El origen del universo y de la vida.

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1 El origen del universo y de la vida.
CMC 1º Bachillerato. Tema 1. El origen del universo y de la vida.

2 El universo en la prensa
Tablencia Universo

3 Índice ¿Qué es el universo? Composición y Estructura: Origen
Nebulosas, Galaxias, Estrellas Ciclo vital de las estrellas Origen Teorías cosmogónicas Big Bang Origen del sistema solar La Tierra y su dinámica.

4 Origen y evolución del universo
Universo o cosmos es el conjunto de toda la materia y energía existente y el espacio en el que se encuentran. Antigüedad de unos ma Dimensiones del universo observable: millones de años luz (v luz= km/s) Composición: Energía oscura (73%) repulsión Materia oscura (23%) no detectable Se deduce su existencia: La masa visible es mucho menor que la esperada Los cúmulos de galaxias se mantienen unidos Radiación de fondo Desviaciones de luz por objetos no visibles ¿De qué está hecha? Se calcula que solo 1-2% es materia bariónica, el resto es materia no bariónica, sin fuerza nuclear fuerte. Materia visible (bariónica): Átomos (4%).

5 Estructura del Universo
Nebulosas: cúmulos de polvo cósmico de aspecto difuso  Estrellas  Constelaciones  Galaxias  grupos de G  cúmulos de G  MetaGaláxias Galaxias: cúmulos de estrellas + polvo cósmico + nubes de gases, que se mueven juntos. Las G más jóvenes tienen más polvo y gas Ej: La Vía Láctea: millones de estrellas, grande: diámetro a.l., el sol a a.l. del centro, la galaxia más próxima, Andrómeda, a 2 m a.l. Tipos por su forma: irregulares, espirales, elípticas. Origen y evolución de las galaxias: gigantescas nubes de H gaseoso en rotación, se contraen por g . Por la rotación, aparecen brazos espirales, donde se originan las estrellas. Se van condensando y formando nuevas estrellas

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7 Estrellas Grandes masas de polvo cósmico y materia gaseosa principalmente (H y He) Tamaño: desde gigantes rojas hasta enanas blancas y agujeros negros. Luminosidad originada por la E de reacciones termonucleares que se dan en su núcleo. Depende de la cantidad de masa. Temperatura superficie  color. Son todo objeto astronómico que brilla con luz propia. Con más precisión, es una esfera de plasma, que mantiene su forma gracias a un equilibrio de fuerzas entre la fuerza de gravedad, que empuja la materia hacia el centro de la estrella, y la presión que hace el plasma hacia fuera, como sucede en un gas, que tiende a expandirlo. En un sentido general, puede afirmarse que una estrella es todo objeto astronómico que brilla con luz propia. Con más precisión, es una esfera de plasma, que mantiene su forma gracias a un equilibrio de fuerzas entre la fuerza de gravedad, que empuja la materia hacia el centro de la estrella, y la presión que hace el plasma hacia fuera, como sucede en un gas, que tiende a expandirlo. La presión hacia fuera depende de la temperatura, que en un caso típico como el Sol, se mantiene con el suministro de energía producida en el interior de la estrella. Por ello, el equilibrio se mantendrá esencialmente en las mismas condiciones, en la medida en que la estrella mantenga el ritmo de producción energética. Pero dicho ritmo cambia a lo largo del tiempo, generando variaciones en las propiedades físicas globales del astro, que se conocen como evolución de la estrella.

8 Nacimiento, evolución y muerte de una estrella.
En zonas más densas de la masa de polvo y gas en los brazos espirales de la galaxia (protoestrellas), Se concentra por gravedad  “gota” de materia crece por agregación. Aumenta la P, T, reacciones termonucleares por fusión H  He en su interior. ESol, empieza a brillar. A su alrededor nuevas acumulaciones  Planetas, sin el tamaño necesario para que se produzcan reacciones termonucleares y tener luz propia. Las reacciones se extienden del núcleo al exterior se calienta se dilata se va enfriando la capa más externa, brillo rojizo  Gigante roja (tamaño máximo). Capa exterior se dispersa en el espacio (Nebulosa planetaria) y se reduce a  Enana Blanca. al agotar su combustible He, se enfriará y se apagará (Enana negra). Se forman a partir de zonas más densas de la masa de polvo y gas en los brazos espirales de la galaxia (protoestrellas), Se produce una concentración por gravedad  “gota” de materia va creciendo por agregación. Aumenta la P, T, reacciones termonucleares por fusión H  He en su interior. ESol, empieza a brillar. A su alrededor se forman nuevas acumulaciones  Planetas, sin el tamaño necesario para que se produzcan reacciones termonucleares y tener luz propia. Las reacciones se extienden del núcleo al exterior se calienta se dilata se va enfriando la capa más externa, brillo rojizo  Gigante roja (tamaño máximo). Capa exterior se dispersa en el espacio (Nebulosa planetaria) y se reduce a estrella pequeña, brillante, muy densa  Enana Blanca. Cuando se agote su combustible de He, se enfriará y se apagará (Enana negra). Se cree que el universo no tiene antigüedad suficiente

