COSMOGRAFÍAS CANARIAS Serie de 12 láminas sobre astronomía Miguel C. Díaz Sosa 1 CONTENIDO 1. JUSTIFICACIÓN 2. DISEÑO 2.1 Objetivos 2.2 Contenidos 3. BIBLIOGRAFÍA 2 “Cosmografías Canarias”___________________________________________ 1. JUSTIFICACIÓN En los tiempos actuales la ciencia, en todas sus disciplinas, va penetrando en el tejido cultural de la sociedad arropada por toda una batería de eficaces técnicas de divulgación y nuevas tecnologías informáticas y audiovisuales que complementan, mejoran, e incluso sustituyen al libro clásico. Pero, entre todas las ciencias, la astronomía, la astrofísica y la cosmología, están captando con más intensidad la atención general. El interés popular que suscitan estas ciencias ha sido debido al avance espectacular que, con los últimos instrumentos, se ha producido en la visualización de los objetos del universo. La serie COSMOGRAFÍAS pretende satisfacer esa demanda de más conocimiento sobre el cosmos, colocando en primer plano la fascinación de lo visual y de lo espectacular. Frente al clásico “enseñar deleitando”, hemos optado por el más actual “deleitar enseñando”. Una colección de 12 pósters que recogen algunos de los más espectaculares objetos celestes: los principales del Sistema solar: El Sol, la Luna, los planetas, los cometas, escenas del Sistema Solar...De nuestra galaxia: La Via Láctea, cúmulos de estrellas, nebulosas, evolución estelar, ...Y del Universo: Las Galaxias. Las imágenes astronómicas han sido realizadas directamente por medio de astrofotografías y, también, a través de rigurosas recreaciones artísticas con las últimas técnicas de infografía 3D. Estas COSMOGRAFÍAS están configuradas como apoyo didáctico y visual a los alumnos de la Educación Secundaria Obligatoria que cursan sus estudios en centros de la Comunidad Autónoma de Canarias. Son de especial interés para los alumnos de Ciencias y para aquellos que hayan elegido la Astronomía como asignatura optativa, sirviendo además, como excelente complemento para su formación académica. Una herramienta de trabajo útil y práctica para los docentes. Un instrumento de apoyo visual para estimular al alumnado a descubrir sus aptitudes para la ciencia. 3 “Cosmografías Canarias”___________________________________________ 2. DISEÑO Las Cosmografías Canarias han sido diseñadas por el propio autor utilizando su propio material astrofotográfico, como en Nebulosas, La Luna, El Sol, Cometas, Meteoros, Auroras Boreales, Vía Láctea, Cúmulos de Estrellas, Evolución Estelar y Galaxias. En otros casos, creando sus propios modelos a través de rigurosas recreaciones artísticas utilizando técnicas de infografía 3D, como en Planetas y Sistema Solar. Las astrofotografías van acompañadas de textos explicativos e identificativos. 2.1 OBJETIVOS 1. Despertar el interés por la observación del firmamento. 2. Identificar los distintos objetos celestes. 3. Valorar las excelentes condiciones del cielo canario para la observación e investigación astronómica. 2.2 CONTENIDOS 1. La Luna. En esta lámina se ven las diferentes caras que presenta la Luna a simple vista, reflejando su rostro más familiar, y a través del telescopio, donde muestra los detalles de su superficie, sobre todo los cráteres. Pie de foto: - Detalles de la superficie lunar. - Superficie lunar alrededor del cráter Clavius. - Luz cenicienta (Luna creciente con la parte oscura de la Luna iluminada con luz solar reflejada desde la Tierra). - Luna totalmente eclipsada (Durante la totalidad, la luz refractada de la atmósfera de la Tierra da a la Luna esta espectacular coloración rojiza). - Luna llena. - Luna gibosa menguante. - Salida de la Luna Vieja (fase lunar cercana a la Luna nueva). - Luna creciente (Realizada desde El Roque de Los Muchachos donde la excelente transparencia del cielo hizo posible captar esta fase lunar solo unas horas después de Luna nueva). Datos técnicos de la Luna: Período de revolución sideral: ..........27 