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UNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUI
LECCIÓN Nº 02
EL UNIVERSO
OBJETIVO: Describir la mecánica celeste que rigen el movimiento de nuestra
galaxia, considerada como lugar donde se ubica la residencia del hombre.
1. LAS ESTRELLAS
En una noche sin nubes es posible contemplar centenares de estrellas que brillan en
el cielo. Este número puede llegar hasta miles utilizando unos prismáticos y hasta
millones con un telescopio. Cada uno de estos puntos de luz es, en realidad, un astro
enorme como nuestro sol.
Para medir la distancia de las estrellas al sistema solar es preciso emplear una
unidad de medida especial, pues si se expresara en kilómetros las cifras serían
enormes.
La unidad de medida que generalmente se utiliza para expresar la distancia a otras
estrellas en el año luz.
En el espacio, la luz tiene una velocidad de 300.000 Km. Por segundo u un año luz
es la distancia que recorre en un año. En términos corrientes, un año luz equivale a
unos 9,6 billones de kilómetros. Aun utilizando esta unidad de medida, la estrella más
cercana se halla a más de cuatro años luz de distancia. Otras, a 100 años luz y
algunas a miles de años luz.
Las estrellas se dividen en grupos de magnitudes de brillo aparentemente. Las
estrellas de un mayor brillo relativo se clasifican como estrellas de un mayor brillo
relativo se clasifican como estrellas de primera magnitud. Las menos brillantes, pero
que en condiciones meteorológicas normales son visibles sin ayuda de telescopio,
son de sexta magnitud. Los grandes telescopios detectan estrellas de hasta la
vigésima magnitud. No obstante, esta clasificación se basa en su brillo aparente, que
depende de su distancia. Para determinar las características de las estrellas, los
astrónomos recurren al espectroscopio.
La clasificación de la estrellas sigue la secuencia W, O, B, A, F, G, K, M, R, N, S,
siendo W la más caliente y S la más fría. Cada grupo está dividido en diez subgrupos
numerados del cero al nueve.
Las estrellas más calientes, grupo W y O, tienen unas temperaturas de superficie de
más de 35.000 ºC y el grupo más frío, S, de sólo 2.300 ºC. El Sol, en resumidas
cuentas una estrella corriente, es de espectro G 2 y se sitúa así en la mitad de la
secuencia. En general, las estrellas W, O, B tienen un color azulado; A, blanco; F y
G, amarillo; K, naranja y el resto rojo anaranjado.
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1.1. DISTANCIAS A LAS ESTRELLAS
Antiguamente, los astrónomos desconocían por completo las enormes distancias
que nos separan de las estrellas. En 1883 Bessel empleó por primera vez el
método de paralaje, consistentemente en colocarse en los dos extremos de una
línea base y medir al ángulo que forma la visual a la estrella con esa línea en
cada extremo.
Para medir la distancia a las estrellas se necesita una línea base muy larga, y los
astrónomos utilizan el movimiento anual de la Tierra alrededor del Sol. El ángulo
de una estrella determinada se mide cuando la Tierra está a un lado del Sol, y
luego se vuelve a medir seis meses después, cuando la Tierra ha pasado al otro
lado.
Esta operación proporciona una línea base de 300.000.000 de Km. que, aunque
parece enorme, en la práctica no lo es dada la lejanía a que se encuentran las
estrellas. Para las estrellas situadas a más de 400 años luz se compara la
luminosidad real, determinada a través del espectroscopio, con la aparente.
Las distancias a las estrellas más lejanas sobrecogen la imaginación. Las más
lejanas detectadas hasta ahora con un telescopio óptico se hallan a unos
5.000.000.000 de años luz de distancia (48.000 millones de millones de millones
de kilómetros). En la actualidad éste es el límite del universo observable.
Un punto interesante acerca de la luz estelar lo representa el hecho de que
cuando se contempla una estrella, se mira hacia atrás en el tiempo. Cuando se
observa la estrella Polar, se ve como era hace doscientos cincuenta años.