9 Las Gigantes rojas con más masa, continúan la combustión y contracción del núcleo formando elementos más pesados . El núcleo de tal densidad llega un momento en que no se contrae más, y rebota hacia afuera la materia que estaba siendo atraída, con una gran explosión (Supernova) eliminando al exterior capas externas, neutrinos y elementos pesados que serán básicos para la vida. Si tenía suficiente masa,  Estrella de Neutrones, que emite intensa radiación electromagnética. Se pueden detectar como Pulsares. Si se contrae tanto que su g hiciera que ni la luz pueda salir Agujero negro. En los agujeros negros supermasivos, la materia es absorbida y expulsada a gran velocidad y en forma de rayos X (la materia transformada en E) Las Gigantes rojas con más masa, continúan la combustión y contracción del núcleo formando elementos más pesados (C, O, Ne, Si. S. Fe). El núcleo de tal densidad se colapsa, hasta el punto de que no se contrae más, y rebota hacia afuera la materia que estaba siendo atraída, con una gran explosión (Supernova) eliminando al exterior capas externas, neutrinos y elementos pesados que serán básicos para la vida. Una supernova (del latín nova, «nueva») es una explosión estelar que puede manifestarse de forma muy notable, incluso a simple vista, en lugares de la esfera celeste donde antes no se había detectado nada en particular. Por esta razón, a eventos de esta naturaleza se los llamó inicialmente stellae novae («estrellas nuevas») o simplemente novae. Con el tiempo se hizo la distinción entre fenómenos aparentemente similares pero de luminosidad intrínseca muy diferente; los menos luminosos continuaron llamándose novae (novas), en tanto que a los más luminosos se les agregó el prefijo «super-». Si tenía suficiente masa, se forma Estrella de Neutrones, que emite una intensa radiación electromagnética: los p, e y n comprimidos se convierten casi exclusivamente en n: Estrella de Neutrones. Se pueden detectar como Pulsares, que emiten intensa radiacción electromagnética Si se contrae tanto que su g hiciera que ni la luz pueda salir  Agujero negro. Atrae a toda la masa que le rodea hasta una determinada distancia y densidad, a la que gira a su alrededor. En los agujeros negros supermasivos, la materia es absorbida y expulsada a gran velocidad y en forma de rayos X (la materia transformada en E)

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11 Origen del Universo T del Big Bang. Desarrollo histórico
1. Hipótesis de partida: universo homogéneo, isótropo y en equilibrio. G + otra F de repulsión que equilibre (Einstein: cte cosmológica) 2. Friedman: el universo debía hacerse con el tiempo más grande o más pequeño, equilibrio no posible 3. Lamaitre Las galaxias provienen de la explosión de una singularidad inicial o átomo primitivo 4. Hubble: las galaxias se alejan entre si, universo en expansión 5. Gamow nombre Big Bang a la Tª de Lamaitre. Los primeros átomos no serían los pesados sino neutrones, que se descompondrían en p+ese aglutinarían en átomos de H y de He y de ahí el resto de elementos Pega: calculando el tiempo transcurrido desde las galaxias más alejadas (las más antiguas) es muy poco (2000 ma, menos incluso que el tiempo que se calcula que tiene la Tierra (4000 ma). T del Big Bang. Desarrollo histórico 1. Hipótesis de partida: universo homogeneo, isótropo y en equilibrio. Si Gravedad no ha contraído toda la materia, debe existir otra fuerza en sentido contrario que lo compense y logre el equilibrio. Einstein la llamó Constante cosmológica 2. El matemático Friedman demostró que eso no era posible pues el universo debía hacerse con el tiempo más grande o más pequeño (cte cosm innecesaria) 3. Lamaitre enuncia la Teoría. Las galaxias provienen de la explosión de una singularidad inicial o átomo primitivo 4. Hubble deduce –espectros de luz-que las galaxias se alejan entre si, universo en expansión 5. Gamow puso el nombre Big Bang a la Tª de Lamaitre, añade que los primeros átomos no serían los pesados sino neutrones, que se descompondrían en p+ese aglutinarían en átomos de H y de He y de ahí el resto de elementos Si se calcula el tiempo transcurrido desde las galaxias más alejadas (las más antiguas) se encuentra que es muy poco (unos 2000 m al, menos incluso que el tiempo que se calcula que tiene la Tierra (

