TEMA 1 ASTRONOMÍA. ÍNDICE NACIMIENTO DE LA ASTRONOMÍA COSMOLOGÍA -Modelo geocéntrico y...

TEMA 1

ASTRONOMÍA

ÍNDICE•NACIMIENTO DE LA ASTRONOMÍA

•COSMOLOGÍA

-Modelo geocéntrico y heliocéntrico

-La expansión del Universo

-El Big Bang: la gran explosión

-El Universo primitivo

•ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

•FÍSICA ESTELAR

•SISTEMA SOLAR

•LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

ALGUNAS DEFINICIONES

¿QUÉ ES LA ASTRONOMÍA?”Ley de las estrellas”Es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, principalmente de las leyes de sus movimientos.

¿QUÉ ES LA ASTROFÍSICA?Parte de la ciencia que estudia las propiedades físicas de los cuerpos celestes.

Hoy en día Astronomía y Astrofísica son términos equivalentes

(Página 12)

NACIMIENTO ASTRONOMÍA

¿COMO NACE LA ASTRONOMÍA?Hombre prehistórico Existencia de mitos para explicar la naturaleza

Ejemplo Sol

Mitología Egipcia Mitología Griega

Hace más de 5000 años (Babilonia) Nacimiento Astrología

(Página 10)

NACIMIENTO ASTRONOMÍA

Astrología”Conjunto de creencias que pretende conocer y predecir el destino de las personas, y con ese conocimiento pronosticar los sucesos futuros”

La astrología no es una cienciaNO SE PUEDE PREDECIR EL FUTURO

(Página 10)

NACIMIENTO ASTRONOMÍA

Gente que se dedica a la astrología

NACIMIENTO ASTRONOMÍA

La cultura griega: el nacimiento del pensamiento científico

Antigua Grecia Primera descripción matemática del universo

•Eratóstenes Mide el radio de la Tierra

•Hiparco de Nicea Primer mapa estelar(Página 11)

COSMOLOGÍA

¿Qué es la cosmología?Parte de la ciencia que se dedica al estudio de la estructura, origen y desarrollo del Universo

(Páginas 11-12)

Modelo geocéntricoPtolomeo (100-170 d. C.)Tierra fija en el centro del universo y astros giran a su alrededor.

COSMOLOGÍA

(Páginas 11-12)

Modelo heliocéntricoCopernico (1473-1543) Sol en el centro del universo. Planetas giran alrededor del Sol en órbitas circulares

COSMOLOGÍA

(Páginas 12-13)

Cosmología modernaDescribe el Universo Modelos matemáticos

Modelos del Universo

Universo Estático e Infinito Albert Einstein

Universo Dinámico y Finito

(Big Bang)George Gamow

Dinámico e Infinito Fred Hoyle

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D¿Cómo medimos velocidades en el universo?Espectro visible Conjunto de colores que componen la luz blanca (arco iris)

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D¿Cómo medimos velocidades en el universo?Líneas espectrales Líneas oscuras en los espectros huellas dactilares elementos

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D¿Cómo medimos velocidades en el universo?Efecto Doppler Variación de la longitud de onda Desplazamiento relativo

Longitud de onda = Color

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D¿Cómo medimos distancias en el universo?Estrellas variables cefeidas Periodo de variación proporcional al brillo

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

La expansión del universo

Ley de Hubble V=H0 x D¿Cómo medimos distancias en el universo?Estrellas variables cefeidas Periodo de variación proporcional al brillo

COSMOLOGÍA

(Páginas 14-15)

Ley de Hubble El Universo se expande

Pero, ¿Qué es lo que se expande?

COSMOLOGÍA

(Páginas 16)

El big bang: la gran explosión

El amanecer del tiempo

El universo se originó hace 13700 millones de años Big Bang

COSMOLOGÍA

(Páginas 16-17)

El big bang: la gran explosión

Eras del universo

1. Era de Planck t=[0s,10-43 s]

2. Era de la gran unificación

t=[10-43s, 10-35s]

3. Era de la inflación

t=[10-35s, 10-32s]

4. Era de los quarks

t=[10-32s, 10-12s]

5. Era hadrónica t=[10-12 s,10-3 s]

6. Era leptónica t=[10-3s, 1s]

7. Era de la nucleosíntesis

t=[1s, 3x105 años]

8. Era de los átomos y la radiación

t=[3x105 años, 3x106 años]

9. Era de las galaxias t=[3x106

años,presente]

Aparece la materia

COSMOLOGÍA

(Páginas 18)

El big bang: la gran explosión

Era de Planck (t=[0s,10-43 s])

Inicialmente Temperatura y densidad altísimas Singularidad

Física ¡no puede describir este periodo!¿Teoría de cuerdas?