La masa de las estrellas apenas difiere. Así, las estrellas gigantes (más grandes
que el Sol) tienen tan poca densidad que son prácticamente vacío, mientras las
enanas (más pequeñas que el Sol) son a veces tan densas que un trozo de ellas
del tamaño de una caja de cerillas pesaría cientos de toneladas.
1.2. ESTRELLAS VARIABLES Y ETRELLAS DOBLES
No todas las estrellas tienen una emisión de luz constante como el Sol. La escala
de esta variación de estabilidad es muy amplia.
Una de las estrellas más variables, o estrellas pulsantes, es Mira Ceti, en la
constelación de la Ballena. Desde hace varios siglos se conoce su extraordinario
comportamiento. Esta estrella supergigante roja, cuando menos brilla es de 9ª
magnitud. Durante un periodo de semanas aumenta trescientas veces su brillo y
pasa a la 3ª magnitud.
Algunas cambian con la misma regularidad de un cronómetro, como Ceti, de la
Ballena, que pasa de la magnitud 3,75 a 4,5 en 5 días, 8 horas, 47 minutos y 27
segundos. Se desconoce la causa de este fenómeno, aunque se cree que estas
estrellas se expanden y contraen alternamente.
Algunas estrellas cuyo brillo parece variar son en realidad estrellas dobles; es
decir, formadas por dos estrellas que giran en torno al centro de gravedad
común. Las que están muy próximas y se ocultan mutuamente a intervalos se
conocen como binarias a eclipses.
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En los sistemas binarios, una estrella puede ser mayor, o más caliente que su
compañera. Un ejemplo es Algol, quizá la binaria a eclipses más conocida. En
Algol, de la constelación de Perseo, las dos estrellas están separadas por una
distancia de 11.200.000 Km. Una de ellas tiene un diámetro de 4.000.000 de Km.
y es enormemente caliente, mientras que su compañera, mucho mayor, es más
fría y menos densa. El período de rotación dura cinco días.
Las estrellas dobles son muy numerosas; aproximadamente un tercio de las
conocidas lo son, mientras otro tercio son triples o incluso cúmulos de estrellas, y
tan sólo una cuarta parte son únicas.
1.3. VIDA Y MUERTE DE UNA ESTRELLA
Por lo general, se admite que cada estrella era al principio
una nube de gas y polvo Interestelar. El gas es
prácticamente, en su totalidad, hidrógeno, el elemento más
abundante en el universo; el diámetro inicial de esta nube
es de unos 8 y 9 billones de kilómetros. En el transcurso de
millones de años, los átomos, atraídos por sus propias
fuerzas gravitatorias, se unen en una gran nube o
protoestrella. Al contraerse, ésta atrae cada vez más átomos hacia su centro, que
al desplazarse a gran velocidad se calientan progresivamente. Al mismo tiempo
chocan entre sí.
Cuando la temperatura llega al millón de grados centígrados comienzas las
reacciones termonucleares, y hidrógeno se transforma en helio, lo que produce
enormes cantidades de energía.
Con el tiempo, en el centro de la estrella se desencadenan nuevos procesos
nucleares y aumentan su temperatura, que puede llegar a los 100.000.000 ºC. A
continuación se expande lentamente hasta convertirse en supernova, o bien
replegarse sobre sí misma y transformarse en un “agujero negro”. Sin embargo,
la mayoría comienza a contraerse y se convierten en estrellas enanas hasta que
se apagan.
2. NUESTRA GALAXIA
El sol y sus planetas son parte de un enorme cúmulo de estrellas conocido de
estrellas conocido como galaxia. Este cúmulo contiene aproximadamente
100.000.000 de estrellas tienen la forma de un enorme disco de 100.000 años luz de
diámetro. Su forma es semejante a la de una gigantesca espiral con un denso cúmulo
de estrellas en el centro y fajas de estrellas no tan próximas entre sí en los brazos
giratorios. El Sol se halla situado en uno de estos brazos, a unos 30.000 años luz del
centro. Toda la galaxia gira en el espacio, y necesita unos 225.000.000 de años para
dar una vuelta completa.
