Download GALÀXIES

Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
HORARI
Data
1) 31 gener


Sessió
Presentació del curs i entrega de documentació
Història de l’astronomia
Pàgina
2
2) 7 febrer


Estrelles i evolució estel·lar
Exercici de magnituds i colors dels estels
9
-
3) 14 febrer


Constel·lacions i programari Stellarium
Observació a ull nu
14
-
4) 21 febrer

Galàxies i orígen de l'Univers
19
5) 28 febrer


El Sistema solar
Observació de Saturn i Mart amb telescopi
32
-
6) 7 març


Nebuloses i cúmuls – programari específic
Observació de nebuloses i cúmuls amb telescopi
45
7) 14 març


Astronàutica
Salut a l'espai
48
58
8) 21 març

Cossos menors del Sistema Solar - Salva
9) 28 març


Lluna, Sol i Eclipsis
Programari lliure de la Lluna
60
-
10) 4 abril


Vida a l’Univers? Xerrada i debat final
Fi de curs
65
-

Totes les sessions començaran a les 19:30h.

Es prega puntualitat en l’hora d’inici de les sessions.

Les observacions estan condicionades a les condicions meteorològiques.
-
1
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
HISTORIA DE LA ASTRONOMIA
Las primeras referencias astronómicas de que se tienen noticia son debidas a los
sumerios, que vivieron en Oriente Medio hace 5.000 años. Para ellos, la Tierra era
plana, inmóvil y el centro del universo. El cielo parecía una bóveda metálica en la
que los dioses movían las estrellas, el Sol y la Luna y los cinco planetas cercanos. Nada
había mas allá de la bóveda. Otras civilizaciones antiguas, como la china, la Babilonia y
la egipcia, también creían que la Tierra era el centro de todo. El cielo en movimiento era
el reino de dioses y demonios que provocaban el cambio de las estaciones, el triunfo y
las derrotas en la guerra y que, además, determinaban el curso de la vida en
la Tierra.
Sin embargo, el auténtico origen de la astronomía moderna hemos de buscarlo en
Grecia, a partir del siglo VI a. de J.C., cuando una serie de filósofos y astrónomos
griegos comenzó a desmitificar el misterio infinito del cielo. Así, Aristóteles llegó a la
conclusión de que la Tierra debía ser redonda, pues la sombra que proyectaba sobre la
Luna durante los eclipses siempre era
circular. La primera medición científica de
una distancia cósmica fue realizada, hacia
el 240 a. de J.C., por Eratóstenes de
Cirene, quien apreció el hecho de que el
21 de junio, el Sol al mediodía, podía
verse exactamente en la vertical de un
pozo existente en la ciudad de Siena
(Egipto), por lo que se encontraba en su
cenit, mientras que no lo estaba también, a
la misma hora, en Alejandría, unos 750
Km. al norte de Siena. Tomando por base
la longitud de la sombra en Alejandría, al
mediodía, la ya avanzada geometría pudo
responder a la pregunta relativa a la
magnitud en que la superficie de la Tierra
se curvaba en el trayecto de los 750 Km.
entre Siena y Alejandría. A partir de este
valor pudo calcular la circunferencia y el diámetro de la Tierra.
Eratóstenes hizo los correspondientes cálculos y obtuvo un resultado de
aproximadamente 12.000 Km. para el diámetro y unos 40.000 para la circunferencia.
Así pues el cálculo fue bastante correcto. Por desgracia, no prevaleció este valor para el
tamaño de la Tierra. Aproximadamente 100 años a. de J.C., otro astrónomo griego,
Posidonio de Apamea, repitió la experiencia de Eratóstenes, llegando a la muy distinta
conclusión de que la Tierra tenía una circunferencia aproximada de 29.000 Km. Este
valor mas pequeño fue el que aceptó Ptolomeo y, por tanto, el que se consideró valido
durante los tiempos medievales. Colón aceptó también esta cifra y, así creyó que un
viaje de 3.000 millas hacia Occidente lo conduciría a Asia. Si hubiera conocido el
tamaño real de la Tierra, tal vez no se habría aventurado. Afortunadamente América se
hallaba en medio del camino hacia Asia.
2
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Otro filósofo, Aristarco, calculó el tamaño de la sombra que la Tierra proyectaba
sobre la Luna durante un eclipse, y a continuación, mediante la combinación de
razonamientos juiciosos y medidas de ángulos, dedujo que el Sol era mucho mayor que
la Tierra y que se hallaba muchísimo más lejos que la Luna. A partir de esta certeza,
Aristarco sacó una conclusión revolucionaria: el Sol -y no la Tierra- era el centro del
sistema planetario. En sus estudios determinó que todos los planetas giraban alrededor
del Sol (al que audazmente catalogó de estrella) y que la esfera terrestre era un planeta
mas. Por si fuera poco, pensaba que la Tierra giraba sobre sí misma.
Hiparco, otro astrónomo, estableció un observatorio en la isla de Rodas hacia el
150 a. de J.C., y desde él determinó las posiciones y el brillo relativo de 850 estrellas,
calculó la distancia entre la Tierra y la Luna con gran precisión, y elaboró un sistema
para predecir las posiciones del Sol y la Luna durante todo el año.
Sin embargo, ninguno de estos hombres alcanzó la fama del último y mas
notorio filosofo de la antigüedad, quien, lamentablemente, resultó estar equivocado. Se
llamaba Claudio Ptolomeo y vivió en el siglo II
de nuestra era. Ptolomeo rechazó las ideas de
Aristarco e insistió en que la Tierra estaba
inmóvil en el centro del universo y que todo lo
demás se movía alrededor de ella. Con la Tierra
como centro, construyó un modelo de universo
donde todos los cuerpos se movían en círculos
concéntricos cada vez mayores. Para explicar el
anómalo movimiento de los planetas, que
incluso retrocedían en el cielo, adornó las
órbitas circulares de estos con epiciclos,
pequeñas sub-órbitas causantes de los
movimientos irregulares.
Ptolomeo expuso su concepto del cosmos en un
libro titulado Almagesto. Esta obra sobrevivió a la
decadencia de Grecia, al fin del Imperio romano y el
oscurantismo de la Edad Media, hasta convertirse
finalmente en la esencia del dogma de la
Iglesia católica. Incluso durante el Renacimiento, pocos
osaron afirmar lo contrario por miedo a la prisión o la
tortura. Al final, el desafío provino de un polaco nacido en
1473 en el seno de una acaudalada familia de comerciantes,
y que se llamaba Nicolás Copérnico.
Veinte años dedicó Copérnico a estudiar el cielo y
compilar sus observaciones. En 1533 terminó un libro
titulado "De revolutionibus orbium coelestium" (Sobre las
revoluciones de las esferas celestes), pero escondió el
manuscrito en sus casa y durante los diez años siguientes
sólo lo compartió con algunos amigos. Copérnico volvía a
situar la Tierra entre los demás planetas, donde Aristarco la
había colocado 1.800 años antes, y confirmaba que lo único
3
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
que giraba en torno de la Tierra era la Luna. Además, la Tierra giraba sobre sí misma, lo
cual producía la alternancia del día y la noche. Su visión del sistema solar permitía
explicar los movimientos errantes de los planetas. Por ejemplo, parecía que los planetas
exteriores tenían movimientos de retroceso porque la Tierra, de órbita menor, giraba
más rápidamente que ellos alrededor del Sol, por lo cual estos astros aparentaban
desplazarse hacia atrás en relación con el lejano fondo de las estrellas.
No obstante cometió un error fundamental al afirmar que los planetas describían
órbitas circulares. Al no ser cierto, Copérnico tuvo que incluir epiciclos en sus órbitas
para explicar las desviaciones de las trayectorias. Pero el error iba a ser pronto
descubierto.
Quien se encargó de ello fue un alemán llamado Johannes Kepler, maestro de
escuela y astrónomo teórico, cuyas clases eran tan aburridas que los alumnos se dormían
o marchaban. La suerte hizo que conociera unos inestimables datos sobre el movimiento
de los planetas, recogidos en Praga por Tycho Brahe, astrónomo danés de vida disipada,
que usaba una nariz de oro en sustitución de la verdadera perdida en un duelo. En 1600,
Brahe invitó a Kepler a trabajar como ayudante suyo en Praga.
Al cabo de un año, los excesos en la comida y la bebida llevaron a Brahe a la
tumba, y Kepler heredó lo datos acumulados por el danés. Descubrió en ellos, sobre
todo en los relativos a los molestos movimientos de Marte, que la figura de las órbitas
planetarias tenía forma de elipse. Ocho años después, en el libro Astronomia nova,
Kepler expuso dos leyes. La primera
afirmaba que los planetas describen en su
movimiento órbitas elípticas, uno de cuyos
focos es el Sol, y el otro un punto
imaginario del espacio. La segunda ley
decía que el movimiento de los planetas se
acelera a medida que la órbita se aproxima
al Sol y disminuye proporcionalmente al
alejarse. Mas adelante, Kepler propuso
una tercera ley que demostraba una
relación matemática entre el cubo de la
distancia de los planetas al Sol y el
cuadrado del período orbital, con la que
pudo calcular las distancias relativas entre
el Sol y los planetas, aunque las distancias
reales aún no se habían determinado con
precisión.
Los tres principios mencionados explicaban correctamente las diferencias de los
movimientos de los planetas. Pero, además, eliminaban del cielo los perfectos círculos
del Señor y daban a entender que, quizá, algo ajeno a la mano de Dios era responsable
de lo que sucedía allá arriba. Kepler fue excomulgado por su herejía y murió en 1630 en
la mas absoluta miseria.
Nos trasladamos a Italia, donde en 1609, año en que se publicó Astronomia
nova, nos encontramos a Galileo Galilei enseñando astronomía y matemáticas en la
Universidad de Padua, donde vivía con su amante y sus tres hijos. Ese mismo año se
enteró que los holandeses habían inventado un anteojo, maravilloso aparato que gracias
4
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
a unas lentes los objetos lejanos parecían hallarse mucho mas cerca. Y acto seguido se
puso a construir sus propios anteojos.
Con sus nuevos instrumentos, Galileo descubrió cuatro pequeñas estrellas en la
cercanía de Júpiter. Durante las noches siguientes contempló fascinado que los cuerpos
recién descubiertos giraban alrededor del mayor de los planetas. Eran, por tanto,
satélites de Júpiter, igual que la Luna lo es de la Tierra, y los primeros cuerpos celestes
descubiertos que evidentemente, no giraban alrededor de nuestro planeta. Observó
también, que Venus, igual que la Luna, pasaba por una serie completa de fases. Según
el complejo sistema de epiciclos de Ptolomeo, en el cual el Sol se hallaba siempre más
alejado de la Tierra que Venus, y ambos astros giraban alrededor de nuestro planeta,
Venus nunca podía superar la fase de creciente. Era evidente que Ptolomeo se había
equivocado.
Galileo vio los anillos de Saturno, pero su rudimentario telescopio no le permitió
imaginar su naturaleza. Manifestó también, que la Luna, considerada hasta entonces
llana, estaba salpicada de cráteres y montañas; y que el supuestamente inmaculado Sol
mostraba unas manchas en su
superficie.
Galileo
no
parecía
preocupado en un principio en
como se tomaría la Iglesia sus
descubrimientos ("La Biblia
enseña cómo se va al cielo, pero
no cómo va el cielo", comentaba
en una carta a uno de sus
discípulos); sin embargo no tardó
en tener problemas con la Inquisición. En 1616 el Santo Oficio
declaró que la teoría heliocéntrica era "descabellada y
filosóficamente absurda", y ordenó a Galileo que dejara de enseñar herejías. Pero tras
retocar el prefacio para aplacar a los censores, publicó en 1632 el Diálogo sobre los dos
máximos sistemas del mundo. El Papa Urbano VIII se enfureció y ordenó a Galileo que
fuera a Roma, pese a hallarse gravemente enfermo. En Roma se le obligó a retractarse
de la teoría heliocéntrica bajo la amenaza de la hoguera. Galileo viejo y enfermo, se
derrumbó : "No sostengo ni he sostenido estas ideas desde que se me ordenó
abandonarlas". El Papa le mandó recluir en su casa de Florencia donde murió en 1642.
El mismo año en que murió Galileo, nacía en Woolsthorpe (Inglaterra) Isaac
Newton. Newton fue un genio que contribuyó al desarrollo de la Ciencia con
excepcionales descubrimientos en física, matemáticas y astronomía, hasta el punto de
que muchos lo consideran el mayor científico de todos los tiempos (después de Einstein,
según otros). Cuentan que observó con especial atención la caída de una manzana de un
árbol de su jardín (según la leyenda, nunca confirmada ni desmentida por Newton, la
manzana cayó sobre su cabeza mientras reposaba a la sombra del árbol); y que
comprendió entonces, que la misma fuerza que había hecho caer la manzana era la que
mantenía unida a la Luna en su órbita alrededor de la Tierra.
De todas sus observaciones, Newton extrajo unas leyes fundamentales que rigen
la conducta, no sólo de los cuerpos del sistema solar sino de todo el Universo, y que dió
a conocer en el libro titulado Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, impreso
5
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
en 1687 con esta modesta nota del autor: "Voy a demostrar la estructura del sistema del
mundo". Su contribución definitiva fue demostrar que los objetos se atraen mutuamente
en relación directa con la masa de los mismos y en relación inversa al cuadrado de la
distancia que los separa. A esta fuerza de atracción le dió el nombre de gravedad.
Newton no sólo explicó el funcionamiento del sistema solar y formuló leyes de valor
universal, sino que cambió para siempre el curso del pensamiento científico.
Usando un telescopio de reflexión, inventado también por Newton, en marzo de
1781 William Herschel, prusiano refugiado en Gran Bretaña, descubrió un cuerpo
extraño. "Divisé una estrella que parecía mayor que las otras", relató. Pero al cambiar
los oculares para duplicar el aumento, el cuerpo mostró un círculo luminoso, por lo que
no podía ser una estrella. Mediciones posteriores revelaron que describía una órbita
alrededor del Sol a una distancia dos veces superior a la de Saturno. Herschel había
descubierto un nuevo planeta, el primero desde la antigüedad. Quiso denominarlo
Georgium Sidus (la Estrella de Jorge), en honor del rey Jorge III de Gran Bretaña, pero
otros astrónomos insistieron en ceñirse a la tradición mitológica y lo llamaron Urano.
Herschel descubrió también que el Sol no se hallaba en un punto fijo, sino que viajaba
por el espacio, arrastrando consigo a todos los planetas.
El siguiente descubrimiento astronómico de importancia se debió más a las
matemáticas que a los telescopios. Al estudiar en detalle el movimiento de Urano, se
percataron que no se ajustaba exactamente a lo esperado, y que debía existir alguna
fuerza que lo perturbaba y lo apartaba de la órbita correcta. Varios astrónomos
insinuaron que podría tratarse de la fuerza gravitatoria de otro planeta desconocido.
Hacia finales de la década de 1830, pensaron que los datos reunidos les permitirían
calcular la posición aproximada del planeta fantasma. Dos hombres pusieron manos a la
obra de manera independiente. Uno de ellos era John Adams, inglés; el otro Jean Joseph
Le Verrier, francés.
En septiembre de 1845, Adams había hallado la posición teórica de hipotético
planeta, y con esos datos en la manos solicitó al director del observatorio de Greenwich
un programa de investigación. Lamentablemente, el director de hallaba ausente en
dos de las ocasiones en que Adams lo visitó. En su tercer intento, el mayordomo
prohibió que un simple licenciado interrumpiera la cena del famoso sabio.
Mientras tanto en Francia, Le Verrier se veía igualmente obstaculizado por una
situación ridícula. Aunque también poseía datos correctos, no logró convencer a ningún
director de observatorio prestigioso para que le permitiera llevar a cabo la confirmación
telescópica. Frustado, Le Verrier escribió a Johan Galle, colega del observatorio de
Berlín. Galle recibió la carta el 23 de septiembre de 1846 y, esa misma noche,
convenció al director del observatorio para que le permitiera usar el telescopio. Cuando
Galle dirigió el instrumento a la posición calculada por Le Verrier, divisó un objeto
brillante que no figuraba en los mapas estelares.
El octavo planeta había sido encontrado a un grado de distancia del lugar previsto
por Le Verrier a quien se suele atribuir el mérito del descubrimiento y que intentó que
se diera su nombre al planeta. Pero nuevamente se impuso un nombre mitológico:
Neptuno.
El descubrimiento de un nuevo planeta estimuló la investigación del espacio.
Uno de sus mas diligentes exploradores fue Percival Lowell, miembro de la alta
sociedad de Boston, diplomático y escritor. En 1893, Lowel decidió dedicar el resto de
6
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
su días a dos objetivos: hallar indicios de vida en Marte y descubrir otro cuerpo celeste,
al que denominó "planeta X". Con su propio dinero hizo construir un completo
observatorio en Arizona, y durante más de 20 años exploró el cielo con un telescopio de
61 Cm.
Los desvelos de Lowell por el planeta X fueron infructuosos, pero pese a los
desalentadores resultados, siguió investigando hasta que murió en 1916. Entonces, y
durante un tiempo, el observatorio Lowell se dedicó a estudiar otros temas. Sin
embargo, varios colegas de Lowell compartían la sospecha de que el planeta X debía
estar en algún sitio, y en 1929 el observatorio reanudó su búsqueda. El método consistía
en tomar miles de fotografías telescópicas de pequeños sectores del cielo. Al cabo de
varios días se volvían a fotografiar los mismos sectores, y luego con un instrumento
especial denominado medidor de centelleo, se comparaban los pares de fotos
homólogas. Las estrellas fijas seguían en la misma posición en los sucesivos centelleos,
un planeta, sin embargo, se habría movido entre las dos tomas y el aparato revelaría
dicho movimiento. El encargado de realizar este trabajo fue un granjero de 22 años de
Kansas, llamado Clyde Tombaugh. Contratado en abril de dicho año con un sueldo de
90 dólares mensuales, trabajaba hasta 15 horas diarias en la tarea más aburrida del
mundo. En las placas había decenas de miles de estrellas y Tombaugh las dividió en
bandas horizontales que examinaba lentamente usando el centelleo de manera metódica.
"Casi se me congelan los dedos en el telescopio -contaba mas tarde-. No era posible
calentar aquel lugar, porque se podían distorsionar las fotografías. Había que estar
encorvado sobre el telescopio hasta las 3 de la madrugada. Era fácil volverse loco explicó-. Ningún astrónomo profesional habría hecho este trabajo, por eso querían un
aficionado entusiasta. Y ése fui yo."
En la mañana del 18 de febrero de 1930 de pronto divisó una imagen que se
movía unos tres milímetros
en la rápida alternancia de
imágenes. Verificó hasta
tres veces todas las
observaciones
y,
por
último, se dirigió al
despacho del director. El
nuevo planeta por él
descubierto
se
llamó
Plutón, nombre del dios de
los infiernos, y algunos
científicos opinan que otro
planeta, el décimo, puede
estar oculto en algún lugar
del espacio más allá de la
órbita de Plutón.
El siglo XX se está
caracterizando, en lo que a
la astronomía se refiere, por
un vertiginoso desarrollo de
la técnica que ha permitido
7
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
construir telescopios de 5 mts., usar las posibilidades de nuevos instrumentos como
radiotelescopios o espectroscópicos e incluso enviar naves por todo el sistema solar.
Todo ello ha permitido que en los pocos años transcurridos desde la II Guerra Mundial,
hayamos aprendido mucho mas que en todos los siglos anteriores no ya sólo sobre
nuestra vecindad inmediata del sistema solar, sino sobre el Universo todo, plagado de
millones de galaxias, cada una de ellas compuesta por miles de millones de estrellas,
separadas por distancias antes inimaginables, sobre su composición química, su
funcionamiento y sobre su nacimiento, destino y muerte.
8
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
ESTRELLES I EVOLUCIÓ ESTEL·LAR
Qualsevol nit sense lluna i en un lloc allunyats de la contaminació lumínica, si
observem el firmament, som capaços de veure molts punts lluminosos (de 1500 a 3000):
la majoria d’ells són estels.
Els estels (o estrelles) es poden definir com grans globus de gas que es troben a
elevades temperatures i que produeixen llum pròpia degut a les reaccions de fusió
nuclear que es duen a terme en el seu interior. L’única cosa que rebem dels estels és la
seva brillantor (magnitud aparent de l’estel), que és suficient per donar-nos informació
del seu color, temperatura, mida, distància i composició.
Tots els estels coneguts es poden classificar segons el seu color, temperatura o espectre
(que s’obté quan es descompon la llum de l’estrella en fer-la passar per un prisma, com
passa amb l’arc de Sant Martí quan plou i fa sol)
Tipus espectral
Color
Exemples
0
B
A
F
G
Temperatura
efectiva (K)
30.000
20.000
10.000
8.000
6.000
blau intens
blau
blanc
groc-blanc
groc
K
4.000
taronja
M
3.000
vermell
Rigel (Orió)
Spica (Virgo)
Vega (Lira), Sirius A (Ca major)
Procyon (Ca menor)
Sol, Capella (Cotxer), -Centauri
(Centaure)
Arcturus (Bootes), Aldebaran
(Taurus)
Antares (Escorpí), Betelgeuse
(Orió)
La magnitud aparent dels estels és aquella mesura que ens indica en quina intensitat
brillen els estels observant-los des de la Terra, per tant, no és un indicador real de la
seva brillantor, sinó una mesura subjectiva, des de la Terra. Els estels més brillants des
de la Terra són els següents:
Estrella
Sol
Sirius
*Canopus
*-Centauri
Arcturus
Vega
Capella
Rigel
Procyon
*Achernar
Betelgeuse
*Hadar
Constel·lació
Ca major
Carina
Centaure
Bootes
Lira
Cotxer
Orió
Ca menor
Eridanus
Orió
Centaure
Magnitud aparent
-26,72
-1,46 (doble)
-0,72
-0,27 (doble)
-0.04
+0,03
+0,08
+0,12 (doble)
+0,38
+0,46
+0,50 (variable)
+0,61
9
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Altair
Aldebaran
*Acrux
Antares
Spica
Pollux
*Fomalhaut
Deneb
*Mimosa
Regulus
Adhara
Àliga
Taurus
Creu del sud
Escorpí
Virgo
Geminis
Peix austral
Cigne
Creu del sud
Leo
Ca major
+0,77
+0,85 (variable)
+0,87 (doble)
+0,96 (variable)
+0,98
+1,14
+1,16
+1,25
+1,25
+1,35
+1,50
(*) Aquestes estrelles no són visibles des de les latituds septentrionals mitjanes.
Però la classificació dels estels únicament pel seu color o temperatura no s’adiu
realment a les seves característiques, ja que d’aquesta manera estrelles del mateix color
però de diferents mides, per tant molt diferents, quedarien dins la mateixa categoria…
L’any 1912, Ejnar Hertzsprung i Norris Russell varen idear, de manera independent,
una manera per tal de classificar els estels segons les seves característiques, creant així
el diagrama H-R (també anomenat diagrama R).
El diagrama H-R contempla el color o temperatura de l’estel, però a més també té en
compte la seva lluminositat real (no l’aparent des de la Terra) o mida de l’estel. Quan es
representen tots els estels coneguts en un diagrama H-R s’obtenen una sèrie de
propietats, o el que és el mateix, diferents grups d’estels.
10

