Nuestro lugar en el universo. Cuestiones resultas

NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO CUESTIONES
1.
1
Define:
a) Materia oscura
Se denomina materia oscura a la hipotética materia que no emite suficiente radiación
electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales, pero cuya existencia se
puede deducir a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible, tales como
las estrellas o las galaxias.
b) Nebulosa
Las nebulosas son regiones del medio interestelar constituidas por gases (principalmente
hidrógeno y helio) y elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico. Muchas de ellas
son los lugares donde nacen las estrellas; en otras ocasiones se trata de los restos de estrellas ya
extintas.
c)
Galaxia
Una galaxia es un inmenso conjunto de estrellas, gases y polvo.
d) Fuerza fuerte
La interacción nuclear fuerte es una de las cuatro interacciones fundamentales que el modelo
estándar de la física de partículas establece para explicar las fuerzas entre las partículas
conocidas.
Esta fuerza es la responsable de mantener unidos a los protones y neutrones que coexisten en el
núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones (que poseen carga
eléctrica del mismo signo) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica,
permanezcan unidos entre sí y también a los protones.
e)
Agujero negro
Se forma cuando una estrella se hace más pequeña como resultado de su propia gravedad. Este
proceso se llama colapso gravitacional.
La densidad aumenta, el campo gravitatorio se intensifica y se produce el colapso.
El campo gravitatorio es tan grande que ni siquiera la luz puede escapar.
Su existencia se conoce por la radiación emitida por la materia que se acelera antes de caer en él.
f)
Radiación cósmica de fondo
Es una radiación que proviene de todos los puntos del universo. Se generó cuando comenzaron a
formarse los átomos, unos 300000 años después del Big Bang.
g) Fusión nuclear
Fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos se unen y forman un núcleo más
pesado. Simultáneamente se libera una cantidad enorme de energía.
h) Cometa
Los cometas son pequeñas ‘bolas de nieve sucia’ compuestas de una mezcla de hielo, gases
congelados y polvo. Son sobras de la formación del sistema solar. Los cometas viajan tres veces
más rápido que los asteroides y sólo son visibles cuando se acercan al sol. El cometa Halley pasa
cerca del Sol cada 76 años.
i)
Asteroide
La mayor parte de los asteroides se comporta de manera ordenada, orbitando el sol en el
Cinturón de Asteroides entre Marte y Júpiter. Algunos escapan de su órbita y suponen una
amenaza para nosotros.
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2
Se cree que los asteroides están formados por restos de la formación del sistema solar, hace
4.600 millones de años.
Se cree que están formados de roca y metal y su tamaño va de lo pequeño a los 1000 km de largo
j)
Meteoro
Aproximadamente dos veces por semana, un meteoro del tamaño de una almohada se precipita
sobre la tierra y detona con la fuerza de una bomba atómica. Afortunadamente, la mayoría se
vaporizan antes de llegar a la Tierra gracias a nuestra atmósfera.
Millones de meteoros golpean diariamente a la Tierra, la gran mayoría del tamaño de un grano
de arena.
k) Meteorito
Si un meteoro logra atravesar la atmósfera terrestre y alcanza la superficie es conocido como
meteorito. Normalmente son de tamaño pequeño y caen sobre el océano. Sin embargo, de vez en
cuando puede caer alguno de mayor tamaño con consecuencias catastróficas.
Fue una de estas bolas de fuego, según creen los científicos, lo que causó la extinción de los
dinosaurios cuando fue a dar en Chicxulub, en Méjico. Se cree que ese tenía 8 km de diámetro.
Algo similar podría haber ocurrido en Tunguska en 1908.
l)
Exoplaneta
Se trata de planetas que orbitan estrellas distintas al Sol. El primero se descubrió en 1995. En la
actualidad se conocen 809 pero se descubren cada día nuevos exoplanetas.
m) Púlsar
Un púlsar es una estrella de neutrones que emite radiación periódica. Los púlsares poseen un
intenso campo magnético que induce la emisión de estos pulsos de radiación electromagnética a
intervalos regulares relacionados con el periodo de rotación del objeto.
n) Gigante roja
Una gigante roja es una estrella que, tras haber consumido el hidrógeno en su núcleo durante la
etapa de secuencia principal, convirtiéndolo en helio por fusión nuclear, comienza a quemar
hidrógeno en una cáscara alrededor del núcleo de helio inerte. Esto tiene como primer efecto un
aumento del volumen de la estrella y un enfriamiento de su superficie, por lo que su color se
torna rojizo. El Sol dentro de 5000 millones de años se convertirá en gigante roja y aumentará
tanto de tamaño que llegará a incluir las órbitas de mercurio y venus.
