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TEMA 1
ASTRONOMÍA
ÍNDICE
•NACIMIENTO DE LA ASTRONOMÍA
•COSMOLOGÍA
-Modelo geocéntrico y heliocéntrico
-La expansión del Universo
-El Big Bang: la gran explosión
-El Universo primitivo
•ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
•FÍSICA ESTELAR
•SISTEMA SOLAR
•LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
ALGUNAS DEFINICIONES
¿QUÉ ES LA ASTRONOMÍA?
”Ley de las estrellas”Es la ciencia que se ocupa del estudio de los
cuerpos celestes, principalmente de las leyes de sus movimientos.
¿QUÉ ES LA ASTROFÍSICA?
Parte de la ciencia que estudia las propiedades físicas de los cuerpos
celestes.
Hoy en día  Astronomía y Astrofísica son términos equivalentes
(Página 12)
NACIMIENTO ASTRONOMÍA
¿COMO NACE LA ASTRONOMÍA?
Hombre prehistórico Existencia de mitos para explicar la naturaleza
Ejemplo Sol
Mitología Egipcia
Mitología Griega
Hace más de 5000 años (Babilonia) Nacimiento Astrología
(Página 10)
NACIMIENTO ASTRONOMÍA
Astrología”Conjunto de creencias que pretende conocer y predecir el destino
de las personas, y con ese conocimiento pronosticar los sucesos futuros”
La astrología no es una cienciaNO SE PUEDE PREDECIR EL FUTURO
(Página 10)
NACIMIENTO ASTRONOMÍA
Gente que se dedica a la astrología
NACIMIENTO ASTRONOMÍA
La cultura griega: el nacimiento del pensamiento científico
Antigua Grecia  Primera descripción matemática del universo
•Eratóstenes  Mide el radio de la Tierra
•Hiparco de Nicea  Primer mapa estelar
(Página 11)
COSMOLOGÍA
¿Qué es la cosmología?
Parte de la ciencia que se dedica al estudio de la estructura, origen y
desarrollo del Universo
Modelo geocéntrico
Ptolomeo (100-170 d. C.)Tierra fija en el centro del universo y astros
giran a su alrededor.
(Páginas 11-12)
COSMOLOGÍA
Modelo heliocéntrico
Copernico (1473-1543) Sol en el centro del universo. Planetas giran
alrededor del Sol en órbitas circulares
(Páginas 11-12)
COSMOLOGÍA
Cosmología moderna
Describe el Universo  Modelos matemáticos
Modelos del
Universo
(Páginas 12-13)
Universo Estático
e Infinito
Albert Einstein
Universo
Dinámico y Finito
(Big Bang)
George Gamow
Dinámico e
Infinito
Fred Hoyle
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
¿Cómo medimos velocidades en el universo?
Espectro visible  Conjunto de colores que componen la luz blanca (arco iris)
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
¿Cómo medimos velocidades en el universo?
Líneas espectrales Líneas oscuras en los espectros  huellas dactilares
elementos
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
¿Cómo medimos velocidades en el universo?
Efecto Doppler Variación de la longitud de onda  Desplazamiento relativo
Longitud de onda = Color
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
¿Cómo medimos distancias en el universo?
Estrellas variables cefeidas Periodo de variación proporcional al brillo
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
La expansión del universo
Ley de Hubble  V=H0 x D
¿Cómo medimos distancias en el universo?
Estrellas variables cefeidas Periodo de variación proporcional al brillo
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
Ley de Hubble  El Universo se expande
Pero, ¿Qué es lo que se expande?
(Páginas 14-15)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
El amanecer del tiempo
El universo se originó hace 13700 millones de años  Big Bang
(Páginas 16)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Aparece la materia
Eras del universo
2. Era de la gran
unificación
3. Era de la
inflación
4. Era de los
quarks
t=[10-43s, 10-35s]
t=[10-35s, 10-32s]
t=[10-32s, 10-12s]
5. Era hadrónica
6. Era leptónica
t=[10-12 s,10-3 s]
t=[10-3s, 1s]
7. Era de la
nucleosíntesis
1. Era de Planck
t=[0s,10-43 s]
9. Era de las
galaxias
t=[3x106
años,presente]
(Páginas 16-17)
t=[1s, 3x105 años]
8. Era de los átomos
y la radiación
t=[3x105 años, 3x106
años]
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de Planck (t=[0s,10-43 s])
Inicialmente  Temperatura y densidad altísimas  Singularidad
Física  ¡no puede describir este periodo!¿Teoría de cuerdas?
