Objetos del Universo

Introducción Universo o Cosmos: es la totalidad de espacio, tiempo, materia y energía. Astronomía: es el estudio del Universo. Requiere un cambio profundo en nuestra visión del Cosmos, y considerar a la materia en escalas nada familiares a nuestra experiencia cotidiana. La “Conexión Cósmica”: La mayoría de los elementos químicos que forman nuestros cuerpos fueron creados hace unos miles de millones de años en los núcleos calientes de estrellas que desaparecieron hace mucho tiempo.

Nuestro lugar en el Universo (En sentido antihorario: ) La Tierra es uno de los 8 planetas que orbitan al Sol en nuestro Sistema Solar. Nuestro Sistema Solar es uno más entre los cien mil millones de sistemas estelares que forman parte de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Nuestra galaxia es una de las dos galaxias mayores de un conjunto de algunas decenas que forman el Grupo Local. El Grupo Local se encuentra cerca de los confines del Supercúmulo Local (en Virgo). El Supercúmulo Local es una pieza más de de una intrincada y compleja estructura a gran escala formada por galaxias a través del Universo. (Fig. 1.1, The Cosmic Perspective)

Nuestro lugar en el Universo (De abajo hacia arriba:) Una estación espacial (y astronautas), la Tierra, el Sistema Solar, la vecindad local de estrellas, la Vía Láctea, y el cúmulo de galaxias más cercano. Los números indican el aumento sucesivo en la escala de la imagen. (Fig. 1.5, Astronomy Today)

Tiempo y Distancia Las unidades de distancia utilizadas en Astronomía se eligen de acuerdo a la escala de los objetos: Unidad Astronómica (Sistema Solar) Año luz, PARSEC (pc) y sus múltiplos (Kpc, Mpc) para distancias interestelares y de objetos extragalácticos. La luz viaja a 300000 km/s. Demora 1 s en circunvalar la Tierra 8 veces, más de 1 s en llegar a la Tierra desde la Luna, ir desde la Luna, unos 8 min desde el Sol, 2 hs desde Plutón, unos 4.3 años desde Próxima Centauri, y unos 2 millones de años desde la galaxia de Andrómeda. Ir más profundo en el espacio equivale a viajar más atrás en el tiempo. Por ej., la estrella Sirio se encuentra a 8 años luz del Sol. Luego, hoy nos está llegando la luz que partió de la estrella hace 8 años.

El Cielo Nocturno http://www.skysurvey.org/survey/

Constelaciones En una noche despejada podemos apreciar unas 3000 estrellas a simple vista (unas 6000 contando ambos hemisferios). Las culturas humanas tienen una tendencia natural a ver patrones en el cielo y relacionar objetos aún cuando no exista una conexión física o verdadera entre ellos. Las civilizaciones ancestrales agruparon las estrellas más brillantes en configuraciones llamadas constelaciones. Algunas constelaciones sirvieron como guías de navegación o como calendarios primitivos para predecir el comienzo de las estaciones, y saber cuando plantar o cosechar, etc. Actualmente constituyen una forma conveniente para los astrónomos de especificar grandes regiones de cielo. La UAI ha dividido al cielo en 88 constelaciones. El método más simple para localizar estrellas es especificar su constelación y luego ordenarlas de acuerdo a su brillo (Ej. Alfa de Orionis = Betelgeuse, Beta de orionis = Rigel). (Fig. 1.6, Astronomy Today)

La constelación del Centauro es visible solamente desde latitudes tropicales y meridionales. Alfa Centauri es la estrella más próxima al Sol, distando unos 4.4 años-luz ( Fig. 1.10, The Cosmic Perspective).

La Esfera Celeste Durante el transcurso de una noche las constelaciones parecen moverse lentamente por el cielo de Este a Oeste, manteniendo invariables las posiciones relativas de las estrellas, como si las mismas estuvieran “fijas” a una esfera inmensa que rodeara a la Tierra. Dicho movimiento aparente es resultado de la rotación de la Tierra en torno a su eje. La Esfera Celeste es entonces un artificio útil para describir las posiciones de los objetos astronómicos. La misma se define como una esfera imaginaria, de radio arbitrario, centrada en el Observador.

Movimiento General Diurno

Coordenadas Astronómicas La Esfera Celeste permite definir un sistema de coordenadas celestes para mediciones precisas de la posición de los astros. Como se trata de un sistema de coordenadas esféricas, podemos describirlo como un análogo de las coordenadas terrestres más familiares longitud y latitud utilizados para ubicar una localidad sobre la superficie de la Tierra. El análogo de la longitud es la Ascención Recta (R.A.), y el de la latitud es la declinación (DEC). La primera coordenada se mide en unidades de tiempo (horas), y la segunda en unidades de arco (grados). Dado que la R.A. es relativa a la posición del Equinoccio Vernal (o de Aries), las coordenadas celestes no permanecen inmutables sino que varían lentamente debido a la precesión del eje de rotación terrestre. En consecuencia, en los catálogos astrométricos se especifican las coordenadas celestes para una época estándar convencional (por ej. El 1 de enero de 2000).