el 90% dels estels es troben a la diagonal principal del diagrama H-R, formant
l’anomenada seqüència principal (S.P.). Són estels de característiques molt
diferents però, quan més grans són i més brillants són, presenten temperatures
més altes i colors més blaus. Un estel de la S.P. molt gran i molt blau s’anomena
gegant blau (ex: Rigel, de la constel·lació d’Orió, visible a l’hivern); el Sol,
també present a la seqüència principal, està a la zona mitja d’aquesta S.P.

el 10% dels estels es troben a la regió dels gegants i supergegants vermells, és a
dir, són estels molt grans però molt freds, per això són de color vermell o
ataronjat, ex: Antares de l’Escorpí, o Aldebaran de Taure.

la resta d’estels (0,00…%), essent la gran excepció, es troben a la regió de les
nanes. Poden ser nanes blanques, que són estels molt petits, poc brillants i de
temperatures relativament altes. La seva física no té res a veure amb la resta dels
estels, ja que són cossos residuals que ja no presenten reaccions de fusió nuclear.
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
El diagrama H-R, però, dóna una visió estàtica de les estrelles. Cal un model dinàmic
per a completar aquesta imatge estàtica:
Teoria evolutiva estel·lar: evolució estel·lar en funció de la massa.
Un núvol de gas es colapsa en l'espai interestel·lar i comença la formació de molts
estels (cúmul): aquest moment s'anomena "Turn-off point", és el començament de la
"vida" de moltes estrelles, que comencen a cremar hidrogen, tot formant nuclis d'heli
(fusió nuclear), i ingressen a la sequència principal del diagrama H-R.
Els cúmuls estel·lars poden ser oberts (galàctics), amb poques estrelles, com ara les
Pleiades (M45) a la constel·lació de Taurus, o tancats (globulars), com per exemple
M13, a Hèrcules.
Les estrelles, un cop s'han format, continuen cremant hidrogen (ho fan el 90% de la seva
"vida") fins que aquest s'acaba. La duració d'una estrella està directament relacionada
amb el combustible de què disposa. Les estrelles grans cremen l'hidrogen més
ràpidament i duren menys temps.
11
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
+ de Msolar: 100.000 anys de vida
aprox. Msolar: 10.000 milions d'anys de vida
- de Msolar: 50.000 milions d'anys de vida

Cal un mínim de 0,08 Msolar de gas per poder formar una estrella.

Les estrelles amb masses entre 0,08 i 10 Msolar, poden cremar heli, formant
carboni i oxigen i d’altres elements més pesats, i seguir la seva "vida" assolint la
fase de gegants vermelles: perden les capes exteriors en forma de nebulosa
planetària (exemple: M57) deixant nanes blanques o vermelles centrals com a
remanent, que es van refredant.

