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ASTRONOMIA DEL CIELO JAVIER DE LUCAS. Un Agujero Negro es un hipotético cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación.

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1 ASTRONOMIA DEL CIELO JAVIER DE LUCAS

2 Un Agujero Negro es un hipotético cuerpo celeste con un campo gravitatorio tan fuerte que ni siquiera la radiación electromagnética puede escapar de su proximidad. El cuerpo está rodeado por una frontera esférica, llamada horizonte de sucesos, a través de la cual la luz puede entrar, pero no puede salir, por lo que parece ser completamente negro. Un campo de estas características puede corresponder a un cuerpo de alta densidad con una masa relativamente pequeña, como la del Sol o inferior, que está condensada en un volumen mucho menor, o a un cuerpo de baja densidad con una masa muy grande, como una colección de millones de estrellas en el centro de una galaxia.

3 Cuando el gas y el polvo interestelares de una nebulosa se condensan, se forma una protoestrella que emite chorros de materia. Ésta continúa condensándose por gravitación al tiempo que se calienta. Cuando la temperatura del núcleo de la protoestrella llega a 10 millones de grados, se inician una serie de reacciones nucleares y nace una estrella nueva. Más adelante, la corteza del astro sufre una expansión acompañada de calentamiento, lo que da lugar a la formación de una gigante roja, de diámetro entre 10 y 100 veces el del Sol. Si la gigante roja es muy grande, produce hierro y otros elementos pesados, aumenta de tamaño y se transforma en supergigante. Después estalla y libera la materia en el espacio. Si sólo estalla la parte externa y el núcleo tiene suficiente masa, se convierte en un agujero negro

4 Esta fotografía tomada por el Telescopio Espacial Hubble en Julio del 2001 revela detalles sin precedentes del Objecto de Hoag y podría dar vida a un mejor entendimiento. El Objeto de Hoag se expande a alrededor de años luz y está situado a alrededor de 600 millones de años luz hacia la constelación de la Serpiente. Coincidentemente y visible en el espacio vacío hay otra galaxia en anillo, que probablemente se ubique a una distancia más lejana

5 El centro de la Vía Láctea se ve oscurecido en la luz visible por polvo oscuro que gira junto con las estrellas en el plano galáctico. Sin embargo, en el siglo XX se han desarrollado sensores capaces de detectar luz mucho más roja de la que el ojo humano puede ver, luz que se llama infrarroja. Esta imagen muestra lo que sería el centro galáctico en tres bandas del rojo en el espectro infrarrojo cercano. Es el resultado de una combinación digital de datos tomados recientemente por los proyectos galácticos 2MASS y MSX.

6 Prototipo del vuelo impulsado por energía solar, la aeronave de la NASA, Helios, voló casi exactamente cien años después del vuelo histórico de los hermanos Wright, el 17 de Diciembre de Fotografiado aquí a 3,300 metros en los cielos del noroeste de Kauai, Hawai, en Agosto de 2001, Helios, cuyo vuelo es dirigido por control remoto, viaja a 40 kilómetros por hora. La aeronave fue construida por AeroVironment Inc. con alas ultraligeras y con 14 motores eléctricos Helios fue construido con tecnología punta, poniéndolo a prueba en una atmósfera escasa, como la existente a metros de altura, que simularía las condiciones de vuelo en aeroplano en la atmósfera marciana

7 La Galaxia del Sombrero, Messier 104, es muy grande; visualmente es un quinto del tamaño de la Luna en un telescopio. Está a unos 30 millones de años- luz de la Tierra, en el cúmulo de Virgo. Se llama así porque su forma parece la de un sombrero de charro. Esta galaxia espiral, catalogada como galaxia NGC 4594, se ve de canto, y destaca en ella una banda oscura que parece dividirla longitudinalmente en dos, y que se encuentra formada por inmensas nubes oscuras. La masa de la galaxia del Sombrero duplica la de la nuestra. Si pudiéramos observar la nuestra de la misma manera, presentaría un aspecto similar a la del Sombrero