días, 7 horas y 43 minutos. Diámetro: ....................................................................3.486 km. Temperatura en el suelo:.. +100º C (mediodía) y -100º C (noche). Distancia media a la Tierra: .......................................384.400 km. 4 2. El Sol. Después de la Luna, El Sol es el astro más familiar para nosotros. En Esta lámina podemos ver espectaculares puestas de Sol, las distintas fases de un eclipse total de Sol, donde se pueden apreciar, la corona solar y las protuberancias, únicamente visibles a simple vista, durante la fase de totalidad. Pie de foto: - Protuberancias solares. (Para visualizar y fotografiar la protuberancias, se utilizan filtros de Hα “hidrógeno alfa”, ya que solo son visibles en esa longitud de onda). - Corona solar durante un eclipse total de Sol. Esta astrofotografía fue obtenida desde Kastamonu, Turquía, el 15 de agosto de 1999 con motivo de la expedición científica Shelios. - Secuencia de un eclipse total de Sol. (15 de agosto de 1999). - Anillo de diamantes, visible antes o después de la totalidad de un eclipse solar. - Durante un eclipse total de Sol se hacen visibles la corona solar y las protuberancias. - Datos técnicos del Sol: Diámetro: ....................................................................1.392.530 km. Distancia media Tierra-Sol………………………… 149.600.000 km. Periodo de rotación axial medio………………….. 25,38 días Superficie……………………………………………. 6,087 x 1012 km2 Volumen……………………………………………… 1,412 x 1018 km3 Masa...................................................................... 1,989 x 1030 kg. Edad.......................................................... 4.600 millones de años 4. Cometas. Cuando los cometas se aproximan al Sol se convierten en uno de los fenómenos celestes más espectaculares visibles a simple vista, como en el caso del Halle-Bopp (el más brillante en 500 años), y el Hyakutake. Estos viajeros celestes fueron visibles durante meses. Pie de foto: - Hyakutake, un mes antes de su máxima aproximación a la Tierra (1996). - Halle-Bopp, durante su máxima aproximación a la Tierra (1997). - Primer plano del Halle-Bopp. Se pueden apreciar los filamentos de la cola de gas. - Ikeya-Shang (2002). - El cometa Halle-Bopp fotografiado desde los Himalayas (Annapurna Sur 7.400 m.) - El Halle-Bopp captado justo antes del amanecer. “Los cometas son pequeños cuerpos en órbitas muy excéntricas alrededor del Sol. Están compuestos de hielo y polvo. Su tamaño varía entre 1 y 50 km. Cuando se acercan al Sol, el calor sublima parte de su superficie, lo que produce sus espectaculares colas de millones de km.” 5. Meteoros. La Tierra viaja alrededor del Sol a una velocidad de casi 30 km. por segundo, y durante el recorrido se encuentra con pequeñas partículas de polvo que, cuando atraviesan la atmósfera, se incendian 5 - - convirtiéndose así en los meteoros o estrellas fugaces. En cualquier noche del año se pueden apreciar meteoros esporádicos. En otras ocasiones no se dan de forma aislada, sino que se precipitan en gran número y producen las conocidas "lluvias de estrellas". Una gran proporción de estos fenómenos se produce de forma periódica cada año, cuando la Tierra, en su viaje alrededor del Sol, encuentra un enjambre de partículas procedentes de residuos dejados por un cometa. En algunas regiones del cielo se puede observar una lluvia de meteoros irradiada desde un punto determinado denominado radiante, que se repite generalmente cada año, más o menos por las mismas fechas. Casi siempre estas lluvias reciben el mismo nombre de la constelación que marca la dirección del cielo desde la que parecen irradiar. Las más espectaculares suelen ser las Perseidas (en agosto), las Leónidas (en noviembre) y las Gemínidas (en diciembre). Pie de foto: Meteoro sobre el fondo estelar de la Vía Láctea en la constelación de El Escudo. Bólido sobre el rico fondo estelar de Sagitario. Bólido sobre la Vía Láctea en la región