Si la seva massa és superior a 10 Msolar també poden cremar C i O i arriben a
ser supergegants vermelles que continuen la fusió nuclear, creant molts elements
de la taula periòdica, i que acabaran esclatant en forma de supernova de tipus II.
Aquestes deixen com a remanent un estel de neutrons o un forat negre.
Supernova de tipus II
També podem parlar de supernoves de tipus I, que no deixen cap remanent central.
Aquest tipus de supernoves estan associades a estels binaris o sistemes múltiples
d’estels (el 50% dels estels són formats per sistemes binaris o múltiples) i són creades a
partir d'una explosió d'una estrella que ha anat guanyant massa (gegant blava) a costa de
la seva companya del sistema binari (que esdevindrà nana blanca).
FORATS NEGRES
Els forats negres són el destí dels estels més grans de tots.
Forat negre newtonià
Al segle XVIII ja va haver un científic que va proposar la idea de forat negre. En aquell
moment s’acabava de descobrir que la llum viatja a una velocitat finita, i donat que es
pensava que la llum eren únicament corpuscles. Si un estel tingues molta massa i molt
poc volum el camp gravitatori al voltant seria capaç de frenar aquests corpuscles de la
llum i fer-los caure altre cop sobre l’estel.
Aquests tipus d’estel no seria visible, ja que el llum no podria sortir d’ell per tant seria
un forat negre a l’espai.
12
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Forat negre relativista
Einstein va desenvolupar una nova teoria per entendre la gravitació universal, la teoria
de la relativitat general.
Hi ha dues coses que diu la teoria de la relativitat que ens poden ajudar a entendre que
és un forat negre:
 Les ones electromagnètiques (llum) sempre viatgen a la mateixa velocitat. Això
sembla que fa impossible que la gravetat pugui afectar al llum.
 A prop d’una massa gran el temps va més a poc a poc.
Els forats negres són cossos molt i molt massius de forma que la gravetat al seu voltant
és tant i tant gran que el temps va a poc a poc fins al punt que al llindar d’un forat negre
el temps es para i dins d’un forat negre va cap enrere (vist des de l’exterior).
La definició de metre és l’espai que recorre la llum en un temps donat. Al voltant d’un
forat negre el que passa és que l’espai quatridimensional s’estira de forma que hi ha
molt més espai que si fos pla.
13
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
CONSTEL·LACIONS
Introducció històrica
El cel i en particular les estrelles han estat utilitzats per moltes cultures diferents com a
element per marcar el temps: inici d’estacions, moment de sembra o collita, crescudes
del riu. L’astrònom-sacerdot, o el bruixot del grup, era l’encarregat d’estudiar aquests
fenòmens, i fins i tot podia predir eclipsis...
Així, sembla ser que l’observació del cel és un element important en les diferents
societats humanes, podent arribar a associar el grau de coneixement astronòmic d’una
civilització amb el seu grau de desenvolupament social i tecnològic.
Els pobles antics retien culte a les divinitats, sovint astrals. Els fenòmens astronòmics
tenien un paper important en el disseny de construccions com tombes o llocs de culte;
com poden ser edificacions que assenyalen un lloc de l’horitzó per on surt un astre un
determinat moment de l’any. Trobem exemples d’això a diferents llocs del món: Centre
cerimonial, de Teotihuacán (Mèxic); Cargol, Chichén Itzá, Yucatán; Stonehenge
(Anglaterra).
L’home primitiu va buscar en les estrelles símbols als quals projectar els desitjos i pors,
i sentir-se sota la seva protecció durant la foscor de la nit.
L’evolució humana ha passat per diferents períodes deixant l’empremta d’aquests en els
planisferis o mapes celestes. L’home ha plasmat, a cada època, el seu coneixement del
cel, els gustos estètics i les creences religioses.
La cultura occidental ha conservat les constel·lacions de l’Esfera Grega; l’origen de la
qual es pot trobar a Egipte i Mesopotàmia.
Altres pobles han unit les estrelles de formes molt diferents, indis, xinesos, pobles prehispànics o aborígens australians.
Algunes de les representacions del cel a la història:
14
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
*Paleolític: Cova d’Altamira
Probablement els primers en traçar les formes de les
constel·lacions. Hi ha representades figures de bisons,
cavalls..., que semblen seguir les agrupacions de les
constel·lacions actuals, girant al voltant d’un punt central,
que fa 14000 anys era Vega. Trobem diferents
representacions com dos senglars de cara, que semblen
localitzats per marcar els solsticis... Totes aquestes figures
haurien anat evolucionant per donar les constel·lacions
que tenim ara...
*Egipte
A l’antic Egipte, Sirius era una estrella molt important
perquè la seva sortida coincidia amb la inundació de la
vall.
Les piràmides de Keops s’orientaven en funció de les
estrelles: el conducte septentrional de ventilació estava orientat a Thuban (“la
Imperecedera”) on viatjava el Faraó després de morir. Thuban ocupava el lloc de
l’actual estrella polar el 2795 a.C. El pou de ventilació meridional estava dirigit al
cinturó d’Orió.
*Asteques
Varen ser grans astrònoms, amb coneixement del moviment dels astres, fent prediccions
d’eclipsis amb gran precisió. Molts temples feien culte al sol.
Trobem vàries representacions que fan referència a les Plèiades, grup d’estrelles adorat
habitualment per moltes altres cultures.
Què és realment el que veiem?
*Què és una constel·lació?
És un agrupament arbitrari d’estrelles que semblen properes vistes des de la terra. El
1928 la Unió Astronòmica Internacional va establir un catàleg oficial amb una llista
universalitzada de les constel·lacions existents: s’han denominat 48 constel·lacions i
s’ha establert un repartiment dels límits que ocupen cadascuna d’elles i la distància que
les separa.
15
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Ja a l’antiguitat es van formar constel·lacions, que d’acord amb les imatges que els
pobles tenien més gravades a la memòria; rebien noms d’animals, d’herois i de
llegendes mítiques. A algunes constel·lacions, la distribució de les estrelles ofereix certa
semblança amb el ser o objecte que li serveix de nom, com el Triangle, la Corona
Boreal, la Creu de Sud, etc... Però la majoria no recorden ni remotament la figura que
representen, com el xai (Aries), el toro (Taurus), Hèrcules, la nau, etc... Els àrabs van
donar noms propis a les estrelles més brillants, com Aldebarán (Taurus), Altaïr
(Aquila), Algenib (Pegasus), etc., mentre que els grecs de l’antiguitat van donar nom a
les diferents estrelles que formaven una constel·lació seguint l’ordre de la seva
brillantor donant el nom  a la més brillant, després , etc.
*Distàncies reals i magnitud aparent
En observar les estrelles, podem comprovar que no totes tenen el mateix color ni
brillantor. Per poder quantificar la intensitat de cada una els científics van crear una
unitat de mida internacional, anomenada lluminositat aparent, o magnitud aparent, la
qual no es fixa en el volum o mida reals, ni tampoc en la seva brillantor real, sinó en la
mida relativa que s’observa des de la Terra.
Es tracta d’una unitat de mesura logarítmica. Les estrelles, generalment, són visibles a
ull nu fins a la magnitud número sis, essent la magnitud 0 més brillant que la 1, la 1 que
la 2, i així successivament. En total se’n poden veure unes 6000 de les quals només una
vintena arriben a magnitud 1.
L’ús d’aparells com prismàtics o telescopis permet arribar fins a la 21ª magnitud i
contar fins 900 milions d’estrelles. Algunes estrelles i planetes molt brillants presenten
magnituds aparents negatives, per exemple Sirius o Júpiter. El sol és de magnitud –26,8.
Pel que fa al color de les estrelles, està relacionat amb la seva temperatura. Les estrelles
més fredes són de colors més vermellosos, mentre que les més calentes són blaves. A
simple vista es poden observar:
16
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Nom
Constel·lació
Color
Estació
Antares
Escorpí
Vermell
Estiu
Betelgeuse
Orió
Vermell
Hivern
Aldebaran
Toro
Vermell
Tardor/Hivern
Arcturus
Conductor de Bous
Taronja
Primavera/Estiu
Capella
Cotxer
Groga
Tardor/Hivern
Procyon
Ca menor
Groc pàl·lid
Hivern/Primavera
Altaïr
Àguila
Blanc
Estiu/Tardor
Sirius
Ca Major
Blanc
Hivern
Vega
Lira
Blau pàl·lid
Estiu/Tardor
Regulus
Lleó
Blau pàl·lid
Primavera/Estiu
Deneb
Cigne
Blau pàl·lid
Estiu/Tardor
Spica
Verge
Blau pàl·lid
Primavera/Estiu
Castor
Bessons
Blau pàl·lid
Hivern/Primavera
Rigel
Orió
Blau
Hivern
Moviment dels estels al cel
*Hemisferi Nord
A l’hemisferi nord hi ha una estrella que marca el nord, és l’estrella polar. Aquesta
pràcticament no varia la seva posició al cel en tota la nit. Això és degut a que es troba
situada sobre la prolongació de l’eix de la Terra.
El moviment aparent de les estrelles observat des de la Terra és que giren totes al
voltant de la polar de manera circular. Això és degut a que l’eix de rotació de la Terra
apunta a la polar, i al girar podríem dir que ho fa sobre aquesta, no observant-se el seu
moviment i veient com la resta de constel·lacions que hi ha descriuen cercles.
Al llarg de la història aquesta estrella ha anat variant, essent fa uns 1000 anys Thuban, i
serà Vega d’aquí uns milers d’anys. El cicle complert d’aquest fenomen, anomenat
precessió dels equinoccis, és de 26.000 anys.
*Hemisferi Sud
A l’hemisferi sud no hi ha cap estrella en la posició equivalent a l’estrella polar, i per
tant és més difícil localitzar el sud. No obstant hi ha un grup d’estrelles anomenades la
Creu del Sud que estan situades bastant a prop, i que n’indiquen la posició.
*Equador
A l’equador no hi ha cap punt de referència amb el qual fixar-se, degut a que l’eix de
rotació de la terra és paral·lel al pla. Això fa que es vegi com tota l’esfera celeste surt
17
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
per un costat (Est) i es pon per l’altre (Oest). Les constel·lacions que es veuen són la
meitat de l’hemisferi nord i l’altre meitat del sud.
Constel·lacions del cel d’hivern - primavera
*Localitzar la Polar
L’estrella Polar forma part de la constel·lació de l’Ossa Menor, o el Carro Petit. A partir
de l’Ossa Major, més fàcil de trobar, podem localitzar la polar. Un cop après això i amb
l’ajut d’un planisferi es poden provar de trobar altres constel·lacions, començant per les
cimcumpolars.
*Buscar circumpolars
Les constel·lacions circumpolars són les que es poden observar a qualsevol època de
l’any i es troben més properes a l’estrella polar.
-Ossa Menor. Ursa minor (Umi)
-Ossa Major. Ursa major (Uma)
-Cassiopea. Cassiopeia (Cas)
-Cefeu. Cepheus (Cep)
-Drac. Draco (Dra)
*Enfilacions
Partint d’estrelles i constel·lacions conegudes, i traçant línies imaginàries al cel, podem
anar trobant la resta de constel·lacions. Al cel de hivern - primavera de la nostra latitud
podem veure les següents:
-Orió. Orion (Ori)
-El Toro. Taurus (Tau)
-Els bessons. Geminis (Gem)
-El cotxer. Auriga (Aur)
-El Ca major. Canis major (CMa)
-El Ca menor. Canis minor (CMi)
-Cranc. Cancer (Cnc)
-Lleó. Leo (Leo)
-Lleó menor. Leo Minor (LMi)
-Verge. Virgo (Vir)
-Conductor de Bous. Bootes (Boo)
18
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
-Corona Boreal. Corina borealis (CrB)
-Hèrcules. Hercules (Her)
-Lira. Lyra (Lyr)
-Cigne. Cygnus (Cyg)
-Àguila. Aquila (Aql)
Mitologia
La majoria de les actuals constel·lacions estan basades en la Grècia clàssica, tenint totes
la seva llegenda mitològica, amb els Déus i herois com a protagonistes. Algunes d’elles,
però, també es troben representades per altres cultures, i associades a llegendes
diferents, com ara els babilònics o els indis americans.
19
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
GALÀXIES
Introducció històrica
El coneixement de les galàxies, incloent-hi la nostra, és molt recent.
A l’antiguitat predominava un model en què la Terra estava envoltada per una bòveda
d’estels fixos, sense cap moviment relatiu entre ells, la Via Làctia simplement era una
característica d’aquest cel nocturn.
La seva estructura, però, va fer volar la imaginació de moltes cultures, que havien de
trobar una explicació a aquella franja difosa blanquinosa que travessava el firmament.
Els Grecs la varen concebre com un raig de llet que va escopir Zeus, quan era nen,
després de ser alletat per la seva dida Amaltea. Una altra interpretació també la
representa com un camí celeste per arribar a Zeus, el mateix que utilitza el Cigne,
després de ser posat al cel.
A Espanya, a partir de l’Edat Mitjana, la Via Làctia es va anomenar Camino de
Santiago, ja que els peregrins jacobeus l’utilitzaven per orientar-se.
El 1576, Thomas Digges va hipotetitzar un Univers infinit d’estels, tot i que va
romandre, però, el model d’estels fixos al cel en forma de bòveda. Galileo Galilei, el
1609 va observar-la amb telescopi i va descobrir que estava formada per milers de
milions d’estels aïllats, iguals que els ja es coneixien.
El 1717, Edmond Halley, es va adonar que els estels no ocupaven posicions fixes en el
cel, la hipòtesi dels estels fixos trontollava. El Segle XVIII, Charles Messier, un
astrònom francès molt interessat en els cometes, es va adonar que hi havia molts
objectes difosos o nebulosos al cel. Va decidir catalogar-los per tal de conèixer la seva
posició i així no confondre’ls amb algun cometa en ocasions futures. Així és com va
néixer el catàleg Messier, avui dia encara vigent. Per exemple, la gran nebulosa d’Orió
és M42, i el Cúmul d’Hèrcules, M13. Messier va descriure més de 110 objectes, alguns
d’ells amb morfologia espiral, tot i que no els va donar cap explicació.
El 1780, William Herschel, un observador de gran habilitat, va considerar la Via Làctia
com una illa estel·lar en forma de caixa allargada, on el sol ocupava la posició central.
Diversos astrònoms i filòsofs dels segles XVIII i XIX havien especulat sobre la
possibilitat que les nebuloses espirals fossin “universos-illa” allunyats de nosaltres,
similars a la Via Làctia; però com que no comptaven amb el suport observacional, no
podien mesurar les distàncies reals d’aquests objectes. Tot eren especulacions.
Finalment al S XX, concretament el 1920, es va determinar l’autèntica naturalesa de la
Via Làctia utilitzant telescopis perfeccionats i dotats de càmares i d’espectroscopis per
tal d’analitzar la llum rebuda dels estels.
A principis de segle XX, els científics varen començar a estudiar sistemàticament i
quantitativament l’estructura de la nostra galàxia. Entre 1915 i 1925, va sorgir una nova
controvèrsia, avui encara coneguda per “el gran debat”, que es va centrar en dues
qüestions: la mida de la nostra galàxia i la pertinença o no de les nebuloses espirals a la
nostra galàxia.
20
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Aquesta controvèrsia va ser resolta per Edwin Hubble el 1925, quan va anunciar que
havia realitzat una medició fiable de la distància a la galàxia més propera a nosaltres, la
galàxia d’Andròmeda o M31, utilitzant estels variables Cefeides. Les seves
observacions varen demostrar que M31 era realment un objecte extragalàctic. Això va
marcar el començament de la recerca extragalàctica i de la cosmologia observacional.
En poc temps, Hubble va publicar un exhaustiu estudi sobre les densitats mitjanes de la
massa que forma les galàxies. A partir d’aquest moment, es va dedicar a l’estudi de les
galàxies i la seva distribució a gran escala a l’univers.
El model actual de la Nostra Galàxia
Els científics del Segle XVIII no estaven tan equivocats. Les galàxies són realment illes
de matèria o universos-illa enmig de l’Univers. De fet, una galàxia és una agrupació
gegant formada principalment d’estrelles, gas i pols, que es mantenen unides per la
força de la gravetat. Les seves mides són molt grans, fins a 30 mil Parsecs (30
KiloParsecs) (1 Parsec=3.2616 anys llum) de diàmetre. Tota aquesta estructura,
relativament plana o en forma de disc, es troba envoltada per un halo difós de matèria,
de 60 a 100 KiloParsecs, on s’hi troben infinitat de cúmuls globulars envoltant tota la
galàxia. Aquest extens disc aplanat format per estels, presenta una gran protuberància
central, de 3 KiloParsecs de diàmetre.
Tots els estels de la galàxia descriuen una òrbita al voltant del seu centre, que es mou a
uns 250 Km/s i triga 225 milions d’anys en realitzar una volta completa. La Via Làctia
no és més que la part observable de
la nostra galàxia des de la Terra, que
s’aprecia com una franja bromosa de
llum que creua tot el cel i s’observa
tan des de l’hemisferi sud, com des
del nord. Això és degut a què el
nostre Sol, i per tant la Terra, es
troba situada sobre el pla del disc.
Quan mirem en la seva direcció,
estem mirant al llarg del pla galàctic.
Gairebé totes les estrelles que veiem
al firmament es troben per sobre o
per sota d’aquest pla. El centre de la
galàxia es troba en direcció a sagitari, és per això que es troben extensos núvols d’estels
en aquella regió. No podem contemplar directament el centre de la galàxia perquè
existeix massa gas i pols enmig que ens ho tapa.
Altres galàxies...
Messier ja havia observat molts objectes nebulosos, molts dels quals eren realment
galàxies, d’altres, però, eren cúmuls globulars, cúmuls oberts o nebuloses.
21
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Habitualment es poden observar tres tipus diferents de galàxies: les espirals, les
el·líptiques i les irregulars, que són amorfes (no tenen una forma determinada). Les
Galàxies el·líptiques són illes d’estrelles en forma el·líptica, amb poc gas interestel·lar i
generalment de varis milers o centenars de milers d’anys llum de mida. Estan
composades exclusivament per estels, els més brillants de les quals són de color
vermell, ja que es tracta d’estels vells.
Contràriament, les galàxies espirals estan compostes de molts estels, molts d’ells blaus i
joves, i molt gas i pols. A més, tenen una protuberància central o nucli amb un disc que
l’envolta i que es desenvolupa en diversos braços espirals que giren al seu voltant.
També existeix un grup poc freqüent: les irregulars, format per galàxies de forma poc
definida. En aquest grup hi trobem els núvols de Magallanes. Aquestes galàxies també
presenten nebuloses gasoses i núvols foscos de pols i matèria.
Els estels de les galàxies el·líptiques tenen una antiguitat considerable (10 mil milions
d’anys) i són conegudes amb el nom de població II (estels de 2a generació). Les de les
galàxies espirals mostren molta més varietat: a la protuberància central són de població
II, però als braços espirals hi ha estels més joves, de 4000 milions d’anys d’edat, que
són supergegants blaves molt calentes, classificades dins de la regió de població I
(estels de 1a generació), que van naixent contínuament. El concepte de població
estel·lar, doncs, ens permet separar els objectes segons la seva edat, abundància dels
elements químics presents i també ubicació i distribució en relació a la galàxia.
Les galàxies no es troben aïllades, sinó que s’agrupen en eixams o cúmuls de galàxies
que es mantenen per la força de la gravetat. El nostre Grup Local conté, a més de la
nostra galàxia, al voltant de 40 galàxies més, on la galàxia d’Andròmeda, M31, n’és la
més coneguda. A més, la nostra galàxia presenta petites galàxies satèl·lit, entre elles els
núvols de Magallanes, que són observables a ull nu des de l’hemisferi sud.
El Cúmul de galàxies més gran i proper a nosaltres és el Cúmul de la Verge, amb més
de 2500 galàxies. Els Cúmuls de galàxies s’agrupen formant supercúmuls. El nostre
petit Grup Local i el Cúmul de la Verge formen part del mateix supercúmul, de 6
milions d’anys llum de grandària.
Selecció de Galàxies properes
Nom
Tipus
Distància
Diàmetre (A.Ll.)
La Nostra Galàxia
Espiral
-
40
Núvol de Magallanes Gran
Irregular 50
4
Núvol de Magallanes Petit
Irregular 50
6
Galàxia de l’Ossa Menor
El·líptica 75
0,3
M 31 (Andròmeda)
Espiral
730
50
M 33 (Triangle)
Espiral
670
15
22
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Classificació morfològica de les Galàxies
Cúmuls globulars
Els cúmuls globulars o tancats, més organitzats i
compactes que els cúmuls oberts, són boles d’estrelles
molt properes les unes de les altres. Poden contenir
centenars de milers d’estels, tot i que des de la Terra
es fan indistingibles degut a la seva densitat. Aquestes
estrelles es troben lligades gravitatòriament entre elles
i totes donen voltes respecte el centre del Cúmul. La
densitat que s’assoleix pot ser de 1000 estrelles per
Parsec cúbic. Aquests cúmuls contenen algunes de les
estrelles més antigues de tota la galàxia.
M13
Hi ha uns 150 cúmuls globulars a la Nostra Galàxia,
de manera dispersa per tot l’halo que envolta el disc, relativament pocs si tenim en
compte que s’han descobert uns 300 cúmuls globulars al voltant d’ M31 i uns 6000 al
voltant d’M87.
La distribució dels cúmuls suggereix que aquests es van formar quan la galàxia era jove,
fa entre 13.000 i 15.000 milions d’anys. Aquests cúmuls presenten principalment
estrelles de població II, moltes de les quals han evolucionat fins convertir-se en gegants
vermelles.
23
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Selecció de Cúmuls globulars
Nom
Constel·lació
Magnitud aparent
Distància en anys llum
M3
Gossos de caça
6,0
35.000
M13
Hèrcules
5,9
23.000
M92
Hèrcules
5,9
26.000
M15
Pegàs
6,5
34.000
M22
Sagitari
6,4
10.000
M5
Serp
5,8
26.000
Molts del Cúmuls globulars són observables a ull nu o amb prismàtics. Tot i així,
s’aprecien com a petites boles borroses de forma circular i un nucli molt dens. Charles
Messier en va descobrir 29.
Cúmuls oberts
Contràriament als cúmuls globulars, els oberts o
galàctics són una agrupació irregular d’estels
situats a una zona més propera del nostre pla
galàctic. Aquests estan formats per estrelles joves
i calentes, de la Població de tipus I, i s’han format
recentment al disc de la galàxia. Messier en va
descobrir 27. Molts d’ells són observables a ull nu
o amb petits telescopis perquè tenen magnituds
aparents elevades.
M7
Selecció de Cúmuls oberts
Nom
Constel·lació
Magnitud aparent
Distància en anys llum
M44 (Pessebre)
Cranc
3,1
577
M39
Cigne
4,6
825
M35
Bessons
5,5
2800
M6
Escorpí
4,6
2000
M7
Escorpí
3,3
800
M11
Escut
5,8
6000
Híades
Toro
0,5
150
M45 (Plèiades)
Toro
1,2
380
24
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Objectes extravagants:
Quasars
Un fet que s’observa en algunes galàxies espirals amb nuclis molt actius, és que la
quantitat de matèria expulsada és molt elevada. Algunes d’aquestes galaxies,
clasificades com actives, les galàxies Seyfert, presenten nuclis molt brillants formats de
gas a elevades temperatures que irradien unes fortes quantitats de radiació d’alta
energia. Alguns d’aquests objectes, quan presenten mides petites, s’anomenen quàsars.
Tot i que aparentment semblen estrelles grans, ja que només tenen la mida del nostre
sistema solar, no ho són.
Els quàsars són objectes molt allunyats i poc coneguts que emeten radiacions similars a
les que emetrien 100 mil milions d’estrelles juntes. Varen començar a ser estudiats als
anys 60, quan es varen detectar radiacions X, llum visible i microones provinents
d’estels de magnitud aparents al voltant de 16. En aquella època els varen anomenar així
perquè es pensaven que es tractava de cossos quasi-estel·lars (quasi-stellar).
Actualment encara hi ha molt desconeixement al voltant d’aquests objectes. Hi ha
hipòtesis diverses, com ara que es tracta d’un estat particular del desenvolupament i
evolució de les galàxies, possiblement a les fases inicials. Les anàlisis de la seves
emissions ha suggerit que l’origen de les galàxies no estaria lligat a la presència
d’estels. O bé que podrien ser forats negres supermassius.
Un dels models cosmològics més acceptats, suggereix que l’Univers té una vida d’uns
15 mil milions d’anys. Això indicaria que els quàsars que observem avui, són les
imatges d’una realitat molt antiga, quan l’Univers tenia només 1000 anys d’edat, tot just
quan s’estaven formant les galàxies. Si s’estudia la distribució segons la distància a la
Terra, és a dir, segons la seva antiguitat, es pot veure com eren molt més abundants en
el passat que no pas ara.
Els Púlsars
Són fonts d'ones de radio que vibren amb períodes regulars que s'han descobert amb
l'ajut dels radiotelescopis. Els estudis indiquen que un púlsar és un estel de neutrons
molt petit que gira a gran velocitat. El més conegut és a la nebulosa de Cranc.
La seva densitat és tan gran que, en ells, la matèria de la mida d'una bola de bolígraf té
una massa de prop de 100.000 tones. Emeten una gran quantitat d'energia i
produeixen un camp magnètic molt intens que es concentra en un espai reduït. Això
l'accelera i el fa emetre un feix de radiacions que aquí rebem com a ones de radio.
25
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
ORIGEN I EVOLUCIÓ DE L’UNIVERS:
Introducció històrica: l’univers, estàtic o dinàmic?
La mil·lenària observació dels astres ha estat un dels més grans esperons o estímuls
intel·lectuals de tots els temps. L'espectacle del cel nocturn captiva la mirada i suscita la
pregunta sobre l'univers, el seu origen i el seu funcionament. No és gens sorprenent que
totes les civilitzacions i cultures hagin forjat les seves cosmologies. Unes relaten que
eternament ha estat tal com ara és, amb cicles que immutablement es repeteixen; altres,
expliquen que aquest univers ha tingut un principi, que ha aparegut per l'obra creadora
d'una divinitat. Un univers etern o un univers creat; però sempre un univers estàtic i
immutable.
Totes les cosmologies assumien l'estaticitat i l'immutabilitat de l'univers; i fou aquesta
antiga i compartida concepció la que començà a trontollar quan, el 1929, l'astrofísic
nord-americà Edwin Hubble, després de localitzar i identificar diferents galàxies,
observà que s'allunyaven de nosaltres amb velocitats proporcionals a les seves
distancies (llei de Hubble). És a dir, quan més gran és la distància a la que es troba la
galàxia, més gran es la velocitat a la que s’allunya de nosaltres. Aquesta velocitat,
anomenada velocitat de recessió de les galàxies, es mesura gràcies a l’efecte Doppler,
consistent en un desplaçament al roig de les línies espectrals de la radiació emesa per els
astres. L’ efecte es anàleg al de la diferencia que hi ha en el to de la sirena d’una
ambulància que s’acosta (to agut) o s’allunya (to greu).
Aquesta observació de Hubble comportava implicacions trasbalsadores: l'univers no és
estàtic, s'està expandint i, conseqüentment, en temps anteriors els seus objectes havien
d'estar més propers els uns dels altres; en un «temps zero», l'univers estava
superconcentrat. L'observació de Hubble, concretada en la llei de Hubble, suposà una
gran revolució intel·lectual que reactivà la recerca sobre l'origen o inicis de l'univers.
Observació i llei constituiran el primer pilar sobre el qual s'aixecà la teoria del Big
Bang; el segon pilar va ser la teoria de la relativitat general d'Einstein.
La teoria de la relativitat general d'Albert Einstein sobre la naturalesa de la gravitació
que regeix en l'univers, publicada el 1917, predeia que l'espai-temps havia d'estar en
expansió, és a dir, que l'univers havia d'augmentar de volum. Però Einstein, que com
tots els seus contemporanis creia que l'univers era estàtic i immutable, s'horroritzà
davant les implicacions de les seves equacions. A fi de "corregir-les" introduí una
polèmica constant cosmològica amb la qual s'anul·lava la implicació d'expansió de
l'univers i es restablia l'estabilitat. Anys després, Einstein es referia a aquesta
"correcció" com l'error més gran que havia comès en la seva vida.
Utilitzant la teoria de la relativitat general i amb el suport observacional de la llei de
Hubble, l’any 1927 Lemaitre i George Gamov van formular la teoria de l’expansió de
l’Univers. Els seus detractors, partidaris d’un univers estàtic, la batejaren críticament
com a Big Bang, fent referència a la gran explosió inicial que predeia la teoria de la
expansió.
26
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Big Bang (La Gran Explosió)
La teoria del Big Bang suposa que fa aproximadament 15 mil milions d’anys, tota la
matèria de l'univers estava inicialment concentrada en un espai de petites dimensions
anomenat ou còsmic per Gamow o àtom primitiu per Lemaître. La situació física
d’aquesta acumulació de matèria seria molt inestable i va provocar una gran explosió
que va projectar la matèria i l’energia en totes direccions, amb una velocitat enorme. La
densitat i la temperatura eren gairebé infinites, tan grans que les lleis de la física només
es poden aplicar als instants posteriors al anomenat temps de Plank (10-43), considerant
l’instant zero el moment en que tota la matèria estava concentrada en un punt matemàtic
(singularitat).
Posteriorment, la temperatura i la densitat van anar disminuint i amb poc temps,
l’energia inicial de l’explosió es va convertir en una sopa de partícules elementals
mitjançant la relació materia-energia d’Einstein, que van acabar formant els nuclis dels
àtoms més senzills, hidrogen i heli. La proporció d’aquests, calculada teòricament,
coincideix amb la trobada actualment a l’univers i constitueix un dels èxits més
remarcables de la teoria.
Així doncs, els fragments de l'ou còsmic disseminats en totes les direccions, es van anar
condensant i formaren el que avui en dia són galàxies, estrelles, planetes, i tots els
cossos celests coneguts.
La radiació de fons:
En el procés d’intercanvi matèria-energia en les primeres etapes del Big Bang (a l’edat
de 300.000 anys), els models teòrics predeien l’emissió de fortes radiacions
electromagnètiques en totes direccions. Aquestes van ser finalment detectades el 1964
quan els astrònoms estadounidencs A.Penzias i R.Wilson, efectuant mesures amb una
antena en la banda de les microones, van descobrir una radiació de fons que interferia
amb el seu treball i que no podien eliminar, ja que semblava provenir de tot l'univers.
Els físics que treballaven en la teoria del Big Bang confirmaren que dita radiació era el
"fòssil físic" buscat pels científics i que corresponia a la radiació electromagnètica que
emet un cos a 3 graus Kelvin, precisament la temperatura mitja actual de l’univers.
27
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Algunes consideracions conceptuals…
S’ha de destacar el fet que el model del Big Bang estableix que l’espai i el temps estan
lligats a l’existència de matèria o energia. És a dir, no existia el temps abans de l’instant
inicial, i no hi havia espai fora de l’ou còsmic. Per tant, aquesta teoria no pot respondre
o considera que no te sentit preguntar-se, per exemple, que hi havia abans o que hi havia
fora.
D’altra banda, és important entendre que l’expansió es produeix en tots els punts de
l’univers, no es que se separin els objectes entre sí, si no que es el propi espai el que
s’expandeix, el que augmenta.
Tampoc es pot imaginar que el univers tingui o hagi tingut cap centre, ja que actualment
es considera que l’univers es finit i il·limitat de la mateixa manera que la superfície de
la Terra. És a dir, la superfície d’una esfera no es infinita, però podem donar voltes per
la seva superfície sense arribar mai a cap extrem (per tant es il·limitada), i per suposat
no es pot considerar que la superfície de la Terra tingui cap centre.
El destí de l’univers
El destí de l’univers esta fortament lligat a la seva geometria. Les equacions de la
relativitat general descriuen la gravetat com una curvatura de l’espai, i preveuen tres
diferents geometries per l’univers: tancat, pla i obert.
En un univers obert, la força de l’expansió inicial es tan gran que la força de gravetat de
tots els cossos existents es insuficient perquè es torni a ajuntar tota la matèria, de
manera que l’univers s’aniria expandint indefinidament. Les estrelles acabarien el seu
combustible i la foscor i el buit caracteritzarien la seva fi.
En un univers tancat la densitat de matèria es prou elevada perquè la força gravitatòria
entre els objectes sigui més poderosa que la empenta de la expansió inicial. En aquest
escenari, tota la matèria, l’energia, i el propi espai-temps, podria tornar encongir-se i
acabar reduint-se a una minúscula singularitat com la que va donar lloc al Big-bang
(Big-crunch).
Finalment en el cas d’un univers pla, les dos forces estarien igualades i l’univers s’aniria
frenant de forma indefinida però sense arribar mai a frenar-se del tot. El paràmetre de
densitat de matèria crítica, o matèria necessària per aturar la expansió del univers,
anomenada Omega, valdria la unitat en aquest últim cas. En un univers tancat seria
major i en un univers obert, menor que la unitat.
Per determinar el paràmetre omega els astrònoms han de calcular la massa total de
l’Univers. De moment la matèria visible més la massa que s’ha pogut estimar
indirectament indica que el paràmetre omega es lleugerament inferior a la unitat, i per
tant indicarien un univers obert d’expansió indefinida. No obstant, els astrònoms pensen
que hi pot haver grans quantitats de matèria obscura que resulti difícil de detectar, i
segueixen cercant maneres de detectar-la.
28
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Historia de l’Univers. Calendari de Carl Sagan
1 de gener 00:00 Hores
Es produeix el Big Bang, l'explosió inicial de l'ou còsmic que donà
origen a l'univers.
1 de gener 00:10
Es produeix la formació dels primers àtoms i l'energia irradiada va
omplint poc a poc el naixent espai-temps
Es produeix la formació del Sistema Solar a partir d'un núvol de gas
i pols
A la Terra fan aparició els primers éssers vivents(microscòpics).
15 de desembre 00:00 Hores. Es trenca el monopoli de les algues
verd-i-blaves amb l'anomenada explosió del Càmbric, on el éssers
vius es diversificaren de forma violenta adaptant-se als ambients
més difícils.
Apareixen els dinosaures, dominadors absoluts del planeta durant
160 milions d'anys, fins que s’extingiren el 29 de desembre
Apareix l'Homo sapiens
L'home comença a viure a l'edat de pedra.
Sorgeix l'imperi babilònic.
Estem en els temps de Jesús i de l'emperador romà August.
C.Colón descobreix Amèrica.
Temps present.
1 de setembre 00:00
25 de setembre 00:00
15 de desembre 00:00
24 de desembre 00:00
31 de desembre 23:00
31 de desembre 23:59:00
31 de desembre 23:59:52
31 de desembre 23:59:56
31 de desembre 23:59:59
31 de desembre 24:00
---------------Sabem que vivim en un planeta que gira a l'entorn d'una estrella situada en un extrem
d'una galàxia espiral, la qual està prop dels afores d'un supercúmul de galàxies, la
posició del qual ve determinada respecte a un grup de supercúmuls veïns que, en
conjunt, alberguen unes quaranta mil galàxies esteses a través d'un miler d'anys-llum
cúbics d'espai.
Sabem també quan hem entrat en escena: fa prop de cinc mil milions d'anys que es
formaren el Sol i els seus planetes, en un univers en expansió que probablement té una
edat entre dos i quatre cops més gran. S'han determinat els mecanismes bàsics de
l'evolució en la Terra, trobat proves també d'evolució química a escala còsmica i après
suficientment física com per investigar la naturalesa en una ampla gamma d'escales, des
dels bellugadissos quarks fins el vals de les galàxies.
29
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
APÈNDIX: CONCEPTES FISICS BÀSICS
Física Clàssica:
Mecànica
Lleis de newton:
1)Llei de la inèrcia: Un cos es mantindrà en repòs o en moviment rectilini a velocitat
constant si no actua sobre ell cap força o actuen forces iguals en direccions contraries.
2) La massa d’un cos es el factor que relaciona la seva acceleració amb la força resultant
que se li aplica. Força = massa * acceleració
3) Quan dos cossos interaccionen, la força que fa la primera sobre la segona es la
mateixa que la de la segona sobre la primera. És a dir las forcen sempre actuen en
parelles acció-reacció.
Llei de la gravetat:
La força amb que s’atrauen dos cossos es directament proporcional al producte de les
seves masses i inversament proporcional al quadrat de la distància que els separa.
Electromagnetisme:
Llei de Colomb:
La força amb que s’atrauen/repel·len dues càrregues de diferent/mateix signe es
directament proporcional al producte de les seves càrregues i inversament proporcional
al quadrat de la distància que els separa. La seva intensitat es molt superior a la de la
gravetat.
Ones:
Una ona es el desplaçament d’una pertorbació en un medi. En el cas de les ones
mecàniques, el medi pot ser una corda que se sacseja, o l’aigua d’un estanc al tirar una
pedra. La longitud d’ona es la distancia entre cresta i cresta en un instant determinat. El
període es el temps entre cresta i cresta en un punt determinat. La longitud d’ona es el
producte de la velocitat de l’ona per el seu període.
30
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
A diferència de les ones mecàniques les ones electromagnètiques no es propaguen en
cap medi material, ho fan en el buit a la velocitat de la llum (300000 km/segon). Són el
resultat de la propagació d’un cap magnètic i un elèctric perpendiculars que es realimenten mútuament.
La llum visible es una ona electromagnètica que té una freqüència (o longitud d’ona)
situada en un marge determinat.
Termodinàmica:
L’energia d’un cos es la suma de la seva energia cinètica (determinada per la seva
velocitat i massa) i de la energia potencial determinada per la seva posició. La seva
energia es pot utilitzar per produir treball (producte de la força pel desplaçament). La
energia d’un sistema es la suma de la energia de tots els element que el formen i no
varia si està aïllat de qualsevol element extern (sistema tancat). La energia no es crea ni
es destrueix, només es transforma.
Lleis de la termodinàmica:
1) El calor es una forma de energia i es pot utilitzar per produir treball
2 )El calor sempre es transmet d’un objecte calent a un de fred, sense variar la energia
total del sistema (s’estableix un equilibri tèrmic). Això defineix una fletxa del temps: no
es creen espontàniament glaçons de gel en un vas d’aigua.
És equivalent a afirmar que quan les coses canvien tenen una tendència natural a fer-se
més desordenades, menys estructurades, amb menys informació. (sistema aigua més
glaçons passa a ser només aigua més freda). La entropia es una mesura de desordre, i
sempre tendeix a augmentar a no ser que afegim energia al sistema (maquina de fer
glaçons).
31
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Física moderna:
Postulats de la Relativitat Especial
1) La velocitat de la llum (ones electromagnètiques) es constant, independentment de la
velocitat de la font , del receptor, o del sistema de referència que s’estableixi. No es
compleix per tant, la llei de la suma de velocitats, que tenim per exemple quan un
objecte es llança des d’un objecte en moviment. Per tal que es compleixi la idea clàssica
que la velocitat es l’espai per el temps, s’ha de modificar la definició d’espai i temps
absoluts, que passaran a ser relatius a la velocitat entre l’objecte i el sistema de
referència. Dos objectes a diferents velocitats tindran rellotges que marcaran temps
diferents. Per tant, un esdeveniment queda definit mitjançant 4 coordenades o
dimensions: les tres espacials i la temporal.
2) No hi ha cap sistema de referència privilegiat que doni resultats diferents.
Una conseqüència no evident de la teoria es que la massa i l’energia son intercanviables
mitjançant la relació: E  m  c 2 (c es la velocitat de la llum)
Relativitat General, principi d’equivalència
Un camp gravitatori es una pertorbació de l’espai provocat per la massa d’un cos, i no
es pot distingir de la acceleració que pateix un cos en un sistema de coordenades en
moviment accelerat (persona dintre un ascensor)
Física quàntica
Model de l’àtom:
L’àtom està format per un nucli format per neutrons (càrrega neutra) i protons (càrrega
positiva), al voltant del qual es troben lliures els electrons (càrrega negativa).
La teoria quàntica afirma que:
- L’energia no pot prendre un valor arbitrari sinó que ha de ser múltiple d’una constant
molt petita anomenada constant de Plank.
- Totes les partícules i la llum, es comporten a la vegada com si fossin una ona i una
partícula. (doble naturalesa corpuscular i ondulatòria de la matèria)
- Principi d’incertesa: Es impossible mesurar amb precisió infinita la posició i la
velocitat d’una partícula. Més precisament, el producte de la incertesa de la posició, per
la incertesa en la velocitat i la seva massa, no pot ser inferior a la constant de plank.
- La incertesa no es deguda als instruments d’observació. Les partícules per naturalesa
pròpia no tenen una posició definida. Segueixen unes lleis matemàtiques de caràcter
probabilístic. No estan en un lloc determinat, només tenen una probabilitat de ser-hi. Al
realitzar la observació, la incertesa desapareix dintre el marge que permet el principi
d’incertesa.
La tasca actual dels científics es unificar la relativitat i la física quàntica, que en certes
circumstancies donen resultats contradictoris.
32
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
EL SISTEMA SOLAR
El Sistema Solar es el nombre por el que denominamos al conjunto formado por
el Sol y los diversos astros que orbitan en sus inmediaciones, entre los que se incluye
nuestra Tierra. Pero antes de adentrarnos en la descripción de cada uno de ellos, vamos
a hablar del origen del Sistema Solar en conjunto, como un todo:
Todas las teorías propuestas para explicar el origen del Sistema Solar pueden
dividirse en dos clases: catastróficas y evolutivas. Según el punto de vista catastrófico,
el Sol se creó como un cuerpo solitario , y empezó a tener una "familia" como resultado
de algún fenómeno violento. Por su parte las teorías evolutivas consideran que todo el
Sistema ha llegado de una manera ordenada a su estado actual. Una de las primeras
teorías que gozó del favor popular fue la propuesta por el naturalista francés Buffon,
quien afirmaba en 1745, que el Sistema Solar había sido formado a partir de los restos
de una colisión entre el Sol y otro astro de masa comparable. El propio Newton, por su
parte, había sugerido que el Sistema Solar podía haberse formado a partir de una tenue
nube de gas y polvo, que se hubiera condensado lentamente bajo la atracción
gravitatoria. La teoría de la nube de gas fue mejor detallada y explicada por el
astrónomo y matemático francés Pierre Simon de Laplace en 1796. De acuerdo con la
descripción de Laplace, la enorme nube de materia en contracción se hallaba en rotación
al iniciarse el proceso. Al contraerse, se incrementó su velocidad de rotación, de la
misma forma que un patinador gira más de prisa cuando recoge sus brazos. (Esto es
debido a la "conservación del momento angular". Puesto que dicho momento es igual a
la velocidad del movimiento por la distancia desde el centro de rotación, cuando
disminuye tal distancia se incrementa, en compensación, la velocidad de rotación). Y,
según Laplace, al aumentar la velocidad de rotación de la nube, ésta empezó a proyectar
un anillo de materia desde su ecuador. Esto disminuyó en cierto grado el momento
angular, de tal modo que se redujo la velocidad de giro de la nube restante; pero al
seguir contrayéndose bajo la influencia de su propia gravedad, alcanzó de nuevo una
velocidad que le permitió proyectar otro anillo de materia. Así el Sol fue dejando tras de
sí una serie de anillos que se fueron condensando lentamente, para formar los planetas.
Con el tiempo, éstos expelieron, a su vez, pequeños anillos que dieron origen a sus
satélites.
La hipótesis de Laplace mantuvo su validez durante la mayor parte del siglo
XIX. En 1859, James Maxwell, al analizar matemáticamente los anillos de Saturno,
llegó a la conclusión de que un anillo de materia gaseosa nunca podría formar un cuerpo
sólido, porque las fuerzas gravitatorias fragmentarían el anillo en pequeñas partículas
antes de que se materializara su condensación. También surgió el problema del
momento angular. Se calculó que los planetas, que constituían sólo algo mas del 0'1%
de la masa del Sistema Solar, contenían sin embargo el 98% de su momento angular. En
otras palabras: el Sol retenía únicamente una pequeña fracción del momento angular de
la nube original.
A partir de 1900 las teorías evolutivas parecían desacreditadas para siempre, y
las hipótesis catastrofistas cobraron nuevo auge. En 1905 Thomas Chamberlin y Forest
Ray Moulton, explicaban el origen de los planetas como resultado de una cuasi-colisión
entre nuestro Sol y otra estrella. Este encuentro habría arrancado materia gaseosa de
ambos soles que posteriormente se condensaría formando planetas. Durante la década
33
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
de 1930, Lyttleton especuló acerca de la posibilidad de una colisión entre tres estrellas
y, posteriormente, Hoyle sugirió que el Sol había tenido un compañero, que se
transformó en supernova y dejó a los planetas como último legado.
Si embargo, en 1939 se demostró que un material eyectado del Sol en cualquier
circunstancia, tendría un temperatura tan elevada que no llegaría a condensarse, sino
que se expandiría en forma de gas tenue. Por otro lado los recientes descubrimientos
de planetas en otras estrellas además del Sol, evidencian que la formación de sistemas
planetarios debe ser un hecho bastante frecuente en la galaxia. Todo ello avala mas las
teorías evolutivas, pues de ser cierta alguna de las catastrofistas, la existencia de un
sistema planetario sería algo tan improbable que, según se calcula, en toda la vida de
nuestra galaxia sólo ha habido tiempo para generar diez sistemas como el nuestro.
El problema del momento angular no ha sido aun resuelto de forma totalmente
satisfactoria, pero la teoría que al parecer mejor explica el origen del Sistema Solar
sigue siendo la del astrofísico sueco Hannes Alfven, quien modificó la de Laplace,
incluyendo en sus cálculos el campo magnético. Cuando la nube original giraba
rápidamente, su campo magnético actuaba como un freno moderador de ese
movimiento, y entonces se transmitiría a los planetas el momento angular.
LOS PLANETAS
Nueve son los planetas que orbitan al Sol. Algunos de ellos acompañados de
satélites. Otros como Mercurio y Venus viajan solos. Además entre Marte y Júpiter hay
un sinnúmero de asteroides, a lo que hemos de añadir algún
que otro cometa. Todos juntos forman la gran familia del Sistema Solar, que iremos
conociendo por orden de proximidad al Sol, del que no hablaremos aquí por tratar las
estrellas en un tema aparte.
34
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
MERCURIO
Mercurio es el planeta más cercano al Sol, y el segundo más pequeño después de
Plutón. No tiene ningún satélite. Esta pequeñez, pero sobre todo su proximidad al Sol,
hace que sea muy difícil de observar, hasta el punto de que incluso muchos astrónomos
no lo han visto nunca. Durante el día lo oculta el resplandor del Sol, y cuando éste se
pone al anochecer, Mercurio sólo continua siendo visible durante poco rato después.
Igualmente al amanecer sólo es visible durante unos minutos, hasta que la salida del Sol
vuelve a ocultarlo. También a Venus le pasa algo parecido, aunque en menor grado, por
ello era natural que se pensara que las dos estrellas matutinas y las dos vespertinas, en
realidad se trataban de cuatro cuerpos diferentes. Gradualmente quedó claro para los
observadores que, cuando una de las estrellas vespertinas se encontraba en el
firmamento, la correspondiente estrella matutina no era nunca vista, y viceversa. El
primer hombre en sugerir que podían tratarse de dos planetas, cada uno de los cuales se
movía de un lado al otro del Sol, fue Pitágoras en el siglo VI a. de J.C., aunque es
posible que lo hubiese sabido a través de los babilonios.
Mercurio carece casi por completo de atmósfera (sólo hay trazas de helio y
sodio, con vestigios de otros gases). Esto implica que, de la misma manera que nuestra
Luna, por no existir erosión esté intensamente craterizado, desde los principios de su
formación hace miles de millones de años. Otra consecuencia de la ausencia de
atmósfera, es que no hay compensación de temperaturas entre el hemisferio diurno y el
nocturno. Si añadimos esto a su proximidad al Sol, encontramos la gran diferencia
térmica que "disfruta" Mercurio: 430º C en el lado iluminado, y -180º C en el
nocturno.
El relativamente intenso campo magnético que posee, aporta indicios de la
existencia de un gran núcleo de hierro, en su interior.
Mercurio sirvió como espectacular demostración de la validez de la teoría de la
relatividad de Einstein. Efectivamente, la órbita de Mercurio presenta una ligera
35
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
anomalía, no explicable con la física newtoniana clásica. El motivo se encontró al
verificar que su órbita estaba afectada por una ralentización del tiempo, originada por la
influencia gravitatoria del cercano Sol, conforme a lo predicho por las fórmulas de
Einstein.
VENUS
Como se ha explicado con Mercurio, Venus es igualmente de difícil
observación, pues el tiempo que permanece visible se limita a unos cuantos minutos
antes de la salida del Sol y después de su puesta. No obstante, Venus es mucho más
grande que Mercurio, está mucho más cerca de la Tierra (de hecho en sus momentos de
máxima aproximación es, después de la Luna, el astro que más se nos acerca), y
finalmente está recubierto de nubes que reflejan una mayor fracción de la luz solar que
reciben, que la rocosa superficie de Mercurio. El resultado de todo ello es que Venus, en
su mejor momento, es 12'6 veces más brillante que Sirio, la estrella más luminosa, y es
asimismo el objeto más brillante del espacio si exceptuamos al Sol y la Luna. En
noches sin Luna, Venus puede producir una sombra detectable. Quizá por esto se le
puso el nombre de la diosa de la belleza.
Venus está rodeado por una densa atmósfera que lo cubre completamente,
impidiendo ver su superficie hasta hace muy poco en que se ha podido cartografiar
mediante modernas técnicas de microondas, e incluso se han enviado varias naves que
han avenusado(*) y transmitido información antes de quedar destruidas. Se dió por
sentado que las nubes estaban formadas por vapor de agua que protegería al planeta de
los rayos solares causantes de las elevadas temperaturas diurnas de Mercurio, y que la
misma Venus debía tener un océano, tal vez mas extenso que el de la Tierra, y que por
tanto podía poseer una gran diversidad de formas de vida marinas.
Pero las naves y sondas enviadas a nuestro planeta vecino nos han revelado otra
realidad muy distinta: en primer lugar, la atmósfera es sorprendentemente densa, 90
veces más densa que la de la Tierra (lo que quiere decir que un ser humano sin la
protección de un traje espacial, moriría -si antes no muere por otra causa- aplastado por
la tremenda presión atmosférica). Además la atmósfera venusiana está formada por un
96'6% de dióxido de carbono y un 3'2% de nitrógeno. Este dióxido de carbono ha
producido un efecto invernadero inmenso, de forma que la temperatura en la superficie
ha ido ascendiendo a lo largo de millones de años, hasta los 475º C. actuales, mas que
suficiente para derretir el estaño y el plomo y hacer hervir el mercurio. Teniendo en
cuenta la densidad del aire en Venus, hasta los vientos más ligeros tienen la fuerza de un
huracán terrestre. Por último, la capa de nubes principal tiene un grosor de más de 3 km.
y está formada por agua con cierta cantidad de azufre. Por encima de esta capa se
encuentra una neblina formada por ácido sulfúrico que, ocasionalmente, cae a la
superficie en forma de una lluvia ácida súper corrosiva. En resumidas cuentas, si
buscamos un lugar parecido a lo que entendemos por el Infierno, lo encontraremos en
Venus. Es casi seguro que Venus será uno de los últimos lugares del Sistema Solar en
ser colonizado por los hombres, si es que lo es alguna vez.
Las mediciones de la superficie de Venus, han revelado que en conjunto es un
planeta bastante llano, aunque alguna montaña alcanza los 12.000 metros de altura.
Muestra evidencias de cráteres de origen volcánico y de vulcanismo en el pasado, pero
36
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
no tiene prácticamente craterización de origen meteórico, como era de esperar, dada su
espesa atmósfera.
Venus sirvió como puntilla a la teoría geocéntrica de Ptolomeo, en boga durante
toda la Edad Media y principios del Renacimiento, al demostrar Galileo Galilei que
pasaba por fases, como las de nuestra Luna. Esto sólo podía suceder en el caso de
que girara en torno al Sol, y no en torno a la Tierra.
(*) Evidentemente, la astronáutica empieza a pedir a gritos una
revisión de la gramática.
LA TIERRA Y LA LUNA
En la Tierra hay vida. No sólo vida de tipo microbiano -que quizá se encuentre
en otros lugares del Sistema Solar, como veremos luego-, sino vida altamente
evolucionada, con una increíble exhuberancia de formas, tamaños, comportamientos y
complejidad, que incluye una especie inteligente, consciente de sí misma y del universo
que la rodea: la Humanidad. Este hecho por sí sólo es suficiente para calificar a la Tierra
como el planeta más excepcional del Sistema Solar y, hasta donde sabemos, mientras no
se demuestre lo contrario, tal vez de todo el Universo.
No obstante, como éste es un curso de Astronomía, trataremos de prescindir del
componente biológico de la Tierra, y nos fijaremos en ella desde la perspectiva
estrictamente astronómica. En este sentido ni su tamaño, órbita o composición, llaman
especialmente la atención. Pero sí hay al menos tres características que son peculiares:
La primera, es la gran abundancia de agua líquida. El agua es una sustancia
relativamente frecuente y fácil de encontrar en diversos lugares del Cosmos. Pero
normalmente está congelada, o en forma gaseosa de vapor de agua. El agua líquida es
algo raro de encontrar, y más en tan gran cantidad como tiene la Tierra, cuya superficie
está recubierta por océanos en más del 60%. Esto es posible gracias a que la Tierra, por
la distancia a la que se encuentra del Sol, disfruta de una gama de temperaturas que
entra dentro de la estrecha banda que permite la existencia de agua líquida. También es
importante el hecho de que posee una atmósfera lo suficientemente densa y al mismo
tiempo transparente, que nos ha evitado sufrir un destino parecido al de Venus o Marte.
La segunda, es la existencia de vulcanismo y tectónica de placas. Varios cuerpos
del Sistema Solar muestran evidencias de haber poseído vulcanismo en el pasado, como
por ejemplo Venus y Marte. Pero vulcanismo activo en la actualidad sólo hay, aparte de
en la Tierra en Io, un satélite de Júpiter, y en Tritón, satélite de Neptuno.
Tectónica de placas, sólo hay en la Tierra, aunque los limitados datos que poseemos no
descartan la posibilidad de que pueda existir en otro cuerpo celeste. La tectónica de
placas es un tema muy importante, cuya explicación detallada se sale del propósito de
este escrito, pero sí diremos que, en opinión de bastantes expertos, ha sido y es algo de
vital importancia en la evolución de la vida en nuestro planeta.
La tercera, tiene como co-protagonista a nuestro único satélite: la Luna. La
Luna, como satélite, es enorme en comparación relativa al tamaño de su planeta. De
hecho, la Tierra y la Luna pueden considerarse como un planeta doble, o binario que
orbitan juntos alrededor de un centro de gravedad común. Sólo muy recientemente, se
ha descubierto que Plutón también tiene un satélite, Caronte, cuyo tamaño relativo
supera al del sistema Tierra-Luna. En tamaño absoluto, la Luna es el tercer satélite del
37
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Sistema Solar, después de Ganímedes y Titán, satélites de Júpiter y Saturno,
respectivamente. Incluso es más grande que Plutón. Una consecuencia de todo esto es
que la Tierra ha trabado gravitatoriamente a la Luna, y a lo largo de eones ha ido
frenando la velocidad de rotación de la misma, hasta hacerla coincidir exactamente con
el periodo de revolución; de forma que en la actualidad nuestro satélite presenta siempre
la misma cara hacía nosotros, y la cara desconocida de la Luna lo fué durante toda la
historia de la Humanidad, hasta el año 1959 en que la sonda soviética Luna 3 rodeó el
satélite por detrás y envió fotografías.
Por mera casualidad, los tamaños aparentes de la Luna y el Sol, vistos desde la
Tierra, son prácticamente iguales. Esto hace que, en ocasiones, la Luna se interponga en
el camino entre el Sol y la Tierra, de tal forma que lo oculte completamente,
produciendo una zona de sombra y oscuridad en la superficie de nuestro planeta. Es lo
que se denomina eclipse total de Sol. Si el Sol no es ocultado totalmente por la Luna,
tendremos un eclipse o bien parcial, o bien anular. Cuando es La Luna la que atraviesa
la sombra proyectada por la Tierra, nos encontramos ante un eclipse de Luna, que
también puede ser total o parcial. La Luna no llega a oscurecerse completamente ni
siquiera en los eclipses totales, pues siempre le llega parte de la luz solar que es
reflejada por la atmósfera terrestre.
En los últimos años se ha comprobado la existencia de agua congelada en el polo
sur lunar, en cantidades muy pequeñas, pero que facilitarán mucho la colonización de
nuestro satélite. Y también de una extremadamente tenue atmósfera formada por
insignificantes muestras de diversos gases.
MARTE
Marte lleva el nombre del dios romano de la guerra, debido a que su color rojizo
recuerda al de la sangre. Tiene dos diminutos satélites, descubiertos en la segunda mitad
del siglo pasado, llamados Fobos y Deimos (algo muy apropiado para unos
acompañantes del dios de la guerra, pues significan el miedo y el error). Su pequeño
tamaño no les ha permitido convertirse en esferas, y tienen más bien forma de patata.
Son, seguramente, asteroides capturados por la gravedad marciana.
A pesar de que Marte resultaría un lugar bastante inhóspito para las personas,
con temperaturas de hasta -120º C., una atmósfera de sólo 1% de la densidad de la
terrestre, compuesta casi por completo de dióxido de carbono y unas gigantescas
tormentas de polvo que llegan a casi cubrir la totalidad de su superficie; es el planeta
que más expectativas plantea y más posibilidades tiene de ser colonizado.
Efectivamente, hay una serie de factores que favorecerán la colonización de Marte.
Primero, su cercanía a la Tierra –sólo está unas 150 veces más lejos que la Luna-.
Segundo, a pesar de lo que pudiera parecer en un primer momento, las temperaturas son
bastantes tolerables, siempre que se use la conveniente protección de una nave o un traje
espacial. De hecho en verano, en el ecuador marciano se pueden dar temperaturas de
hasta 25ºC, es decir, más que agradables. Tercero, la gravedad es moderada, por lo
menos es superior a la de la Luna, lo que facilitará la adaptación a la misma. Y cuarto,
con casi seguridad hay agua en abundancia, si bien congelada y mezclada con las
primeras capas del suelo, en lo que se conoce como permafrost, un tipo de suelo que
también se da en zonas frías de la Tierra, como en Siberia. Así mismo, en los casquetes
polares hay agua y dióxido de carbono congelados, formando una capa blanca como la
38
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
de los casquetes terrestres, y que de forma similar se derriten en verano y crecen en
invierno.
La orografía marciana es muy irregular y variada. A los ya citados casquetes
polares, hemos de añadir abundantes cráteres meteóricos -si bien no tantos como en
Mercurio o la Luna-, cráteres volcánicos, mesetas, valles, montañas y llanuras. En
Marte se encuentran dos de los accidentes orográficos más espectaculares del Sistema
Solar:
El Olimpus Mons, volcán extinguido de 26 km. de altura, tres veces más que el
Everest. La base del "escudo" cubre un área mayor que Inglaterra, y en el interior del
cráter cabría entera la provincia de Barcelona. Y el Valles Marineris, sistema de
cañones en cuyo interior podría perderse su homólogo terrestre, el Gran Cañón del
Colorado, el más grande tajo de la Tierra. El Gran Cañón tiene una longitud, anchura y
profundidad máximas de 350, 20 y 1'7 Km., respectivamente. Por su parte, el Valles
Marineris tiene una profundidad máxima de casi 7 Km. (cabrían dos Anetos, uno
encima del otro), una anchura que llega a más de 600 Km. (como de Barcelona a
Madrid) y una longitud de unos 4.000 Km. (más que de Barcelona a Moscú).
También se han observado en la superficie de Marte, rasgos que demuestran que,
en un remoto pasado, hubo sedimentación y erosión, ríos y mares, . En otras palabras,
que tuvo agua líquida en abundancia. Esto hace abrigar fundadas esperanzas de que en
Marte evolucionara alguna forma de vida propia, si bien, seguramente, no pasara de las
fases más primitivas, y de que quizá aún se encuentre alguna conservada en el
permafrost. En cualquier caso es el lugar del Sistema Solar, donde más posibilidades
hay de encontrar algún rastro de vida no terrestre.
EL CINTURON DE ASTEROIDES
Entre Marte y Júpiter existe un hueco que intrigó a los astrónomos desde el
descubrimiento de Urano ¿Podría existir un planeta desconocido en dicho hueco? Lo
cierto es que no existe tal planeta, pero en su lugar se encuentran diseminados millones
de pequeños cuerpos rocosos que, o bien pueden ser los restos de una planeta
preexistente que estallara, o bien de uno que no llegó a formarse.
Se han identificado unos 4.000 de estos pequeños cuerpos celestes. El mayor,
con un diámetro de unos 920 Km., se descubrió en 1801 desde Sicilia, y se le bautizó
como Ceres, diosa romana del trigo, que había estado particularmente asociada con la
isla. Los tres siguientes en descubrirse lo fueron en 1807, y se les llamaron Palas, Juno y
Vesta. Esos nuevos objetos eran tan pequeños que, incluso con el mejor telescopio de la
época, no mostraban disco. Seguían siendo puntos de luz, al igual que las estrellas. Por
esta razón se los denominó asteroides, es decir parecidos a estrellas.
Las órbitas de los asteroides son muy diversas. La inmensa mayoría giran
alrededor del Sol entre Marte y Júpiter, en el llamado cinturón de asteroides; pero
algunos se han desviado notablemente del cinturón. Los Troyanos, por ejemplo,
comparten la órbita de Júpiter en dos grupos situados a 60º delante y detrás de Júpiter,
respectivamente. El nombre de Troyanos, es debido a que han recibido nombres de
héroes de la guerra troyana, como Aquiles.
Los satélites exteriores de Saturno y Neptuno, Febe y Nereida, son
posiblemente asteroides capturados; como seguramente también lo son los satélites de
Marte. Hidalgo es un asteroide que se mueve mucho más allá de Júpiter, llegando
39
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
incluso a la órbita de Saturno. El más alejado es Quirón, que orbita al Sol a la misma
distancia que Urano.
También hay asteroides que en vez de alejarse hacía el exterior del Sistema
Solar, se han dirigido hacía el interior, aproximándose a las órbitas de los planetas
interiores, incluida la Tierra. Hay uno que se acerca más aun al Sol que Mercurio, se
llama Ícaro. Todos los objetos que se aproximen más al Sol de como lo hace Venus, han
sido llamados objetos Apolo, nombre recogido del primero de dichos asteroides que se
descubrió. En 1937 se descubrió uno de estos objetos Apolo, al que se llamó Hermes, y
pudo comprobarse que había pasado a sólo 850.000 Km. De la Tierra, es decir poco mas
del doble de la distancia de la Luna; pero se calcula que en un futuro puede llegar a
aproximarse a sólo 313.000 Km. de nosotros.
Continuamente se van identificando y bautizando nuevos asteroides (en 1921 se
descubrió el asteroide nº 945, por el astrónomo J.Comas Solá, quien lo llamó
Barcelona). No hay que descartar la preocupante posibilidad de encontrar alguno de
ellos que se aproxime más de lo aconsejable a la Tierra.
JÚPITER
Júpiter es el gigante de los planetas, tiene más masa que todos los otros juntos, y
podría contener 1.300 cuerpos del tamaño de la Tierra.
Le cuadra muy bien el adjudicarle el nombre del rey de los dioses de la
mitología grecorromana pues a pesar de que Venus tiene mayor brillo aparente, como ya
se ha explicado es visible sólo unas pocas horas, y cuando está en la parte más alejada
de su órbita con respecto a la Tierra, su brillo disminuye notablemente. Por lo tanto, a
menudo Júpiter es el objeto más brillante en el cielo, exceptuando al Sol y la Luna, y
ello debido a su gran tamaño, pues dada su lejanía al Sol la luz que recibe de éste es sólo
1/27 de la recibida por la Tierra.
La atmósfera joviana tiene un química y una dinámica muy complejas. Se
compone en su mayor parte de hidrógeno, con parte de helio y algunas trazas de metano
y amoníaco. La superficie gaseosa de Júpiter está recorrida por diversas franjas de nubes
paralelas a su ecuador, que a su vez están formadas por remolinos y turbulencias
siempre cambiantes, que hacen de Júpiter uno de los astros más agradecidos de
observar. La marca mas notable de su superficie es la Gran Mancha Roja, un área donde
los vientos ascienden en espiral transportando gases a grandes altitudes, donde
reaccionan con los rayos solares liberando fósforo, que le confiere un color rojizo. De
hecho es una gigantesca tormenta, un huracán tres veces mayor que la Tierra, y que
perdura, con mayor o menor intensidad, desde al menos hace 300 años.
El interior de Júpiter es desconocido, pero todo parece indicar que la temperatura
se eleva con rapidez con la profundidad, y junto la enorme presión que allí existe, sirven
para convertir al hidrógeno en un líquido al rojo vivo. En el centro puede existir un
núcleo al rojo blanco de hidrógeno metálico en forma sólida.
Júpiter desprende más calor del que recibe del Sol, y en cierta manera lo
podemos considerar una estrella frustrada. Si su masa hubiera sido unas 50 veces
mayor, su núcleo produciría calor suficiente para encender el horno nuclear y
transformarse en estrella. En ese caso el Sistema Solar hubiera estado formado por una
estrella binaria, de las que tantas hay en la galaxia.
40
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Existen varias docenas de satélites conocidos de Júpiter, de los que los cuatro
mayores, Europa, Io, Ganímedes y Calisto, merecen una exposición aparte.
Estos cuatro satélites, descubiertos todos por Galileo Galilei, fueron los primeros
objetos celestes que se pudo comprobar de una forma evidente y sin lugar a dudas que
no giraban alrededor de la Tierra, y asestaron un golpe de muerte a la teoría geocéntrica.
Kepler acuñó la palabra satélite para estos cuatro objetos, según una voz latina para la
gente que sirve en el cortejo de algún hombre rico o poderoso. Son claramente visibles
con unos prismáticos medianos.
Ganímedes, con 5.300 Km. de diámetro, es el mayor satélite del Sistema Solar.
Su helada superficie está llena de cráteres y fracturas de origen meteórico.
Io es el más próximo a Júpiter de los cuatro satélites mayores. Esto hace que la
poderosa atracción gravitatoria del planeta se deje sentir fuertemente, y se generen unas
intensas olas de marea en el interior de Io, que hacen que se caliente. El resultado de
todo ello es que en Io hay vulcanismo activo, muy recientemente descubierto gracias a
las fotografías del Voyager. De los volcanes de Io, ascienden penachos de compuestos
de azufre hasta 300 Km. de altura. Io es el cuerpo más geológicamente activo del
Sistema Solar.
Europa es el menor de los grandes satélites. Su superficie es lisa como una bola
de billar, y está formada por una gruesa capa de hielo, bajo la cual puede existir un
inmenso océano de agua líquida, si tenemos presente que el hielo siempre flota sobre el
agua. Este agua líquida, al filtrase por fracturas hasta la superficie, es la que la ha
mantenido lisa. Como sabemos el agua líquida es algo raro de encontrar, y es la base
de la vida tal como la conocemos, por lo que no es absurdo especular con la posibilidad
de que haya vida bajo la helada superficie de Europa. La dificultad para averiguarlo
está, no sólo en tener que posar una nave en Europa, sino también en conseguir perforar
la extremadamente gruesa capa de hielo.
41
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
SATURNO
Saturno, el segundo mayor planeta del Sistema Solar, cierra la lista de objetos
celestes conocidos por la Humanidad desde sus inicios hasta la invención del telescopio.
Es un gigante gaseoso al igual que Júpiter, y su composición tanto atmosférica
como en su interior es también similar. Pero así como Júpiter presenta una superficie
muy vistosa con numerosas bandas y remolinos de colores, en cambio la superficie de
Saturno es amarillenta y pálida, sin apenas rasgos distintivos. No obstante se sabe que
se originan tormentas enormes, en términos terrestres, y también posee el equivalente de
la Gran Mancha Roja, aunque mucho más pequeña: la llamada Mancha de Anne. La
densidad de Saturno es muy baja, tanto que si lo pudiéramos colocar en un hipotético
océano gigante, flotaría en él. O sea, que Saturno sería un planeta bastante anodino si no
fuera por un rasgo que posee, y que es de sobras conocido por todos: sus extraordinarios
anillos.
Si bien, recientemente se ha descubierto que los cuatro grandes planetas
gaseosos tienen todos anillos, ninguno de ellos puede comparase ni de lejos con los de
Saturno. Esto le convierte, quizá, en el planeta mas hermoso del Sistema Solar.
Los anillos de Saturno no son visibles a simple vista, y fueron observados por
primera vez por Galileo, aunque la imperfección de su telescopio no le permitió deducir
en que consistían.
Los anillos están compuestos por billones de fragmentos de hielo cuyo tamaño
oscila entre el de un cubito y el de un coche. Tal vez sean residuos de la formación de
Saturno, o porciones de algún satélite que se acercó demasiado. Se extienden 275.000
Km., con un grosor extraordinariamente fino en proporción. Los anillos no son
homogéneos, presentan ondulaciones, y discontinuidades (zonas vacías, exentas de
fragmentos), por eso se habla de anillos, en plural. En el borde externo del sistema
anular principal de Saturno se encuentra una formación extraña que sorprendió mucho a
los científicos por desafiar claramente las leyes de la física. Las trayectorias orbitales de
las partículas en este curioso anillo están onduladas y retorcidas entre sí como las hebras
de un cordel. Los astrónomos creen actualmente que la configuración del anillo es
debida a la influencia gravitatoria de las pequeñas lunas que "pastorean" su órbita.
Saturno tiene decenas de satélites conocidos, la familia mas numerosa del
Sistema Solar. La mayoría son relativamente pequeños, pero el mayor de todos, Titán,
es después de Ganímedes en mayor satélite de todos los planetas, y además posee una
característica única: es el único que tiene una atmósfera digna de tal nombre. Esta es de
color anaranjado, y se compone principalmente de nitrógeno y metano. La densa
atmósfera de Titán está llena de niebla, y no ha sido posible ver la superficie Sólida. Sin
embargo, esta niebla también tiene mucho interés. El metano es una molécula que puede
polimerizarse fácilmente, es decir, combinarse consigo misma para formar moléculas
mayores.
Así se puede especular que en Titán puede haber océanos de metano líquido, o unos
sedimentos constituidos por unas más bien complicadas moléculas que contienen
carbono. En realidad, podemos incluso divertirnos con la posibilidad de que Titán esté
forrado de asfalto y alquitrán, con afloramientos de gasolina solidificada, salpicado de
lagos y ríos de metano y etano. Aunque vivir en estas condiciones nos resultaría
imposible, no se puede descartar la posibilidad de que en Titán haya evolucionado
alguna forma de vida adaptada a las mismas. No obstante, la falta de agua y, sobre todo,
42
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
la baja temperatura reinante, son obstáculos importantes para que la vida se desarrolle
en Titán. Con él, acaban los lugares donde podemos buscar vida de una forma
razonable, dentro de nuestro Sistema solar.
URANO
Fue descubierto casualmente en 1781 por Willian Herschel, astrónomo inglés,
quien estaba inspeccionando el firmamento cuando detectó un disco verdoso. Al
principio lo tomó por un cometa, pero sus movimientos le indicaron que era un planeta
dos veces más distante que Saturno. Después se descubrió que Urano es otro gigante
gaseoso, menor que Júpiter y Saturno, pero cuatro veces mayor que la Tierra.
La composición atmosférica es como la de Júpiter y Saturno: hidrógeno
principalmente, helio y metano. Es el planeta con menos rasgos distintivos superficiales
que se conoce; el Voyager 2 detectó algunas nubecillas, que indicaban que en el planeta
soplan vientos de hasta 300 Km/h.
La característica mas notable de Urano, es la inclinación del eje de rotación de
98º, es decir que el eje apunta hacía el Sol. Eso implica que cada hemisferio recibe la
iluminación solar durante medio año uraniano seguido, y permanece a oscuras el otro
medio año. Hay que hacer notar que el año uraniano equivale a 84 años terrestres.
Antes de enviar el Voyager se conocían cinco satélites de Urano, dos de ellos ya
descubiertos por el propio Herschel. El Voyager descubrió 10 satélites más. A
diferencia con su planeta padre, las superficies de los satélites son muy ricas en rasgos
distintivos. Ariel, por ejemplo, está entrecruzado por surcos de hasta 30 Km. de
profundidad; y Miranda, aunque mide menos de 500 Km. de diámetro, posee barrancos
diez veces más profundos que el Cañón del Colorado. Se cree que fue despedazado por
un enorme impacto, y que luego se recompuso.
43
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
NEPTUNO
Lo más excepcional de Neptuno es que fue descubierto sobre el papel, de forma
empírica basada en las matemáticas, antes de que pudiese observarse directamente con
un telescopio. Efectivamente, la órbita real de Urano presentaba importantes anomalías
con la teóricamente supuesta. Esto llevó a pensar a los astrónomos que más allá de
Urano, debería existir otro planeta que ejercía una poderosa influencia gravitatoria sobre
el mismo. Dos matemáticos, el inglés Adams y el francés Leverrier, calcularon cada uno
por su cuenta dónde debería estar el planeta que faltaba. Basándose en estos cálculos, el
astrónomo alemán Johann Galle lo descubrió en 1846. Llegado el momento se le puso
el nombre de Neptuno, el dios del mar, a causa de su color azulado.
Por lo demás Neptuno es el gemelo de Urano, tanto en su composición como en su
tamaño, sólo ligeramente inferior. Su superficie es algo más interesante, pues está
salpicada de blancas nubes de metano helado, así como diversas manchas de origen
tormentoso, similares a la Gran mancha Roja de Júpiter. Alrededor de la denominada
Gran Mancha Oscura, soplan los vientos más rápidos del Sistema Solar: su velocidad es
de 2.000 Km/h.
De Neptuno se conocían dos satélites, Tritón y Nereida, antes de la llegada del
Voyager, que descubrió otros seis. Tritón es el astro más frío del Sistema Solar (-235 º
C). Está desfigurado por violentas erupciones volcánicas, que expulsan nitrógeno
mezclado con polvo negro. Su superficie se ha fundido y congelado repetidamente,
quedando surcada por una red de enormes grietas.
PLUTÓN
El descubrimiento de Plutón marcó el final de una búsqueda que había durado
casi 75 años. Tras descubrir Neptuno, los astrónomos advirtieron que su gravedad no
bastaba para desviar la órbita de Urano. Comenzó, pues, la búsqueda de un nuevo
planeta. El astrónomo americano Percival Lowell fracasó en su empeño, pero 12 años
después de su muerte continuó la investigación el joven Clyde Tombaugh, quien en
febrero de 1930, descubrió Plutón, el menor y más lejano de los planetas. Se le llamó
Plutón, por el dios de los infiernos, dado que se encontraba tan lejos de la luz del Sol.
Plutón ha resultado ser excepcional por varios motivos. En primer lugar, después
de encontrarnos con cuatro gigantes gaseosos seguidos, volvemos a tropezar con un
planeta rocoso, que no sólo no es gigante, sino que es el más pequeño de los planetas.
También su órbita es excepcional, pues es la más excéntrica de todas las órbitas
planetarias, hasta el punto de que en parte de ella se encuentra más próximo al Sol que
Neptuno. Además está inclinada 17º con respecto al plano de las órbitas de los otros
planetas.
En 1978 se descubrió un único satélite de Plutón, y se le bautizó como Caronte,
nombre del barquero que, en los mitos griegos, lleva a las sombras de los muertos al
otro lado de la laguna Estigia, hasta el reino subterráneo de Plutón.
Caronte es extraordinariamente grande en relación a su planeta. Su diámetro es
aproximadamente la mitad del de Plutón. Además están muy cerca uno del otro, a sólo
20.000 km. Estas dos circunstancias, hacen que Plutón y Caronte formen un auténtico
planeta doble, en mayor medida aún que la Tierra y la Luna, girando ambos alrededor
de un centro de gravedad común. Mientras la Tierra ha frenado la rotación de la Luna,
hasta conseguir que esta nos presente siempre la misma cara; Plutón y Caronte se han
44
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
frenado mutuamente, y los dos están enfrentados de la misma manera que dos pesas de
halterofilia sujetas por la barra.
Plutón es el único planeta que no ha sido visitado por ninguna nave terrestre, por
lo que no tenemos información sobre su orografía, y apenas se tienen datos sobre su
composición o la de su atmósfera.
45
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
ÒPTICA DELS TELESCOPIS
46
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
OBSERVACIÓ AMB TELESCOPI
Objectes del Sistema Solar
Saturn i la Lluna
Objectes del catàleg Messier
M
Const.
magnitud
Tipus
45
Taure
1.6
Cúmul
obert
42
Orió
4.0
Nebulosa
44
Cranc
3.7
Cúmul
obert
47
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
3
Gossos
de caça
6.2
Cúmul
globular
5
Serp
5.6
Cúmul
globular
13 Hèrcules
5.8
Cúmul
globular
57
9.5
Nebulosa
planetària
48
Lira
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
ASTRONÀUTICA
Els exploradors de l'oceà del nou mil·lenni
Passat, present i futur dels viatges tripulats
1. Origen de l'astronàutica
2. La Cursa Espacial
1. Programa Americà (Mercury, Gemini, Apollo, ...)
2. Programa Soviètic (Vostok, Voskhod, Soyuz, ... )
3. Es va arribar a la Lluna?
4. Situació actual. On estem? Que en traiem de profit?
5. Perspectives de futur. Plans EE.UU. Problemàtiques colonització. Mart
6. Anècdotes i curiositats
7. Bibliografia
1. Orígen
Tot ho va començar un professor de matemàtiques i físiques prop de Moscou,
Konstantin E. Tsiolkovski (1857-1935). Va ser el primer en insinuar la construcció de
estacions espacials,
dissenyà i muntà models de coets combustible líquid. Va ser dels primers en analitzar
problemes deguts a llargues estàncies en complexes orbitals, la utilització de vestits
espacials, etc...
Va suggerir l'aprofitament de l'energia solar per el manteniment de satèl·lits i naus
tripulades i va plantejar la possibilitat d'obtenir partit dels satèl·lits en benefici de
l'economia del seu país. Impulsà l'estudi de coets de vàries fases, que finalment es farien
servir a la dècada dels 60.
Com homenatge, un crater de la Lluna (situat a la cara oculta) porta el seu nom
Fets destacats:
● Goddard (EE.UU.) entre 1919 i 1945 realitza assajos amb combustible sòlid i
líquid
● Oberth (Alemanya) publica l'obra clàssica de l'astronàutica “El coet cap a els
espais interplanetaris. Donà origen al primer camp d'experimentació de coets. Es
fan motors de 750 kg de força i 4 km d'abast.
● La II Guerra Mundial (1939 – 1945) accelera la investigació en aquest camp
● Wernher von Braun (Alemanya) desenvolupa les bombes volants V-1 i V-2
● Les V-2 tenien 14 metres d'alt i portaven una tona d'explosius, amb un abast de
80 quilòmetres (tenien a l'abast a Londres)
● 5000 impactes ciutats aliades a l'últim any de la Guerra
● Al acabar la Guerra, 500 científics alemanys (von Braun inclòs) i peces de les V2 van a parar als EE.UU. Va suposar un estalvi estimat en 50 milions de dòlars i
5 anys d'investigació
2. La cursa espacial
● Gran esforç Rus i una forta inversió posa a la URSS al capdavant
49
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
Juliol 1947: el pilot nord-americà Chuck Yeager trenca la barrera del so en
superar els 1200 km/h – Mach 1
Juliol 1947: un V-2 nord-americà arriba als 183 quilòmetres d'alçària
Febrer 1949: un coet de dos fases, V-2 + Wac-Corporal, assoleix 402 km
d'alçària.
Els Viking, derivats dels V-2, arriben a alçàries de l'ordre dels 750 km en vols
de exploració ionosfèrics
4 d'octubre de 1957: La URSS llença el coet SL-1, que contenia a la punta el
satèl·lit Sputnik 1. Es desintegra 57 dies després a la reentrada
3 novembre de 1957: Es llença el primer satèl·lit amb passatger, la gosa Laika,
que mor ofegada 100 hores en òrbita
31 gener 1958: Els nord-americans llencen l'Explorer1. Descobreix el cinturó de
Van Allen. Pesa 14 Kg, poc en comparació a les Sputnik (83,6 i 508 Kg)
Octubre de 1958: es funda la N.A.S.A.: National Aeronautics and Space
Administration
La Lunik 1 (soviètica) es la primera sonda que orbita la Lluna (a 5000 km), i
orbita el Sol. Primer planetoide artificial de l'ésser humà.
3 març 1958: La Pioner 4 (EEUU) orbita la lluna (60150 km)
14 setembre 1959: La Lunik 2 impacta, tal com estava planejat, a la Lluna
4 octubre de 1959: La Lunik 3 orbita la Lluna. Primeres fotos cara oculta.
12 d'agost de 1960: el satèl·lit Echo 1 es el primer en reflexar les ones de radio,
de forma passiva L'han d'inflar un cop esta en òrbita.
19 de agosto de 1960, la Unió Soviètica Llença el Sputnik 5, amb diversos
éssers vius a dintre. Després de 17 voltes, torna a la Terra amb tots els tripulants
indemnes
2. La Cursa Espacial. El programa Americà
Següents passos dels americans es posar un home a l'espai. La NASA dissenya els
projectes successius: Mercury, Gemini, Apollo i Skylab
Programa Mercury (1961 – 1962)
 Els primers vols son fracassos totals
 31 gener 1961 despega el Mercury Redstone-2 amb un ximpanzé dintre per
estudiar la reacció a vols balístics
 15 maig 1961: Primer vol suborbital El coet Mercury Redstone-3, amb la
càpsula "Freedom 7" al seu extrem superior, i Alan B. Shepard a bord.
 20 febrer 1962: Primer vol orbital protagonitzat per John Glenn dins la
càpsula "Friendship 7"
Programa Gemini (1962 – 1966)
 El nom ve de la constel·lació Gemini, que conté els dos estels bessons
Castor i Pollux, representant als dos astronautes de dins la cabina.
 Programa pont entre el Mercury i l'Apollo: Objectius:
 Vols de major duració
 Guany d'experiència de tripulació i personal a terra
 Pràctiques de “Rendez-vous”
 Realitzar EVAs (Extra Vehicle Activity)
50
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org




