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ASTROFÍSICA ESPACIAL Necesidad de la astrofísica espacial Requerimientos técnicos Exploración del sistema solar Más allá del sistema solar: Telescopios.

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Presentación del tema: "ASTROFÍSICA ESPACIAL Necesidad de la astrofísica espacial Requerimientos técnicos Exploración del sistema solar Más allá del sistema solar: Telescopios."— Transcripción de la presentación:

1 ASTROFÍSICA ESPACIAL Necesidad de la astrofísica espacial Requerimientos técnicos Exploración del sistema solar Más allá del sistema solar: Telescopios espaciales

2 El estudio del Universo se realiza a través de: Radiación electromagnética Rayos Cósmicos Sondas Análisis de muestras in situ Toma de muestras y retorno a la tierra Necesidad de la astrofísica espacial Parcialmente desde Tierra ==> Satélites Tierra ==> Satélites Exploraciónespacial

3 Universo en todo su explendor ==> Se necesita observar todo el espectro electromagnético ! LIMITACIÓN : LA ATMÓSFERA! Absorción:RadioIRUV rayos X rayos gamma

4 Pérdida de nitidezPérdida de nitidez Hubble Space Telescope ! LIMITACIÓN : LA ATMÓSFERA!

5 Pérdida de precisión Cosmic Background Explorer (COBE) Medidas de gran precisión de la radiación de fondo de microondas han mostrado: cuerpo negro a K al % fluctuaciones espaciales : -amplitud de tamaño: 7 grados ! LIMITACIÓN : LA ATMÓSFERA!

6 Resolución angular limitada en radio interferometría La resolución depende de la separación entre antenas The VLBI Space Observatory Programme (VSOP) Imagen tomada desde la Tierra Imagen tomada con VSOP (mejora la resolución en un factor 3) ! LIMITACIÓN : TAMAÑO DE LA TIERRA! Radio jet a 6 cm

7 Viabilidad limitada debido a: Masa del satélite (5000 Kg)Masa del satélite (5000 Kg) Consumo de energía (paneles solares, nuclear)Consumo de energía (paneles solares, nuclear) Construcción de equipos con calidad espacialConstrucción de equipos con calidad espacial Velocidad limitada de las sondasVelocidad limitada de las sondas Capacidad limitada de recogida de muestrasCapacidad limitada de recogida de muestras Laboratorios especializados para su análisisLaboratorios especializados para su análisis El espacio es ideal para instalar los telescopios ¿en el futuro en la luna? Requerimientos técnicos

8 Futuro: recogida de muestras y análisis en la Tierra en laboratorios especializados La sonda americana STARDUST sobrevolará el cometa P/Wild2 en enero de 2004 y tomará material de la coma para su análisis en la Tierra. La cápsula regresará a la Tierra en enero de 2006 Nurses C (2002) La sonda japonesa Nurses C (2002) traerá material de la superficie de un asteroide

9 Exploración del Sistema Solar Estudiar las propiedades físicas y químicas de todos los objetos del Sistema Solar para comprender la formación y evolución de: El sistema solar El sistema solar Los planetas Los satélites Los asteroides Los cometas La vida

10 Exploración del Sistema Solar: Historia ObjetoSondaPaísAcciónAño TierraSputnik1URSSOrbita1957 Luna Luna1URSS vuelo1959 SolPioneer5EEUU Vuelo 1959 MercurioMariner10EEUUVuelo1973 VenusVenera1URSSVuelo1961 MarteMariner4EEUUVuelo1977 JupiterVoyager1EEUUVuelo 1977 SaturnoVoyager1EEUUVuelo 1977 UranoVoyager2EEUUVuelo 1977 NeptunoVoyager2EEUUVuelo 1977 Plutón Pluto/KuiperEEUUVuelo2004* AsteroideGalileoEEUU/UEVuelo1989 HalleyGiottoUEVuelo1985

11 Exploración del Sistema Solar: Estadística Objeto Satélites Aterrizaje*AñoSatélites Sol11 (12)No Mercurio1No Venus22(25)Si1970Venera7 Marte6(30)2Si1971Mars3 Júpiter6(6)Si1995Galileo Saturno3(3)1No* (Titan)2004* Cassini/Huygens Urano1No Neptuno1No Plutón 0(0)1 Asteroide5(5)Si2001NEAR Cometa7(7)1No*ROSSETA

12 Corrientes de agua Hielo en el polo ¿Vida pasada? Vida en el sistema solar Marte: hielo, agua y vida en el pasado ? Titán:hielo+agua Europa: hielo+agua Tierra:vida

13 Altas energías - Rayos Gamma - Rayos Gamma -Rayos X -Rayos XInfrarrojo Energías mayores que 20 keV Energías de 0.11 a 20 keV Longitudes de onda de 2 a 200 micras Telescopios espaciales Por diferentes razones cubren todo el espectro electromagnético