12 Origen del Universo T del estado estacionario; creación continua.
Parten de universo uniforme, no varía en el T Se expande, pero la d se mantiene porque continuamente se está creando nueva materia Universo oscilante. Explosión inicial  expansión La G debida a toda la masa del universo ralentizará y parará la expansión, produciéndose una gran contracción o Big Crunch, en que toda la masa del universo crea una nueva singularidad De ahí, un nuevo Big Bang y un nuevo ciclo… Se necesita masa crítica que frenara la expansión y forzara la contracción. Además la velocidad d expansión es demasiado alta como para ser frenada o revertida por G Teoría del No Límite (Howking, Penrose), un modelo SIN límites T. de la Relatividad, el e y el T tienen su comienzo en el Big Bang a partir de la singularidad inicial, pero no es posible saber el inicio de ésta. Plantean que podría haber brotado a la existencia desde la nada absoluta por un proceso de Tunelización Cuántica. Proceso atemporal, en un intervalo de T=0 a T=10-43 s (tpo de Planck), un tiempo imaginario pero real, sin límites pero finito (como una superficie esférica) Universo oscilante. Explosión inicial  expansión La G debida a toda la masa del universo ralentizará y parará la expansión, produciéndose una gran contracción o Big Crunch, en que toda la masa del universo crea una nueva singularidad De ahí, un nuevo Big Bang y un nuevo ciclo… Relación con religiones orientales, Teoría de la reencarnación, New Age… Esa oscilación del universo necesita cierta masa crítica que frenara la expansión y forzara la contracción. Mientras no se alcance esa masa la expansión continuaría. Se calcula que el universo solo tiene % de esa masa crítica. Además la velocidad d expansión es demasiado alta como para ser frenada o revertida por G Teoría del No Límite (Howking, Penrose), un modelo SIN límites Según la T. de la Relatividad, el e y el T tienen su comienzo en el Big Bang -y su final en agujeros negros- a partir de la singularidad inicial, pero no es posible saber cómo fue, habría que apelar a Dios. Plantean que en el comienzo del tiempo, el universo podría haber brotado a la existencia desde la nada absoluta  universo superdenso, en que las partículas elementales habrían llegado a existir por un proceso de Tunelización Cuántica. Este proceso es atemporal, en un intervalo de T=0 a T=10-43 s (tpo de Planck), edad de los dragones, tiempo inmedible, sin leyes de Relatividad, un tiempo imaginario pero real, sin límites pero finito (como una superficie esférica)

13 Teoría del Big Bang Se deduce una antigüedad de unos 13.700 m.a.
En 1929 Hubble  el universo entero se expande. Si el universo se va haciendo grande, frío y difuso, al retroceder en el tiempo debía ser cada vez más caliente, pequeño y denso. Así surgió la idea del Big Bang. Se deduce una antigüedad de unos m.a. Toda la materia y E estaría comprimida en un átomo primigenio o singularidad inicial, pequeñísimo, T enorme y una d casi infinita. Las 4 fuerzas (gravedad, interacción nuclear fuerte y débil y la electromagnética) estaban unidas en una. Se produce enorme explosión inicial, dilatándose y enfriándose a una velocidad mayor que la de la luz (etapa de INFLACIÓN), su masa aumenta 1050 veces, se separa la gravedad de las otras fuerzas (por la dispersión de la materia). El universo sería al principio homogéneo, simétrico, unificado F interacción nuclear fuerte: une quarks para formar un protón o neutrón Débil, sujeta la radiacción natural F electromagnética, entre partículas con carga (eléctrica, magnética, química)

14 Y se fue diversificando
Por la separación de las 4 fuerzas fundamentales Se diferencia la materia y la energía La materia, empujada por la energía, se dividió en nubes más diferenciadas (heterogeneo) y todo se diversificó: aparecieron “cosas” Se separa la F interacción nuclear fuerte y se forma las partículas elementales del átomo: quarks (p y n) y leptones (e) Surgieron las primeras partículas subatómicas (p y n) por unión de los quarks, al separarse la F electromagnética y la F interacción nuclear débil. p y n chocan desprendiendo E y forman núcleos de He. Los fotones están aún unidos a las partículas, no hay luz, es un universo oscuro y opaco. Los fotones pierden E, los electrones son retenidos por los núcleos formándose los primeros átomos: H y He. Al dejar de interactuar electrones y fotones (radiación y materia), los fotones se dispersaron (radiación de fondo) y originándose la luz  universo transparente

15 Se sigue enfriando y las nubes de materia forman proto-supercúmulos de galaxias. En ellos se producen condensaciones  nódulos primeras estrellas, por concentración cósmica (autogravitación) y fusión del H. Como consecuencia de esa explosión inicial, el universo sigue en expansión. Se fueron condensando más, - v, + d y T. Se llega a tal grado de compresión de la materia en su núcleo que… …se producen las primeras reacciones termonucleares, que es la fuente de energía de las estrellas. Éstas son como enormes bombas de H, estables, autoprotegidas, que van liberando al espacio enormes cantidades de energía.