Coets per posar en orbita les càpsules eren de dues fases
El programa va consistir en 19 llançaments: 2 no tripulades), 7 vehicles
objectiu “Agena i 10 tripulats.
3 juny 1965: McDivitt i Edward H. White orbitaren en el Gemini 4. Primer
passeig nord-americà
El programa Gemini va contar amb els 3 astronautes de la missió Apollo 11
Programa Apollo (1963 – 1972)
 Successor del Gemini, incorporava un astronauta mes a la càpsula
 El coet del programa Apollo era el Saturn V, dissenyat per Werhner von
Braun i els enginyers de la NASA
 Era quatre vegades mes gran que el Tità II de les Gemmini i disposava de
1644% mes de potència, només igualat per el N-1 Soviètic
 27/01/67 moren els 3 tripulats del Apollo 1 en un incendi en unes
simulacions. Es redissenya tot el mòdul.
 11/10/68: Apollo 7, següent tripulat. Orbita al voltant de la Terra. Cap dels 3
pilots torna a cap missió degut a comportament arisc i impertinent en orbita
 21/12/68: Apollo 8, primera missió tripulada en orbitar la Lluna.
 03/03/69: Apollo 9 prova el mòdul lunar al voltant de la Terra.
 18/05/69: Apollo 10 es situa amb mòdul lunar a tan sol 14 km de la
superfície Lunar.
 16/06/69: Despega l'Apollo 11, amb els astronautes Neil A. Armstrong,
Edwin E. Buzz Aldrin y Michael Collin.
 20/06/69: Armstrong, el primer home en trepitjar el nostre satèl·lit, i Aldrin
realitzaren un passeig lunar de 2 hores i 31 minuts per el Mar de la
Tranquil·litat
 14/09/69: Apollo 12 alunitza a 200 metres de la Surveyor 3. Porten 34 Kg de
material lunar a la Terra
 12/04/70: Apollo 13 ha d'avortar el descens a la Lluna. Explosió al tanc
d'oxigen del mòdul Odissey.
 31/01/71: Apollo 14. Es realitzen passejos per un total de 9 hores i 15 minuts
 26/07/71: Apollo 15. Fan servir un cotxe elèctric i recorren mes de 30 km.
Es recullen 77 kg de material i es realitza un passeig a la tornada de 38 min.
 16/04/72: Apollo 16: Fan servir també el cotxe. Recullen 96 Kg de mostres.
 07/12/72: Apollo 17: Incorpora al primer científic. El geòleg Harrison H.
Schmitt. Total de 22 horas de passejos i mes de 110 kg de mostres
Inversió total programa Apollo: 19.408 milions de dòlars. Es va recuperar 7 vegades
més a través de:
■ Creació de més de 400.000 jocs de treball relacionats amb algún aspecte
del programa espacial
■ les tecnologies derivades dels vols espacials.
Programa Skylab (1973 – 1979)
 Enfocat a estudiar la llarga permanència a l'espai. Retallat per problemes
econòmics.
 14/05/73: Posat en òrbita per les dues primeres fases del Saturn V.
51
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org







