El universo está formado por galaxias y nebulosas. Las galaxias son los objetos básicos que forman el universo y contienen estrellas, planetas, satélites,.... y las nebulosas son nubes de gas y polvo que hay dentro de las galaxias.
Las galaxias aparecen en el universo formando agrupaciones, estas agrupaciones se mantienen unidas por la atracción de la gravedad. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, pertenece a un grupo de 30 galaxias llamado Grupo Local. La unión de varios grupos de galaxias se denominan cúmulos (el nuestro es el cúmulo de Virgo) y supercúmulos, dependiendo del número de galaxias que lo compongan (el nuestro es el supercúmulo Laniakea)
Tierra....Sistema Solar....Vía Láctea....Grupo Local....Cúmulo de Virgo.....Supercúmulo Laniakea
Como ya hemos dicho, las galaxias del Grupo Local se mantienen unidas por la gravedad, pero esta misma gravedad es la que está haciendo que las dos mayores galaxias del Grupo Local se estén acercando la una a la otra con una velocidad de 400.000 km/h, lo que provocará que choquen dentro de, aproximadamente, 6.000 millones de años. además, la gravedad es la responsable de que las galaxias pequeñas giren alrededor de las grandes.
Como la fuerza de la gravedad depende de la masa de los cuerpos (F=
G m1.m2 / d2 ) , los astrónomos han llegado a la conclusión de que en todas las galaxias hay una gran cantidad de masa que no se ve, a la que han llamado materia oscura. Esta es la única forma de explicar que el valor de la gravedad entre galaxias sea mucho mayor de lo que daría al aplicar la anterior fórmula, teniendo en cuenta la suma de la masa de todas las estrellas, del gas y del polvo de cada una de las galaxias. Se calcula que hay 5 veces más materia oscura que materia visible. (Ver vídeo Expansión del universo)
El universo no es estático, sus componentes están en movimiento. Si la fuerza dominante en el universo fuera la gravedad, todas las galaxias se estarían acercando unas a otras y convergerían todas en un único punto, pero lo que se ha observado es que la gran mayoría de las galaxias se están alejando, lo que ha llevado a los astrónomos a pensar que hace 13.800 millones de años toda la materia estaría concentrada en una zona muy pequeña, a partir de la cual se expandiría.
La teoría del big bang o de la gran explosión explica el movimiento de las galaxias y la llegada continua de ondas débiles (radiación cósmica de fondo) que serían el eco de la gran explosión.
¿De qué está hecho el universo?
Gracias a la espectroscopía, sabemos que el 60% del universo es hidrógeno, el 37% helio, el 1% oxígeno y el 2% son diversos componentes. (Ver vídeo Espectroscopía).
¿De qué está hecho el universo?
Gracias a la espectroscopía, sabemos que el 60% del universo es hidrógeno, el 37% helio, el 1% oxígeno y el 2% son diversos componentes. (Ver vídeo Espectroscopía).
Las estrellas son grandes alquimistas, ellas fabrican nuevos elementos químicos. Las estrellas son enormes globos de gas con una masa muy grande (Sol: 1´989.1030 Kg), con esa masa tan grande lo normal sería que la fuerza de la gravedad actuara, las comprimiera y que fueran esferas muy densas, pero en el núcleo de las estrellas las temperaturas son muy altas (Sol:15. 106 K), o que provoca que los núcleos de hidrógeno se muevan a grandes velocidades y sus protones choquen entre sí. (Las grandes velocidades son capaces de vencer las fuerzas de repulsión). A esas temperaturas tan altas los átomos pierden sus electrones por lo que en lugar de hablar de átomos se habla de núcleos de átomos. El choque frontal de dos núcleos de hidrógeno, inicia una reacción nuclear de fusión, que después de varios choques acaban formando un núcleo de helio (2 protones y 2 neutrones); esta reacción nuclear de fusión emite gran cantidad de energía que va hacia la superficie solar, haciendo una presión hacia afuera y contrarrestando la fuerza de la gravedad. A esta energía se la denomina presión de radiación. Esto es lo que hace que la densidad de las estrellas no sea la esperada.
La vida de una estrella depende de la cantidad de hidrógeno que contenga. Se ha observado que a mayor cantidad de hidrógeno más rápido se transforma en helio y menor es su tiempo de vida.
Una vez que se agota el hidrógeno que hay en el núcleo de una estrella, la reacción de fusión se detiene y la presión de radiación ya no es capaz de contrarrestar a la fuerza de la gravedad, por lo que la estrella se contrae y su temperatura aumenta. La temperatura del núcleo puede llagar a ser tan alta que puede provocar la fusión de los núcleos de helio, que darán lugar a carbono. (Ejercicios del libro).