2.
¿De qué está hecho el universo?
 El universo observable: es un 4 % de la densidad del universo. Lo forman estrellas, planetas,
nebulosas… Su fórmula química es: 75 % Hidrógeno, 20 % Helio y 5 %
resto
de
elementos.
 La materia oscura: es un 22 % de la densidad del universo. Su existencia se propuso en 1933
ante la evidencia de una "masa no visible” que ejercía una atracción gravitacional mucho mayor
que la materia que podemos detectar. Su composición se desconoce.
 La energía oscura: es un 74 % de la densidad del universo. En 1998 las observaciones de
supernovas muy lejanas sugirieron que el Universo se estaba acelerando. Las galaxias se
desplazan cada vez a velocidades mayores. Se cree que la causa es una energía oscura de
naturaleza desconocida que actúa de manera inversa a la atracción gravitatoria. Su
descubrimiento recibió el premio Nobel de Física en 2011.
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3.
3
a) ¿Qué es la Via Láctea?
La Vía Láctea es la galaxia espiral en la que se encuentra el Sistema Solar. Se calcula que contiene
unos 200000 millones de estrellas.
b) ¿Por qué se llama así?
El nombre Vía Láctea proviene de la mitología griega y en latín significa camino de leche. Ésa es, en
efecto, la apariencia de la banda de luz que rodea el firmamento, y así lo afirma la mitología griega,
explicando que se trata de leche derramada del pecho de la diosa Hera.
c) Completa el ejercicio 18 de la página 40 del libro.
4.
a) ¿Qué son las Unidades Astronómicas?
La unidad astronómica es una unidad de longitud igual por definición a 150 millones de kilómetros, y
que equivale aproximadamente a la distancia media entre el planeta Tierra y el Sol.
b) Haz el ejercicio 22 de la página 40 del libro.
Apartado a). Si lo tienen que recibir y volver a enviar la onda electromagnética tardará 2000 años en
llegar y otros tantos en volver. En total vuelta son 4000 años. Apartado b) No, ya no estaríamos aquí
para recibirlo.
5.
Ejercicio 7 de la página 23 del libro.
Es la distancia máxima a la que puede acercarse una masa a un agujero negro sin caer en él, En el
caso del agujero negro que hay en nuestra galaxia, Sagitario A* se trata de 7,7 millones de
kilómetros.
6.
Explica el efecto Doppler.
Cuando un objeto emite ondas a medida que se está moviendo estas ondas se distorsionan. Si el
objeto se acerca estas ondas se comprimen (longitud de onda más corta) y si el objeto se aleja la onda
se expande (longitud de onda más larga). Este efecto se puede comprobar fácilmente escuchando el
sonido de una ambulancia que se acerca o se aleja, el ruido en un caso u otro es diferente ya que las
ondas sonoras se expanden o contraen.
Sonido: grave si se aleja – agudo si se acerca
Luz: rojo si se aleja – azul si se acerca
¿Por qué sabemos que las galaxias se están alejando?
Al estudiar la luz visible que recibimos de las galaxias los astrónomos observaron que las ondas
aparecían desplazadas a longitudes de onda más largas (que se corresponden con el color rojo). Esto
quiere decir que las ondas se estiran y que las galaxias por lo tanto se están alejando. Cuanto más se
estiran más rápido se están alejando de nosotros (efecto Doppler).
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7.
Responde a las actividades 10, 11 y 12 de la página 27 del libro.
Pregunta 10) El universo nació hace unos 13700 millones de años.
Pregunta 11) Los primeros átomos de hidrógeno y helio se formaron unos 300000 años después del
Big Bang
Pregunta 12) Esta radiación es el “eco” del Big Bang, se generó cuando comenzaron a formarse los
átomos, unos 300000 años después del Big Bang.
8.
Existen diferentes teorías sobre el futuro del universo. Nombra cuatro y explícales brevemente.