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20 Pruebas del Big Bang Radiofuentes celestes Existencia de quasares
Son galaxias o nebulosas que emiten ondas de radio Las más próximas son más jóvenes y emiten más radiaciones A partir de una determinada distancia (unos 3.000m.a.l. se reducen mucho al principio habría habido un periodo sin radiofuentes. Contradice T. estado estacionario Existencia de quasares Son radiofuentes extremadamente pequeños, muy lejanos, luminosos y compactos. Se consideran núcleos de galaxias jóvenes a una distancia de m.a.l. y que se alejan a una enorme velocidad (se considera que están como en los extremos del universo). Contradice un universo que no varía. Proporción H/He En la explosión, la E materia átomos más sencillos. La proporción debería ser 75 % de H, 25 % He  Es la que hay en todas las galaxias (los demás elementos no llegan al 1%). Esto permite deducir un origen común de las galaxias, a partir de un momento: el big bang, Radiación de fondo Explosión, enormes T, se va enfriando primero en los límites del universo. A esas T la radiación que emiten los cuerpos no luminosos es prácticamente indetectable. Unos científicos detectaron un zumbido de microondas que proviene de cualquier punto del cielo. El Big Bang concluye que esa es la radiación de fondo, correspondiente a cuerpos negros a 2,63 ºK , considerándola como el eco, los vestigios, de aquella gran explosión inicial. Con ella se ha deducido la antigüedad del universo (unos ma) y de las primeras galaxias (unos 200 ma)

21 Formación del Sistema Solar
Sistema solar: sol, planetas, satélites, asteroides (cinturón entre Marte y Júpiter), meteoritos, cometas, polvo y gases. A partir de una nebulosa mixta que gira y se va concentrando Parte de restos de una nebulosa primitiva (H, He y otros muy ligeros) Parte de otra resultante de una o varias explosiones de supernovas, en zona con abundantes estrellas En esa masa de gases, turbulencias, zonas centrales, que giran a más velocidad, más concentradas, con más densidad, aumento de temperatura,  reacciones de fusión de H a He y enorme desprendimiento de E haciendo que resplandezca y se forme el Sol zonas periféricas, con menos densidad y más frías. Turbulencias  remolinos de materia que va colisionando y acumulándose (acreción) y creciendo. El Sol se debió formar hace ma Las rocas más antiguas encontradas en la Tierra tienen 4000 ma. Otras ya desaparecidas pudo haber más antiguas Algunos meteoritos de composición semejante a la Tierra tienen unos 4600 ma La Tierra se debió formar casi a la vez que el Sol o muy poco después. Aunque en la Tierra abundan Fe, Si, C… y otros mas pesados -apenas H y He- como en otros planetas, y en el Sol el 97 % es H y He, con otros pocos más pesados en su núcleo, no se han formado de distintos materiales.

22 Formación de los planetas (cuerpos celestes en órbita alrededor del Sol con movimiento propio y periódico) 1. T. de Laplace La nebulosa (gas y polvo) se fue contrayendo por autogravitación, provocando aumento de d, de T (todo gas al contraerse) y rotación (todo gas con turbulencias) Esa nebulosa cada vez más densa, más caliente y girando más rápido se transformaría en un gigantesco disco que en su núcleo, la autogravitación predomina sobre la F centrífuga formándose el Sol. (97 % de la masa) Y en su exterior se despediría materia que gira también formando anillos, en los que por condensación en algunos puntos formarían los planetas (aprox 2% de la masa). Hay estrella jóvenes cuyo anillo se debió expulsar a gran distancia y no queda rastro. 2. Otra Teoría afirma que en la nebulosa, torbellinos originaron cuerpos aislados (planetas), que tendrían tb un movimiento giratorio y estarían ligados gravitatoriamente a la estrella como planetas suyos.

