Grupo Ciencias Planetarias Universidad del País Vasco

Transcripción

1 APROXIMACIÓN DE LOS CONTENIDOS DE ASTRONOMÍA AL PROFESORADO Agustín Sánchez Lavega Grupo Ciencias Planetarias Universidad del País Vasco

2 1. Técnicas de vanguardia en Astronomía Telescopios avanzados en Tierra Radiotelescopios Telescopios de partículas Telescopios Espaciales Naves espaciales (sondas interplanetarias)

3 La radiación electromagnética información del Universo (no única) Longitud de Onda Electromagnética (m) Energía

4 km/hr Naves interplanetarias

5 2. Estructura del Universo Conocer la estructura actual del Universo Conocer su edad Galaxias Estrellas Sistemas planetarios

6 El Universo en gran escala 4.000x10 6 años luz Record: millones años-luz de distancia

7 Número galaxias = millones Tamaño de una galaxia normal = años-luz 1 año-luz = x3600x24x365 kms = kms (9.5 billones de kms) Número estrellas/galaxia = millones

8 Espirales Elípticas Irregulares Galaxias Normales

9 La Vía Láctea años luz

10 Tipos de estrellas (Masa) Enanas rojas Sol Supergigantes azules 80-90% Gigantes rojas Relación Masa-Luminosidad Relación Temperatura Color Nacen-Evolucionan-Mueren

11 Sistemas Planetarios Sistema Solar 58 millones de kms kms kms kms 150 millones de kms 6000 millones de kms Edad Sistema Solar= millones de años

12 3. Origen Universo: El Big Bang La expansión del Universo Radiación de fondo de microondas Abundancia elementos químicos Contenido materia-energía

13 (1) Ley de Hubble: Expansión del Universo λ 0 λ

14 Ley de Hubble Corrimiento al roj jo z (Velocidad) V = H 0 d (H 0 =72 km/s/mpc -1 ) Edad del Universo (1/H 0 ) = ±400 millones años Distancia (Mpc)

15 (2) Radiación de Fondo de Microondas Cuerpo Negro T= 2,74 K (-271,25ºC) COBE WMAP-Wilkinson δt T 10 5

16 (3) Abundancia Elementos Ligeros Abundancia de los elementos ligeros en el Universo: Hidrógeno (75%) Deuterio Helio (25%) Litio, Berilio formados a T ~ x 10 6 grados

17 Universo en Expansión (experiencia del globo)

18 Origen: Tiempo Espacio Del Big Bang a la evolución del Universo Tiempo Planck s Inflación (10-35 s) 1 seg-3 min Nucleosíntesis primordial Desacoplo R-M años Edad actual aproximada millones años Primeras Estrellas 200 millones años

19 Átomos Constituyentes del Universo Energía Oscura Materia Oscura Edad millones años (hoy) Neutrinos Materia Oscura Cúmulo de Galaxias Bala Luz Átomos Edad años

20 Contenido Materia y Energía Energía oscura: 73% [Constante cosmológica Λ fuerza antigravitatoria repulsiva ] Materia común (átomos): 4% No luminosa: Gas intergaláctico (3.6%) Neutrinos (0.1%), Agujeros negros (0.04%), Planetas Materia oscura: 23% Partículas exóticas: WIMPs, Neutralinos, axiones, Luminosa: Estrellas y gas (0.4%) Radiación (0.005%)

21 4. Origen Elementos Químicos [Elementos básicos formados en el Big Bang (H 1, D, He, Li 7, Be 9 )] Nucleosíntesis estelar ( Fe 56 ) Procesos de agregación rápida/lenta de neutrones elementos químicos hasta el 117.

22 FUSIÓN TERMONUCLEAR 4 H 1 1He 4 + m E = m c millones Tn/s P = 3,7x10 25 vatios T (núcleo) = 15 millones grados 1M (Sol) = 2x10 30 kg millones años

23 Nucleosíntesis: Evolución estelar Gigante Roja SOL Supernova II 117 Elementos Químicos

24 5. Origen Sistemas Planetarios Discos de gas y polvo ( nebulosa protoplanetaria ) Mecanismos de formación de planetas terrestres y gigantes.

25 Discos protoplanetarios acrección sistemas planetarios

26 Discos protoplanetarios Planetas gigantes en formación?

27 6. Sistemas Planetarios El Sistema Solar 322 Sistemas planetarios extrasolares 52 planetas por tránsitos (Masa y Radio determiandos)

28 Planetas terrestres y satélites km

29 Venus: Un infierno calcinado y venenoso Marte: Un mundo frío y seco

30 TITAN: Cassini y descenso Huygens (14 Enero 2005) Centenares de Lagos de hidrocarburos (Área polar Norte)

31 Gigantes gaseosos y helados H 2 H+ Núcleo? Hielos H 2 O-CH 4 -NH 3

32 Planetas Extrasolares Brillo (Estrella / Planeta) Brillo Planetas Jóvenes (My) Planetas Viejos (Gy) Planetas M < 13 M J (1 M J = 300 M Earth )

33 Efecto Doppler λ 0 M V r p seni a λ V r = c λ λ 0 M p sen i a

34 51 Pegaso b Planetas Gigantes a solo 6 millones kms!

35 55 Cancri (4 planetas) 322 Planetas 30 Sistemas planetarios múltiples (10 Nov. 2008)

36 Planetas en tránsito (eclipsan luz estelar) 34 Planetas en tránsito: Hot Jupiters (6-7 mill km) (P = 3-9 días) 2,5 horas Very Hot Jupiters (3-4 mill km) [1/17 Mercurio] (P = 1-3 días) T K Sodio en la atmósfera mag

37 Planetas ocultados: eclipse luz IR Detección de eclipses secundarios Emisión IR de ambos astros superpuesta decrece durante la ocultación del planeta tras la estrella Longitudes de onda IR: 3-20 µm (Spitzer, Telescopios IR en Tierra)

38 7. Vida en el Universo Origen de la vida Necesidades básicas para su aparición y desarrollo Zona de Habitabilidad

39 Universo en Evolución La escala del tiempo Formación Elementos en Estrellas Formación Sistemas Planetarios millones de años millones de años El Big Bang millones de años Formación Planetas Terrestres Formación de Planetas Gigantes Química de la Vida millones años -6 millones de años Neanderthal ( años) -500 millones de años años Homo Floreciensis ( años)

40 Bases de la vida en el Universo Fuente de energía + Agua líquida + Carbono (C, H, O, N, P, S) [ condiciones apropiadas ] = Vida? Macromolécula orgánicas célula

41 Vida Planetaria Condiciones apropiadas: Estrella y su ubicación galáctica Planeta Entorno planetario

42 Zona de Habitabilidad Estelar Zona de habitabilidad planetaria Atmósfera apropiada Estrella apropiada Entorno apropiado Gigantes: No migren Zona de Habitabilidad Planeta apropiado (Q int, Ω, B) Sincronismo por mareas

43 Tierra un punto azul-verde por ahora único

44 FIN

45 El Método Científico Predicciones OBSERVAR Y EXPERIMENTAR TEORÍA o MODELO LEYES HIPOTESIS Comunicación Científica Publicación Revistas - Congresos

46 Atmósferas de hidrógeno se evaporan

47 Evolución del Sol Sistema Solar