Danys durant la posada en òrbita provoquen altes temperatures a l'interior.
(arrencat l'escut tèrmic i un panell solar)
Skylab 2: Missió d'urgència per reparar l'estació (28 dies de durada)
28/07/73: Skylab 3: Missió amb greus problemes. Es prepara missió de
rescat que es fa innecessària.
16/11/73 – 08/02/74: Missió pràcticament científica. 84 dies de durada
La NASA no diposa de diners per enviar astronautes al Skylab 1 ni per
llençar un altra laboratori que tenia preparat.
Endarreriments del transbordador i manca de pressupost fan que quedi
abandonada durant 6 anys a l'espai.
11/07/79: Augment activitat solar avança el final del Skylab, que entra a
l'atmosfera descontroladament.
2. La cursa Espacial. El programa Soviètic.
Programa similar a l'americà
Programa Vostok (1961-1963)
 12/04/61: Yurin A. Gagarin en un Vostok 1 dona 1 volta a la Terra
 06/08/61: Vostok 2. Es manté 25 h orbitant 17 vegades.
 11/08/62: Es llencen les Vostok 3 i 4. Orbiten plegades.
 14/06/63: Volen plegades les Vostok 4 i 5, on viatge la primera dona
cosmonauta, Valentina V. Tereshkova, fent 48 òrbites a la Terra.
Programa Voskhod (1963-1967)
 Les càpsules eren versions modificades de les Voskhod. Mes pesades i
menys maniobrables. Incorporaven motors iònics. No podien acoblar-se.
 12/10/64: Voskhod 1. Portava a 3 cosmonautes.
 18/03/65: Voskhod 2. Alexei Leónov realitza el primer passeig espacial de
la historia(12 min). Objectius de l'EVA:
 Primera EVA
 demostrar la viabilitat d'aquest tipus de sortides, indispensables per el
desenvolupament dels viatges tripulats.
Programa Soyuz (1967-1980-...)
 La primera fase constà de 40 vols durant els 14 anys que va durar
 23/04/67: Soyuz 1. Problemes durant la posada en òrbita amb els panells
solars. No podia maniobrar. La reentrada fou problemàtica. El primer
paracaigudes no s'obre i el d'emergències s'embolicà amb el de frenada.
 26/10/68: Soyuz 3. Intenta fallit d'atracar amb la Soyuz 2 no tripulada.
 01/69: Soyuz 4 i 5 atraquen. Fan intercanvi d'astronautes. Khrunov i
Yeliseyev , passen a la Soyuz 4, on els esperava Shatalov. Mentres Volynov
es queda a la Soyuz 5, provocant unes de les reentrades mes espectaculars.
El mòdul de servei no es separa i entren junts. Perd el coneixement i unes
dents.
 01/07/70: Soyuz 9 passa 18 dies en òrbita. Record per l'època.
52
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org