Consulta: http://es.wikipedia.org/wiki/Destino_final_del_universo
Big Freeze: Este escenario es generalmente considerado como el más probable y ocurrirá si el
Universo continúa en expansión como hasta ahora. Sobre la escala de tiempo en el orden de un billón
de años, las estrellas existentes se apagarán y la mayor parte del Universo se volverá oscuro. El Big
Freeze es un escenario bajo el que la expansión continúa indefinidamente en un Universo que es
demasiado frío para tener vida.
Big Rip: En un Universo abierto, la relatividad general predice que el Universo tendrá una existencia
indefinida, pero con un estado donde la vida que se conoce no puede existir. Bajo este escenario, la
energía oscura causa que la tasa de expansión del Universo se acelere. Llevándolo al extremo, una
aceleración de la expansión eterna significa que toda la materia del Universo, empezando por las
galaxias y eventualmente todas las formas de vida, no importa cuanto de pequeñas sean, se
disgregarán en partículas elementales desligadas.
Big Crunch: La teoría del Big Crunch es un punto de vista simétrico del destino final del Universo.
Justo con el Big Bang empezó una expansión cosmológica, esta teoría postula que la densidad media
del Universo es suficiente para parar su expansión y empezar la contracción. De ser así, se vería
cómo las estrellas tienden a ultravioleta, por efecto Doppler.
Este escenario permite que el Big Bang esté precedido inmediatamente por el Big Crunch de un
Universo precedente. Si esto ocurre repetidamente, se tiene un universo oscilante. El Universo podría
consistir en una secuencia infinita de Universos finitos, cada Universo finito terminando con un Big
Crunch que es también el Big Bang del siguiente Universo.
Multiverso: El multiverso (conjunto de Universos paralelos) es un escenario en el que aunque el
Universo puede ser de duración finita, es un Universo entre muchos. Además, la física del multiverso
podría permitirles existir indefinidamente. En particular, otros Universos podrían ser objeto de leyes
físicas diferentes de las que se aplican en el Universo conocido.
¿En qué consiste el Big Bounce?
Según algunos teóricos del Universo oscilante, el Big Bang fue simplemente el comienzo de un
período de expansión al que siguió un período de contracción. Desde este punto de vista, se podría
hablar de un Big Crunch, seguido de un Big Bang, o, más sencillamente, un Gran Rebote. Esto
sugiere que podríamos estar viviendo en el primero de todos los universos, pero es igualmente
probable que estemos viviendo en el universo 4280 (o cualquiera de una secuencia infinita de
universos).
9.
En cuanto a los elementos químicos, di si las siguientes frases son verdaderas o falsas y en el caso de
que sean falsas reescríbela de forma correcta.
a) Todos los elementos se formaron en el Big Bang.
FALSO. Unos 300000 años después del Big Bang se empezaron a formar los primeros
elementos pero únicamente hidrógeno y Helio, el resto de elementos se formaron en reacciones
de fusión nuclear que ocurren en las estrellas o en explosiones de supernovas (muerte de estrellas
muy grandes).
b) El sol es una estrella amarilla en la cual se sintetiza Helio a partir de Hidrógeno.
VERDADERO.
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c)
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Para obtener los elementos más pesados de la tabla periódica es preciso que muera una estrella
dando lugar a una nebulosa planetaria.
FALSO. Para obtener los elementos más pesados en necesario que muera una estrella pero en
forma de supernova.
d) Los elementos se obtienen en las estrellas gracias a reacciones de fisión nuclear.
FALSO. Los elementos se obtienen en las estrellas gracias a reacciones de fusión nuclear
mediante las cuales dos núcleos de dos átomos se unen para formar un átomo diferente.
10. Utilizando el libro de texto explica con detalle cómo se originaron el Sol y el Sistema Solar.
El origen del Sol: Hace 4570 millones de años, en un brazo de una galaxia espiral, una nebulosa
empezó a contraerse debido a una onda de choque originada por una supernova. La onda de choque
comprime la nebulosa, que colapsa. En el centro de la nebulosa las partículas están más cerca unas de
otras y hay más choques entre ellas. Debido a estos choques el centro de la nebulosa se calienta. A
partir de una temperatura de unos 10 millones de grados, los núcleos de hidrógeno se mueven a
enorme velocidad y pueden fusionarse fabricando helio y liberando energía. De este modo nace el
Sol.