Las estrellas de nuestra galaxia son de todos los tipos y se encuentran en todas las
fases de evolución. Unas son tan grandes que podrían que podrían abarcar el Sol
junto con las órbitas tras otras son menores que nuestro planeta. Algunas son
prácticamente vació, y otras tan densas que no seríamos capaces de levantar ni un
alfiler de su materia. Las hay mucho más calientes que el sol y también oscuras y
frías hasta el punto que no se distinguen. Su enorme fuerza gravitatoria impide que
escape un solo rayo de luz de su superficie.
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El término galaxia no sólo comprende la espiral de la estrella, sino asimismo que
engloba un halo constituido por una esfera relativamente poco poblada de estrellas,
con un diámetro casi igual al del disco principal. Dentro de este halo se encuentran
varios miles de millones de estrellas solitarias, situadas dentro y fuera del disco
principal en todos los ángulos. Los astrónomos han localizado algunas de ellas que
cruzan el disco cerca del Sol.
2.1. LA VIA LACTEA
En una noche oscura, es posible observar una franja brillante que cruza el cielo,
conocida como Vía Láctea. Si se observa con unos prismáticos, se comprueba
que contiene millares de estrellas muy juntas.
Además de estrellas, la Vía Láctea contiene
gran cantidad de gas muy finamente repartido y
polvo interestelar. Al absorber la luz de las
estrellas, el polvo dispersa parte de la luz, que
no llega a la Tierra. Antiguamente, por esa falsa
apariencia se cometieron errores al calcular sus
diferencias.
2.2. NEBULOSAS Y CUMULOS DE ESTRELLAS
Las estrellas no están repartidas uniformemente por la galaxia. Muchas de ellas
forman cúmulos por la galaxia. Una agrupación de pocas estrellas, las pleyades,
que se distinguen claramente a simple vista no muy lejos de la estrella
supergigante roja de la constelación de Toro, son el ejemplo más conocido de
este tipo. Los astrónomos han catalogado más de trescientos cúmulos de
estrellas abiertos que contienen desde unas pocas estrellas hasta varios
centenares de ellas.
Un segundo tipo de agrupación de estrellas es el cúmulo globular. Éste forma
casi una galaxia en miniatura y contiene hasta cien mil estrellas.
Al observar la Vía Láctea se aprecian mansas, unas luminosas y otras oscuras.
Algunas son de otras galaxias, pero muchas de ellas son nebulosas, o nubes de
gas y polvo. El gas que forma las nebulosas es principalmente hidrógeno, el
elemento más abundante en el universo. Algunas nebulosas de gas brillan por la
luz de las estrellas cercanas que se refleja en las partículas de polvo de la nube.
Otras, porque absorben energía de las estrellas cercanas y la transmiten en
forma de luz visible al ojo humano. Una nebulosa espectacular, que brilla por
emisión de energía, situada a unos 1.600 años luz del sol.
Las masas oscuras son nubes de polvo que oscurecen la luz de las estrellas
situadas detrás, como la Cabeza de Caballo, también en la constelación de
Orión.
2.3. LAS SUPERNOVAS
Algunas estrellas, antes de llegar al fin de su vida, estallan con una fuerza de
incontables megatones. A estas estrellas que presentan un brusco incremento de
su brillo, se las llama supernovas .Los astrónomos aún no han visto ninguna en
nuestra galaxia, ya que según parece ese fenómeno sólo se producen en ella
una vez cada varios centenares de años. Sin embargo, al observar distantes
galaxias muy lejanas a la nuestra, han conseguido apreciar varias al año.
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La última supernova observada en la Vía Láctea estalló en 1604, y la anterior en
1572. Los astrónomos orientales anotaron muy claramente este último
acontecimiento, señalando con precisión el lugar donde había sido observado. En
esta misma zona del firmamento se halla hoy la nebulosa del Cangrejo. En la
actualidad los restos de la explosión siguen expansionándose a una velocidad
4.000.000 de Km. por hora, expansión que produce fuertes señales de radio.
2.4. OTRAS GALAXIAS
Las estrellas que se observan en el firmamento forman parte de nuestra galaxia y
se encuentran a distancias enormes de Sol. Sin embargo, existen otras a
distancias mucho mayores, agrupadas en otras galaxias, de forma y tamaño muy
variables. Cada una de ellas contiene de cien a cien mil millones de estrellas.