23 3. T de los planetesimales
3. T de los planetesimales. Los planetas se formarían por un proceso de acreción (acumulación) por coalescencia. -Pequeñas partículas sólidas irían creciendo por coalescencia (esas partículas atraen a otras más ligeras): planetesimales. -Estos, colisionan  se mantienen calientes y en estado viscoso  capaz de seguir fusionándose con otros  siguen creciendo  quedan al final pocos planetas y de gran tamaño. Los choques de planetesimales que giran en el mismo sentido, no serán tan fuertes que se destruyan… Lo vemos en los cráteres de impacto –no volcánicos- en todos los planetas. -Las colisiones serían con cuerpos cada vez más pequeños, y así la acreción por coalescencia se iría deteniendo y limpiándose cada vez más su órbita. -Aunque en principio todos los planetoides seguirían órbitas paralelas y concéntricas, de modo que no habría nuevos encuentros (miles de planetoides formando algo parecido a los anillos de Saturno). Esa situación de estabilidad no llegaría a formar el sistema solar, pero nuevos estudios inciden en la importancia de: -los rebotes: no suponen acreción ni destrucción, pero si cambio de órbitas, que ya no serían paralelas y pueden seguir chocando -los acercamientos, que producen desvíos y cambios de órbitas tb De ese modo, en unos 300 ma se habrían ido formado así los planetas. Los asteroides de órbitas oblicuas producirían los cráteres de impacto más recientes. Origen de los Planetas También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Los encuentros constructivos predominaron y, en sólo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución. Cualquier teoría que pretenda explicar la formación del Sistema Solar deberá tener en cuenta que el Sol gira lentamente y sólo tiene 1 por ciento del momento angular, pero tiene el 99,9% de su masa, mientras que los planetas tienen el 99% del momento angular y sólo un 0,1% de la masa. Hay cinco teorías consideradas razonables: La teoría de Acreción asume que el Sol pasó a través de una densa nube interestelar, y emergió rodeado de un envoltorio de polvo y gas. La teoría de los Proto-planetas dice que inicialmente hubo una densa nube interestelar que formó un cúmulo. Las estrellas resultantes, por ser grandes, tenían bajas velocidades de rotación, en cambio los planetas, formados en la misma nube, tenían velocidades mayores cuando fueron capturados por las estrellas, incluido el Sol La teoría de Captura explica que el Sol interactuó con una proto-estrella cercana, sacando materia de esta. La baja velocidad de rotación del Sol, se explica como debida a su formación anterior a la de los planetas. La teoría Laplaciana Moderna asume que la condensación del Sol contenía granos de polvo sólido que, a causa del roce en el centro, frenaron la rotación solar. Después la temperatura del Sol aumentó y el polvo se evaporó. La teoría de la Nebulosa Moderna se basa en la observación de estrellas jóvenes, rodeadas de densos discos de polvo que se van frenando. Al concentrarse la mayor parte de la masa en el centro, los trozos exteriores, ya separados, reciben más energía y se frenan menos, con lo que aumenta la diferencia de velocidades.

24 EL SISTEMA SOLAR TIENE OCHO PLANETAS
Nueva Definición de Planeta La XXVI Asamblea General de la IAU (Unión Astronómica Internacional) produjo dos resoluciones sobre la definición de planeta (5A) y creación de una nueva categoría de objeto celeste (6A). En cuanto a la definición de planeta se resolvió que: Un 'planeta' es un cuerpo celeste que:   (a)   Se encuentra en órbita alrededor del Sol.   (b)   Tiene la masa suficiente para que su propia gravedad lo vuelva un cuerpo con fuerzas rígidas para que tenga una forma por equilibrio hidrostático (aproximadamente esférico).   (c)   Que haya despejado la vecindad cercana a su órbita.      Aprobada esta definición, el Sistema Solar pasa a estar conformado por ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.     La IUA creó una nueva categoría de objeto celeste, el "planeta enano". Para que un objeto sea clasificado como tal, debe cumplir con las siguientes condiciones:   (a)   Se encuentra en órbita alrededor del Sol.    (b)   Tiene la masa suficiente para que su propia gravedad lo vuelva un cuerpo con fuerzas rígidas para que tenga una forma por equilibrio hidrostático (aproximadamente esférico).   (c)   No ha despejado la vecindad cercana a su órbita.    (d)   No es un satélite.     La IAU iniciará un proceso para la escogencia, entre los miembros del Sistema Solar, de los objetos que cumplen con estas condiciones para ser clasificados como "planetas enanos", pero ya se decidió que Plutón es un "planeta enano" y prototipo de una nueva categoría de objetos trans-neptunianos. (Entrevista al Dr.Ponce) (Entrevista a Eduardo Rubio)

25 El Sol Las primeras estrellas debieron formarse pronto. Las más antiguas pueden tener m.a. , formándose en un universo “joven” de unos 700 m.a. El Sol es mucho más joven. Unos m.a. La tasa de E termonuclear que se calcula le queda, permite suponer que puede vivir otros 5000 m.a. Es decir, es una estrella que está en su edad media, lo cual lo corrobora tb su color: azul, amarillo, rojo.