07/75: La Soyuz 19 participa en el projecte ASTP (Apollo-Soyuz Test
Project), que consistia en l'atracament de la nau nord-americana Apollo i la
nau Soyuz 19 . Pas endavant per acabar amb la guerra freda.
1980: Soyuz sèrie T, millores en l'habitabilitat del mòdul i en els sistemes de
navegació.
Avui en dia es fan servir la sèrie TM. Alta fiabilitat i baix cost
Estacions espacials Salyut (1971-1983)

Equivalent a les Skylab nord-americanes. Precursores de l'estació MIR

Va constar de 7 estacions espacials

19/04/71: Salyut 1. 175 dies en òrbita. Observació astronòmica

Salyut 2, 3 i 5 formaven part del programa militar Almaz

26/12/74: Salyut 4. La mes profitosa del programa. Incorporava novetats
tecnològiques. Ordinadors mes potents i nou sistema de navegació

Les Salyut 6 i 7 (2na gen.) tenien unes millores interior: estufes elèctriques,
aigua calent constant, un refrigerador; portes d'atracament a ambdós costats de la
nau (una per a les naus de carga Progress i l'altre per les Soyuz)

Els astronautes disposaven d'aparells per exercitar-se i no perdre condicions
físiques després varis mesos en microgravetat

23/11/83. S'abandona per última vegada la Salyut 7.

La Salyut 7 abandonà la seva òrbita 7 de febrer de 1991, destruint-se a la
reentrada
Estació espacial MIR (1986-2001)

20/02/86: Es posa en orbita el cor de l'estació espacial MIR (pau)

1987: S'afegeix el mòdul Kvant-1

1988: Primer astronauta no soviètic/americà a l'espai. Francès JL Chretien

1989: S'afegeix el mòdul Kvant-2, de 19 tones.

1990: Ús de les motxilles als EVA

1991: Col·lape de la URSS. Allargament de la missió cosmonautes russos per
visita “política” d'un cosmonauta de la república independent de Kazakhstan

1992: S'afegeix el mòdul de propulsió Sofora

1993: La Progress M-15 desplega l'experiment Znamya-2, per il·luminar zones
fosques de la Terra. (Primer test de propulsió per veles solars?)

1994: Polyakov arriba a la Mir. Batrà el record de permanència amb 438 dies

1995: “Rendez-vous” amb el transbordador espacial nord-americà

1996: Amb el mòdul Priroda es dona per acabada la Mir.

1997: Col·lisió d'una Progress amb la Mir.

1998: Problemes amb astronautes de la NASA per problemes de seguretat

1998: Es llença el mòdul Zayra, nucli de la ISS. Principi del fi de la Mir.

1999: Els EE.UU. retiren el finançament a la estació Mir

2000: Visita de turistes espacials.

2001: Després de celebrar el 15è aniversari en òrbita, es realitza una reentrada
controlada a principis de març
53
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
3. Es va arribar a la Lluna?
Hi ha gent que dubta de l'arribada a la Lluna. Argumenten presumptes anomalies en
fotografies.
Si es realitza un anàlisi crític, la teoria del muntatge no resisteix.
Probes: Mes de 20.000 fotografies, gravacions de vídeo en temps real, imatges de les
naus espacials Apollo per astrònoms des de la Terra, experiments científics a la Lluna
(com els reflectores làser) o 382 kg de roques lunars.
Anàlisi acurat de les fotografies desmunten la teoria de la conspiració.
I els soviètics? Tenien planejat arribar a la Lluna?
Disposaven del projecte L1 (orbitar la Lluna) i el L3 (arribada a la Lluna)
Després de perdre totes dues fites, es va negar oficialment tots dos projectes
La caiguda de la URSS va fer sortir a la llum pública part dels projectes
Als 1990's es reconeix que els programes no eren segurs pels astronautes
Existien dos escenaris pels projectes:
llançament directe mitjançant coet poderós
Sortir des de l'òrbita terrestre en dos llançaments (“Podsadka”)
L'accident de la Soyuz 1 (Abril 67) endarrereix els plans. Redisseny total.
L'alta fiabilitat del Proton recomana la primera solució.
1968: El Proton falla en 3 dels seus 4 últims vols.
Fotos espies semblen demostrar un intent fallit de despegar cap a la Lluna.
Després de perdre la cursa per ser els primers en arribar a la Lluna, es va abandonar tot
intent d'anar-hi.
4. Situació actual.
Comença a esgotar-se el discurs de la NASA de l'exploració del Sistema Solar
Cicle repetitiu de projectes engrescadors i cancel·lats als pocs anys.
La NASA planeja fer servir combustible nuclears que estalviaria diners. Oposició de
l'opinió pública.
No hi ha res que justifiqui arriscar vides humanes a l'exploració. Els robots poden fer la
feina d'investigació. Tenim 5.000 milions d'any de temps.
Que en treiem de l'espai? Hi surt a compte invertir diners?
Això es un petit recull del que en treiem de profit.

Panyals d'un sol ús amb gelatina absorbent, per aconseguir equilibri tèrmic dins
dels vestits espacials.

Sistema d'estalvi d'energia dels portàtils fou desenvolupat pels satèl·lits

Eines sense cable, com el trepant, foren desenvolupades per les missions Apollo
per trepanar roques lunars .