Mientras eso ocurre en el núcleo de la estrella, en las capas intermedias el hidrógeno sigue transformándose en helio, lo que como ya hemos visto provoca un aumento de temperatura debido a la reacción de fusión. Esta reacción de fusión en las capas intermedias alcanza fácilmente la superficie de la estrella haciendo que esta se hinche. Cuando la radiación alcanza la superficie se enfría y la estrella se vuelve rojiza; las estrellas que se encuentran en esta fase se llaman gigantes rojas. Dentro de 5000 millones de años el Sol alcanzará este punto y su tamaño aumentará hasta ser capaz de absorber a Mercurio y a Venus. Los científicos creen probable que la Tierra también sea absorbida por el Sol.
En estrellas que tiene, al menos, 8 veces la masa del Sol cuando se termina el helio del núcleo, este se comprime y alcanza temperaturas más altas de las que ya tenía, haciendo que el helio se vuelva inestable formándose carbono. Este proceso se repite sucesivas veces por lo que se van formando oxígeno, neón, magnesio, silicio, níquel, cobalto y hierro. El conjunto de todos estos procesos se denomina nucleosíntesis, porque en él se sintetizan núcleos de nuevos elementos. Una vez que en el núcleo de una estrella lo que hay son núcleos de hierro, se terminan las transformaciones y la estrella se apaga.
Cuando la estrella se apaga, la fuerza de la gravedad aplasta a la estrella liberando gran cantidad de energía.
La vida de una estrella depende de la cantidad de hidrógeno que contenga. Se ha observado que a mayor cantidad de hidrógeno más rápido se transforma en helio y menor es su tiempo de vida.
Una vez que se agota el hidrógeno que hay en el núcleo de una estrella, la reacción de fusión se detiene y la presión de radiación ya no es capaz de contrarrestar a la fuerza de la gravedad, por lo que la estrella se contrae y su temperatura aumenta. La temperatura del núcleo puede llagar a ser tan alta que puede provocar la fusión de los núcleos de helio, que darán lugar a carbono. (Ejercicios del libro).
Mientras eso ocurre en el núcleo de la estrella, en las capas intermedias el hidrógeno sigue transformándose en helio, lo que como ya hemos visto provoca un aumento de temperatura debido a la reacción de fusión. Esta reacción de fusión en las capas intermedias alcanza fácilmente la superficie de la estrella haciendo que esta se hinche. Cuando la radiación alcanza la superficie se enfría y la estrella se vuelve rojiza; las estrellas que se encuentran en esta fase se llaman gigantes rojas. Dentro de 5000 millones de años el Sol alcanzará este punto y su tamaño aumentará hasta ser capaz de absorber a Mercurio y a Venus. Los científicos creen probable que la Tierra también sea absorbida por el Sol.
En estrellas que tiene, al menos, 8 veces la masa del Sol cuando se termina el helio del núcleo, este se comprime y alcanza temperaturas más altas de las que ya tenía, haciendo que el helio se vuelva inestable formándose carbono. Este proceso se repite sucesivas veces por lo que se van formando oxígeno, neón, magnesio, silicio, níquel, cobalto y hierro. El conjunto de todos estos procesos se denomina nucleosíntesis, porque en él se sintetizan núcleos de nuevos elementos. Una vez que en el núcleo de una estrella lo que hay son núcleos de hierro, se terminan las transformaciones y la estrella se apaga.
Cuando la estrella se apaga, la fuerza de la gravedad aplasta a la estrella liberando gran cantidad de energía.
La energía potencial de la estrella (Ep=
m.g.h ) se transforma en energía cinética (Ec=
½. m.v2 ) y esta, debido a los choques de partículas, se transforma en calor. Al final, la estrella explota como una supernova. Durante unos minutos, la enorme cantidad de energía fabrica todo el resto de elementos de la tabla periódica.
La composición del universo cambia debido a la nucleosíntesis. (Ejercicios del libro)
Los agujeros negros
Cuando el Sol llegue a su fin, después de haber sido una gigante roja, expulsará la mayor parte de su masa y sólo quedará su núcleo caliente (será una enana blanca). Cuando este núcleo se vaya enfriando se irá transformando e una enana marrón y por último en una enana negra con el núcleo helado.
