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OBSERVATORIO ASTRONOMICO CENTROAMERICANO DE SUYAPA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE HONDURAS

Ciudad Universitaria, Tegucigalpa M. D. C., Honduras

AN-111 INTRODUCCION A LA ASTRONOMIA

I PERÍODO ACADÉMICO 2011

LA LEY DE HUBBLE Y LA EDAD DEL UNIVERSO Hojas de Datos y Reporte de Actividad Práctica No. 8

Sección: _____________ Nombre del Profesor: _______________________________ Integrantes del Grupo de Trabajo:

CARNET NOMBRE COMPLETO DEL ESTUDIANTE

I. INTRODUCCION II. OBJETIVOS: Al terminar esta actividad práctica el estudiante será capaz de:

• Entender el significado de realizar observaciones de corrimiento al rojo. • Construir un Diagrama de Hubble. • Determinar la rapidez de expansión del universo y subsecuentemente su edad.

III. PROCEDIMIENTO

3.1 Recolectando los datos (Durante la Actividad Práctica)

Para cada una de las 5 galaxias observadas, complete los datos de tiempo de exposición, cuenta de fotones, relación señal/ruido y magnitud aparente que se le piden en la Tabla 1. Anote también los valores de las longitudes de onda de las líneas CaII H y K.

D A

A

F

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Tabla 1: Registro de Observaciones

Nombre del Campo

Tiempo de exposición (seg)

Cuenta de Fotones

Relación Señal a Ruido

Magnitud Aparente

λ de CaII K (Angstroms)

λ de CaII H (Angstroms)

Bootes1 Coma1 Cr Br1

Uma I-1 Uma II-1

IV. CÁLCULOS Y ANALISIS

4.1 Determinando la Velocidad (Después de la Actividad Práctica)

Utilizando la Ecuación 1 que aparece en el paso 5 de la Guía, calcule las velocidades vK y vH para cada una de las galaxias. Promedie estos dos los valores y anote el resultado en la Tabla 2.

Para facilitar los cálculos escribiremos la ecuación para calcular la velocidad de recesión en la siguiente forma: v = (λ/λ0 – 1) c.

Para obtener el valor de vK para cada galaxia, divida los valores de la columna (2) entre la columna (3), réstele 1 a este valor, y finalmente multiplique por la velocidad de la luz 3 x 105 km/s. El resultado se coloca en la columna (4) de la Tabla 2: Determinación de Velocidades. Los datos de la columna 2 son los mismos que aparecen en la Tabla 1 anterior.

D A

A

F

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Similarmente, para obtener el valor de vH para cada galaxia, divida el valor de la columna (5) entre la columna (6), réstele 1 a este valor, y finalmente multiplique por la velocidad de la luz 3 x 105 km/s. El resultado se coloca en la columna (7) de la Tabla 2: Determinación de Velocidades. Los datos de la columna 5 son los mismos que aparecen en la Tabla 1 anterior.

El valor de vave se encuentra sumando los valores de las columnas (4) y (7) y dividiendo el resultado entre 2. Esto es: vave = (vK + vH) / 2.

Tabla 2: Determinación de Velocidades

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

Nombre del Campo

λ de CaII K

(Angstroms)

λo de CaII K (Angstroms) vK

[km/s]

λ de CaII H

(Angstroms)

λo de CaII H (Angstroms) vH

[km/s]

vave [km/s]

Bootes1 4445 3933.7 38933.

4485 3968.5 39044 39019 Coma1 3933.7 3968.5 Cr Br1 3933.7 3968.5

Uma I-1 3933.7 3968.5 Uma II-1 3933.7 3968.5

4.2 Calculando las Distancias

En la Tabla 3: Determinación de Distancias, copie nuevamente los valores de la magnitud aparente de las galaxias estudiadas (Ver Tabla 1). Utilizando la Ecuación 2 (ver abajo) calcule la Distancia en pc y anote los valores en la Tabla 3. Cambie estos valores a Mpc, y anótelos también en la Tabla 3 (para convertir a megapársecs, divida el resultado entre 1,000,000).

(Ecuación 2)

D A

A

F

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Tabla 3: Determinación de Distancias

Nombre del Campo Magnitud Absoluta (M)

Magnitud Aparente

(m) Distancia [pc] Distancia

[Mpc]

Bootes1 -22 16.76 568,852,930 568.85

Coma1 -22 Cr Br1 -22

Uma I-1 -22 Uma II-1 -22

4.3 Creando nuestro Diagrama de Hubble

1. En el Grafico 1: Diagrama de Hubble, grafique la velocidad de recesión, v (es decir, su vave), en km/s, versus distancia, d, en Mpc, para las 5 galaxias para las que recolectó los datos. Marque los puntos sobre la grafica con los nombres de los campos.

D A

A

F

5

Resultados del Diagrama de Hubble

Constante de Hubble, Ho:

Ho de la línea de mejor ajuste: ______________ La edad del Universo (1/ Ho) es______________

¿Cómo se compara este resultado con las estimaciones actuales de Ho?

Edad y Tamaño del Universo Observable

D A

A

F

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1. En primer lugar, ¿qué es lo que universo observable significa? Simplemente quiere decir que es la parte del universo que podemos ver. Los límites del universo observable pueden ser definidos (al menos para nuestros propósitos aquí) como la distancia donde las galaxias están alejándose de nosotros a la velocidad de la luz, c. Las galaxias que están más alejadas están viajando mas rápido que la velocidad de la luz –vía la Ley de Hubble—así que nunca seremos capaces de verlas. Ellas han pasado los límites de nuestro universo observable. Con la definición anterior para los límites del universo observable (es decir, en la velocidad de recesión c), ¿cuál es el radio del universo observable? Exprese su respuesta tanto en Mpc como en años luz (1 pc = 3.26 años luz).

2. ¿Puede una galaxia tener un corrimiento hacia el azul en un universo en expansión? ¿Cómo? ¿Cuál galaxia sería más probable que tuviera un corrimiento hacia el azul? (Ayuda: usted puede escoger una galaxia que no esta incluida en los cinco campos a los que ha mirado).

3. ¿Cuáles son los dos valores que usted tiene que conocer para derivar la constante de Hubble? ¿Qué suposiciones tiene que hacer para calcular estos parámetros? ¿Piensa usted que estas suposiciones son válidas? ¿Por qué? ¿Por qué no?

4. Las estrellas más viejas ponen una restricción en la constante de Hubble. ¿Por qué es esto? Si las dos no concuerdan, ¿Dónde piensa usted que está el error? Piense en al menos un posible error en las mediciones de la constante de Hubble y uno en la edad de las estrellas mas viejas.

Nota: Esta Actividad Práctica se ha adaptado del Laboratorio CLEA, disponible vía Internet en la siguiente dirección de internet: http://www.gettysburg.edu/academics/physics/clea/CLEAhome.html

MCPC/MQM

“La Educación es la Primera Necesidad de La República.”

D A

A

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