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NUESTRO LUGAR EN EL UNIVERSO
Ptolemy’s geocentric model (2nd century A.D.)
• The Earth is at the centre of the Universe, it is spherical and it does not move.• The Sun, the Moon and the planets move around the Earth in circular movements.• The stars are fixed in a far away sphere which moves around the Earth.
Copernicus’s heliocentric model (16th century A. D.)
• The Sun is at the centre of the universe and it does not move.• The Earth rotates on its own axis and the Moon revolves around it.• The Earth and the rest of the planets revolve around the Sun at different
speeds and in concentric circles.• The sphere of stars that surrounds this system does not move.
Primeras concepciones sobre el Universo
Aportaciones al modelo Heliocéntrico
Modelo Excéntrico
• Shapley (1885-1972) determinó que aunque el Sol era el centro de nuestro Sistema Solar no lo era de nuestra galaxia, sino que se encuentra en la periferia de la misma
¿De qué está hecho el Universo?
• La materia que conocemos está constituida por átomos• Las partículas subatómicas se mantienen unidas por fuerzas• La composición química del Universo observable es:
– 75% hidrógeno– 20% Helio– 5% resto de elementos
Modelo estándar Fuerzas fundamentales
¿De qué está hecho el Universo?• Gracias a los datos aportados por el
sonda WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) se ha llegado a la conclusión de que hay materia de composición y propiedades desconocidas que no emite radiación.
• Es la materia oscura• Su presencia se adivina porque la luz es
desviada por el campo gravitatorio que ejerce
• Saber su proporción es importante para conocer el futuro del universo.
• No se sabe su naturaleza• No emite radiación electromagnética.
¿Cómo sabemos de qué están hechas las estrellas?
• La luz que llega a la Tierra desde las estrellas de las galaxias es una mezcla de radiaciones de distintas longitudes de onda ()
• Esta mezcla puede separarse mediante un espectroscopio y obtener un espectro
• El espectro contiene los colores del arcoiris
Cómo se sabe la composición de las estrellas
• Sobre los colores del espectro aparecen unas bandas oscuras que se deben a la absorción de diferentes elementos químicos
• Cada elemento químico tiene su propio espectro de absorción (es como su código de barras)
CÓMO ESTÁ ORGANIZADO EL UNIVERSO
Nuestro Instituto
10 m
Sevilla
1 km
IES Murillo
España
100 kmSevilla
1000 km
Europa
España
La Tierra
12700 km
Europa
Tierra
Luna
380.000 km
Er
is
Los planetas a escala… en diámetro, pero no en distancia
La imagen clásica del Sistema Solar(Recordemos que la distancia Sol-Tierra es de 1 UA)
5.2 UA 9.5 UA
30 UA
40 UA
¿Hasta dónde hemos explorado?
Sonda Voyager, lanzada en 1977
¿Dónde se encuentra ahora?
118,5 UA(16,4 horas luz)
Pale Blue DotPálido punto azul: nuestro planeta desde Plutón, fotografiado por la sonda Voyager 1 tras doce años de viaje (distancia de 40 UA, 6000 millones de km).
No olvidemos que la mayor parte del espacio está vacío
La vía Láctea• La Vía Láctea es una galaxia espiral
en la que se distinguen las siguientes partes:– Bulbo o núcleo: formado por un
agujero negro y varios millones de viejas estrellas
– Disco: formado por polvo cósmico, nebulosas y estrellas jóvenes distribuidas en 5 brazos.
– Halo: formado por viejas estrellas agrupadas en cúmulos y estrellas aisladas
– El Sistema Solar está situado en uno de los extremos de uno de los brazos de la Via Láctea: el brazo de Orión
– El Sol es una de las 100.000 millones de estrellas que forman parte de una Galaxia: la VIA LÁCTEA.
EL GRUPO LOCAL
• La Via Lactea forma parte de un conjunto de Galaxias que están más o menos próximas: el GRUPO LOCAL
SUPERCÚMULO DE VIRGO
• El Grupo Local forma parte de un conjunto más amplio: el SUPERCÚMULO DE VIRGO
• 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.
La expansión del Universo• Si analizamos mediante un espectroscopio la luz que nos llega
del Sol observamos en el espectro bandas de absorción• La luz del sol ha atravesado gases que han absorbido ciertas
longitudes de onda• Algunos de estos elementos sabemos que no pueden existir
en la atmósfera de nuestro planeta, por lo que hemos de concluir que se encuentran en el Sol
• Así se llega a la conclusión de que el Sol está formado principalmente por hidrógeno y helio
La expansión del Universo• Hubble midió la posición de las bandas de absorción de determinados
elementos químicos presentes en varias galaxias y la comparó con la posición que tienen esas bandas en los espectros obtenidos en el laboratorio
• Descubrió que las bandas de absorción estaban desplazadas hacia longitudes de onda mayores (rojo)
• Además ese desplazamiento era más acusado en las galaxias más alejadas• Este fenómeno se conoce como desplazamiento hacia el rojo y se debe al
efecto Doppler
La expansión del Universo
• El efecto Doppler establece que cuando una onda es emitida por un objeto en movimiento, la percibida por un observador es diferente a la emitida por el objeto.
