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AS 42A: Astrofísica de Galaxias
Clase #2
Profesor: José Maza Sancho
9 Marzo 2007
La Vía Láctea
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Franja blanquecina que cruza el cielo
dividiéndolo en dos partes iguales.
Galileo (1564-1642) en 1610 vio que la Vía
Láctea está compuesta por miles de estrellas.
En 1750 Thomas Wright propuso que la Vía
Láctea era achatada como una aspirina (él la
comparó con una piedra esmeril). Hoy la
hipótesis de Wright se conoce como “la piedra
esmeril”.
La Vía Láctea
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En 1755 Inmanuel Kant propuso que la Vía
Láctea era un sistema achatado pues se
encontraba en rotación.
Kant especuló con la idea que la Vía Láctea era
tan sólo una isla en el Universo, que estaba
compuesto por miles de sistemas como la Vía
Láctea.
La hitótesis de Kant se ha llamado la teoría de
los “universos-islas”.
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El primero en estudiar en detalle la Vía Láctea
fue William Herschel.
En 1780 propuso un modelo de la Vía Láctea
basado en recuentos de estrellas en diversas
direcciones.
Herschel encontró que la Vía Láctea es un
sistema achatado, como una lenteja, cuyo eje
menor es 1/5 de sus otros ejes, que sería
iguales.
El Sol está en el plano principal de simetría y
muy cerca del centro.
Herschel no pudo establecer el tamaño de la
Vía Láctea pero lo estimó en 900 veces la
distancia a Sirio (esto es ~10.000 años-luz).
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En la segunda mitad del siglo XIX el
holandés Jacobo Kapteyn estudió la Vía
Láctea formulando un modelo muy similar
al de Herschel.
El modelo de Kapteyn es un sistema
achatado, de unos 10.000 años-luz de
diámetros, con un espesor de 1/5 del
diámetro y el Sol muy cerca del centro.
Entre 1900 y 1920 el universo de Kapteyn
era el más aceptado por los astrónomos.
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En 1918 el norteamericano Harlow
Shapley, estudiando la distribución de
cúmulos globulares alrededor de la Vía
Láctea encontró que el Sol está muy lejos
del centro y que la Vía Láctea es mucho
mayor que lo que Kapteyn había supuesto.
La galaxia de Shapley tiene 300.000 añosluz de diámetro y 1/10 de espesor.
Estudios a partir de 1930 ha demostrado
la veracidad del modelo de Shapley,
aunque la galaxia es bastante menor.
Componentes de la Vía Láctea.
Paréntesis
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1 unidad astronómica de distancia =
149.600.000 kilómetros.
1 parsec  206.265 U.A
= 206.265 x 149.600.000 km
= 3,09 x 1013 km
1 año-luz = 300.000 x 86.400 x 365,25
= 9,47 x 1012 km
1 parsec = 1 pc = 3,26 años-luz
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
Desde 206.265 U.A. el semi-eje mayor de
la órbita terrestre sustiende un ángulo de
1 segundo de arco.
El ángulo que sustiende el semi-eje mayor
de la órbita terrestre, visto desde una
estrella, se define como el paralaje de la
estrella.
1
 "
d( pc)
Componentes de la Vía Láctea
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
La Vía Láctea contiene estrellas, gas y
polvo.
Su masa es de ~ 1011 masas solares, en
masa visible.
Su masa total es de 1012 Mo donde el 90%
es masa oscura.
Halo de materia oscura
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Esferoide oblato 0,8:1,0:1,0
Materia oscura es 10x más abundante que
la materia luminosa.
Las estrellas se mueven en el pozo de
potencial de la materia oscura.
Disco Galáctico
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100.000 años-luz de diámetro
10.000 años-luz de espesor
El plano galáctico divide al disco en dos partes
iguales.
Masa del disco ~ 1011 Mo
Contiene gas y polvo.
El Sol está muy cerca del plano galáctico y a
mitad de camino entre el centro y el borde.
Componentes de la Vía Láctea.
Coordenadas Galácticas
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Plano principal: plano galáctico
Polos: polos galácticos.
Latitud y longitud galácticas.
Latitud positiva hacia el norte; de 0º a +90º
Longitud: 0º hacia el centro galáctico;
90º hacia donde rota la galaxia (hacia donde se
mueve el Sol).
180º hacia el anti-centro
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La galaxia tiene brazos espirales en el
disco.
Las estrellas rotan alrededor del centro. El
Sol lo hace a 220 km/s.
La estructura espiral también rota pero lo
hace a una velocidad mucho menor.
La estructura espiral rota como un cuerpo
rígido.
Bulbo
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En la zona central la galaxia presenta una
zona de mayor densidad que el halo,
llamado bulbo.
El bulbo tiene una masa de 1010 Mo.
Disco gaseoso
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El disco se extiende hasta grandes
distancias del centro galáctico en lo que
se ha dado en llamar un disco gaseoso.
El disco estelar tiene ~ 30 kpc de diámetro
El disco gaseoso tiene ~ 50 kpc de
diámetro.
Halo estelar
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El halo estelar es esferoidal y contiene ~
109 Mo.
Resumen
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Halo de materia oscura:
Disco
Bulbo
Halo estelar
1012 Mo
1011 Mo
1010 Mo
109 Mo
Tamaño de la Vía Láctea
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Las galaxias más cercanas a la V.L. son las
Nubes de Magallanes (LMC y SMC) que están a
50 kpcs y a 60 kpcs, respectivamente.
El halo de materia oscura puede tener un
diámetro de  100 kpc.
¿Qué tamaño tiene el disco?
El disco estelar:
30 kpc de diámetro
El disco gaseoso 50 kpc de diámetro
El disco estelar tiene un espesor de ~ 1 kpc