del Cisne. Bólidos sobre el desierto australiano durante las Leónidas de 2001 (Shelios). Bólidos fotografiados durante la lluvia de estrellas Leónidas 2001. Durante esta lluvia de estrellas se contabilizaron más de 10.000 meteoros por hora. Meteoro sobre los Annapurnas (Himalayas). Meteoro captado entre las constelaciones de Tauro y Orión (hemisferio sur). “En la alta atmósfera (entre 85-115 km.) se originan estas breves estelas de luz, producidas por la entrada a alta velocidad de materia interplanetaria, del tamaño de un grano de arena a un guijarro. Los más brillantes se denominan bólidos.” 6. Planetas. Las estrellas no sufren cambios de posición que podamos apreciar sin instrumentos especiales. Sin embargo, el movimiento de la Luna y de los planetas es claramente perceptible y su posición varía de año en año. Al buscar los planetas en el cielo, los encontraremos siempre en las cercanías de la eclíptica, pues sus órbitas están casi en el mismo plano que la de la Tierra. La mayoría de los planetas de nuestro sistema solar son visibles a simple vista y, a pesar de que no poseen luz propia, los vemos porque reflejan la luz del Sol. El 25 de agosto de 2006 se reunió la Unión Astronómica Internacional, UIA y resolvieron degradar a Plutón a la condición de planetoide enano. Después de esto, el Sistema Solar quedó integrado por ocho planetas y tres planetoides enanos, Plutón, Ceres y Xena (2003UB313). La decisión de incluir a Plutón como planetoide enano se debe a su tamaño que ha sido establecido en 2300 Km de diámetro por la UIA. La UIA resolvió que los planetas y sus cuerpos en nuestro Sistema Solar se definen en tres categorías, de la siguiente manera: 6 - Primera categoría: "Un planeta es un cuerpo celeste que está en órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda, y que ha despejado las inmediaciones de su órbita". Segunda categoría: "Un planeta enano es un cuerpo celeste que está en órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda; que no ha despejado las inmediaciones de su órbita y que no es un satélite." Tercera categoría: "Todos los demás objetos que orbitan alrededor del Sol son considerados colectivamente como 'cuerpos pequeños del Sistema Solar'. Pie de foto: Mercurio. Venus. Tierra-Luna. Marte y su luna Phobos. Júpiter y sus lunas: Io, Europa, Ganímedes y Calisto. Saturno y sus lunas: Titán, Rea, Japeto, Tetis y Encelado. Urano y sus lunas: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania y Oberón. Neptuno y sus lunas: Tritón y Nereida. Plutón y su luna Caronte. Recreación artística del Sistema Solar interior. Escala del Sol y los planetas. “Los planetas se forman a partir de los restos de las nubes de gas y polvo que dan lugar a las estrellas. En el Sistema Solar los hay rocosos (Mercurio, Venus, La Tierra y Marte) y gaseosos a los que se le supone un núcleo rocoso (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). La naturaleza del planeta enano, Plutón, es aún desconocida.” 7. Sistema Solar. Esta lámina recrea escenas del Sistema Solar basadas en la información enviada por las distintas sondas espaciales que el hombre ha enviado al espacio para conocer mejor a nuestra familia solar. Pie de foto: - El gigante gaseoso Neptuno y su mayor luna, Tritón. - Plutón está cubierto de manchas de metano y nitrógeno congelado. Al fondo su luna, Caronte. - Cinturón de Kuiper. Millones de pequeños cuerpos helados orbitan más allá de los planetas. - Júpiter visto desde la superficie helada de Ganímedes, su mayor satélite. - Saturno con su espectacular sistema de anillos visto desde Tetis, una de sus lunas. - Urano. El tercer gigante gaseoso del Sistema Solar, visto desde su luna Miranda. - Monte Olimpo. Situado en Marte, es el mayor volcán del Sistema Solar con 27 km. de altura y 620 km. de base. - Cinturón de asteroides. Entre Marte y Júpiter se encuentran la mayoría 7 de los asteroides. - Amaltea es una de las más de 60 lunas que