
del Universo
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Para medir las distancias en el Universo se utiliza la medida conocida como AÑO-LUZ
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Un AÑO-LUZ es la distancia que recorre la luz en un año.
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La velocidad de la luz es de 300.000 Km/s
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El Sistema Solar está formado por una estrella el Sol y unos planetas que giran a su
alrededor, además de otra serie de astros: cometas, satélites, asteroides…
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El Sol es una de las 100.000 millones de estrellas que forman parte de una Galaxia: la
VIA LÁCTEA.
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El Sistema Solar está situado en uno de los extremos de uno de los brazos de la Via
Láctea: el brazo de Orión
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La Via Lactea forma parte de un conjunto de Galaxias que están más o menos
próximas: el GRUPO LOCAL
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El Grupo Local forma parte de un conjunto más amplio: el SUPERCÚMULO DE
VIRGO
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Se cree que el Universo estaría formado por una serie de Supercúmulos que no estarían
dispuestos de manera uniforme, ya que se cree que el Universo tendría una estructura
esponjosa.
¿CÓMO SE SABE LA COMPOSICIÓN DE LAS ESTRELLAS?
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Ya desde el s.XVII Isaac Newton descubrió que la luz se descompone en franjas de
distintos colores al atravesar un prisma: ESPECTRO LUMÍNICO. Al perfeccionar la
técnica se observó que había unas líneas negras en este espectro.
Si hacemos pasar la luz por unos recipientes que contengan unos determinados
elementos químicos (por ejemplo Hidrógeno o Helio) se comprueba que el Espectro
Lumínico presenta unas líneas oscuras ya que ha habido una absorción de la luz en
determinadas zonas de su espectro. Estos espectros de absorción son característicos de
cada elemento químico.
Comparando el espectro lumínico de una estrella con los espectros de absorción de los
elementos conocidos podemos deducir que elementos químicos la componen.
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UN UNIVERSO EN MOVIMIENTO
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En el Universo todo está en continuo movimiento: Los planetas giran alrededor de las
estrellas, las estrellas giran alrededor del centro de las Galaxias y como veremos luego
las Galaxias se mueven, dado que se están alejando unas de otras.
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La mayor atracción gravitatoria se da en los agujeros negros que son concentraciones de
materia de una densidad elevadísima.
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Se han formado a partir del colapso de una estrella masiva (varias veces la masa del
Sol)
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Su descubrimiento se debe a que son fuentes de emisión de rayos X que se producen al
acelerar la materia al caer al agujero negro
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Su densidad es tan elevada que ni la luz puede escapar de ellos y puede distorsionar el
espacio-tiempo. Todo lo que esté a una distancia menor de 7´7 millones de Km es
engullido por el agujero negro
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En el centro de la galaxia existe un agujero negro masivo: Sagitario A* y a ello se debe
la rotación de la galaxia
EL BIG-BANG
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Hace aproximadamente 13.700 millones de años toda la materia del Universo estaba
condensada en una esfera relativamente pequeña (Huevo Cósmico).
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Se produjo una gran explosión (Big-Bang) y como consecuencia de ésta se formó el
actual Universo
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La teoría del Big-Bang se enunció para explicar una observación: Los espectros de las
Galaxias más lejanas estaban desplazadas, presentaban un corrimiento hacia el rojo.
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Para explicar esto hay que explicar previamente el efecto Doppler.
EFECTO DOPPLER
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Si un objeto que emite ondas (luminosas o acústicas) está moviéndose, éstas se
distorsionan.
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Supongamos un observador que está fijo en relación al objeto emisor de ondas que se
mueve:
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Si el objeto se acerca al observador las ondas se comprimen: el sonido
se hará más agudo o las ondas lumínicas se desplazarán hacia el azul
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Si el objeto se aleja del observador las ondas se alargan: el sonido se
hará más grave o las ondas lumínicas se desplazarán hacia el rojo.
En 1964 fue confirmada la Teoría del Big-Bang al descubrir la llamada Radiación
Cósmica de Fondo. Dos científicos: Penzias y Wilson al trabajar en un nuevo tipo de
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antena comercial comprobaron que llegaba hasta ella una radiación muy débil desde
todos los puntos del espacio. Esta radiación es el eco del Big-Bang
EL BIG-BANG Y LA HISTORIA DEL UNIVERSO
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ETAPA DE LA INFLACCIÓN Se produce
supercomprimido se expande a gran velocidad.
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FORMACIÓN DE LA MATERIA El Universo en expansión estaba formado por
partículas subatómicas (electrones, quarks…) bañadas en cantidades inmensas de
energía (fotones). Al cabo de tres minutos, al enfriarse la sopa de partículas subatómicas
hasta mil millones de grados, se formaron neutrones y protones
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LOS PRIMEROS ÁTOMOS Unos 300.000 años depués del Big-Bang se formaron
átomos de Hidrógeno y de Helio. (Los átomos más pesados, de los que está hecha
entre otros la materia orgánica se han formado en el interior de estrellas masivas:
Supernovas, en realidad el Sol es una estrella de segunda generación que se ha
formado a partir de los restos de una supernova. Por eso podemos decir que “Somos
polvo de estrellas”
•
EL ENCENDIDO DEL UNIVERSO Al acoplarse quarks, protones, neutrones y
electrones para formar los átomos, el número de partículas cargadas disminuyó en
picado y la luz pudo viajar libremente por el espacio. Así nació la Radiación Cósmica
de fondo
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LA FORMACIÓN DE ESTRELLAS Y GALAXIAS Unos 400 millones de años
después del Big-Bang, zonas del espacio ligeramente más densas se convirtieron en
centros de atracción gravitacional. En torno a ellas se acumuló materia formándose las
galaxias, las estrellas, los planetas…
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LA ENERGÍA OSCURA Hace 9000 millones de años las Galaxias aceleran su
alejamiento. La causa es desconocida.
el
Big-Bang.