Sin embargo, para estrellas que tienen como mínimo tres veces la masa del Sol, la evolución es diferente. El núcleo de estas estrellas alcanza una densidad enorme y generan un campo gravitatorio tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. De esa forma se convierten en agujeros negros estelares (porque provienen de una estrella).
Para lanzar un objeto desde la Tierra tenemos que vencer su fuerza de gravedad, el objeto lanzado debe tener una velocidad de escape de 11´2 Km/s. La velocidad de escape de un agujero negro es de más de 300.000 Km/s (la velocidad de la luz), por eso ni siquiera la luz puede escapar.
La masa de los agujeros negros no es constante, aumenta debido a que con su enorme gravedad atraen y atrapan materia cercana. La caída de materia en un agujero negro es similar a un remolino cuando se acerca a un desagüe, hasta que llega al horizonte de eventos. Aunque no veamos el agujero negro vemos la materia que gira a su alrededor a velocidades cada vez mayores. La materia se va calentando y emite radiación energética.
Otros agujeros negros son los agujeros negros galácticos que ocupan el centro de las galaxias y que se forman por la concentración de materia en ese punto y que pueden alcanzar masas enormes.
El agujero negro de la Vía Láctea se llama Sagitario A.
La historia del universo
Como ya hemos visto, el universo se formó después de una gran explosión (big bang) y desde entonces no ha parado de expandirse. No se sabe como era el universo en ese momento, pero mediante observaciones, cálculos matemáticos y simulaciones por ordenador, los científicos creen saber como ha sido su evolución.
La composición del universo cambia debido a la nucleosíntesis. (Ejercicios del libro)
Los agujeros negros
Cuando el Sol llegue a su fin, después de haber sido una gigante roja, expulsará la mayor parte de su masa y sólo quedará su núcleo caliente (será una enana blanca). Cuando este núcleo se vaya enfriando se irá transformando e una enana marrón y por último en una enana negra con el núcleo helado.
Sin embargo, para estrellas que tienen como mínimo tres veces la masa del Sol, la evolución es diferente. El núcleo de estas estrellas alcanza una densidad enorme y generan un campo gravitatorio tan grande que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. De esa forma se convierten en agujeros negros estelares (porque provienen de una estrella).
Para lanzar un objeto desde la Tierra tenemos que vencer su fuerza de gravedad, el objeto lanzado debe tener una velocidad de escape de 11´2 Km/s. La velocidad de escape de un agujero negro es de más de 300.000 Km/s (la velocidad de la luz), por eso ni siquiera la luz puede escapar.
La masa de los agujeros negros no es constante, aumenta debido a que con su enorme gravedad atraen y atrapan materia cercana. La caída de materia en un agujero negro es similar a un remolino cuando se acerca a un desagüe, hasta que llega al horizonte de eventos. Aunque no veamos el agujero negro vemos la materia que gira a su alrededor a velocidades cada vez mayores. La materia se va calentando y emite radiación energética.
Otros agujeros negros son los agujeros negros galácticos que ocupan el centro de las galaxias y que se forman por la concentración de materia en ese punto y que pueden alcanzar masas enormes.
El agujero negro de la Vía Láctea se llama Sagitario A.
La historia del universo
Como ya hemos visto, el universo se formó después de una gran explosión (big bang) y desde entonces no ha parado de expandirse. No se sabe como era el universo en ese momento, pero mediante observaciones, cálculos matemáticos y simulaciones por ordenador, los científicos creen saber como ha sido su evolución.
1º 10-33
segundos después de la explosión: el universo que estaba supercomprimido se expandió a gran velocidad.
2º Durante los tres primeros minutos el universo comenzó a enfriarse y se empezaron a formar protones y neutrones.
3º Durante los 370000 años siguientes el universo continúa enfriándose y empiezan a formarse los primeros átomos de hidrógeno, helio y litio, y surgieron los primeros rayos de luz (ahora nos llega como radiación cósmica de fondo).
4º Durante 300 millones de años las zonas del espacio con mayor densidad comenzaron a atraer más materia y empezaron a surgir estrellas y galaxias.
5º A los 9000 millones de años el universo aceleró su expansión, lo que ha provocado que las galaxias se muevan con mayor rapidez.
Para terminar el tema: lee las páginas 22 y 23 del libro y contesta a las siguientes preguntas:
1.- Según los astrónomos ¿Qué es el horizonte?
2.- ¿Qué es el principio cosmológico?
3.- ¿Qué explica la hipótesis del big rip? ¿Cuándo se supone que ocurrirá?
Ejercicios del libro:
Página 24: 23, 24, 29 y 33.
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