8 Una colisión entre dos galaxias ha dado como resultado un sistema con aspecto inusual y con curiosos movimientos internos. Messier 64 (M64) presenta una espectacular banda oscura de partículas de polvo que absorben la luz situada justo por delante del núcleo de la galaxia. Esta apariencia ha servido para que este objeto reciba el apodo de "Galaxia del Ojo Negro" Los astrónomos creen que las masas de gas en rotación opuesta se formaron cuando M64 absorbió una galaxia satélite que colisionó contra ella, posiblemente hace más de mil millones de años. Esta pequeña galaxia ha sido prácticamente destruida, aunque aún persisten signos de esta colisión en el movimiento del gas situado en el borde externo de M64

9 La galaxia NGC 6782 tiene una forma de espiral casi circular, sin embargo la foto dista mucho de mostrarnos una forma de círculo. Esta foto fue captada por el Telescopio Espacial Hubble el 1 de Noviembre del 2001 y logró ésta forma al exponer el telescopio a una visión en luz ultravioleta. Este tipo de luz es generada por estrellas mucho más calientes que nuestro Sol, de una zona de furiosa formación de estrellas Del disco azul surgen dos brazos en espiral que se recortan contra la luz dorada de estrellas más antiguas. Este impresionante y hermoso conjunto, es todavía un enigma para los astrónomos

10 La cercana galaxia enana NGC 1569 es un foco de vigorosa actividad de nacimiento estelar; las enormes burbujas que exhala criban el cuerpo principal de la galaxia produciendo, también, brillantes cúmulos estelares azules. Esta galaxia sufrió un súbito acceso de nacimiento estelar hace 25 millones de años, que amainó cuando los primeros ancestros humanos poblaban la Tierra. NGC 1569 es una galaxia enana irregular situada a 7 millones de años-luz hacia la constelación de Camelopardalis

11 Los agujeros negros pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella, la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Si la densidad es mayor, se convierte en agujero negro

12 NGC 4438 es una galaxia peculiar situada en el cúmulo de Virgo, a 50 millones de años luz de la Tierra. La región brillante central corresponde al disco de acumulación alrededor del agujero negro central. Perpendicularmente al disco surgen en direcciones opuestas dos chorros de partículas, expulsadas a alta velocidad. Al chocar con el gas circundante, producen las burbujas que se ven en la imagen en falso color (rojo corresponde al gas más caliente). La burbuja más brillante tiene 800 años luz de diámetro Con su poderoso espejo apuntando hacia la galaxia NGC 4438, el Telescopio Espacial Hubble captó cómo el agujero negro supermasivo que habita en su centro vomita globos de gas caliente hacia afuera, en direcciones opuestas. Las imágenes muestran una burbuja rojiza elevándose desde una nube de polvo y otra más tenue descendiendo. Estos globos de gas son provocados por la atracción de los agujeros negros

13 Los púlsares son estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas, que giran con diámetros de sólo unos 16 km. Es probable que giren una vez por periodo de vibración. Su densidad es tan enorme que si la bola de la punta de un bolígrafo tuviera una densidad semejante su masa alcanzaría más de toneladas Se han encontrado pulsares en cúmulos globulares, formados por la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios. Otros pulsares nacen en explosiones de supernovas. El que nos muestra la imagen del Hubble se encuentra localizado en la Nebulosa del Cangrejo

14 Estos delicados filamentos son residuos de una explosión estelar ocurrida en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia visible en el cielo austral, situada a años-luz de distancia, que acompaña a la Vía Láctea. Proceden de la muerte de una estrella masiva en una explosión de supernova, cuya fenomenal luz alcanzaría la Tierra hace varios miles de años. Este material filamentario será finalmente reciclado para la construcción de nuevas generaciones estelares en la Gran Nube de Magallanes. Nuestro propio Sol y planetas están constituídos de residuos similares de supernovas que explotaron en nuestra galaxia hace miles de millones de años En el caso de N49, no sólo nos hallamos ante una simple estrella de neutrones que gira cada 8 segundos: tambien posee un robusto campo magnético mil billones de veces más potente que el campo magnético terrestre. Esta notable característica coloca a esta estrella en la clase exclusiva de objetos denominados "magnetars".