26 El Sol, una estrella de 2ª generación:
En la Tierra hay elementos pesados como el hierro. En el Sol -del que procede la Tierra y demás planetas de su sistema-, también tendremos elementos pesados y los demás elementos. En otras estrellas no hay elementos pesados, ni en sus planetas. Las estrellas más primitivas tienen H y He solamente, o algún otro elemento ligero. Las estrellas que están más en el centro de nuestra galaxia, son “más ligeras”. Se deduce que son mucho más antiguas; al formarse de nebulosas más antiguas, estas carecen de elementos pesados. Otras contienen elementos pesados. Son originadas por una nueva generación (se cree que puede haber hasta 4 generaciones de estrellas. Las primeras estrellas que se formaron de la nebulosa primitiva eran muy grandes (gigantes) y muy brillantes, mucho más que el sol (cuanta más masa, más E desprende), y con una vida relativamente corta. Las enanas, sin embargo, permanecen en actividad mucho más tiempo. De esas primeras estrellas gigantes no queda ninguna, ya han desaparecido, acabaron estallando: Supernovas. Son estrellas que explotan liberando en el espacio parte de su material. Durante un tiempo variable, su brillo aumenta de forma espectacular. Parece que ha nacido una estrella nueva. Una nova es una estrella que aumenta enormemente su brillo de forma súbita y después palidece lentamente, pero puede continuar existiendo durante cierto tiempo. Una supernova también, pero la explosión destruye o altera a la estrella. Las supernovas son mucho más raras que las novas, que se observan con bastante frecuencia en las fotos. Las novas y las supernovas aportan materiales al Universo que servirán para formar nuevas estrellas. Novas, ¿estrellas nuevas? Antiguamente, a una estrella que aparecía de golpe donde no había nada, se le llamaba nova, o ‘estrella nueva’. Pero este nombre no es correcto, ya que estas estrellas existían mucho antes de que se pudieran ver a simple vista. Quizá aparezcan 10 o 12 novas por año en la Vía Láctea, pero algunas están demasiado lejos para poder verlas o las oscurece la materia interestelar. A las novas se las observa con más facilidad en otras galaxias cercanas que en la nuestra. Una nova incrementa en varios miles de veces su brillo original en cuestión de días o de horas. Después entra en un periodo de transición, durante el cual palidece, y cobra brillo de nuevo; a partir de ahí palidece poco a poco hasta llegar a su nivel original de brillo. Las novas son estrellas en un periodo tardío de evolución. Explotan porque sus capas exteriores han formado un exceso de helio mediante reacciones nucleares y se expande con demasiada velocidad como para ser contenida. La estrella despide de forma explosiva una pequeña fracción de su masa como una capa de gas, aumenta su brillo y, después se normaliza. La estrella que queda es una enana blanca, el miembro más pequeño de un sistema binario, sujeto a una continua disminución de materia en favor de la estrella más grande. Este fenómeno sucede con las novas enanas, que surgen una y otra vez a intervalos regulares. Supernovas La explosión de una supernova es más destructiva y espectacular que la de una nova, y mucho más rara. Esto es poco frecuente en nuestra galaxia, y a pesar de su increíble aumento de brillo, pocas se pueden observar a simple vista. Hasta 1987 sólo se habían identificado tres a lo largo de la historia. La más conocida es la que surgió en 1054 y cuyos restos se conocen como la nebulosa del Cangrejo. Las supernovas, al igual que las novas, se ven con más frecuencia en otras galaxias. Así pues, la supernova más reciente, que apareció en el hemisferio sur el 24 de febrero de 1987, surgió en una galaxia satélite, la Gran Nube de Magallanes. Esta supernova, que tiene rasgos insólitos, es objeto de un intenso estudio astronómico. Las estrellas muy grandes explotan en las últimas etapas de su rápida evolución, como resultado de un colapso gravitacional. Cuando la presión creada por los procesos nucleares, ya no puede soportar el peso de las capas exteriores y la estrella explota. Se le denomina supernova de Tipo II. Una supernova de Tipo I se origina de modo similar a una nova. Es un miembro de un sistema binario que recibe el flujo de combustible al capturar material de su compañero. De la explosión de una supernova quedan pocos restos, salvo la capa de gases que se expande. Un ejemplo famoso es la nebulosa del Cangrejo; en su centro hay un púlsar, o estrella de neutrones que gira a gran velocidad. Cuasares Los Cuásares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con radiaciones similares a las de las estrellas. Los cuásares son centenares de miles de millones de veces más brillantes que las estrellas. Posiblemente, son agujeros negros que emiten intensa radiación cuando capturan estrellas o gas interestelar. La luz que percibimos ocupa un rango muy estrecho en el espectro electromagnético y no todos los cuerpos cósmicos emiten la mayor parte de su radiación en forma de luz visible. Con el estudio de las ondas de radio, los radioastrónomos empezaron a localizar fuentes muy potentes de radio que no siempre correspondían a objeto visibles. La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi estelares). Identificación de cuásares Se identificaron en la década de Más tarde se vió que mostraban un desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era el efecto Dopler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan. El primer Cuásar estudiado, 3C 273 está a millones de años luz de la Tierra. A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares. Algunos se alejan de nosotros a velocidades del 90% de la de la luz. Se han descubierto cuásares a millones de años luz de la Tierra. Ésta es, aproximadamente, la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que llega en algunos casos es muy grande. Como ejemplo, el s es unas veces más brillante que toda la Vía Láctea. Lo más espectacular