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
El halo estelar es difícil saber pero parece
extenderse más allá de 20 kpc del centro.
El bulbo es elongado (barra) tiene un eje
mayor de 6 kpc y dos ejes menores de 2
kpc.
El bulbo tiene más masa que el halo
estelar pero tiene poca importancia en la
dinámica global de la galaxia.
Problema

Si el Sol está a 8,5 kpc del centro
galáctico y orbita a 220 km/s ¿Cuál es su
período?
R:
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T= 7,5 x 1015 seg = 2,4 x 108 años



2r 2  8.500  206.265 149.600.000  km 
T

km 
v
220

 s 



Edad del Sol: 4.600 x 106 años
El Sol ha dado algo más de 19 vueltas
alrededor del centro galáctico.
Constituyentes principales de la
Vía Láctea
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
Materia Oscura
M ~ 1012 Mo
No emite ni absorbe
NO CONOCEMOS SU NATURALEZA
Parte puede ser bariónica pero la mayor
parte debe ser no-bariónica.
Algun tipo de partícula elemental.
Estrellas
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
Hay ~ 1011 estrellas que corresponden a ~
1011 Mo
La mayoría de las estrellas están en el
disco.
Las estrellas se diferencian en:
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Sus masas
Sus edades
Sus composiciones químicas
Gas y Polvo
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
El gas se concentra en el plano galáctico
± 150 pc del plano.
Composición química del gas:
 ~70% Hidrógeno
 ~28% Helio

2% elementos químicos pesados

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
En nubes densas y frías, con muy poca
radiación UV: H2 + otras moléculas
En nubes calientes: H+  HII
Casos intermedios: Hidrógeno atómico
H  HI
Masa gaseosa total ~10% de la masa
estelar ~1010 Mo
Polvo Interestelar
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Pequeñas partículas de Carbono, silicatos y
otros metales.
El núcleo del polvo es carbono o silicatos.
Tienen un manto de hielos H2O, NH3, CO
Tamaño: 10-7 a 10-6 m [0,1m a 1m]
Parecido a las partículas de humo en la Tierra.
Masa total del polvo: 1% masa gaseosa
~ 108Mo