15 Esta estructura en forma de arco es en realidad una onda de choque de medio año-luz de tamaño, creada cuándo el viento estrelar procedente de la estrella joven LL Orionis colisiona con el caudal procedente de la Nebulosa de Orion. A la deriva, dentro de la cuna estrellar de Orion, y todavía en su fase de formación, la estrella variable LL Orionis genera un viento más energético que el viento de nuestro propio Sol, una estrella de mediana edad A unos años-luz de distancia, dentro de nuestro brazo espiral en la Vía Láctea, la Nebulosa de Orión está en el centro de la región de la Espada de la constelación de Orión el Cazador, que domina el cielo nocturno a inicios del invierno, en las latitudes Norte

16 Esta perfecta tormenta de gas en la turbulenta Nebulosa del Cisne, M17, se encuentra en Sagitario, a años-luz de la Tierra. Se trata de un burbujeante océano de hidrógeno candente con trazas de otros elementos, como oxígeno y azufre. Denominada también Nebulosa Omega, actúa como semillero de nuevos astros

17 La nebulosa planetaria NGC 2440 contiene una de las enanas blancas conocidas más calientes. La enana blanca se ve como un punto brillante cerca del centro de la fotografía. Eventualment e nuestro Sol se convertirá en una "mariposa enana blanca", pero no en los próximos 5 mil millones de años

18 Los astrónomos están al tanto de algunos objetos caprichosos que existen en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, como las vastas nubes de polvo cósmico, radiantes cúmulos estelares, remolinos gaseosos y, desde luego, un agujero negro supermasivo. Gran parte del centro galáctico está oculto de cualquier observación en luz visible por densas nubes de gas y polvo, pero puede explorarse mediante otras formas de radiación electromagnética. Esta imagen espectacular, en luz infrarroja, del centro de nuestra galaxia, fue construida a partir de los datos del Experimento Espacial Intermedio, a bordo del satélite MSX

19 El núcleo del cúmulo globular NGC 6397 parece un cofre repleto de relucientes joyas. Está situado a años-luz hacia la constelación austral del Ara, y se encuentra entre los más cercanos al Sistema Solar. Las estrellas se encuentran aquí muy juntas, con un espacio entre ellas de unas semanas- luz, mientras que nos separan cuatro años-luz de la estrella más cercana al Sol, Alfa Centauri. La densidad estelar supera en este lugar un millón de veces las proximidades de nuestro sistema

20 El nacimiento y evolución de las estrellas depende de su masa. Se forman a partir de una nebulosa que se compone de partículas de polvo e hidrógeno gas. La gravedad une este material en glóbulos, cuyos centros se calientan hasta que el hidrógeno comienza a convertirse en helio por reacciones nucleares. Después de decenas de millones de años, la estrella central, con más masa, empieza a agotar su combustible nuclear y explota como una supernova, dejando tras ella un púlsar. Después de unos diez mil millones de año,. una estrella con menos masa, comienza también a llegar al final de su vida. Este núcleo se desploma, formando una nebulosa planetaria

21 La nebulosa NGC 604 está en un brazo espiral de la cercana galaxia M33, a 2.7 millones de años-luz hacia la constelación del Triángulo. M33 forma parte del Grupo Local de galaxias, que también incluye a la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda; como ésta, puede ser observada a través de unos binoculares. Fue registrada por primera vez en por el astrónomo inglés William Herschel. En nuestro Grupo Local, sólo la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes excede a NGC 604 en el número de estrellas recientes, a pesar de su tamaño ligeramente inferior

22 Supernova 1987 A En 1987, una estrella apareció en los cielos australes siendo visible también a simple vista. Se trataba de la supernova SN 1987 A (A, por ser la primera del año) y estaba situada en la Pequeña Nube de Magallanes, una de las galaxias satélite de la Vía Láctea

23 La galaxia NGC 3370 es muy parecida a nuestra Vía Láctea y está a unos 100 millones de años luz, en dirección de la constelación de Leo. Esta foto obtenida por el Telescopio Espacial Hubble permite ver muchos de sus detalles. Se han podido identificar algunas estrellas pulsantes individuales, llamadas Cefeidas, que pueden ser usadas para calcular la distancia a la NGC Esta galaxia espiral fue elegida debido a que en 1994 estalló una de sus estrellas como una supernova tipo Ia. Conociendo la distancia a la galaxia, se ha podido calibrar este tipo de supernova para determinar así distancias a otras supernovas similares ocurridas a distancias mucho mayores, revelando así el tamaño y la expansión del Universo