orbitan en torno a Júpiter, el mayor planeta del Sistema Solar. - Fulguraciones procedentes de la corona solar anuncian en Mercurio la inminente salida del Sol. - En la superficie de Venus se alcanzan los 450º C. Sus nubes son de ácido sulfúrico y su atmósfera de CO2. - La Tierra vista desde el espacio presenta una intensa coloración azul causada por su atmósfera. “El Sol es el astro dominante del Sistema Solar y su campo gravitatorio controla el movimiento de los demás cuerpos del sistema”. “Las sondas lanzadas desde la Tierra nos han permitido atisbar toda la grandiosa variedad que se esconde en el Sistema Solar. El juego de la luz, el color, la textura y el movimiento de los planetas y sus lunas dibujan un paisaje de sobrecogedora belleza”. 8. Cúmulos de estrellas. En las inmediaciones de la Vía Láctea se pueden observar muchos cúmulos abiertos de estrellas. Están formados por conjuntos de estrellas, relativamente poco densos, que contienen desde unas decenas a algunos centenares. Estas estrellas se forman a partir de la misma nube de gas y, por esta razón, tienen la misma composición química y una edad similar. Además, todas ellas están a la misma distancia de la Tierra. La única diferencia notable estriba en sus distintos tamaños. A medida que pasa el tiempo, las estrellas que forman los cúmulos abiertos se van separando progresivamente y, al cabo de unos cientos de millones de años, el cúmulo se desmembra y las estrellas buscan su destino en solitario. Al contrario de lo que ocurre en los cúmulos abiertos, las estrellas de los cúmulos globulares están muy concentradas y se distribuyen de forma esférica en cantidades que van desde decenas de miles hasta un millón. La densidad de estrellas va creciendo a medida que nos acercamos al centro, donde se localizan decenas de estrellas por año-luz cúbico. Pie de foto: Cúmulos de estrellas. Grupos de estrellas formadas a partir de la misma nube de gas y unidas por su mutua atracción gravitatoria. - M11, en El Escudo. - M25, en Sagitario. - M41, en Can Mayor. - M45, Las Pléyades, en El Toro. - NGC 869 y NGC 881, Cúmulo Doble. En Perseo. - M7, en Scorpio. - M44, en El Cangrejo. - NGC 5139, Omega Centauro. Cúmulo globular en El Centauro. - M56, en La Lira. - M13, en Hércules. - M30, en Capricornio. - M10, en Ofiuco. - M22, en Sagitario 8 “Cúmulos abiertos. Conjuntos de estrellas que contienen desde unas decenas a algunos centenares. Tienen la misma composición química y una edad similar”. “Cúmulos Globulares. En estos cúmulos las estrellas están muy concentradas y se distribuyen de forma esférica. Contienen desde decenas de miles a un millón de estrellas”. 9. Evolución estelar. También las estrellas nacen, viven y mueren. Las nubes de gas y polvo son como su placenta. Aquí nacen al encenderse su horno nuclear y viven miles de millones de años. Unas veces su muerte es lenta y aparentemente plácida, otras, en cambio, en forma de una gigantesca explosión final que dará lugar al nacimiento de nuevas estrellas. Otras se formaron con residuos de otras estrellas que murieron y que a su vez utilizaron la materia de otra estrella anterior. Pie de foto: - M1, Nebulosa del Cangrejo (en Tauro). “Supernovas. Cuando a una estrella que tiene varias veces la masa del Sol ya no le queda combustible para obtener más energía, el centro de la estrella se derrumba sobre sí mismo y la estrella entera estalla en una colosal explosión de supernova, alcanzando un brillo 100.000 millones de veces el del Sol. La estrella se deshace y la mayor parte de su materia se disipa en el medio interestelar, quedando después un pequeño remanente en expansión”. - Nova Ophiuchus (Ofiuco) 1994. “Novas. Son estrellas cuyo brillo inicial aumenta, en el espacio de unas horas o de unos días, centenares de veces. Después de su aumento de luminosidad repentina, vuelven a su brillo normal. Se cree que esto sucede en una de las componentes de un sistema binario, donde