Hacia fines del siglo XIX aumentaba el número de astrónomos que llegaban al
convencimiento de que la mayoría de las nebulosas que observaban, eran en
realidad otras galaxias, pero no se sentían capaces de demostrar. Tras la llegada
y utilización del nuevo telescopio reflector de monte Wilson, de 2,54m de
diámetro, resultaba imposible medir la distancia a uno de dichos cuerpos. En
1925 el astrónomo californiano E. Hubble descubrió la galaxia de Andrómeda, y
midió su distancia por el sistema de las estrellas cefeadas pulsantes.
Los astrónomos pueden determinar inmediatamente el brillo real de una estrella
cefeida midiendo su período de pulsación. Luego, se calcula la distancia
comparando su luminosidad con el brillo de otra cefeida cuya posición se ha
determinado matemáticamente; con este resultado puede calcularse la distancia
a la primera de ellas.
Cuando Hubble midió la distancia de Andrómeda, calculó que estaba a 750.000
años luz. Ello hizo suponer que era menor que nuestra galaxia, pero en 1952 se
descubrió que la escala variable que había empleado respecto a las estrellas
cefeidas no era correcta. En consecuencia, se revisó la distancia de Andrómeda,
estimándose en más de astrónomos comprobaron que esa galaxia era mayor que
la nuestra.
Andrómeda es muy semejante a la Vía Láctea. En esencia, la mayoría de las
estrellas se hallan en un amplio disco que comprende un núcleo central y unos
brazos espirales, con un halo alrededor. Nuestra galaxia y la Andrómeda forman
parte de una agrupación de galaxias conocida con el nombre de Grupo Local,
que comprende unos diecisiete sistemas unidos por el lazo común de la
gravitación.
Por lo que respecta al universo considerado en conjunto, nuestro Grupo Local es
sumamente diminuto. En general, según parece, las demás galaxias se hallan
combinadas en enormes grupos de unas quinientas. En sus extraordinarios
desplazamientos, dos galaxias pueden chocar accidentalmente. Sin embargo, las
galaxias penetran unas en otras, y la probabilidad de colisión es escasa,
aproximadamente la de que choquen dos moscas que sobrevuelan un campo de
fútbol.
Con el gran telescopio de 5,08 m de monte Palomar se contemplan, en conjunto,
más de 1.000.000.000 de galaxias. Muchas de ellas se hallan a una distancia de
más de 5.000.000.000 de años luz. Dado que la edad de la Tierra se estima en
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unos 4.500.000.000 de años las vemos tal como eran 500.000.000 de años antes
de formarse la Tierra. Cabe preguntarse cómo serán actualmente estas galaxias.
2.5. ORIGEN Y EVOLUCIÓN DE L UNIVERSO
El interrogante más cautivador al que se enfrentan los astrónomos es el del
origen del universo.
Entre muchas otras, dos son las principales teorías que tratan de responder a
esta cuestión básica. Se designan comúnmente con los nombres de teoría del
estado fijo y teoría de la gran explosión (Big Bang).
La teoría del estado fijo sostiene que el universo siempre ha sido y será igual. De
acuerdo con esta teoría las estrellas individuales y las galaxias evolucionan y
mueren, y continuamente las remplazan otras nuevas que nacen en el espacio
creado entre las galaxias en expansión.
Por el contrario, la teoría de la gran explosión sugiere que el universo se formó
hace unos 20.000.000.000 de años, cuando una masa superdensa, que contenía
todo el material y diseminó su materia en todas direcciones.
Las observaciones astronómicas indican como más probable la segunda de estas
teorías.
Existen otros interrogantes que han estimulado en gran manera la fantasía del
hombre: ¿Existen otros interrogantes que han estimulado en gran manera la
fantasía del hombre:¿Existen otros planetas fuera del sistema solar? Y, en caso
afirmativo ¿Hay en ellos vida semejante a la terrestre?.
El sol es tan sólo una estrella entre un enorme número de ellas que forman la
galaxia, y existen millones de otras galaxias, cada una de ellas con millones de
estrellas.
Sobre la presencia de planetas en esas estrellas sólo es posible hacer conjeturas.