de los cuasares no es su lejanía, sino que puedan ser visibles. Un cuasar deber ser tan brillante como galaxias juntas para que pueda aparecer como una débil estrella, si se encuentra a varios miles de millones de años luz. Pero aún más sorprendente es el hecho de que esa enorme energía proviene de una región cuyo tamaño no excede un año luz (menos de una cienmilésima parte del tamaño de una galaxia normal). El brillo de los cuasares oscila con periodos de unos meses, por tanto, su tamaño debe ser menor que la distancia que recorre la luz en ese tiempo. Al principio, los astrónomos no veían ninguna relación entre los cuasares y las galaxias, pero la brecha entre estos dos tipos de objetos cósmicos se ha ido llenando poco a poco al descubrirse galaxias cuyos núcleos presentan semejanzas con los cuasares. Hoy en día, se piensa que los cuasares son los núcleos de galaxias muy jóvenes, y que la actividad en el núcleo de una galaxia disminuye con el tiempo, aunque no desaparece del todo. La palabra Púlsar es un acrónimo de "pulsating radio source", fuente de radio pulsante. Se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar cambios de ritmo, y sólo en algunos casos. Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares. Se detectan mediante radiotelescopios. Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la nebulosa de Cangrejo. Su densidad es tan grande que, en ellos, la materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de toneladas. Emiten una gran cantidad de energía. El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí recibimos como ondas de radio. Las pulsares fueron descubiertas en 1967 por Anthony Hewish y Jocelyn Bell en el observatorio de radio astronomía en Cambridge. Se conocen más de 300, pero sólo dos, la Pulsar del Cangrejo, y la Pulsar de la Vela, emiten pulsos visibles detectables. Se sabe que estas dos también emiten pulsos de rayos gamma, y una, la del Cangrejo, también emite pulsos de rayos-X. La regularidad de los pulsos es fenomenal: los observadores pueden ahora predecir los tiempos de llegada de los pulsos con antelación de un año, con una precisión mejor que un milisegundo. Las pulsares son estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas. La rápida rotación, por tanto, las hace poderosos generadores eléctricos, capaces de acelerar las partículas cargadas hasta energías de mil millones de millones de Voltios. Estas partículas cargadas son responsables del haz de radiación en radio, luz, rayos-X, y rayos gamma. Su energía proviene de la rotación de la estrella, que tiene por tanto que estar bajando de velocidad. Esta disminución de velocidad puede ser detectada como un alargamiento del período de los pulsos. Los pulsares se han encontrado principalmente en la Vía Láctea. Un escrutinio completo es imposible, ya que los pulsares débiles solo pueden ser detectados si están cercanos. Los sondeos de radio ya han cubierto casi todo el cielo. Sus distancias pueden medirse a partir de un retardo en los tiempos de llegada de los pulsos observados en las radio frecuencias bajas; el retardo depende de la densidad de los electrones en el gas interestelar, y de la distancia recorrida. Extrapolando a partir de esta pequeña muestra de pulsares detectables, se estima que hay al menos pulsares en toda nuestra Galaxia. Considerando aquellos pulsares cuyos haces de faro no barren en nuestra dirección, la población total debería alcanzar un millón. Cada pulsar emite durante cerca de cuatro millones de años; después de este tiempo ha perdido tanta energía rotacional que no puede producir pulsos de radio detectables. Si conocemos la población total ( ), y el tiempo de vida ( de años), podemos deducir que un nuevo pulsar debe nacer cada cuatro años, asumiendo que la población permanece estable. Recientemente se han encontrado pulsares en cúmulos globulares. Se piensa que han sido formados allí por la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios. Otros pulsares nacen en explosiones de supernovas. Si todos los pulsares fuesen nacidos en explosiones de supernovas, podríamos predecir que debería haber una supernova en nuestra Galaxia cada cuatro años, pero esto no está todavía claro. Pulsares Agujeros negros Son cuerpos con un campo gravitatorio extraordinariamente grande. No puede escapar ninguna radiación electromagnética ni luminosa, por eso son negros. Están rodeados de una "frontera" esférica que permite que la luz entre pero no salga. Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias. Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en agujero negro. Conos luminosos El científico británico Stephen W. Hawking ha dedicado buena parte de su trabajo al estudio de los agujeros negros. En su libro "Historia del Tiempo" explica cómo, en una estrella que se está colapsando, los conos luminosos que emite empiezan a curvarse en la superficie de la estrella. Al hacerse pequeña, el campo gravitatorio crece y los conos de luz se inclinan cada vez más, hasta que ya no pueden escapar. La luz se apaga y se vuelve negro. Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan deprisa que emite rayos X. Así, aunque no se puede ver, se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación, parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas. Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que, finalmente, desaparecería. Su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta. Como en el Big Bang, en los agujeros negros se da una singularidad, es decir, las leyes físicas y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia, ningún observador externo puede ver qué pasa dentro. Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad de los agujeros negros han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situarán siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en su futuro (como los colapsos gravitatorios). Esta hipótesis se conoce con el nombre de "censura cósmica".