una estrella transfiere materia a la otra”. - Pléyade Merope (23 Turi). “Esta estrella perteneciente al joven y brillante cúmulo de Las Pléyades, está rodeada por un halo azul de gas y polvo, resto del material interestelar a partir del cual se formó. Cuando la estrella sea más vieja, este halo acabará disipándose”. - M57, Nebulosa Anular (en La Lira). - NGC 7293, Nebulosa de la Hélice. - M27, Nebulos Dumbbell. “Nebulosas planetarias. Este tipo de objeto celeste nada tiene que ver con los planetas; este adjetivo de planetaria deriva del aspecto que presentan a través del telescopio. En realidad, son la envoltura, en rápida expansión, expulsada por una estrella gigante roja en sus últimos estadios evolutivos. En el centro de la burbuja de gas queda el núcleo de la estrella muy comprimido y caliente de un tamaño parecido al de la Tierra. Finalmente este núcleo va perdiendo materia y se convierte en una enana blanca. Este proceso le sucede a las estrellas con una masa parecida a la de nuestro Sol”. “Las estrellas extraen su energía de las reacciones nucleares de fusión que tienen lugar en su núcleo. El hidrógeno se transforma allí en helio, produciendo la energía suficiente para su funcionamiento. El Sol, para 9 brillar como lo hace en la actualidad, convierte cada segundo, unos 5 millones de toneladas de materia en energía. Teniendo en cuenta la cantidad de hidrógeno que tiene el Sol, se calcula que le quedará combustible para brillar como lo hace ahora, otros 5000 millones de años”. 10. La Vía Láctea. Los antiguos persas creían que un gran río fluía por el cielo y que a orillas de la Vía Láctea pastaban rebaños de gacelas, camellos y avestruces. Un relato mitológico de origen griego, cuenta como Hermes acercó al pequeño Hércules al pecho de la diosa Hera, mientras ésta dormía. Cuando se despertó la diosa, lo arrojó lejos de sí, pero ya era demasiado tarde. La leche que fluyó de su pecho dejó en el cielo una estela: la Vía Láctea. Normalmente, el término Vía Láctea se refiere a la estela levemente luminosa que atraviesa la bóveda celeste y se hace visible en las noches sin Luna. Representa el disco de nuestra galaxia observado desde su interior. La Vía Láctea es un gran entretenimiento para el observador provisto de cualquier instrumento óptico y, lo que es mejor, a simple vista. Para su observación hay que alejarse de las ciudades y sus cielos contaminados y escoger una noche despejada y sin Luna. A simple vista se pueden percibir sus nebulosas brillantes y oscuras. Con prismáticos y telescopios de focal corta y oculares de gran campo, se pueden observar las grandes acumulaciones de estrellas y de polvo interestelar, cúmulos estelares y globulares (sobre todo en la dirección de Sagitario) y resplandecientes nebulosas. Pie de foto: - Mosaico de la Vía Láctea desde Sagitario (dcha.) hasta El Cisne (izq.). Densas nubes oscuras y nebulosas predominan en esta región de la Vía Láctea entre Scorpio y Ofiuco. - Entre nebulosas oscuras y densos campos estelares de la Vía Láctea destacan los cúmulos de estrellas M7 (abajo centro) y M6 (arriba dcha.) en la región de Scorpio. - Probable aspecto de nuestra galaxia. Recreación. - La zona central rosada es M8, Nebulosa de la Laguna. Las manchas menores situadas arriba izq. Son M17, Nebulosa Omega y M16, Nebulosa del Águila. - Panorámica de la Vía Láctea: nubes de estrellas y bandas de polvo se extienden hacia el norte desde Sagitario y Scorpio hasta El Escudo. “Los antiguos griegos llamaron Vía Láctea a la banda luminosa que atraviesa la bóveda celeste y que puede contemplarse en noches sin Luna. En realidad, es el disco de nuestra propia Galaxia observado desde su interior: Millones de estrellas individuales entremezcladas con nebulosas brillantes y oscuras”. 11. Nebulosas. Son objetos celestes de aspecto nebuloso y de gran belleza, compuestos principalmente de gas y polvo interestelar. 