Fig. pag. 16

COSMOLOGÍA

(Páginas 18)

El big bang: la gran explosión

Era de la gran unificación (t=[10-43 s, 10-35 s])

Fuerza de la gravedad se separa de las tres restantes

Fig. pag. 16

COSMOLOGÍA

(Páginas 18)

El big bang: la gran explosión

Era de la inflación(t=[10-35 s, 10-32 s])

En un instante minúsculo de tiempo universo incremento su tamaño espectacularmente 1050 veces

COSMOLOGÍA

(Páginas 18-19)

El big bang: la gran explosión

Era de la inflación(t=[10-35 s, 10-32 s])

Expansión desmesurada unas regiones crecen más rápido que otras

Aparición de irregularidades temperatura y densidad “arrugas”

Irregularidades germen de las futuras galáxias

COSMOLOGÍA

(Páginas 19)

El big bang: la gran explosión

Era de los quarks (t=[10-32 s, 10-12 s])

Radiación Se transforma espontáneamente en materia

Asimetría materia, antimateria

Inicialmente materia primordial = Quarks, Leptones

Quarks, Leptones constituyentes fundamentales de la materia partículas más

pequeñas

COSMOLOGÍA

(Páginas 19)

El big bang: la gran explosión

Era de los quarks (t=[10-32 s, 10-12 s])

Quarks 6 tipos se combinan protones y neutrones

Leptones 6 tipos electrones, neutrinos, etc

Fig. pág. 18

COSMOLOGÍA

(Páginas 21)

El big bang: la gran explosión

Era hadrónica (t=[10-12 s, 10-3 s])

Temperatura baja lo suficiente fuerza nuclear fuerte Protones y neutrones

(partículas hadrónicas)

Era leptónica (t=[10-3 s, 1 s])

Se forman nuevas partículas electrones (leptones)

COSMOLOGÍA

(Páginas 21)

El big bang: la gran explosión

Era de la nucleosíntesis (t=[1 s, 300000 años])

Temperatura baja lo suficiente protones y neutrones se unen

Se forman los primeros átomos H, He y Li proporción primordial

H He Li75 % 24 % 1 %

COSMOLOGÍA

(Página 21)

El big bang: la gran explosión

Era de los átomos y la radiación(t=[300000 años, 106 años])

El universo se hace transparente radiación escapa sin obstáculos

Temperatura baja 2700 ºC

Se forma la radiación cósmica de fondo gas de fotones

COSMOLOGÍA

(Página 22)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

Se forman galaxias a partir nebulosas primordiales H, He, Li

Galaxias se forman por inestabilidad gravitatoria

COSMOLOGÍA

(Página 22)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

Composición del universo

COSMOLOGÍA

(Página 22)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

¿Qué es la Energía oscura?

COSMOLOGÍA

(Página 22)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

¿Qué es la Energía oscura?

Energía oscura produce fuerza de repulsión

Actúa en contra de la gravedad produce la expansión del universo

¡Los científicos no tienen claro que es!¡La energía oscura es el componente mayoritario del universo!

COSMOLOGÍA

(Página 23)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

Materia oscura

Materia de naturaleza desconocida que no emite ni refleja luz suficiente radiación para ser observada

Se observa por métodos indirectos

Materia observable 4 %Materia oscura 22 %

Curva de rotación en galaxias

Curva esperada

Curva observada

COSMOLOGÍA

(Página 23)

El big bang: la gran explosión

Era de las galaxias(t=[106 años, presente])

El futuro del Universo

Big Chill Gran enfriamientoBig Crunch Gran contracciónBig Rip Gran desgarramiento

Evolución del Universo

Big Chill

Big crunch

Big Rip

COSMOLOGÍA

(Página 20)

El big bang: la gran explosión

Herramientas para observar el origen del universo

Telescopios Observamos el pasado del Universo

COSMOLOGÍA

(Página 20)

El big bang: la gran explosión

Herramientas para observar el origen del universo

Aceleradores de partículas simulan instantes iniciales

COSMOLOGÍA

(Página 37)

En resumen …

Evidencias observacionales a favor Big Bang:

1. Ley de Hubble desplazamiento al rojo de las galaxias

3. Proporción de elementos ligeros (H, He, Li) en el Universo

2. La detección de la radiación cósmica de fondo

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

Universo Aspecto esponjoso

Galaxias se disponen en filamentos engarzadas a esqueleto cósmico

(materia oscura)

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

FILAMENTOS DE GALAXIAS

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

RACIMOS DE GALAXIAS

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

EL GRUPO LOCAL

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

El big bang: la gran explosión

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

LAS GALAXIAS (COMPONENTES)

Componentes

Polvo cósmico

Nebulosas

Estrellas

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

LAS GALAXIAS (MORFOLOGÍA)

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

LA VIA LACTEA

ESTRUCTURA DEL UNIVERSO

(Páginas 24-25)

LA VIA LACTEA (ESTRUCTURA)

FÍSICA ESTELAR

(Página 26)

LAS ESTRELLAS: FÁBRICAS DE ELEMENTOS QUÍMICOS

Caldo primordial Nucleosíntesis H, He, Li

¿Resto de elementos químicos? Producidos en el interior de las estrellas

FUSIÓN TERMONUCLEAR

Núcleo Alta temperatura y densidad Reacciones de Fusión

FÍSICA ESTELAR

(Página 26)