Làser es desenvolupà per test de distàncies a l'espai

Pasta de dents també fou desenvolupada per els astronautes

Tancament de Velcro s'utilitzà per els vestits espacials i tancaments hermètics
dins de les naus

Monitors cardíacs dels hospitals es feien servir per controlar en temps real la
salut dels astronautes

Termòmetre digital que detecta la energia infraroja de l'oïda en segons.
54
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
















Pintura anticorrosiu: per reduir costs de manutenció d'instal·lacions espacials
Tractament de purificació de l'aigua en sistemes tancats
Termografies multicolor del cos humà.
Tecnologia actual dels marcapassos
fou utilitzada per manegar les
comunicacions Terra - satèl·lits
Lents de contacte amb pel·lícula protectora, foren desenvolupares per protegir
de les radiacions (ultravioleta) a càmeres i telescopis a l'espai
Policarbonat dels Cds fou inventat per fabricar els cascs dels astronautes
Tefló de les paelles i tapisseria s'inventà per cubrir el Saturn V.
Aliments deshidratats i liofilitzat, com algunes papilles o cafè soluble.
Microones, per escalfar aliments
Detectors de fum, desenvolupats per a l'estació Skylab
Teixits resistents al foc, per protegir circuits electrònics dels coets.
Codi de barres, desenvolupat per la NASA, per controlar els milions de peces
que fabricaven.
Maylar: fibres compostes per combinació de metalls i ceràmiques. Aïllants del
fred i la calor. Es fan servir bombers, submarinistes, corredors F1, ...
Kevlar: Material plàstic molt resistent. Component d'armilles antibala,
neumàtics,
Sabatilles amb cambra d'aire, provenen de les sabates dels astronautes.
El GPS. Sistema de Posicionament Global. Originari per usos militars.
5. Perspectives de futur.
George W. Bush ha anunciat un ambiciós pla per arribar a Mart, passant per la Lluna,
consistent en:
Enviar missions robotitzades a la Lluna abans del 2008.
2015: Establir bases a la Lluna. Entrenament viatge a Mart.
Substitució dels transbordadors abans del 2010 per una nau tripulada que pugui arribar a
altres planetes. Primer vol per el 2014
Abandonament de la ISS.
“Es tracta d'un viatge, no d'una cursa”
“Convidarem a altres paisos a compartir el desafiament i les oportunitats”
Problemes a la colonització d'altres planetes:
 Al·lèrgies presentades per alguns astronautes que van anar a la Lluna.
 Pols lunar conté sílice, amb un diàmetre de 10 microns. Molt adherent i
difícilment filtrable. Aquest arriba als alvèols pulmonars. Pot provocar
silicosis (malaltia dels miners. Incurable)
 Es sospita que a Mart podria passar alguna cosa semblant. Pols marcià te un
caràcter fortament oxidant.
 Com solventar malalties en el viatge (apendicitis, cardíaques, càncer)
 Absència prolongada gravetat provocarà arítmies, osteoporosis, pèrdua
massa muscular. Increment del cap i tòrax (líquids). Creixement alçada.
Vestits?
 Experiment de 24 dones durant 60 dies en un llit a 6º inclinació (ESA)
 Monotonia en la alimentació.
55
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Potencials problemes psicològics per tancament perllongat.
Possibles solucions:
 Activitat física contínua per mantenir l'estat físic.
 Provocà “hibernació” dels astronautes. Tàctica esquirol / os.
 Autofinançament d'una missió a l'estil “Gran Hermano”

Enfocament “clàssic” del viatge a Mart.
 Muntatge del coet a l'òrbita terrestre
 Esperar al màxim acostament, que es produeix cada 26 mesos
 Aprofitament de embranzida terrestre (30 km/s) per anar-hi. 8 mesos viatge
 Entrada en l'òrbita marciana (delicat).
 Un mòdul, amb part dels astronautes, es quedaria uns 500 dies a la superficie
 Trobada amb el mòdul orbital i tornada a casa, aprofitant embranzida de
Mart (23 km/s). 8 mesos de viatge.
 Durada aproximada del viatge: 3 anys
Mars Direct
 Alternativa a la visió clàssica. Es basa en la producció del combustible de
tornada al mateix Mart.
Avantatges:
 Reducció considerable pes. Poder sortir des de la Terra.
 Cap logística especial per aterratges precisos. Límit de 300 km de tolerància.
 Temps d'estada: 500 dies en front dels 30 d'altres plans.
 Vols amb Mart en conjunció (mes lluny de la Terra). Evita tenir que fer
billar.
 Cada missió aterra en un lloc distint. Recerca emplaçament base permanent.
NASA Reference Mission. Basada en la Mars Direct.
 Sortida des de la Terra del habitat amb un coet Energia
 Diversos habitats acoblats proveeixen de combustible i menjar als
astronautes
 Després prop de 500 dies, tornen al mòdul orbital, des d'on tornaran a la
Terra.
 Futures missions aprofitaran els habitats de les predecessores