El origen del Sistema Solar: La nebulosa se comprime y colapsa adquiriendo forma de disco. El
disco está más caliente en el centro, los elementos más ligeros emigran hacia la parte exterior, más
fría. En cada zona del disco comienza a crecer un planeta, atrayendo la materia más cercana, la de su
zona de influencia gravitatoria. Los planetas exteriores se formaron primero y tienen más masa
porque se constituyen con los elementos más abundantes de la nebulosa. En las zonas internas del
disco se forman cuerpos pequeños que chocan entre sí, dando origen a planetas como la primitiva
Tierra. Este proceso duró unos 10 millones de años. Con el material sobrante se formaron los 166
satélites conocidos, excepto la Luna que es un caso particular.
11. Busca información en las siguientes páginas web y en el libro y responde a las preguntas sobre el
Sistema Solar:
http://www.educa.jcyl.es/educacyl/cm/gallery/Recursos%20Boecillo/universo/index.html
http://www.elmundo.es/especiales/2009/06/ciencia/astronomia/sistema_solar/index.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Solar
a) Clasifica las planetas en terrestres (o interiores) y exteriores (o gigantes). A continuación haz una
pequeña descripción de cada uno de ellos.
Planetas interiores: son los más cercanos al Sol y están formados por materiales sólidos (roca y
metal) y tienen un tamaño pequeño en relación con todos los demás. Son: Mercurio, Venus,
Tierra y Marte.
Planetas exteriores: poseen gran tamaño y son fundamentalmente gaseosos. Son: Júpiter,
Saturno, Urano y Neptuno.
Mercurio: Es el planeta más próximo al Sol y el más pequeño. Su superficie presenta un aspecto
similar a la Luna, con numerosos cráteres. Su atmósfera, constituida fundamentalmente por
Helio es escasísima.
Venus: Su tamaño, masa y composición son muy similares a los de la Tierra. Puede ser visto
desde nuestro planeta sin el uso de un telescopio. Su atmósfera está constituida por dióxido de
carbono lo que provoca un efecto invernadero que eleva enormemente la temperatura sobre su
superficie.
Marte: Su superficie presenta regiones brillantes de color rojizo debido a reacciones de
oxidación que ocurren en ella. Su atmósfera está constituida por dióxido de carbono y, a pesar de
tener ozono es en una proporción tan pequeña que la radiación ultravioleta no es detenida. Tiene
dos satélites Deimos y Fobos.
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Júpiter: Es el planeta más grande del Sistema Solar. Es un planeta gaseoso constituido
esencialmente por hidrógeno y helio, aunque en su interior, los gases se comprimen formando
líquidos metálicos y otros materiales sólidos. Su aspecto externo presenta franjas claras y
oscuras debido a la composición de su atmósfera (metano, amoníaco y agua) y a las corrientes de
viento que se producen en ella. Se le conocen 63 satélites (Ío, Europa, Ganímedes entre otros).
Saturno: Es conocido por la presencia de unos anillos brillantes a su alrededor. Es un planeta
gaseoso con un núcleo líquido y sólido en su interior, al igual que Júpiter. Su atmósfera, de gran
espesor, está formada por hidrógeno y helio. Sus seis anillos están constituidos por agua helada.
Se le conocen 31 satélites (Titán, entre otros).
Urano: Es conocido por presentar una gran cantidad de satélites y por presentar anillos, aunque
en este caso, mucho más tenues que los de Saturno. Se le conocen 27 satélites todos con nombres
de personajes de novelas de Shakespeare.
Neptuno: Su posición es tan alejada con respecto al Sol que hace que la temperatura en su
superficie sea muy baja (-218 ºC). Los vientas que se producen en su atmósfera son los más
rápidos del Sistema Solar con velocidades que llegan hasta los 2000 km/h. Tiene 8 satélites
(Proteo y Tritón entre otros).
b) ¿Cuáles son los planetas enanos?
Se denominan así por su tamaño. Son: Ceres, Plutón, Eris entre otros.
c)
¿Qué son los cuerpos menores?