– La es mayor si el objeto se aleja del observador– La es menor si el objeto se acerca al observador
• Este efecto se produce con las ondas sonoras– Si un objeto que emite un sonido se acerca a nosotros el sonido se percibe más agudo (
menor)– Si un objeto que emite un sonido se aleja de nosotros el sonido se percibe más grave (
mayor)• Este efecto también se produce con las ondas luminosas
– Si un objeto que emite luz se acerca a nosotros su luz presentará una más corta (violeta)
– Si un objeto que emite luz se aleja de nosotros su luz presentará una mayor (rojo)– Este efecto no lo captamos directamente con la vista pero si con el espectroscopio y las
bandas de absorción
LA RADIACIÓN CÓSMICA DE FONDO
2. La confirmación del Big Bang: La radiación cósmica de fondo:Es una radiación de microondas antiquísima que permea todo el universo, y que se considera como los rescoldos que quedaron después de la Gran Explosión. Fue descubierta accidentalmente por dos astrónomos de los Laboratorios Bell, Arno Penzias y Robert Wilson. Sus medidas, combinadas con el descubrimiento de Hubble de que las galaxias se alejan de nosotros, son una fuerte evidencia para la teoría de la Gran Explosión.
Big Bang• El fenómeno del desplazamiento hacia el rojo de la luz procedente de
casi todas las galaxias implica que todas se están separando unas de otras a gran velocidad
• El Universo se expande• Cada minuto que pasa se hace más grande• Hace una hora el Universo era más pequeño y hace un mes era mucho
más pequeño• Si llevamos el razonamiento al límite, extrapolando hacia atrás, hace
miles de millones de años debió existir un momento en que todo el Universo estaba contenido en un único punto
• Ese sería el origen del Universo• El modelo del Big Bang induce que según el actual ritmo de expansión
el t = 0 tuvo que ser hace 13700 millones de años
Big Chill
• Si la materia-energía del Universo es insuficiente no se alcanzará una densidad crítica para que la fuerza de la gravedad frene la expansión
• El Universo se expandiría eternamente, enfriándose cada vez más hasta que todo su contenido se apagara
Big Crunch• Si la materia-energía del Universo es suficiente para superar
una densidad crítica, la fuerza de la gravedad frenaría la expansión
• El Universo se expandiría hasta un punto en el que se produciría el proceso inverso, una gran contracción.
• La gran contracción recorrería el camino inverso, la materia se iría juntando de nuevo y se llegaría de nuevo a concentrar en un único punto.
• Aquí una posibilidad sería un Universo pulsante sometido a infinitos ciclos de expansión-contracción.
Big Rip
• Es la situación de un Universo próximo a la densidad crítica pero en el que la energía oscura superara con creces a la fuerza de la gravedad
• Esto provocaría una expansión muy acelerada que en un instante determinado provocaría una voladura en pedazos (desgarramiento)
El futuro del Universo
A. Big Crunch (Gran contracción)
B. Big Chill (Gran enfriamiento)
C. Big Rip (Gran desgarramiento)
Las estrellas• Las estrellas son enormes esferas de gases H y He, que
se mantienen unidos por acción de la gravedad.• Estos elementos proceden de la era de la
nucleosíntesis y de los átomos.• Estos gases están tan calientes que en el núcleo de la
estrella se produce un tipo de reacción llamado reacción de fusión termonuclear.
• Los núcleos de los átomos de H colisionan con tanta violencia que se produce su acercamiento a unas distancias tan pequeñas que actúan las fuerzas nucleares.
• De este modo se produce la fusión o unión de dos núcleos de H para formar uno de He.
• Al mismo tiempo se produce la liberación de una gran cantidad de energía radiante (fotones).
Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas
Si la estrella es pequeña (como el Sol)• Con el tiempo todo el H se convierte en He,
que se queda acumulado en el núcleo de la estrella.
• Este núcleo se compacta por acción de la gravedad y su temperatura irá aumentando hasta un valor crítico.
• Este valor es la temperatura de fusión del He.
• La fusión del He produce mucha más energía que la del H, de forma que la fuerza expansiva gana a la gravedad haciendo que la superficie de la estrella crezca hasta convertirse en una gigante roja.
• La fusión del He rinde carbono (C)
Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas
Si la estrella es grande(10 veces el Sol)
• Si la masa de la protoestrella es muy grande su evolución dará lugar a una estrella gigante del mismo modo que en el caso anterior por compactación gravitatoria.
• Las estrellas gigantes consumen más H y, por tanto, liberan una mayor cantidad de energía y emiten una intensa luz azulada (forman lo que se llama una estrella azul).
• Cuando se consume todo el H el núcleo se compacta por acción de la gravedad y su temperatura irá aumentando hasta la temperatura de fusión del He.
Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas
• La fusión del He produce mucha más energía que la del H, de forma que la fuerza expansiva gana a la gravedad haciendo que la superficie de la estrella crezca hasta convertirse, esta vez, en una supergigante roja.
• La fusión del He rinde C que se irá acumulando en el núcleo y, de nuevo, cuando se consume todo el He, el núcleo se compacta hasta que se alcanza la temperatura de fusión del C.
Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas
• La fusión del C rinde oxígeno (O) que, de nuevo, se va acumulando en el núcleo repitiéndose los sucesos.
• Así, en una cadena de “apagados y encendidos” sucesivos y cada vez más rápidos la estrella va generando en su núcleo elementos cada vez más pesados y difíciles de quemar, siguiendo este orden:
HHeCONeMgSiFe• La supergigante roja estará formada por capas
concéntricas en las que tiene lugar una reacción de fusión distinta según se ha ido produciendo la sucesión de las mismas.
• SOMOS POLVO DE ESTRELLAS. Los átomos que nos constituyen se han generado en las estrellas.
