ASTRONOMIA MIDIENDO EL ESPACIO-TIEMPO JAVIER DE LUCAS.

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1 ASTRONOMIA MIDIENDO EL ESPACIO-TIEMPO JAVIER DE LUCAS

2 Distancias: m, Km, UA, a-l, psc, Mpsc
* 07/16/96 MEDIDAS EN EL UNIVERSO Distancias: m, Km, UA, a-l, psc, Mpsc Masas: Kg, Mg, Gg, Tg Tiempos: s, h, d, a *

3 DISTANCIAS 1 UA = 150 millones de km = 106 km
1 a-l = 9,46 billones de km = 9, km = UA 1 psc = 3,26 a-l = UA = 30,85 billones de km = 30, km 1 Mpsc = 106 psc

4 * 07/16/96 DISTANCIAS TIERRA SOL GALAXIA CUMULO *

5 * 07/16/96 ESCALAS EN LA TIERRA Radio = km: dos días para dar una vuelta en avión. Superficie muy suave: montañas más altas, 9 km, océano más profundo, 10 km Atmósfera delgada: ~100 km altura => 1/60 del radio. Masa = 6 x 1024kg => Densidad media = kg./m3 *

6 EL SOL SOL TIERRA 9,78 m/s2 Tamaño: radio ecuatorial 695.000 km.
* 07/16/96 EL SOL SOL TIERRA Tamaño: radio ecuatorial km. 6.378 km. Periodo de rotación sobre el eje de 25 a 36 días 23,93 horas Masa comparada con la Tierra veces 1 Temperatura media superficial 6000 º C 15 º C Gravedad superficial en la fotosfera 27,4 m/s22 9,78 m/s2 El Sol contiene más del 99% de toda la materia del Sistema Solar *

7 * 07/16/96 EL SOL Radio, km Distancia, 1.5 x 108 km. (UA=Unidad Astronómica) ¿Cuanto tardaría un avión (v=1.000 km./hr) en llegar al Sol? Masa, 2 x 1030 kg ( veces la Tierra) Densidad, 1,4 veces la del agua (gaseoso) *

8 SISTEMA SOLAR DISTANCIAS LEY DE BODE
* 07/16/96 SISTEMA SOLAR ORIGEN: hace unos 5000 millones de años. FORMADO por EL SOL, 8 Planetas y 61 Satélites. Localización. Está en uno de los brazos de la espiral de la Vía Láctea, a unos años luz del centro y unos del extremo. No se puede ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz. Tamaño del Diámetro: 3 años-luz y una Masa de más de dos billones de veces la masa del Sol. Movimiento: Cada 225 millones de años completa una órbita alrededor del centro de la galaxia a una velocidad de 270 km/s. DISTANCIAS LEY DE BODE *

9 * 07/16/96 SISTEMA SOLAR Hay ocho planetas en órbitas elípticas moviéndose en un plano (ECLIPTICA). Plutón ya no es un planeta, con una órbita de 40 UA, y una masa de 1/500 la de la Tierra (menos que la Luna). Es un planetoide, como Xena A la velocidad de la luz se necesitan 5,3 horas para salir del Sistema Solar. Un avión tardaría 17x40 = 680 años *

10 LEY DE BODE * 07/16/96 D = 0,4 + 0,32 n *

11 D = 0,4 + 0,32 n D: distancia al Sol en UA n = ...
* 07/16/96 D: distancia al Sol en UA n = ... - 1 2 4 5 6 7 3 cinturón asteroides D = 0,4 + 0,32 n *

12 * MAS ALLA 07/16/96 TRAS PLUTÓN, SE ENCUENTRA EL CINTURÓN DE KUIPER Y LA NUBE DE OORT ¿Qué hay después de dejar el Sistema Solar? Próxima Centauro, UA Próxima Centauro, 4.2 al 1UA = 8 minutos luz En un segundo la luz da 7 vueltas alrededor de la Tierra. A esta escala las UA dejan de ser útiles Usaremos los años luz (a-l) como unidad de distancia Velocidad luz en el vacío = km/s => 1a-l = 9,5 x 1012 km. *