Cuerpos menores son cuerpos celestes que orbitan en torno al Sol y que no son ni planeta, ni
planeta enano, ni satélite. Por lo tanto, son cuerpos menores los asteroides, cometas y
meteoroides.
d) ¿Cuál fue el origen de la Luna?
La Luna se formó por la colisión de un planeta menor contra la Tierra. Este origen está
sólidamente apoyado por la composición de las rocas lunares y las terrestres.
12. ¿Cómo se detectan los exoplanetas?
Hay dos formas de detectarlos.
1. Cuando un planeta gira alrededor de una estrella ésta se bambolea como lo hace un trompo
mientras gira desde la Tierra lo que observamos es que la estrella se acerca y se aleja
ligeramente. En el espectro de la estrella su luz se desplazará hacia el rojo cuando se aleje y
hacia el azul cuando se acerque lo que nos indica la presencia de un planeta (efecto Doppler).
2. Cuando un planeta pasa frente a su estrella la luz estelar disminuye en una fracción mínima.
Midiendo esta disminución en el brillo estelar se pueden detectar exoplanetas.
Nombra cuatro características fundamentales para que los exoplanetas puedan albergar vida.
1. Distancia planeta-estrella adecuada: En los planetas muy cercanos o muy alejados la temperatura
reinante no permite la existencia de agua en estado líquido.
2. Una gravedad suficiente en el planeta: Si es pequeño como Marte, la gravedad no es suficiente
para retener la atmósfera. Y si la pierde, la falta de presión atmosférica provoca que la hidrosfera
se evapore.
3. El tiempo de vida de la estrella: Las estrellas muy masivas viven mucho menos tiempo que las
masivas. Si la vida requiere miles de millones de años para desarrollarse solo las estrellas de tipo
solar (medianas) y las estrellas menos masivas que el Sol presentan una actividad estable el
tiempo suficiente como para que la vida evolucione.
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La situación dentro de la Vía Láctea: lejos del centro galáctico donde las explosiones de
supernovas son más frecuentes ya que emiten una gran cantidad de radiación perjudicial para los
seres vivos.
13. ¿Qué es la exobiología? Busca dos organismos extremófilos que no hayamos visto en clase y explica
por qué se clasifican dentro de este grupo.
Los tardígrados llamados comúnmente osos de agua, constituyen un
filo de invertebrados que habitan en el agua y poseen ocho patas.
Tal vez la cualidad más fascinante de los tardígrados es su
capacidad, en situaciones medioambientales extremas, de entrar en
estados de animación suspendida conocidos como criptobiosis.
Mediante un proceso de deshidratación, pueden pasar de tener el
habitual 85% de agua corporal a quedarse con tan solo un 3%. En este estado el crecimiento, la
reproducción y el metabolismo se reducen o cesan temporalmente y así pueden pasar más de 100 de
años. A mediados de siglo XX, el científico-medico Colombiano Guillermo Nossa añadió agua a
algunos tardígrados secos que estaban sobre la hoja de un helecho que llevaba seca en un museo
desde el siglo XVII y, tras 120 años, se despertaron y continuaron su vida normalmente. Esta
resistencia permite a los tardígrados sobrevivir a temporadas de frío y sequedad extremos,
radiorresistencia a la radiación ionizante y resistencia al calor y la polución. Existen estudios que
demuestran que, en estado de metabolismo indetectable, pueden sobrevivir a temperaturas que
oscilan entre los -272º C y los 149º C, así como a la inmersión en alcohol puro y en éter. Científicos
rusos afirman haber encontrado tardígrados vivos en la cubierta de los cohetes recién llegados de
vuelta del espacio exterior. Recientes investigaciones demuestran que son capaces de sobrevivir en el
espacio exterior.
El Deinococcus radiodurans es una bacteria extremófila, y el segundo
organismo conocido más resistente a la radiación. Mientras que una dosis
de 10 Gy es suficiente para matar a un ser humano, y una dosis de 60 Gy
es capaz de matar todas células en una colonia de E. coli, la D.
radiodurans puede resistir una dosis instantánea de hasta 5000 Gy sin
pérdida de viabilidad. Además, puede sobrevivir en condiciones de calor,
frío, deshidratación, vacío y ácido. Debido a estas características, se ha
sugerido que estas bacterias podrían ser capaces de sobrevivir en el
espacio exterior.
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