24 El telescopio espacial Hubble captó imágenes de nuestra vecina Galaxia espiral cerrada NGC 1512, situada a 30 millones de años luz de la Tierra, utilizando rayos de luz de diferentes longitudes de onda. La galaxia está ubicada en la constelación Horologium y puede ser vista por telescopios comunes y corrientes debido a que está relativamente cercana. La NGC 512 tiene una extensión de años luz, un tamaño parecido al de nuestra Vía Láctea. El Hubble utilizó un rango de rayos desde el infrarrojo hasta el ultravioleta para ver la galaxia por partes. El núcleo tiene un ancho de años luz. Los astrónomos encontraron un anillo de estrellas enanas en el núcleo

25 NGC 4603 se encuentra a 108 millones de años luz, en el cúmulo de galaxias de Centaurus, uno de los más masivos. Es la galaxia más lejana en la que se han podido estudiar las variaciones periódicas de brillo de estrellas cefeidas. Las cefeidas de mayor tamaño y brillo tienen periodos más largos que las pequeñas. Esta relación entre periodo y masa permite calcular con precisión su distancia Utilizando el telescopio Hubble para seleccionar cefeidas en galaxias más cercanas que NGC 4603, el Equipo del Programa Fundamental Hubble ha anunciado recientemente el final de 8 años de esfuerzos para medir de manera precisa las distancias galácticas y la velocidad promedio de expansión del universo, la constante de Hubble. Comparando las distancias galácticas y las velocidades de recesión, el equipo reporta que la constante de Hubble es igual a 70 kilómetros por segundo por megaparsec, con una incertidumbre de 10 porciento. Esto significa que una galaxia incrementa su velocidad de recesión aparente en 257,000 km/h por cada 3.3 millones de años-luz de recorrido.

26 La galaxia Andrómeda es una galaxia espiral, similar a la nuestra, aunque algo mayor. A una distancia de 2,2 millones de años luz, la galaxia Andrómeda es, al mismo tiempo, la galaxia espiral más cercana y el objeto más distante que se puede observar a simple vista. Antes de determinar su naturaleza por medio de poderosos telescopios, fue erróneamente considerada una nebulosa, o nube de materia interestelar. Por medio del telescopio se ve que junto a ella hay otras galaxias, de las cuales las más sobresalientes son dos pequeñas galaxias de forma elíptica

27 El arco en Abell 370 fue el primero en ser descubierto, en Ambos lados presentan la misma distribución de energía y, por lo tanto, ambos pertenecen a la misma estructura. Se trataba de una galaxia joven, relativamente cercana. Todos estos resultados confirman que el arco en Abell 370 se debe a una lente gravitacional que altera la radiación de una galaxia cercana

28 Los púlsares son estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas, que giran con diámetros de sólo unos 16 km. Es probable que giren una vez por periodo de vibración. Su densidad es tan enorme que si la bola de la punta de un bolígrafo tuviera una densidad semejante su masa alcanzaría más de toneladas Los pulsares se han encontrado principalmente en la Vía Láctea, dentro de cerca de unos 500 años-luz del plano de la Galaxia. Cada pulsar emite durante cerca de cuatro millones de años; después de este tiempo pierde tanta energía rotacional que no puede producir pulsos de radio detectables

29 Si un punto brillante lejano, por ejemplo un quasar, es observado cuando una gran masa se interpone entre éste y el observador, la desviación de los rayos de luz generan un efecto lente. Este fenómeno se conoce con el nombre de "lente gravitacional", El resultado es que, justo como ocurre con una lente óptica, la luz se enfoca y el objeto se ve más brillante. También pueden aparecer imágenes multiples del mismo objeto

30 Esta foto del Telescopio Espacial Hubble muestra en detalle una galaxia tardía, un pequeño sistema de estrellas y gas que parece aún encontrarse en pleno proceso de desarrollo, mientras la mayoría de sus congéneres comenzaron a formarse hace miles de millones de años. La evidencia de su extrema juventud se halla en la explosión de estrellas recién nacidas. Todo indica que esta galaxia, denominada POX 186, se originó cuando dos pequeños grumos de gas y estrellas colisionaron hace menos de 100 millones de años provocando la formación de nuevas estrellas

31 El Telescopio Espacial Hubble ha obtenido estas imágenes del expansivo halo de luz que rodea a la estrella V838 Monocerotis, una supergigante roja bastante insólita. Se encuentra a unos años-luz, hacia la constelación de Monoceros (el Unicornio). En plena explosión llegó a superar en veces la luminosidad de nuestro Sol. De hecho, se transformó en una de las estrellas más brillantes de toda la Vía Láctea, hasta que su brillo decayó de nuevo