13 * 07/16/96 LA VÍA LÁCTEA Tiene un radio medio de años luz; en ella se ubica nuestro Sistema Solar y contiene alrededor de millones de estrellas. Hay cerca de 100 mil millones de estrellas en esta galaxia. La Vía Láctea tiene aproximadamente años luz de extension. El vecino más cercano del Sistema Solar en la Vía Láctea es el sistema triple de estrellas Alfa y Próxima Centauro , que están a una distancia de 4,3 años luz de nuestro Sol. *

14 * 07/16/96 SISTEMAS DE ESTRELLAS ¿Están las estrellas distribuidas al azar en el cielo? No: GALAXIAS, CUMULOS, SUPERCUMULOS, GRANDES ATRACTORES... La Vía Láctea es un ejemplo. Describamos la Vía Láctea Distancia al centro = a-l Contiene mil millones de estrellas Gira lentamente, 1 vuelta cada 200 millones de años. Nota En Ingles 1 billón es mil millones En Español 1billón es 1 millón de millones *

15 * 07/16/96 VIA LACTEA VIA LACTEA *

16 * 07/16/96 VIA LACTEA Masa: 2 billones de la masa del Sol *

17 * 07/16/96 GALAXIAS CERCANAS La galaxia más cercana a la nuestra y de parecidas dimensiones, es ANDROMEDA Distancia = 2 millones de a-l, solo 80 veces el diámetro de la VL. En relación a sus tamaños, en general, las galaxias están más cercanas unas de otras que las estrellas. Es necesario usar telescopios para observar galaxias, excepto para Andrómeda y las Nubes de Magallanes Las Galaxias se acumulan en grupos (decenas), cúmulos (centenas), supercúmulos (millones) y Grandes Atractores Tamaño de estructuras más grandes, 150 millones de a-l. *

18 * GRUPO LOCAL 07/16/96 CUMULOS Contienen desde 50 a 1000 galaxias, gas caliente emisor de rayos X y gran cantidad de materia oscura. La distribución de estos tres componentes es aproximadamente la misma en cada cúmulo. La masa total varía desde 1014 a 1015 veces la masa solar. Típicamente tienen un diámetro de 8 Mpc. Las velocidades de las galaxias van desde 800 a 1000 km/s. La distancia media entre cúmulos es del oden de 10 Mpc. El grupo local es un tipico grupo de galaxias. Consiste en tres grandes galaxias espirales rodeada de numerosas galaxias pequeñas. *

19 GRUPO LOCAL * 07/16/96 Nuestra galaxia, forma parte de un cúmulo llamado generalmente Grupo Local, contiene unas 20 galaxias y se extiende en un volúmen esférico de 1 millón de parsecs de diámetro. Contiene tres espirales: Andrómeda, La galaxia del Triángulo y la nuestra. Además hay otras muchas elípticas. La mayor del Grupo Local es Andrómeda con un diámetro de parsecs, dista de la Tierra parsecs *

20 CUMULOS Los cúmulos pueden ser regulares o irregulares dependiendo de su forma general. El cúmulo de Virgo es irregular por que sus componentes se encuentran dispersos en una gran región del espacio. Por el contrario el Grupo Local es regular por que tiene una distribución esférica con la mayoría de galaxias en su centro

21 * SUPER CUMULOS 07/16/96 Los cúmulos de galaxias se reúnen en nuevos cúmulos denominados supercúmulos, de decenas o cientos de cúmulos. Su interacción gravitacional los reúne en largos filamentos que alcanzan los 300 a 900 millones de años luz de largo, 150 a 300 millones de años luz de ancho y 15 a 30 millones de años luz de espesor. Los supercúmulos son, simplemente, cúmulos de cúmulos de galaxias. Mientras los cúmulos están, típicamente, en los filamentos y las paredes de las "pompas de jabón" del Universo, los supercúmulos se encuentran en las intersecciones de las paredes. Los supercúmulos son las más grandes estructuras conocidas en el Universo, siendo algunas de ¡más  de años luz de tamaño! Sin embargo, como estas estructuras no son muy comunes, sólo se conocen pocas.  El más famoso supercúmulo está cercano e incluye a la Gran Muralla y al supercúmulo de Perseus-Pisces. Recientemente surgió laevidencia de supercúmulos a corrimientos al rojo del orden de 1, los cuales implican importantes restricciones en la formación de estructuras y en los modelos cosmológicos. Por añadidura, la tasa M/L de los supercúmulos es similar para esos cúmulos. Este descubrimiento implica que la misteriosa materia oscura no puede contribuir a la masa del Universo de lo que contribuye a la de los cúmulos. *