DOS SISTEMAS DE COORDENADAS SEGÚN EL PLANO DE REFERENCIA Sistema de coordenadas horizontal (relativo al observador) Sistema de coordenadas ecuatorial (absoluto)

El Teorema de la Latitud La latitud del lugar es igual a la altura (ángulo) del Polo Celeste visible (Fig. 2.7, Fundamental Astronomy, 5 Ed.).

La Eclíptica (Fig 1.12, Astronomy Today). El aspecto del cielo nocturno cambia a medida que la Tierra se mueve en su órbita en torno al Sol. Como ilustra la figura, el hemisferio nocturno de la Tierra ve diferentes series de constelaciones en diferentes épocas del año. (Fig 1.12, Astronomy Today).

Objetos del Universo

Hace 15000 millones de años… El BIG BANG ¿Qué pasa cuando oímos la sirena de una ambulancia : efecto Fissau Con la luz: efecto Doppler. Corrimiento al rojo. Hubble: los objetos se alejan TODOS de nosotros. Pasas de uva en el Pan Dulce. Alguna vez estuvieron más cerca unos de otros. Todo el Universo en un punto.

Galaxias: los grandes bloques...

100000 millones de soles

Medio Interestelar Región del centro de nuestra Galaxia donde se observan Regiones brillantes de diferentes colores y regiones oscuras

Composición Gas y Partículas de Polvo Gas Polvo Átomos (10-10m) Transparentes a radiación Moléculas (10-9m) (excepto en líneas de absorción) Polvo Partículas estudiadas por análogos terrestres (10-7m)

Tipos de nebulosas Oscuras Reflexión Saco de Carbón (Cruz del Sur) Cabeza de Caballo (Orión) Reflexión Pleiades (Tauro)

Tipos de nebulosas Emisión y Reflexión Emisión Eta Carinae (Carina) Trífida (Sagitario) Nebulosa de Orión Eta Carinae (Carina) Emisión

Tipos de nebulosas Nebulosas Planetarias Remanentes de Supernovas Anillo (Lira) Hélice (Acuario) Cangrejo (Tauro) Remanente de supernova vista el 4 de Julio de 1054 Remanentes de Supernovas

Polvo Interestelar

Radiación ¿que información recibimos del cielo?

Radiación: información que llega desde el cielo. Los objetos de estudio de la Astronomía son objetos lejanos (por ej. viajando a c): Luna: 1 segundo Sol: 8 minutos Próxima Centauri: 4.3 años Debemos analizar los portadores de información, aplicar las leyes de la física (como las conocemos en la Tierra) para interpretar la radiación electromagnética que nos llega de nuestros objetos de interés. Radiación: cualquier forma en que la energía se trasmite de un punto a otro del espacio, sin necesidad de conexión física. Electromagnética: la energía se transporta en forma de campos eléctricos y magnético fluctuantes.

Todas viajan a la velocidad de luz. Luz visible: tipo particular de radiación para la cual el ojo humano es sensible (tenemos detectores para la luz). Vemos distintos colores porque nuestros ojos reaccionan de manera diferente a distintas longitudes de onda. Al pasar por un prisma los rayos de luz de diferentes longitudes de onda se refractan diferente. (fig 3.10) Ejemplo: luz roja: l = 7 . 10E –7 m luz violeta: l = 4. 10 E –4 m Nuestros ojos tienen mayor sensibilidad para l = 5500 A (verde-amarillo) que coincide con el máximo de la emisión solar. Radiación electromagnética invisible: rayos gamma, rayos X, UV, IR, Ondas de Radio. Todas viajan a la velocidad de luz. Conforman el espectro electromagnético (fig. 3.11)

Fig. 3.10: difracción de la luz Fig 3.11 : visible (sólo una fracción) Longitudes de onda involucradas Ventanas atmosféricas

en diferentes longitudes de onda Radio Cont. 408 MHz Hidrógeno Atómico – 21cm 2.7GHz Molecular (a partir de CO) Infrarrojo Lejano (12-100 m) Infrarrojo Medio (7 – 11 m) Cercano (1-4 m) Óptico (0.4 – 0.6 m) Rayos X (0.25 – 1.5 keV) Rayos Gamma (> 300 MeV) La Vía Láctea en diferentes longitudes de onda

El centro de la Vía Láctea en diferentes longitudes de onda Radio Cont. 408 MHz Hidrógeno Atómico – 21cm 2.7GHz Molecular (a partir de CO) Infrarrojo Lejano (12-100 m) Infrarrojo Medio (7 – 11 m) Cercano (1-4 m) Óptico (0.4 – 0.6 m) Rayos X (0.25 – 1.5 keV) Rayos Gamma (> 300 MeV) El centro de la Vía Láctea en diferentes longitudes de onda

El Sol en diferentes longitudes de onda