27 Esto origina Polvo Cósmico, que se fue difundiendo por el espacio en forma de nebulosa de 2ª generación (ahora con elementos pesados, hasta Fe) Puede asociarse a otras masas de gases también de segunda generación o bien primitivas (de hecho las nebulosas que conocemos tienen una composición muy variada, lo que delata que antes formaron parte de una estrella) Las turbulencias originan zonas de condensación, y de aquí se formarían nuevas estrellas, ahora de 2ª generación (como nuestro Sol) Se dice que somos “polvo de estrellas”: el C solo puede formarse en una estrella gigante; el Fe, solo de la explosión de una Supernova.

28 El futuro del Universo El futuro del universo depende de la llamada densidad crítica , es decir de la densidad material mínima para formar átomos. En 2003 el telescopio Boomerang determinó que la densidad del universo coincide con la crítica, por lo que la expansión del universo seguiría indefinidamente. El descubrimiento de la energía oscura, responsable de la aceleración de la expansión del universo, ha planteado un nuevo escenario para el destino futuro del universo. Las fuerzas repulsivas, superiores a la fuerza de la gravedad, producirían una expansión tan acelerada que en un instante el universo volaría en pedazos y se produciría el desgarramiento de todo cuanto conocemos. Es lo que se llama el big rip. … Estos datos harían inviable la evolución de un universo cerrado, en el que de forma reiterada y periódica el universo se contraería hasta llegar a un nuevo universo en expansión (big crunch). Las sucesivas explosiones y contracciones, llamadas pulsaciones, se repetirían eternamente. Es el llamado universo pulsante.

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30 Tierra Al irse enfriando la Tierra  capas de distinta densidad:
Núcleo Manto Corteza Hidrosfera Atmósfera 1.6. LA TIERRA: ESTRUCTURA. La Tierra se formó hace 5000 millones de años a partir de una masa incandescente. A medida que esta masa inicial se fue enfriando, la tierra se estructuró en capas. Las capas que forman la Tierra son, según el modelo estático: 1. Corteza. Es la capa más externe y se extiende hasta los 35 km de profundidad media. Está formada por silicatos de aluminio, calcio, sodio y potasio, y puede ser de dos tipos: continental y oceánica. 2. Manto. Comprendido entre las discontinuidades de Mohorovicic y la de Gutenberg. Fundamentalmente está formado por rocas del grupo de las peridotitas (olivino). Debido a las altas presiones y temperaturas los minerales se reorganizan dando lugar a dos zonas de transición. 3. Núcleo. Se estructura en un núcleo externo líquido, compuesto por Fe, Ni y S. separado del núcleo interno sólido constituido por cristales de una aleación de Fe y Ni. El movimiento de los fluidos del núcleo externo es la causa del campo magnético terrestre.

31 Estructura estática y dinámica

32 Dinámica de la Tierra. Teoría de la Tectónica global.

33 La litosfera está fragmentada en placas tectónicas o litosféricas.
Las placas se generan por las corrientes de magma que ascienden a la superficie. El movimiento de las placas origina cordilleras, seísmos y volcanes.

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35 Anexo: Partículas átomo Protones Neutrones Electrones Bariones (3 q)
F interac débil Bariones (3 q) Antibariones Mesones Hadrones Unidos por F nucl Fuertes + gluones Partícula fundamentales, no compuestas Leptones Quarks (q) Fotones débil Gluones Fte Gravitones … Fermiones Partículas portadoras de materia Bosones Partículas portadoras de fuerza, responsables de interacciones ¿Bosón de Higgs?