Fig. pag. 16
(Páginas 18)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de la gran unificación (t=[10-43 s, 10-35 s])
Fuerza de la gravedad se separa de las tres restantes
Fig. pag. 16
(Páginas 18)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de la inflación(t=[10-35 s, 10-32 s])
En un instante minúsculo de tiempo  universo incremento su tamaño
espectacularmente  1050 veces
(Páginas 18)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de la inflación(t=[10-35 s, 10-32 s])
Expansión desmesurada  unas regiones crecen más rápido que otras
Aparición de irregularidades temperatura y densidad  “arrugas”
Irregularidades  germen de las futuras galáxias
(Páginas 18-19)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de los quarks (t=[10-32 s, 10-12 s])
Radiación  Se transforma espontáneamente en materia
Asimetría  materia, antimateria
Inicialmente  materia primordial = Quarks, Leptones
Quarks, Leptones  constituyentes fundamentales de la materia  partículas
más pequeñas
(Páginas 19)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de los quarks (t=[10-32 s, 10-12 s])
Quarks 6 tipos  se combinan  protones y neutrones
Leptones  6 tipos  electrones, neutrinos, etc
Fig. pág. 18
(Páginas 19)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era hadrónica (t=[10-12 s, 10-3 s])
Temperatura baja lo suficiente  fuerza nuclear fuerte  Protones y
neutrones (partículas hadrónicas)
Era leptónica (t=[10-3 s, 1 s])
Se forman nuevas partículas  electrones (leptones)
(Páginas 21)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de la nucleosíntesis (t=[1 s, 300000 años])
Temperatura baja lo suficiente  protones y neutrones se unen
Se forman los primeros átomos  H, He y Li  proporción primordial
75 %
24 %
1%
H
He
Li
(Páginas 21)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de los átomos y la radiación(t=[300000 años, 106 años])
El universo se hace transparente  radiación escapa sin obstáculos
Temperatura baja  2700 ºC
Se forma la radiación cósmica de fondo  gas de fotones
(Página 21)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
Se forman galaxias a partir  nebulosas primordiales  H, He, Li
Galaxias  se forman por inestabilidad gravitatoria
(Página 22)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
Composición del universo
(Página 22)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
¿Qué es la Energía oscura?
(Página 22)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
¿Qué es la Energía oscura?
Energía oscura  produce fuerza de repulsión
Actúa en contra de la gravedad  produce la expansión del universo
¡Los científicos no tienen claro que es!
¡La energía oscura es el componente mayoritario del universo!
(Página 22)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
Materia oscura
Materia de naturaleza desconocida que no emite ni refleja luz suficiente
radiación para ser observada
 Se observa por métodos indirectos
Materia observable  4 %
Materia oscura  22 %
Curva de rotación en galaxias
Curva esperada
Curva observada
(Página 23)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Era de las galaxias(t=[106 años, presente])
El futuro del Universo
Big Chill
Evolución
del Universo
Big crunch
Big Rip
Big Chill  Gran enfriamiento
Big Crunch  Gran contracción
Big Rip  Gran desgarramiento
(Página 23)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Herramientas para observar el origen del universo
Telescopios  Observamos el pasado del Universo
(Página 20)
COSMOLOGÍA
El big bang: la gran explosión
Herramientas para observar el origen del universo
Aceleradores de partículas  simulan instantes iniciales
(Página 20)
COSMOLOGÍA
En resumen …
Evidencias observacionales a favor  Big Bang:
1. Ley de Hubble  desplazamiento al rojo de las galaxias
2. La detección de la radiación cósmica de fondo
3. Proporción de elementos ligeros (H, He, Li) en el Universo
(Página 37)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
Universo  Aspecto esponjoso
Galaxias  se disponen en filamentos  engarzadas a esqueleto cósmico
(materia oscura)
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
FILAMENTOS DE GALAXIAS
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
RACIMOS DE GALAXIAS
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
EL GRUPO LOCAL
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
El big bang: la gran explosión
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
LAS GALAXIAS (COMPONENTES)
Polvo cósmico
Componentes
Nebulosas
Estrellas
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
LAS GALAXIAS (MORFOLOGÍA)
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
LA VIA LACTEA
(Páginas 24-25)
ESTRUCTURA DEL UNIVERSO
LA VIA LACTEA (ESTRUCTURA)
(Páginas 24-25)
FÍSICA ESTELAR
LAS ESTRELLAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS
Caldo primordial  Nucleosíntesis  H, He, Li
¿Resto de elementos químicos?  Producidos en el interior de las estrellas
FUSIÓN TERMONUCLEAR