Costos de la missió Mars Direct
Cost del pla Mart Directe estimat entre 5,5 i 11 milions €, repartit en 10 anys representa
un cost de 500 a 1.000 milions €.
Massa? Comparem-lo:
● Cost desenvolupament i construcció de 132 bombarders invisibles B-2
● Guany dels governs mundial en venda d'armament: 1.808 milions € / dia (Font:
Revista QUE – Març 1999)
● Pressupost Departament Defensa EE.UU.: 904 milions € / dia (Font:
Departament de Defensa dels EE.UU.)mento de Defensa de los EE.UU.).
56
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
●
●
●
●
●
●
●
●
Una fragata F100 equipada amb el sistema antiaeri Aegis: 477 milions €.
Espanya construirà 4 en 4 anys. (Font: Revista QUE – Març 1999)
Despesa setmanal dels espanyols en jocs d'atzar: 362 milions € / setmana. (Font:
INE)
Benefici net mensual Banc Santander al 1997: 82 milions € (Font: B.S.)
Vendes diàries dels traficants de drogues: 77 milions €. (Font: Office of National
Drug Control Policy).
Pressupost diari de la NASA: 34 milions €. (Font: Oficina del Pressupost de la
NASA).
Despesa dels nord-americans en refrescs: 24 milions € / dia. (Font: Beverage
WoHd, March 1994, p.63).
Benefici net de Microsoft Corp: 9 milions € / dia
Tanc Leopard 2: 8,2 milions €. Espanya fabricarà 235 unitats en 4 anys. (Font:
Revista QUE – Març 1999).
6. Anècdotes i curiostats
● Els astronautes de l'Apollo 10 van dir uns improperis quan el mòdul es va
descontrolar. Van ser molt “explícits” a la descripció de la superfície lunar. A la
tornada a casa, els esperava la pancarta:"THE FLIGHT OF APOLLO 10 - FOR
ADULT AUDIENCES ONLY"
● Apollo 17: Cernan va preguntar a l'esposa de Evan com podia despertar-lo del
seu sons profunds. Ella li contestar: “Tot el que faig es donar-li un petó”.
Després de 8 dies de missió Cernan va dir: “Ha començat a semblar-me maco”
● Vostok 1: La palanca de comandament de Gagarin estava bloquejada per
impedir el control manual. El codi de desblqueig estava en un sobre amb segell
● Vostok 4: A Popovich se li va donar la frase en clau “observo trons de tempesta”
per si havia de tornar abans d'hora. Va coincidir que sobrevolant el golf de
Mèxic en va veure, i al comentar-lo a control, es fa produir un embolic.
● Apollo 11: Un cop li van preguntar a Amstrong si ell havia volgut ser el primer
home en trepitjar la lluna. Va respondre: “No, jo vaig voler ser el primer home
en tornar de la lluna”
● Apollo 11: Collins comentà que la part mes dura de la missió va ser el temps de
quarantena i el fet de posar-los en un autocar que tenia la inscripció: “No
alimenteu als animals”
● Apollo 15: Es va realitzar a la Lluna l'experiment que Galileu proposà 300 anys
abans: es va deixar caure un martell i una ploma de falcó. Tots dos van caure
paral·lament. Scott va dir: “Que us sembla? Mr. Galileu tenia raó”. Control li va
dir: “Veiem el teu vestit ple de pols. Ni els meus nens van tan bruts”. Scott li va
respondre: “Els teus nens no es diverteixen tant com jo”
● Skylab 2: El 45è dia de vol, control es sobtà en escoltar una conversa entre
Garriot i una veu de dona. Resultà ser una conversa enregistrada prèviament per
en Garriot amb la seva dona.
● Gemini 8: Les emissions de TV es van aturar per emetre el rescat al Pacífic de la
Gemini 8. Sense gràfics preparats, van dipositar uns vaixells de joguina a la TV.
Resultat: Queixes de per què no emetien Batman ni Lost in Space.
57
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
●
●
Apollo 13: Despegà de Florida el 10/04/70 a les 13:13 h. L'accident va tenir lloc
el 13 d'abril. En aquell moment sonava “Així parlà Zaratrusta” de Strauss
Els Russos disposaven d'un transbordador espacial anomenat Buran. Només va
realitzar un vol orbital, donant dues voltes a la Terra. (1988) Es va cancel·lar per
manca de diners.
7. Bibliografia
Internet
http://www.astronautix.com
http://intercosmos.iespana.es
http://www.cosmopediaonline.com
http://www.russianspaceweb.com
http://en.wikipedia.org/wiki/Apollo_mission
http://es.wikipedia.org/wiki/Programa_Apollo
http://history.nasa.gov
http://www.sondasespaciales.com
http://espacial.org
http://www.xprize.com
http://www.bigelowaerospace.com
http://www.buran.ru
58
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
SALUT A L’ESPAI
Abans, durant i després de l’aventura espacial, els astronautes i tot l’equip de suport
que hi ha al seu voltant han de sofrir una sèrie de paranys relacionats, sobretot, amb el
manteniment de la integritat dels viatgers mentre són lluny de l’atmosfera terrestre.
Actualment hi ha missions espacials tripulades que, tot i els relleus que es van duent a
terme, mantenen els seus integrants dins d’una càpsula sense gravetat durant llargs
períodes de temps.
També s’ha parlat molt, i s’ha hipotetitzat, sobre la possibilitat futura del turisme
espacial i de la vida humana estable en altres planetes en forma de colònies.
Els astronautes són persones molt preparades en diversos camps de tipus científic i
tècnic, però, a més cal que tinguin una preparació excepcional tant física com
psicològica, perquè s’han de sotmetre a unes condicions molt severes i, tot i així,
desenvolupar una sèrie de tasques i experiments, a part de les feines de tripulació, que
s’han de dur a terme amb rapidesa, precisió i efectivitat.
Si extrapolem les condicions que presenten aquests personatges a la població
general, fàcilment podem concloure, que hi ha un biaix important, de manera que
podem endevinar que han de canviar molt les condicions actuals a nivell de
desenvolupament tecnològic per fer viables tant el turisme com les colònies en altres
mons.
Podem dividir, de forma artificial, la feina d’un astronauta, des del punt de vista de la
seva salut tant física com psicològica, en tres etapes: preparació per al viatge,
manteniment de la salut durant l’estada espacial, i recuperació de l’estat metabòlic
inicial després de l’aventura.
Pel que fa a la preparació prèvia, un astronauta necessita un estat de salut basal
impecable i un equilibri emocional correcte, als quals haurem de sumar un entrenament
intensiu fant físic com psicològic, a part de l’entrenament específic per poder dur a
terme la seva tasca a l’espai.
En l’apartat del manteniment de la salut durant l’estat d’ingravidesa, és bàsica una
bona alimentació i un bon descans. Però aquests dos aspectes mostren claríssims
paranys a l’hora d’intentar conseguir-los. Per una banda, per tal d’estalviar pes, que
sempre va en contra de qualsevol missió a l’espai, l’aliment ha de ser sovint deshidratat
i ha de ser reconstruït just abans de ser consumit. I, per l’altra, cal evitar els residus
intestinals excessius que podrien provocar dietes amb contingut abundant en fibra
alimentària i substàncies no absorvibles, ja que, a l’espai, l’eliminació de residus, es
converteix en una tasca costosa des del punt de vista energètic i de manteniment de
l’equilibri material de la càpsula espacial. L’altre aspecte clau en el manteniment de la
salut, el descans, és un factor clarament restrictiu, tant des del punt de vista del dèficit
com des del punt de vista de l’excés: un dèficit de descans repercuteix negativament tant
en la tasca que cal dur a terme a la nau, com en la salut de l’astronauta, però un excés
també genera problemes de salut, ja que condiciona un allargament improductiu de
l’estada a l’espai, amb l’augment de conseqüències negatives que comporta la
ingravidesa i la pèrdua de pressió atmosfèrica.
En l’ordre de recuperació de l’estat basal un cop l’astronauta ha tornat a terra, sembla
que això ja és una tasca més senzilla perquè tenim l’individu a la Terra, viu i amb
aparent bon estat de salut, però tant l’escassetat de dades com la raresa de les patologies
59
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
associades a la ingravidesa i altres aspectes de l’espai fan que els científics i
investigadors es trobin encara en fase de desenvolupament molt inicial pel que fa a
teràpies i mesures profil·làctiques de patologia en aquests casos.
Patologies i alteracions freqüents:
Malaltia del moviment espacial:
Es tracta d’una malaltia que els anglosaxons han anomenat SMS (Space Motion
Sicknes) i que és en tot similar a la síndrome vertiginosa perifèrica. Aquesta afecció,
amb un alt component psicològic, pot tenir un origen divers, però a l’espai és causada
per l’alteració de la sensacio de gravetat que s’hi sofreix, afecta un 70% dels astronautes
i fins a un 90% en pateixen alguna simptomatologia. El problema més gran d’aquesta
malaltia rau en una possible aparició sobtada durant la realització d’una operació
delicada fora de la càpsula espacial. Un altre problema, més relacionat amb la salut
individual que amb la seguretat de la missió, són els vòmits que pot provocar, i que
poden acabar deshidratant el pacient.
Estrés i immunitat:
L’aventura espacial és un estrés molt important per a l’astronauta, tant físic com
psicològic. És conegut que l’estrés prolongat pot disminuir les defenses corporals. Un
estrés provoca alliberament d’hormones com l’adrenalina, que provoquen una resposta
del tipus “lluita o fuig!” (“Fight or flight!”), en el sentit que l’organisme centra tots els
seus esforços i recursos per intentar sol·lucionar un problema agut, desactivant o
disminuint funcions importants però que es poden esperar. Quan l’estrés no és agut, sinó
que es cronifica, les funcions que s’havien de desactivar de forma momentània se’n
ressenten perquè pateixen una aturada prolongada. Una d’aquestes funcions és la
immunitat. S’ha demostrat que, des dels dies previs a l’enlairament i fins més enllà de la
tornada a la Terra, els tripulants de les missions espacials pateixen infeccions de manera
més freqüent i amb major grau de severitat.
Pèrdua de massa òssia i atròfia muscular:
Molt famoses són les imatges preses a l’espai, dins d’una càpsula espacial, on es
poden veure els astronautes surant, sense estar sotmesos a la gravetat que “patim” a la
Terra. I també són famoses les imatges del retorn a la Terra d’aquestes càpsules, on
sovint s’observen els astronautes que són enretirats amb lliteres perquè no són capaços
de posar-se drets.
Quan un òrgan resta en desús, o es redueix molt la seva funció, tendeix a atrofiar-se.
I això és el que passa, sobretot amb els ossos però també amb la musculatura, quan el
sistema músculoesquelètic no està sotmès a les condicions basals de la Terra durant un
període més o menys llarg de temps.
60
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
LLUNA, SOL i ECLIPSIS
La Lluna
La Lluna és l'únic satèl·lit natural del nostre planeta. Té una mida considerable, una
quarta part del diàmetre de la Terra, que contrasta amb altres llunes que són centenars o
milers de cops més petites que els planetes als quals orbiten. Tot i ser el segon astre més
brillant vist des de la Terra, la seva brillantor és deguda només al 7% de la llum que rep
de l’astre més brillant, el Sol.
Des de la Terra sempre observem la mateixa cara de la Lluna. Per tant, es pot deduir que
la Lluna tarda el mateix temps a donar una volta sobre si mateixa que entorn de la Terra.
La majoria de satèl·lits presenten aquest fet, produït per la gravetat dels seus planetes.
En contrapartida, la gravetat de la Lluna, tot i només ser una sisena part de la terrestre,
produeix l’efecte de les marees, al frenar lleugerament la rotació de la Terra.
Les fases de la Lluna que observem des de la Terra depenen de la seva posició respecte
al Sol en la seva òrbita al voltant de la Terra, i tenen un període d’aproximadament un
mes.
Les dues cares de la Lluna presenten una forta asimetria provocada per la major
exposició de la cara oculta als impactes d’asteroides i meteorits. En aquesta cara gairebé
no es poden trobar els anomenats mars, grans extensions fosques produïdes per lava
balsàtica que fa mil milions d’anys va cobrir antigues conques d’impactes.
Per tant a la cara oculta predominen les parts més clares anomenades “terrae”, terres
altes literalment cobertes de cràters. Com que no hi ha atmosfera, no hi ha res que freni
els meteorits que arriben de l'espai i per això hi ha tants cràters. A més, la falta
d'atmosfera, d'efectes meteorològics, i de processos geològics recents han permès que
molts d'ells s'hagin preservat durant molt de temps.
La composició de la Lluna abona la teoria de que es va formar fa aproximadament 4500
anys com a resultat d’una col·lisió entre la Terra i un altre planeta de la mateixa mida o
més gran que Mart. Aquesta teoria es coneix amb el nom de la Teoria del Gran Xoc.
61
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
El Sol
El Sol és l’estrella més pròxima a la Terra i conté més del 99% de tota la matèria del
Sistema Solar.
El Sol és una immensa bola de plasma de més d’un milió de kilòmetres de diàmetre
formada majoritàriament per hidrogen i heli. El plasma és el quart estat de la matèria
després dels tres primers (sòlid, líquid i gas) i apareix quan la matèria està a
temperatures extremes de milers o milions de graus. Així, el Sol pot girar més
ràpidament a l'equador que a latituds altes, ja que no és un sòlid. Aquest fet produeix les
taques solars i les ocasionals protuberàncies o erupcions solars espectaculars. Les
famoses taques solars són zones fosques que es poden observar a la superfície
(fotosfera) i que corresponen a regions més fredes.
El Sol radia una gran quantitat d'energia a l'espai mitjançant processos nuclears de fusió
que converteixen l'hidrogen en heli. Aquesta enorme energia que es manifesta sobretot
en forma de llum i calor, i és la principal font d’energia de la vida a la Terra.
La temperatura exterior de la nostra estrella està al voltant dels 5500 graus i determina
el color groc ataronjat que observen els nostres ulls. La brillantor de la superfície
dificulta observar l’atmosfera solar, que conté una capa més exterior anomenada corona
solar. Aquesta està a temperatures molt elevades que emeten una gran quantitat
d’energia en forma de raigs X. És el anomenat vent solar, que afecta els satèl·lits de la
Terra. No obstant, al nucli, on tenen lloc les reaccions termonuclears, les temperatures
son encara més elevades, de milions de graus.
EL Sol, es va formar fa uns 4.500 milions d'anys, al mateix temps que el sistema solar, a
partir de núvols de gas i pols que ja contenien residus de generacions anteriors
d’estrelles. Arribarà al final de la seva vida d'aquí a uns 5.000 milions d'anys més. A
mesura que vagi gastant l’hidrogen, el seu combustible, el Sol anirà creixent de mida i
disminuint la seva temperatura fins a convertint-se en una gegant vermella que arribarà
a engolir el planeta Venus i potser fins i tot la Terra. Finalment, quan ja s’hagi quedat
62
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
sense combustible es transformarà en una nebulosa planetaria amb una nana blanca al
seu interior.
Eclipsis
Si no estiguéssim sols a l’Univers, els eclipsis de Sol i de Lluna serien unes de les més
importants atraccions turístiques del nostre planeta. Aquest fascinants fenòmens
astronòmics els podem gaudir pel fet que la nostra lluna té la mateixa mida aparent que
la nostra estrella. Es veuen igual perquè es dona la coincidència que tot i que el Sol és
400 vegades més gran, també està 400 vegades més lluny que la Lluna.
Com es produeixen
Els eclipsis de Sol es produeixen quan la Lluna s’interposa entre el Sol i la Terra, cosa
que només pot ocórrer en Lluna nova. La raó perquè no es produeix un eclipsi de Sol
cada vegada que tenim Lluna nova, és a dir, cada 29 dies i mig, és deguda a que l’òrbita
de la Lluna no està en el mateix pla que l’òrbita de la Terra respecte el Sol (eclíptica).
En realitat el pla de l’òrbita lunar està inclinat respecte a l’eclíptica un angle d’uns 5
graus, la qual cosa motiva que la Lluna passi per damunt o per davall del Sol la major
part de vegades i que només es produeixi un eclipsi quan els tres astres estan
perfectament alineats. Aquest cas es produeix quan el Sol està a prop dels nodes de la
lluna o punts en què l’òrbita lunar talla a l’eclíptica.
Tot i que els nodes de la Lluna no són fixes i no segueixen un moviment uniforme, es
pot definir un període d’aproximadament 18 anys, anomenat període de Saros, després
del qual el Sol i la Lluna tornen aproximadament a la mateixa posició en el cel, i es pot
repetir el cicle dels eclipsis.
La posició dels nodes és la que determina que un eclipsi sigui parcial o total. Els
eclipses de Sol anulars son un cas d’eclipsis totals en el que el diàmetre de la Lluna és
inferior de la del disc Solar. Això és degut a que l’órbita lunar no és circular sinó
el·líptica, definida per l’apogeu i el perigeu. En un eclipsi de Sol anular la Lluna es
troba a prop de l’apogeu, el punt on la Lluna es troba més lluny de la Terra.
63
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
La raó de perquè no es produeix un eclipsi de Lluna cada vegada que tenim lluna plena,
és deguda també a la inclinació de l’òrbita lunar. Un eclipsi de Lluna pot ser total,
parcial o penombral. En ningún cas la Lluna desapareix completament, ja que degut a la
llum refractada a l’atmosfera terrestre, una Lluna totalment eclipsada adquireix un color
rogenc. En la següent figura, es pot observar el cas de l’eclipsi de Lluna penombral, en
el que un astronauta situat a la Lluna, observaria un eclipsi parcial de Sol.
Influencia en la Història
En l’antiguitat els eclipsis eren considerats com un senyal diví que anunciava desgràcies
i calamitats. El document més antic que registre un eclipsi de Sol prové de la Xina i
parla d’un ocorregut probablement el 2134 a.C. Segons la llegenda, Hsi i Ho, els
astrònoms de la cort, no van complir amb el seu deure i van fallar en preveure l’eclipsi.
L’emperador no va poder executar el ritual en el que es volia espantar el drac que es
creia que devorava el Sol, i els dos astrònoms van ser decapitats.
Però el desconeixement i la por que provocaven els eclipsis no sempre ha tingut
conseqüències negatives. El 28 de maig de l’any 585 a.C un eclipsi de Sol que es va
produir durant el transcurs d’una batalla entre els exercits de Mèdia i Lídia va provocar
que les dues parts arribessin a un acord de pau, posant fi a més de 6 anys de guerres. No
sabien que l’eclipsi havia estat predit per el filòsof grec Tales de Milet.
En canvi, la capacitat de predicció sí que va ser aprofitada per Cristòfol Colom l’any
1504. En aquell moment es trobava a Jamaica amb el seu vaixell avariat i amb la
necessitat d’obtenir vivers i aigua. Els natius es mostraven hostils i Colom els va
amenaçar amb “apagar la Lluna” si no eren ateses les seves demandes. Després de
l’eclipsi de Lluna els natius el van veure com un profeta i li van proporcionar tot el que
sol·licitava.
Els eclipsis també han estat d’una gran utilitat per la ciència. Els grecs van utilitzar-los
per demostrar que la Terra era rodona i no plana, i per calcular la distancia de la Terra a
la Lluna. A l’edat moderna, van ser durant molt de temps, la única forma de poder
estudiar els gasos que formen la corona solar, la part més externa del Sol. Però l’eclipsi
que va tenir més impacte en la nostra visió de l’Univers va ser probablement el del 29
de maig de 1919. Dos grups d’astrònoms des de diferents indrets van fotografiar el
64
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
moment de màxima ocultació d’un eclipsi de Sol, per tal d’obtenir imatges de les
estrelles que apareixerien a prop del Sol al fer-se fosc. Els resultats presentats van ser
considerats en el seu moment la confirmació definitiva de que la teoria general de la
relativitat d’Albert Einstein era correcte. La llum que provenia de les estrelles quedava
afectada per la curvatura de l’espai provocada per la massa del Sol.
Avui en dia, els eclipsis ja han perdut gran part del seu interès científic i només són
considerats per la gent com un gran espectacle. La suspensió d’un partit de criquet entre
Anglaterra y la India l’any 1980 per por que els espectadors miressin al Sol sense
protecció, seria un bon exemple de les conseqüències dels eclipsis de Sol en la societat
actual.
65
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
VIDA A L'UNIVERS?
Possibilitats d’existència de vida a l’Univers...
Fa uns quinze mil milions d'anys va començar l'existència del nostre univers a
partir d'una gran explosió. D'aquesta en van sorgir els primers elements i posteriorment,
amb la formació de les estrelles, es van anar creant la resta d'elements químics.
L'evolució còsmica havia començat, una evolució que anava acumulant complexitat: en
primer lloc galàctica i després estel·lar, també dels elements químics, biològica
(almenys a la Terra, fa només uns 4000 milions d'anys) i fa molt poc la cultural...
L'Univers conegut actualment està format en una gran majoria (98%) per
elements molt lleugers: hidrogen i heli. Un 1% està constituït pels elements biogènics,
és a dir, aquells que formen la vida a la Terra: carboni, nitrogen, oxigen, fòsfor i sofre.
L'1% restant comprèn la resta dels elements.
Les característiques de la vida aquí a la Terra, l'únic lloc habitat de l'univers
conegut, són molt estrictes i són les que s'haurien d'agafar com a model per tal d'intentar
cercar vida extraterrestre; és a dir, no podem buscar vida a l'Univers sense abans haverla descrita. A grans trets es podria dir que la vida, tal i com l'entenem aquí a la Terra,
presenta les següents característiques:
- exclusivitat química: organització molecular exclusiva i complexa
- complexitat i organització jeràrquica
- reproducció
- possessió d'un programa genètic
- metabolisme: automanteniment obtenint nutrients (i energia) de l'entorn
- desenvolupament: cicle vital característic
- interacció ambiental, amb l'entorn
A més a més tota vida s'ha d'originar necessàriament a partir de vida preexistent,
excepte en el seu origen: l'origen de la vida és l'únic moment en que es crea matèria viva
a partir de matèria inanimada. Tot el que no compleixi aquestes característiques no es
pot considerar vida, almenys tal i com la coneixem, ja que la vida ha estat definida
d'aquesta manera.
Així doncs, per tal de poder deduir si existeix vida fora la Terra, hauríem
d'intentar saber com es va crear aquesta al nostre planeta. L'origen de la vida es pot
explicar per la teoria d' Oparin-Haldane: a grans trets, es podria dir que la vida es va
originar a la Terra, fa uns 4000 milions d'anys, després d'un període llarg d'evolució
biogènica. L'associació progressiva de molècules inorgàniques senzilles (H2O, CO2,
NH3, etc), amb l'ajuda dels raigs ultraviolats (U.V.), calors internes de volcans i
descàrregues elèctriques (energies violentes), va generar molècules cada cop més
complexes, ja orgàniques, com per exemple sucres o aminoàcids (AA)... D'aquesta
manera es va crear un "brou" primordial bàsicament format per sucres, greixos, AA,
urea, aldehids, bases nitrogenades etc... tots ells elements imprescindibles per a
l'aparició de la vida. A partir d'aquí, la unió d'aquests monòmers i la creació de polímers
o macromolècules, és a dir, el seguiment de l'evolució química, i la posterior
organització, relació i barreja d'aquestes molècules va originar les formes de vida més
senzilles. Tots aquests fets no tenen fàcil explicació científica ja que són molt
desconeguts, de difícil realització alhora que depenent de l’atzar. Després apareixerien
la resta d'organismes, per evolució biològica.
66
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Aquesta barreja no s'hauria pogut donar en concentracions molt diluïdes, ja que
les diferents molècules no s'haurien pogut trobar per interrelacionar-se; per tant calia
l'existència de regions molt concentrades, que afavorissin el contacte entre elles, per
exemple gotes d'aigua plenes d'aquestes molècules o llocs amb molta evaporació Les
superfícies calentes són un bon indret per afavorir aquesta interfase necessària.
Tota aquesta evolució química va ser comprovada per Miller, quan l'any 1953, va
mesclar molècules senzilles (NH3, H2O, H2, CH4, etc.), va aplicar descàrregues
elèctriques, lluminoses i raigs U.V., i al cap d'un temps va obtenir AA i altres
compostos orgànics.
Anant cap a l'espai extraterrestre, s'ha demostrat l'existència de molècules
orgàniques presents a diversos indrets de l'Univers. Les anàlisis de molts cometes han
mostrat la presència d'hidrocarburs, com ara el metà, compostos amb nitrogen,
compostos cíclics (fins i tot alguna base nitrogenada, que és indispensable per a la
construcció de l'ADN), aldehids, aigua i un elevat nombre de matèria orgànica, com ara
acetilè o àcid cianhídric, indispensable per a la formació d'AA (precursors de les
proteïnes). Per tant trobem, com a mínim en els cometes, els compostos bioquímicament
més importants per a la creació de la vida tal i com la coneixem, precisament perquè són
precursors d'altres compostos més complexes exclusius dels éssers vius.
Compostos bioquímics essencials trobats als cometes i productes derivats:
HCN -----------> AA --------------> Pèptids (precursors de les proteïnes)
HCN -----------> Purines --------> Precursors de l'ADN
HC3N ---------> Pirimidines ----> Precursors de l'ADN
CH2O ---------> Ribosa ----------> Precursors de l'ADN i l'ATP (energia)
CO + H2 ------> Àcids grassos---> Fosfolípids---->membranes cel·lulars
Tots aquests productes derivats i combinats de la manera adequada, donant-se
les interrelacions necessàries, poden crear protocèl·lules.
Però no només s'ha buscat precursors de la vida als cometes. Mostres de la Lluna
(projecte Apollo) van demostrar la no existència de cap tipus de matèria orgànica ni
aigua, tot i que a l’actualitat si que se n’ha trobada. L'any 1976, el projecte Vicking, de
recerca de vida extra-terrestre, que certament va anar molt bé, estava format per un
mòdul que va aterrar a Mart i va realitzar observacions i un satèl·lit que va estudiar la
superfície del planeta (1968). L'Orbiter portava unes càmares per detectar signes de
civilitzacions i fonts anòmales de calor i el Lander va realitzar anàlisis de l'atmosfera
per trobar gasos producte d'activitat biològica i portava càmares de TV, analitzador de
sòl (amb braç mecànic per agafar mostres) i experiments dissenyats per detectar
productes d'algun metabolisme. Van estar dos anys a Mart i no es va trobar cap
molècula orgànica. Difícilment Mart pot albergar vida... L'any 1996 es va creure que hi
havia hagut vida sobre Mart en el passat, degut a la troballa d'uns "fòssils" de bacteris
trobats en un meteorit descobert a l’Antàrtida provenint d'aquest planeta; les estructures
trobades, que primerament varen ser considerades com a protocèl·lules, posteriorment
67
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
es va veure que no tenien perquè ser-ho. Les últimes troballes relacionades amb el
planeta vermell consisteixen en unes estructures macroscòpiques de morfologia
semblant als estromatòlits terrestres, éssers vius molt antics al nostre planeta.
Actualment es considera que no hi ha proves evidents de presència de vida a Mart a
l’actualitat ni en el passat.
Un altre ferm candidat per a l'existència de vida extra-terrestre és Europa,
satèl·lit de Júpiter, ja que presenta solcs a la seva superfície que demostren trencaments
de la seva escorça a causa de l'acció de l'aigua en el seu interior. Val a dir, però, que la
presència d'aigua no és cap indicador que garanteixi l'existència de vida. Per altra banda,
Tità, satèl·lit de Saturn, presenta una atmosfera amb molta matèria orgànica (metà, età) i
possiblement aigua congelada. A l’actualitat, la sonda Huygens-Cassini està viatjant cap
allà per tal d’estudiar-ne millor la composició. De moment, podríem dir que Tità no té
vida, tot i que se n'hi podria originar quan el sol hagi crescut prou i la temperatura sigui
l'adequada, d'aquí uns 5000 milions d'anys...aleshores, potser ja no li quedarà prou
temps de vida al Sol com per fer-la perdurar…
Si anem més enllà del nostre sistema solar, s'han descobert sistemes planetaris en
d'altres estrelles. Teòricament s’havien postulat des de l’antiguitat, tot i que calia
demostrar la seva existència. La majoria d’aquests sistemes planetaris presenten
planetes de masses semblants o superiors a Júpiter, però en una situació diferent a la de
la Terra. La majoria d’ells no es troben a la teòrica zona d’habitabilitat.
La recerca de vida a l’Univers al llarg de la història
Històricament, la possible vida a l'Univers s'ha tractat des de molts punts de
vista. Els més radicals han estat aquells que consideraven l'existència d'éssers extraterrestres similars a l'home (els famosos "homenets verds"), i per l'altra banda la idea
totalment contrària a l'existència de cap tipus de vida extra-terrestre, en molts casos
acompanyada de geocentrisme i antropocentrisme. Actualment l'enfocament científic
tendeix a buscar vida intel·ligent (SETI) i vida a nivell bacterià.
De molt antic, un filòsof grec, Metròdor de Quios, considerava absurd que la
Terra fos l'únic planeta habitat. Més tard, un poeta llatí anomenat Lucrecio, va dir que la
Terra no era l'únic planeta habitat, i que hi havia molts Mons similars, tots habitats per
éssers vius. Però Aristòtil va imposar una idea que romandria vigent fins al
Renaixement: l'home (i la Terra) és el centre de l'univers; aquesta idea va durar fins que
Copèrnic, el 1542, amb la seva obra "De revolutionibus Orbium Coelestium" va establir
un nou model del sistema solar (heliocèntric), i es va enderrocar la idea del
geocentrisme. Degut a això va haver-hi persecucions; Giordano Bruno va ser condemnat
a la foguera per dir que hi havia infinits Mons com el nostre, dels quals no s'havia
d'excloure la possibilitat que estiguessin habitats... L'home restava perdut en una
immensitat de realitats i de possibilitats.
Però sí, ...es va veure que l'Univers era ple de galàxies, amb una quantitat
enorme d'estrelles, i que suposadament tenien planetes; va ressorgir la idea de la
pluralitat de Mons, fins el punt que el S-XIX tot estava habitat: William Herschel va dir,
fins i tot, que el sol estava habitat sota la superfície, on la temperatura és més baixa. En
contrast, William Wherwell, filòsof i astrònom de la segona meitat del S-XIX, va dir
que els planetes grans (gasosos) no podien tenir vida perquè no tenien les condicions
adequades. No eren l'ambient ideal per a la vida.
68
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
A partir d'aquí va començar la bioastronomia: la recerca de vida al cosmos,
juntament amb l'exobiologia, que s'encarrega d'estudiar les possibilitats i condicions de
vida en ambients diferents als terrestres. El 1982 la bioastronomia és considerada una
disciplina per part de la Unió d'Astronomia Internacional (UAI), el seu objectiu científic
és el d'estudiar i aplicar els mètodes més adequats per a buscar vida intel·ligent al
cosmos. Aleshores sorgeix la SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence) i la NASA
aprova un programa de radioastronomia, el MOP (Microwave Observing Program), per
buscar senyals de ràdio (a la banda de les microones) provenint d'altres civilitzacions.
Paral·lelament la URSS, França i Argentina van desenvolupar programes per
detectar senyals de ràdio artificials o localitzar l'existència de planetes al voltant d'altres
estrelles.
SETI (Search for Extra Terrestrial Intelligence)
Actualment posseeix els radiotelescopis pioners en aquest camp. Tot va
començar quan el 1960 es va realitzar el primer projecte: Frank Drake va postular la
seva fórmula, la famosa fórmula de Drake. Aquesta tracta de calcular la quantitat de
civilitzacions tecnològiques que pot haver-hi a la nostra galàxia. És una fórmula basada
en factors no demostrables científicament, per tant basada en gran mesura en
especulacions.
La formulació és la següent:
N=NS·FS·FP·NT·FV·FVI·FCT·VMCT
on, d'una manera acumulativa:
-NS: nombre d'estrelles que hi ha a la nostra galàxia (entre 100.000·106 i 300.000·106)
-FS: % d'estrelles del tipus sol (semblants al sol)
-FP: % d'estrelles que poden tenir sistema solar
-NT: % d'estrelles amb planetes en el lloc oportú, a una distància que garantitzi
variacions tèrmiques reduïdes i condicions físico-químiques com les de la Terra
-FV: % d'estrelles amb planetes habitables (en els que s'hagi produït l'origen de la vida)
-FVI: % d'estrelles amb planetes amb vida intel·ligent
-FCT: vida intel·ligent amb civilització tecnològica
-VMCT: duració mitjana d'una civilització tecnològica, que no cal que sigui
contemporània, ja que no es contempla el factor distància.
Fent aquests càlculs s'obté N, que ens indica el nombre de civilitzacions
intel·ligents i amb tecnologia, amb les que teòricament podríem comunicar-nos. Aquest
valor oscil·la entre 13.500 i 192,5 milions (en els casos més pessimistes i optimistes,
respectivament). També es pot calcular el nombre d'estrelles amb planetes amb vida
bacteriana, que oscil·len entre 697.500 i 320 milions.
Actualment, amb els millors coneixement de la nostra galàxia, s’ha recalculat la
fórmula de Drake, tot creant la Fórmula de Drake Modificada, que és explicada més
endavant.
69
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
Posteriorment, la SETI ha desenvolupat tècniques de recerca de senyals que ens
indiquin la presència de vida intel·ligent a la nostra galàxia, que es poden classificar en
dos tipus:
- Recerca activa:
- enviar missatges voluntàriament a través d'ones de ràdio (que van a la velocitat de la
llum). Aquests missatges expliquen com és el nostre sistema solar i la nostra civilització
- missatges involuntaris: emissions de ràdio i TV
- missatges gravats (que són transportats en sondes automàtiques)
- exploració de l'espai amb naus automàtiques sense tripulació, i amb tripulació (molt
més limitat)
- Recerca passiva:
- Buscar senyals de l'exterior provenint d'altres civilitzacions
- "ràdio-escolta" per identificar missatges
- buscar coses d'origen extra-terrestre a la Terra
- buscar producció nuclear per part d'extraterrestres, i també d'IR (infrarojos)
- buscar planetes candidats a albergar vida extraterrestre
Segons la mateixa SETI, el mètode més realista i amb més possibilitats d'èxit
són les ones de ràdio: captar ones i enviar ones, ja que aquest sistema hauria de ser
compartit per totes les civilitzacions tecnològicament avançades, tot i que no se sap la
freqüència de sintonia ni la direcció... Però, en qualsevol cas, no seria possible cap
diàleg degut al factor distància (Vmàx=C, és a dir, la velocitat de la llum), ja que segons
Drake les civilitzacions intel·ligents es troben entre 75 i 1790 anys llum de nosaltres!
(Suposem que volem dialogar amb algú que es troba a -Centauri (l’estel més proper a
nosaltres), a 4,3 A.ll.: tardaríem 9 anys en rebre la resposta de la primera pregunta feta
per nosaltres.
És per això que les ones de ràdio han de portar missatges i no preguntes. Aquest
ha d’estar codificat "d'una manera senzilla i fàcil". Tota la informació que es pot posar
en aquest missatge codificat són els números de l'1 al 10, els nombres atòmics dels
elements constituents de l'ADN (H,C,N,O i P), la fórmula estructural d'un segment
d'ADN, l’estructura de la doble hèlix de l'ADN, el nombre mitjà de nucleòtids del
patrimoni genètic humà, una figura humana, el nombre d'habitants humans a la Terra
(4000 milions, en aquella època), un esquema del sistema solar amb la Terra destacada,
l'alçada mitjana humana i la representació d'una antena.
Altrament, les millores tècniques han permès trobar un gran nombre de sistemes
planetaris extrasolars. La majoria de cops es tracta de gegants gasosos, llocs on
difícilment pot haver-hi vida, tot i que cada cop més es troben planetes terrestres.
Aquestes troballes són molt importants, no tan per l’esperança de no estar sols a la
nostra galàxia, sinó pel fet d’adquirir un millor coneixement del nostre entorn i poder
així conèixer-nos millor a nosaltres mateixos.
Tot i així, amb les noves troballes realitzades i els millors coneixements
científics, s’ha recalculat l’antiga fórmula de Drake, tot elaborant la fórmula de Drake
Modificada:
F=fp · ft · fv
70
Iniciació a l’astronomia
Can Comas (Pineda de Mar) - 2006
www.astroalella.org
on,
-fp: proporció d’estrelles amb planeta (aprox. 10-30%)
-ft: probabilitat que es trobin dins la zona d’habitabilitat circumestel·lar (aprox. 5-15 %)
-fv: probabilitat de biogènesis (>33%)
Aquest últim factor (fv) s’ha basat en la ràpida biogènensi que es va donar a la Terra,
entre 30 i 600 milions d’anys. Això faria pensar, als més optimistes, que un cop es
donen bones condicions per a l’evolució prebiòtica, aquesta succeeix i tendeix a crear
vida en molts dels casos.
En aquest cas, F oscil·la entre el 0,2 i l’1%. És a dir, hi hauria aquesta proporció de
planetes habitats, com a mínim amb un nivell de complexitat equivalent al bacterià.
Això es tradueix entre 200 i 3000 milions de planetes habitats dins la nostra galàxia
(recordem que la fórmula de Drake predeia entre 320 i 697.500 milions). A aquests
valors també es poden seguir aplicant càlculs per tal d’intentar establir el nombre de
planetes amb vida intel·ligent i tecnològicament avançada.
Missatges i vehicles espacials
De caire una mica més anecdòtic, s’han enviat missatges en sondes, per tal que
algú els pugui interpretar. El Pioneer 10 (1973) i el Pioneer 11 (1974) ja han sortit del
nostre sistema solar i el primer d'ells d'aquí a 3200 anys arribarà a alguna estrella. Tots
dos porten una placa d'alumini, feta per Drake i C.Sagan, on hi ha gravat una sèrie
d'informacions: àtom d'H neutre, perfil de la sonda, sistema solar (on es veu com el
Pioneer surt de la Terra), posició del sol a la galàxia i figures d'un home i una dona.
Més tard, el 1977, els Voyager 1 i 2 transportaven un videodisc amb imatges i
sons relacionats amb la vida a la Terra i coneixements d'aquells anys, com ara la
genètica i biologia de diferents espècies, sons en 60 llengües, fotos científiques, fotos de
la vida quotidiana i 90 minuts de músiques tradicionals.
Aquest tipus de comunicació presenta dos grans problemes: el paller còsmic (cap
on anar?) i les distàncies, que encara es fan més llargues que en el cas de les ones de
ràdio.
71