El
Universo
¿ BIG-RIP O BIG-CRUNCH ?
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La evolución del Universo depende de la cantidad y la evolución de la materia oscura y
la energía oscura.
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Mientras que la materia oscura tiende a unir la materia por fuerza gravitatoria, la
energía oscura tiende a separar la materia
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Si es la materia oscura la predominante pasados los efectos del Big-Bang la materia
tendería a unirse de nuevo produciéndose un nuevo Huevo Cósmico. BIG-CRUNCH.
Esto podría haberse producido varias veces. UNIVERSO PULSANTE
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Si es la energía oscura la que predomina la expansión del Universo se produciría
indefinidamente, hasta el punto de que se destrozarían las Galaxias, se desmembrarían
los astros y la materia se desgarraría, quedando sólo un fondo de partículas
subatómicas. BIG-RIP
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De los datos obtenidos de la sonda WMAP lanzada el año 2001 para medir la Radiación
Cósmica de Fondo se cree que la teoría correcta es la del BIG-RIP. El gran
desgarramiento de la materia, según los cálculos obtenidos de esos estudios sucedería
dentro de unos 20.000-23.000 millones de años.
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A pesar de estas observaciones no se sabe con seguridad si esto es correcto porque
habría que considerar cuáles son las interacciones entre materia y energía oscura, ya que
puede, en ciertas condiciones, conversión de energía oscura a materia oscura
revertiendo el proceso
EL ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR
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Hace más de 4500 millones de años, el Sol se forma a partir de una nebulosa primitiva
que se contrajo.
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¿Por qué se produjo esta contracción?. Dados los elementos pesados existentes tanto en
el Sol como en sus planetas (elementos que sólo se forman en el interior de las
Supernovas) se piensa que la explosión de una supernova cercana produjo una onda de
choque que provocó la compresión de la nebulosa que se colapsa.
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En el centro de la nebulosa, ahora colapsada, las partículas están más cerca unas de
otras y, por tanto, hay más choques entre ellas.
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Debido a los choques el centro de la nebulosa se calienta. Los núcleos de H se mueven a
gran velocidad fusionándose entre ellos y generando núcleos de He, emitiéndose así
energía. SE HA FORMADO EL SOL
A la vez que se formaba el Sol en el centro de la nebulosa, se generaban anillos de
materia. En estos anillos se formaban remolinos que permitían la concreción de materia.
Esto da lugar en los anillos interiores a la formación de unos pequeños cuerpos
PLANETESIMALES que chocan entre ellos para dar lugar a los planetas interiores del
Sistema Solar.
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Los planetas exteriores, formados por átomos más ligeros, más grandes, se forman por
acumulación de la materia atraída por atraccíón gravitatoria.
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Con la materia sobrante se formaron los 166 satélites conocidos, así como los miles de
millones de cometas.
CARACTERÍSTICAS DE LOS PLANETAS
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Los planetas se diferencian en dos grupos:
• PLANETAS INTERIORES. Más pequeños, sólidos
» Mercurio, Venus, Tierra, Marte
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PLANETAS EXTERIORES. Más grandes, gaseosos
» Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno
EXOPLANETAS
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Existen planetas orbitando alrededor de otras estrellas fuera del Sistema Solar.
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Los exoplanetas pueden localizarse gracias a:
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Al aparente “bamboleo” de la estrella alrededor de la cual giran al
observar su movimiento desde La Tierra.
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Al cambio de brillo de la estrella al ser oscurecida por el paso del
planeta.
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CONDICIONES PARA LA VIDA EN LOS PLANETAS
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Para que haya vida, tal y como la conocemos en La Tierra, se requiere: ENERGÍA,
CARBONO, AGUA LÍQUIDA, ATMÓSFERA Y TIEMPO PARA EVOLUCIONAR
HACIA FORMAS DE VIDA COMPLEJAS.
Para que esto sea posible se deben dar una serie de condiciones en los planetas que van
a tener vida:
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Distancia adecuada a la estrella para que la temperatura sea la adecuada
–
Una gravedad suficiente en el planeta para que la atmósfera sea retenida.
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Un núcleo metálico fundido para que al girar cree un campo magnético que
proteja al planeta de los rayos X y los g emitidos por la estrella
–
Un satélite grande que fije el eje de giro del planeta e impida los grandes
cambios asociados a las modificaciones de ese eje
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El tiempo de vida de la estrella Sólo las estrellas medianas (como el Sol)
tienen la estabilidad suficiente para permitir la evolución
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Existencia de planetas gigantes cercanos que pueden servir de escudo
evitando el impacto de asteroides
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Situación dentro de la galaxia deben estar alejados del centro de la misma
para evitar las radiaciones provenientes de las explosiones de novas y
supernovas
LA OBSERVACIÓN DEL CIELO
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Al observar el cielo da la sensación de que este se mueve de Este a Oeste, esto es
debido a la rotación terrestre.
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Los astros que se pueden observar cada noche dependen de:
– La LATITUD
– La ÉPOCA DEL AÑO
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