No obstante, los astrónomos apenas dudan de que esos planetas existan.
Algunos estiman que de cada mil estrellas una podría tener un sistema planetario,
lo cual significa que en nuestra galaxia posiblemente hallan millones de planetas.
Naturalmente, cabe la posibilidad de que algunos se hallen a la distancia
adecuada de sus respectivas estrellas para que surja en ellos la vida.
2.6. LAS CONSTELACIONES
Las estrellas que se observan por la noche en el cielo aparecen dispuestas en
numerosos grupos característicos y definidos. Estas agrupaciones, de las que
existen ochenta y ocho, se conocen con el nombre de constelaciones.
Debido a la rotación de la Tierra, parece que las constelaciones giren a través del
firmamento. Aparecen cada día cuatro minutos antes, hasta que al cabo de un
año ocupan de nuevo sus posiciones iniciales. En el hemisferio norte, la primera
constelación que se aprende a reconocer es, indudablemente, la aprende a
reconocer es, indudablemente, la Osa Mayor, que comprende todas las demás
giran a su alrededor.
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La siguiente constelación en orden de importancia es Orión, que constituye un
espléndido espectáculo en invierno. Como faro, Orión es incluso más útil que la
Osa Mayor. Por ejemplo, siguiendo la línea de las estrellas del cinturón se llega
en un sentido hasta Aldebarán, y en el opuesto, a Sirio. Aldebarán, y en el
opuesto, a Sirio. Aldebarán es una estrella gigante de primera magnitud de la
constelación de Tauro. Sirio, que se halla en la constelación de Can Mayor, es la
estrella más brillante y muy llamativa en invierno al anochecer.
3. EL ZODIACO
Los antiguos astrónomos observan que la Luna y todos los planetas (salvo Plutón,
desconocido entonces) giraban aparentemente alrededor de la Tierra por una
estrecha franja, a la que dieron el nombre de zodíaco. Así, dividieron la zona o
cinturón zodiacal en doce constelaciones. Los caprichosos nombres a estas
constelaciones son: Aries (carnero), Tauro (toro), Géminis (gemelos), Cáncer
(cangrejo), Leo (león), Libra (balanza), Escorpio (alacrán), Sagitario (arquero),
Capricornio (cabra con la parte posterior del cuerpo en forma de pez), Acuario
(muchacho que vierte agua), Piscis(peces).
Para los antiguos, el paso del Sol en
torno al zodíaco era importante puesto
que les permitía calcular las estaciones
y de ese modo planear la siembra de
los cultivos. Por tanto, el estudio del
zodíaco era lógico e importante.
Además de esta aplicación práctica el
estudio de los planetas tenían otro
interés, pues se creía que su posición
en el momento del nacimiento tenía una
influencia determinante en la vida
futura.
La
astrología,
que
se
fundamente en esa creencia, ha
adquirido un gran auge en la actualidad.
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AUTOEVALUACIÓN Nº 02
1.- ¿Cuál es la unidad de medida para las distancias estelares y a cuánto
equivale?
2.- ¿Cómo se dividen las estrellas según magnitudes de brillo aparente, calor
y color?
3.- ¿Cómo se mide la distancia de las estrellas y cuál es el límite del universo
observable?
4.- ¿Cuál es la diferencia de masa entre una estrella gigante y una enana
blanca?
5.- Describe el comportamiento de una estrella pulsante y de las estrellas
dobles.
6.-
Indica el proceso de evolución de una estrella. ¿Qué es un agujero
negro?
7.- Indica las características que presenta nuestra galaxia.
8.- ¿Qué es galaxia, cúmulo abierto, cúmulo globular, nebulosas y las masas
oscuras?
9.- ¿Qué es una supernova y en que parte de la evolución de la estrella
suceden?
10.- ¿Dentro de las galaxias, qué es el Grupo Local?
11.- ¿Qué sostienen las dos principales teorías sobre el origen del universo?
12.- ¿Qué son las constelaciones, e indica la importancia de la Osa Mayor y
el Orión?
13.- ¿Qué es el zodiaco y la importancia que le dieron desde la antigüedad
hasta hoy?
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