NACIMIENTO DE ESTRELLAS

Nacen en las nebulosas

Nebulosa Nube gaseosa H, He, otros elementos

FÍSICA ESTELAR

(Página 26)

NACIMIENTO DE ESTRELLAS

Nacimiento en nebulosas Inestabilidad gravitatoria protoestrellas

FÍSICA ESTELAR

(Página 26)

EVOLUCIÓN ESTELAR

Depende de la masa de la estrella

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR

Nacimiento

Gigante roja

Nebulosa Planetaria

Enana Blanca

Enana Negra

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR

Gigante Roja

Radio equilibrio fuerza gravitatoria y presión de radiación

Se consume todo el H del interior perdida de masa aumento del radio

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS TIPO SOLAR

Nebulosa planetaria

Temperatura aumenta Fusión del He en C

Estrella inestable Desprende sus capas externas nebulosa planetaria

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS DE TIPO SOLAR

Enana Blanca, Enana Negra

Enana blanca núcleo desnudo de la antigua gigante roja alta densidad

Enana negra se agota la fusión del He no emite luz negra

FÍSICA ESTELAR

(Página 27)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS DE TIPO SOLAR

FÍSICA ESTELAR

(Página 28)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

ESTRELLA GIGANTE AZUL

SUPERGIGANTE AZUL

SUPERNOVA

ESTRELLA DE NEUTRONES O

AGUJERO NEGRO

FÍSICA ESTELAR

(Página 28)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Estrellas gigantes o azules

Consume mucho más H emite mucha más energía color azul

FÍSICA ESTELAR

(Página 28)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Supergigante roja

Se consume todo el H Supergigante roja

Produce He, C, O, Ne, Mg, Si, Fe en diferentes capas

FÍSICA ESTELAR

(Página 29)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Supernovas

Se agotan las fuentes de fusión implosión explosión

Ondas de choque producen elementos pesados

Enriquecen el medio interestelar con elementos pesados sistema solar

FÍSICA ESTELAR

(Página 29)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Supernovas

FÍSICA ESTELAR

(Página 28)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Estrella de neutrones

Densidad altísima electrones y protones se recombinan neutrones

FÍSICA ESTELAR

(Página 28)

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Agujeros negros

Caso extremo Región del espacio de altísima densidad

Poderosa atracción gravitatoria Incluso la luz no puede escapar

Leyes de la Física no se pueden aplicar

Centro de la galaxia agujero negro supermasivo

FÍSICA ESTELAR

EVOLUCIÓN DE ESTRELLAS MASIVAS

Agujeros negros

Agujeros de gusano atajo en el espacio-tiempo

SISTEMA SOLAR

(Página 30)

FORMACIÓN

Teoría de la acreción

Supernova compactación de nebulosa

Centro del disco compactación Sol

Unión de partículas de polvo Planetesimales

Planetesimales dominantes Planetas

SISTEMA SOLAR

(Página 30)

FORMACIÓN

SISTEMA SOLAR

(Página 31)

PLANETAS

Orbitan alrededor del Sol

INTERIORES pequeños y rocosos EXTERIORES grandes y gaseosos

SISTEMA SOLAR

(Página 31)

PLANETAS ENANOS

Objetos Transneptunianos (TNO)

Plutón Ceres

SISTEMA SOLAR

(Página 31)

PLANETAS ENANOS

Objetos Transneptunianos (TNO)

Definición de planeta enano:

•Está en órbita alrededor del Sol

•Tiene suficiente masa para que su propia gravedad haya superado la fuerza de cuerpo

rígido, de manera que adquiera un equilibrio hidrostático (forma casi esférica).

•No es un satélite de un planeta u otro cuerpo no estelar.

•No ha limpiado la vecindad de su órbita

SISTEMA SOLAR

(Páginas 32-33)

CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR

Asteroides Cometas

Localización Cinturón de asteroides, Cinturón de Kuiper y Nube de Oort

SISTEMA SOLAR

(Página 32-33)

CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR

Cinturón de Asteroides situado entre Marte y Júpiter

Posibles fragmentos de un planeta

SISTEMA SOLAR

(Página 32-33)

CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR

Cinturón de Kuiper situado más allá de la órbita de Plutón

Segundo cinturón de asteroides

SISTEMA SOLAR

(Página 32-33)

CUERPOS MENORES DEL SISTEMA SOLAR

Nube de Oort situado en los confines del sistema solar

Restos de polvo y moléculas primitiva nebulosa del Sistema Solar

Lugar donde se forman los cometas

LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

(Páginas 34-35)

LOS VIAJES ESPACIALES

Transbordadores y cohetes

LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

(Página 36)

LOS VIAJES ESPACIALES

Sondas espaciales exploración del sistema solar

LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

(Página 36)

LOS VIAJES ESPACIALES

Sondas espaciales exploración del sistema solar

LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

(Página 36)

ESTACIONES ESPACIALES

Investigaciones y experimentos

MIR ESTACIÓN INTERNACIONAL

LA EXPLORACIÓN DEL ESPACIO

(Página 37)

SATÉLITES ARTIFICIALES

Diferentes usos comunicaciones, científicos, militares …