22 SUPER CUMULOS VECINOS

23 El porqué de esta distribución es aún un misterio
SUPERCUMULOS Los supercúmulos y el vacío están organizados de tal manera que recuerdan burbujas con los filamentos galácticos formando los bordes. Dicho de otra manera, el universo a gran escala parece una especie de espuma de jabón donde existen enormes vacíos rodeados (burbujas) cuyas "paredes" son precisamente estas grandes estructuras de supercúmulos de galaxias. El porqué de esta distribución es aún un misterio

24 SUPER CUMULO DE VIRGO

25 SUPER CUMULOS

26 TELESCOPIO Hubble Deep Field.
Alcanza una magnitud de 30, unos cuatro mil millones de veces más de lo que puede ver el ojo humano. Se obtuvo con el HUBBLE, con exposición de 100 horas, durante 10 días. * 07/16/96 *

27 * 07/16/96 UN CORTE EN EL UNIVERSO *

28 Los cálculos indican que el Gran Atractor es una masa de unas 10. 000
Los cálculos indican que el Gran Atractor es una masa de unas masas solares (1016) concentrada a unos 65 megaparsecs en dirección a Centauro. Una investigación detallada de esa región del Universo ha mostrado que se es visible más o menos diez veces menos materia que la necesaria para producir esa atracción sobre las galaxias que están fluyendo hacia ahí, lo que implica, una vez más, que domina la fuerza gravitatoria producida por materia oscura o no visible * 07/16/96 GRAN ATRACTOR *

29 La imagen muestra la distribución de 10
La imagen muestra la distribución de galaxias en una pequeña porción del sondeo principal del SDSS, junto con otras 486 "galaxias rojas luminosas", elegidas para trazar el mapa de la estructura a grandes desplazamientos al rojo. Esta muestra constituye ¡sólo el 1% de los datos finales espectroscópicos esperados! Se ve claramente la red de paredes en forma de burbuja, con filamentos y vacíos. La cantidad de espacio cubierto por las áreas vacías es diferente en diferentes modelos cosmológicos; por lo que mapas precisos de la estructura del Universo, a gran escala, proveen pistas para establecer en qué tipo de Universo vivimos VACIOS

30 Vacíos, estructuras laminares y filamentos.
Los surveys de galaxias de desplazamientos al rojo elevados revelan una estructura del Universo en forma de pompas de jabón, metafóricamente hablando, con las galaxias básicamente confinadas en estructuras laminares y filamentosas. Los vacíos son la característica observable dominante (ocupando el 90% del espacio) con diámetros típicos de unos 25 Mpc y llegando a monstruos del tipo del vacío de Bootes con un diámetro de algo más de 120 Mpc. También destacan estructuras laminares como la "Gran Muralla" con unas dimensiones del orden de unos 100 Mpc. Actualmente, una de las preguntas básicas de los astrónomos es, "¿cuál es la mayor estructura en el universo?". Hemos encontrado cúmulos y supercúmulos, y ahora hasta cúmulos de supercúmulos, ¿pero hay supercúmulos de supercúmulos y, así, sucesivamente? En otras palabras, ¿a qué escala las galaxias o los cúmulos de galaxias, aparecen distribuidos en forma aleatoria?

31 UNIVERSO VISIBLE 14 MIL MILLONES DE AÑOS LUZ

32 * 07/16/96 UNIVERSO A GRAN ESCALA *

33 TIEMPOS EDAD DEL UNIVERSO EL DIA COSMICO
* 07/16/96 TIEMPOS EDAD DEL UNIVERSO El Universo tuvo un inicio, el BIG BANG ¿Cuando ? Hace millones de años. EL DIA COSMICO Consideremos que el tiempo entre el Big Bang y hoy es un día A las 4 p.m. se forma la Tierra A las10 p.m aparece el primer fósil Hace 2 segundos nace el primer humano Hace 0,003 segundos nace Colón *

34 * 07/16/96 EL AÑO COSMICO *

35 ASTRONOMIA MEDIDAS EN EL ESPACIO-TIEMPO FIN