14 Observación del Universo más energéticoObservación del Universo más energético Predichas antes de su observaciónPredichas antes de su observación Primera detección en 1960 (globos y cohetes)Primera detección en 1960 (globos y cohetes) Primer satélite: Explorer XI en 1961 (100 fotones)Primer satélite: Explorer XI en 1961 (100 fotones) –Detectó 22 fuentes en todas direcciones ===> Interacción de Rayos Cósmicos con la materia Altas energías

15 Finales de los 60: Descubrimiento espectacularFinales de los 60: Descubrimiento espectacular Conjunto de satélites Vela (pruebas nucleares) Conjunto de satélites Vela (pruebas nucleares) Detectaron explosiones de Rayos Gamma del Universo Detectaron explosiones de Rayos Gamma del Universo Los eventos más energéticos del Universo Los eventos más energéticos del Universo Después de más de 30 años aún son un misterio Altas energías Más de 100 satélites en altas energías Los últimos : Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) Chandra Chandra XMM-Newton XMM-Newton

16 Emisores en altas energías: Binarias de rayos X Objeto colapsado +estrella +accrección de materia +accrección de materia -Enanas blancas <1.4 Msol -Enanas blancas <1.4 Msol -Estrellas de neutrones -Estrellas de neutrones -Agujeros negros > 2-3Msol -Agujeros negros > 2-3Msol Determinación de la masa y tamaño del objeto. El caso de Cygnus X1. Menor que la Tierra (variación) HDE es una B0 supergigante con 30 Mo y periodo de 5.6 días ==> Objeto compañero debe tener 7 Mo

17 Emisores en altas energías: Pulsares de rayos X Si el objeto es un estrellas de neutrones ==>pulsar radio y rayos X Pulsar de la nebulosa del cangrejo

18 Emisores en altas energías: Núcleos de galaxias activas Posibles agujeros negros supermasivos ( Mo) Hierro en MCG Emisión del Hierro en el disco de acrección ensanchada por los movimientos y por el efecto gravitatorio

19 Generación de antimateria en núcleo de la galaxia Línea de aniqulilación de materia a 511 keV Estudio de la nucleosíntesis explosiva Líneas : 26 Al => 26 Mg +positrón 56 Co ==> 56 Fe producidas en supernovas Emisores en altas energías: Líneas en rayos Gamma

20 Emisores en altas energías: Explosiones en rayos gamma Grandes variaciones en brillo Detectados hace 30 años Origen: Galácticos Recientemente identificados en el óptico =>Extragalácticos Más lejano (10% de la edad del Universo, Maños) ====> Brilló veces lo que el Sol y veces lo que una supernova ====> Origen:Hipernovas Colisión y unión de estrellas de neutrones en el núcleo

21 Estudio de la materia interestelar y la formación estelar Propiedades y composición del gas y del polvoPropiedades y composición del gas y del polvo Balance energético en el medio interestelarBalance energético en el medio interestelar (interacción estrellas medio circundante) (interacción estrellas medio circundante) Satélites más importantes: Infrared Astronomical Satelite (IRAS) Infrared Space Observato (ISO) Infrared Space Observato (ISO) Universo frío: infrarrojo y radio

22 Polvo de cometas que llena el sistema solarPolvo de cometas que llena el sistema solar Protoestrellas embebidas en nubes molecularesProtoestrellas embebidas en nubes moleculares Cirros de polvo en todas las direccionesCirros de polvo en todas las direcciones Galaxias con brotes de formación estelar ( )Galaxias con brotes de formación estelar ( ) La galaxias ultraluminosas (protogalaxias)La galaxias ultraluminosas (protogalaxias) Composición química del gas y polvo interestelarComposición química del gas y polvo interestelar Emisores en el infrarrojo:

23 Granos de polvo (núcleo y mantos helados) Núcleo Mantos helados Núcleo Mantos helados Cristales de silicatos Agua, etanol, metano,.. Emisores en el infrarrojo: Granos de polvo

24 Hidrocarburos aromáticos policíclicos HPA en HD UA HPA en el rectangulo rojo Emisores en el infrarrojo: Grandes moléculas

25 Detección por primera vez del HPA más pequeño: el benceno Agua en abundancia en el Universo Sistema Solar Orión Emisores en el infrarrojo: Pequeñas moléculas CRL2688

26 En el medio interestelar Granos con mantos ricos en moléculas complejas Gran bundancia HPA y agua HPA+agua==> moléculas orgánicas complejas Ingredientes básicos de la vida Futuro:Herschel Sondas a: MarteMarte EuropaEuropa TitánTitán

27 Predichas mucho antes de su detección Procesos que generan emisión en rayos X y gamma Colisión particulas de muy alta energia Espectro con E>72 keV Aniquliación particula-antiparticula Electron-positrrón linea a 511 KeV Decaimiento radiativo isotopos radiactivos: Lineas: 26 Al a MeV Aceleración de partículas cargadas Campo mágnetico: sincrotrón (electrones) Campo electrostático: bremsstrahlung Altas energías

28 Dispersión Compton (inversa) Fotones UV ===> fotones X y Gamma Fotones UV ===> fotones X y Gamma Recombinación de átomos muy ionizados Líneas del Si, Fe.. en rayos X


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