10 - Algunas nebulosas indican la presencia de gas y polvo que aún rodean a las estrellas jóvenes. Las nubes de polvo reflejan la luz de estas estrellas jóvenes y calientes dando lugar a una nebulosa de reflexión. Las Pléyades son un ejemplo de nebulosa de reflexión. En otros casos la luz ultravioleta de las estrellas cercanas hace brillar a la nebulosa. Este tipo se denomina nebulosa de emisión. A simple vista no se aprecia color, aunque las fotografías de larga exposición muestran el color rojo procedente del hidrógeno. La bella Nebulosa de Orión es una nebulosa de emisión. Otras nebulosas son oscuras. Las grandes masas densas de polvo impiden que las atraviese el brillo de las estrellas que están situadas detrás suyo. En muchos casos, las nebulosas de emisión y las oscuras se encuentran muy próximas unas de otras. Pie de foto: M16, Nebulosa del Águila (en la constelación de Serpens (La Serpiente). Detalle de la Vía Láctea en las regiones de La Serpiente y Sagitario. M20, Nebulosa Trífida (en Sagitario). M17, Nebulosa Omega (en Sagitario). M8, Nebulosa de La Laguna (en Sagitario). Panorámica de la Vía Láctea. M42, Gran Nebulosa de Orión. NGC 2024, Cabeza de Caballo (en Orión). NGC 7000, Norteamérica y Pelícano (en El Cisne). NGC 2237, Roseta (en El Unicornio). “Las nebulosas están constituidas por enormes cantidades de gas (básicamente hidrógeno) mezcladas con partículas de polvo. En el seno de estas inmensas nubes de materia nacen las estrellas. Existen tres tipos de nebulosas: las nebulosas de emisión, que brillan con luz propia; las nebulosas de reflexión, que reflejan la luz de estrellas brillantes próximas, y las nebulosas oscuras, que aparecen oscuras frente a un fondo más brillante”. 12. Galaxias. Son gigantescos sistemas estelares semejantes a la Vía Láctea, y los objetos más masivos, brillantes y alejados del universo. Las galaxias tienen la tendencia a reunirse en grupos (la Vía Láctea forma parte de uno de estos grupos, compuesto por una treintena de galaxias, denominado Grupo Local) o en verdaderos cúmulos de galaxias, formados por centenares de miembros. A su vez, los cúmulos de galaxias se agrupan para constituir supercúmulos de galaxias. Se estima que el universo puede contener más de 100 mil millones de galaxias. Las galaxias se pueden clasificar, atendiendo a sus características morfológicas, en tres grandes grupos: galaxias elípticas, galaxias espirales y galaxias irregulares. Galaxias elípticas. Están constituidas por miles de millones de estrellas distribuidas de forma esferoidal y que aumentan hacia el centro galáctico. No muestran estructuras precisas. Galaxias espirales. Son sistemas espirales caracterizados porque la mayor parte de las estrellas están concentradas en un disco achatado, 11 dentro del cual se delinean varios brazos curvados en espiral que salen del centro del disco. La Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda son ejemplos de galaxia espiral. Galaxias irregulares. Son sistemas estelares sin una simetría precisa. Están desprovistas a menudo de núcleo bien definido. Muchas galaxias irregulares son satélites de otras mayores, como las Nubes de Magallanes, galaxias satélites de la Vía Láctea. Pie de foto: - NGC 7479. Espiral tipo barrada (en Pegaso). - Cúmulo de galaxias, Quinteto Stephan (en Pegaso). - NGC 7814. Espiral vista de canto (en Pegaso). - M82. Peculiar (en la Osa Mayor). - M74. Espiral vista de cara (en Los Peces). - M31. Espiral (en Andrómeda). - M87. Elíptica (en Virgo). - M51, Galaxia del Remolino. Interacción gravitacional entre dos galaxias. - NGC 6951. Espiral (en Cefeo). “Las galaxias son las principales estructuras del universo. Están formadas de estrellas y, a menudo, gas y polvo, unidos por la gravedad. Las galaxias más pequeñas tienen alrededor de un millón de estrellas; las mayores más de un billón. La mayoría de ellas tienen forma de espiral. Otras son elípticas o irregulares. Las galaxias se asocian en cúmulos y supercúmulos”. 12