Núcleo  Alta temperatura y densidad  Reacciones de Fusión
(Página 26)
FÍSICA ESTELAR
NACIMIENTO DE ESTRELLAS
Nacen en las nebulosas
Nebulosa  Nube gaseosa  H, He, otros elementos
(Página 26)
FÍSICA ESTELAR
NACIMIENTO DE ESTRELLAS
Nacimiento en nebulosas  Inestabilidad gravitatoria  protoestrellas
(Página 26)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN ESTELAR
Depende de la masa de la estrella
(Página 26)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR
Nacimiento
Gigante roja
Nebulosa Planetaria
Enana Blanca
Enana Negra
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR
Gigante Roja
Radio  equilibrio fuerza gravitatoria y presión de radiación
Se consume todo el H del interior  perdida de masa  aumento del radio
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR
Nebulosa planetaria
Temperatura aumenta  Fusión del He en C
Estrella  inestable  Desprende sus capas externas  nebulosa planetaria
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS DE TIPO SOLAR
Enana Blanca, Enana Negra
Enana blanca  núcleo desnudo de la antigua gigante roja  alta densidad
Enana negra  se agota la fusión del He  no emite luz  negra
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS DE TIPO SOLAR
(Página 27)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
ESTRELLA GIGANTE AZUL
SUPERGIGANTE AZUL
SUPERNOVA
ESTRELLA DE NEUTRONES O
(Página 28)
AGUJERO NEGRO
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Estrellas gigantes o azules
Consume mucho más H  emite mucha más energía  color azul
(Página 28)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Supergigante roja
Se consume todo el H Supergigante roja
Produce  He, C, O, Ne, Mg, Si, Fe  en diferentes capas
(Página 28)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Supernovas
Se agotan las fuentes de fusión  implosión  explosión
Ondas de choque  producen elementos pesados
Enriquecen el medio interestelar con elementos pesados  sistema solar
(Página 29)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Supernovas
(Página 29)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Estrella de neutrones
Densidad altísima electrones y protones se recombinan  neutrones
(Página 28)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Agujeros negros
Caso extremo  Región del espacio de altísima densidad
Poderosa atracción gravitatoria  Incluso la luz no puede escapar
Leyes de la Física  no se pueden aplicar
Centro de la galaxia  agujero negro supermasivo
(Página 28)
FÍSICA ESTELAR
EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS
Agujeros negros
Agujeros de gusano  atajo en el espacio-tiempo
SISTEMA SOLAR
FORMACIÓN
Teoría de la acreción
Supernova  compactación de nebulosa
Centro del disco  compactación Sol
Unión de partículas de polvo  Planetesimales
Planetesimales dominantes  Planetas
(Página 30)
SISTEMA SOLAR
FORMACIÓN
(Página 30)
SISTEMA SOLAR
PLANETAS
Orbitan alrededor del Sol
INTERIORES pequeños y rocosos
(Página 31)
EXTERIORES  grandes y gaseosos
SISTEMA SOLAR
PLANETAS ENANOS
Objetos Transneptunianos (TNO)
Plutón
(Página 31)
Ceres
SISTEMA SOLAR
PLANETAS ENANOS
Objetos Transneptunianos (TNO)
Definición de planeta enano:
•Está en órbita alrededor del Sol
•Tiene suficiente masa para que su propia gravedad haya superado la fuerza de cuerpo
rígido, de manera que adquiera un equilibrio hidrostático (forma casi esférica).
•No es un satélite de un planeta u otro cuerpo no estelar.
•No ha limpiado la vecindad de su órbita
(Página 31)
SISTEMA SOLAR
CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR
Asteroides
Cometas
Localización  Cinturón de asteroides, Cinturón de Kuiper y Nube de Oort
(Páginas 32-33)
SISTEMA SOLAR
CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR
Cinturón de Asteroides  situado entre Marte y Júpiter
Posibles fragmentos de un planeta
(Página 32-33)
SISTEMA SOLAR
CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR
Cinturón de Kuiper situado más allá de la órbita de Plutón
Segundo cinturón de asteroides
(Página 32-33)
SISTEMA SOLAR
CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR
Nube de Oort situado en los confines del sistema solar
Restos de polvo y moléculas  primitiva nebulosa del Sistema Solar
Lugar donde se forman los cometas
(Página 32-33)
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
LOS VIAJES ESPACIALES
Transbordadores y cohetes
(Páginas 34-35)
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
LOS VIAJES ESPACIALES
Sondas espaciales  exploración del sistema solar
(Página 36)
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
LOS VIAJES ESPACIALES
Sondas espaciales  exploración del sistema solar
(Página 36)
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
ESTACIONES ESPACIALES
Investigaciones y experimentos
MIR
(Página 36)
ESTACIÓN INTERNACIONAL
LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO
SATÉLITES ARTIFICIALES
Diferentes usos comunicaciones, científicos, militares …
(Página 37)