32 Ilustrada en esta fotografía, NGC 6822, también conocida como la Galaxia de Barnard, está ubicada a sólo 1,5 millones de años luz de la Tierra y por lo tanto es un miembro de nuestro Grupo Local de Galaxias. Esta galaxia, hogar de famosas nebulosas incluyendo a Hubble V, es visible con un pequeño telescopio hacia la constelación de Sagitario

33 Uno de los mejores ejemplos estudiados de la jungla de cúmulos de estrellas, gas y nubes de polvo son las interacciones galácticas de NGC 4038 y NGC 4039, las Galaxias Antena, sólo a 60 millones de años luz de distancia El gran nucleo central de las dos galaxias originales dominan la escena en infrarrojo, además de unas fuentes brillantes que parecen grandes y nuevas formaciones de cúmulos de estrellas. El norte (arriba) del nucleo, oscuro en imagenes de luz normal, se destapa aquí con una estructura mini espiral barrada reminiscente de varias galaxias espirales sencillas

34 A una distancia de unos 60 millones de años, el sistema de Las Antenas es el ejemplo más cercano de una colisión entre dos grandes galaxias. La colisión, que empezó hace un par de cientos de millones de años, ha sido tan violenta que el gas y las estrellas de las galaxias han sido eyectados en dos largos arcos que le dan su nombre al sistema

35 Una gigante roja alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central se ha convertido en helio. En esta época se expande hasta el punto de devorar los planetas que pudiera haber a su alrededor, si tenia un sistema planetario. Esto es lo que le sucederá a nuestro Sol, cuando se convierta en gigante roja y se trague, al menos, los cuatro primeros planetas, incluida la Tierra

36 Una enorme chimenea que emite calientes nubes de gases hacia afuera del plano de nuestra galaxia Vía Láctea ha sido registrada recientemente en ondas de radio. El equipo del Proyecto Canadiense de Inspección del Plano Galáctico utilizó una red de radio telescopios para inspeccionar una región de gas ionizado conocida como W4. En la base de W4 y en el centro de esta imagen existe un muy joevn cúmulo abierto de estrellas conocido como Cl 352. Se sigue investigando cómo estas estrellas crearon la superburbuja W4

37 En esta fotografía espectacular un cohete se eleva hacia el cielo con una impresionante aurora verde de fondo, en lo que fué el primer lanzamiento de 2003 desde el Poker Flat Research Range de la Universidad de Alaska. Tomada el 27 de Enero, la vista desde Cleary Summit cerca de Fairbanks, Alaska nos muestra el fuerte rastro de ambos depósitos de combustible de los cohetes sonar Blackbrant IX

38 La Galaxia del Remolino es una clásica galaxia en espiral. A solamente 23 millones de años luz de distancia y con un ancho total de 65 mil años luz, la M51 también conocida como NGC Es una de las más brillantes y más pintorescas galaxias en el cielo. La galaxia menor que aparece abajo y a la izquierda está muy por detrás de la M 51, según se puede deducir por el polvo de un brazo de la espiral en primer plano, que está bloqueando la luz de esta galaxia más pequeña

39 La fotografía muestra la bola de estrellas más grande de nuestra Galaxia. Unos 10 millones de estrellas orbitan el centro de este cúmulo globular, llamado Omega Centauri, ya que este cúmulo globular orbita nuestro propio centro galáctico. Evidencias recientes indican que Omega Centauri es, de lejos, el más masivo de los aproximadamente 150 cúmulos globulares conocidos en la Vía Láctea. Omega Centauri, catalogado como NGC 5139, se expande unos 150 años luz y se encuentra a unos años luz de distancia, y puede verse sin ayuda visual en la constelación de Centaurus

40 Esta extraña red, conocida como N11, se extiende a lo largo de años luz y es una estructura destacada de la Gran Nube de Magallanes, la mayor galaxia satélite de la Vía Láctea. En el centro de la fotografía vemos el cúmulo estelar abierto LH9, también denominado NGC 1760, que se compone de unas 50 estrellas azules muy brillantes que emiten una radiación que ha desgastado todo lo que hay a su alrededor

41 ASTRONOMIA DEL CIELO FIN


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