La estructura del Universo

Transcripción

1 EL UNIVERSO

2 Big Bang En el instante t = 0 toda la materia del Universo, todas las fuerzas que actúan sobre ella, la energía, el espacio y el tiempo se encontraban comprimidas en tan solo unos pocos milímetros con densidad y temperatura muy elevadas (singularidad) Una singularidad es un punto infinitamente denso y caliente, de radio nulo que se encuentra en unas condiciones que la física actual no puede describir. Esta singularidad es tan inestable que produjo una gran explosión a partir de la cual surgió el espacio y el tiempo Así el Universo empezó a expandirse y enfriándose cada vez más El modelo del Big Bang induce que según el actual ritmo de expansión el t = 0 tuvo que ser hace millones de años Era de las galaxias -Comenzó cuando el Universo tenía 1 millón de años y se extiende hasta ahora -Los átomos de H, He y Li formaron una inmensa nebulosa primordial que dio lugar por la fuerza de la gravedad a las galaxias organizadas en cúmulos, supercúmulos.. -Las galaxias son enormes acumulaciones de polvo cósmico, nebulosas y cientos de miles de millones de estrellas. -En las galaxias, el espacio entre las estrellas no está vacío ya que contiene el medio interestelar. -Este medio interestelar está formado por una mezcla de gases (H y He) y polvo cósmico que contiene sustancias orgánicas sintetizadas por determinadas reacciones.

3 La estructura del Universo La Vía Láctea es una galaxia espiral en la que se distinguen las siguientes partes: Bulbo o núcleo: formado por un agujero negro y varios millones de viejas estrellas Disco: formado por polvo cósmico, nebulosas y estrellas jóvenes distribuidas en 5 brazos. Halo: formado por viejas estrellas agrupadas en cúmulos y estrellas aisladas En el brazo de Orión de la Vía Láctea se encuentra el Sol junto con un sistema de planetas que giran a su alrededor. Estos constituyen el Sistema Solar

4 Via Láctea (marcado nuestro Sol)

5 De qué está hecho el Universo? Modelo estándar Fuerzas fundamentales La materia que conocemos está constituida por átomos Las partículas subatómicas se mantienen unidas por fuerzas La composición química del Universo observable es: 75% hidrógeno 20% Helio 5% resto de elementos

6 Las estrellas Las estrellas son enormes esferas de gases H y He, que se mantienen unidos por acción de la gravedad. Estos gases están tan calientes que en el núcleo de la estrella se produce un tipo de reacción llamado reacción de fusión termonuclear. Los núcleos de los átomos de H colisionan con tanta violencia que se produce su acercamiento a unas distancias tan pequeñas que actúan las fuerzas nucleares. De este modo se produce la fusión o unión de dos núcleos de H para formar uno de He. Al mismo tiempo se produce la liberación de una gran cantidad de energía radiante (fotones).

7 Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas Las estrellas nacen en el seno de las nebulosas. Las nebulosas no son más que nubes de H, He y, en algunos casos, elementos químicos más pesados en forma de polvo. También puede haber sustancias orgánicas. Por acción de su propia gravedad el H comienza a acumularse formándose nebulosas cada vez más densas. A medida que esa masa crece la fuerza gravitatoria y la temperatura aumentan más y más. Se formará así una protoestrella. Esta protoestrella gira alrededor de su propio eje. A lo largo de millones de años la protoestrella se va haciendo más compacta y densa, lo que favorece las colisiones entre los átomos de H.

8 El aumento de la frecuencia de las colisiones aumenta la temperatura hasta un valor crítico de 10 x 10 6 ºC. En este momento comienzan las reacciones de fusión para formar He, que se va acumulando en el núcleo de la estrella. Tiene lugar, también, la emisión de gran cantidad de energía fotónica. En este momento se produce el encendido de la estrella.

9 Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas Si la estrella es pequeña (como el Sol) Con el tiempo todo el H se convierte en He, que se queda acumulado en el núcleo de la estrella. Este núcleo se compacta por acción de la gravedad y su temperatura irá aumentando hasta un valor crítico. La fusión del He produce mucha más energía que la del H, de forma que la fuerza expansiva gana a la gravedad haciendo que la superficie de la estrella crezca hasta convertirse en una gigante roja. La fusión del He rinde carbono (C) A continuación, la estrella empezará de nuevo a contraerse ya que la gravedad irá ganando lentamente terreno, a medida que se vaya consumiendo el He. El núcleo de la estrella queda ahora desnudo y constituye lo que se llama una enana blanca. La enana blanca obtiene su energía de la fusión del He, que conduce a la producción de C que se va acumulando. Cuando la enana blanca termine por agotar el He se irá enfriando lentamente pasando por los estadios de enana amarilla, marrón y, finalmente, negra (totalmente oscura y fría).

10 Nacimiento, evolución y muerte de las estrellas Todas las reacciones de fusión van produciendo energía pero la última de ellas que da lugar a la síntesis de Fe, no libera energía sino que la consume. A la fase del Fe sólo llegan las estrellas con una masa muy grande. Alguna de las protoestrellas pueden desarrollar sistemas planetarios a su alrededor que se formaría con estos elementos y sustancias. Somos polvo de estrellas

11 El Sistema Solar El Sistema Solar está constituido por: Una estrella (el Sol) Ocho planetas (con sus satélites) Planetas enanos Cuerpos pequeños (asteroides y cometas) Todos giran a su alrededor atraídos por su potente fuerza de la gravedad Los planetas son: Astros que orbitan alrededor del Sol Son los únicos cuerpos en sus órbitas porque han barrido sus alrededores Tienen la suficiente masa para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma esférica Muchos de ellos tienen satélites o lunas

12 Se pueden dividir en dos grupos: Planetas interiores o rocosos Planetas exteriores o gaseosos Planetas interiores o rocosos Están cerca del Sol Son rocosos y densos (formados por elementos pesados (Fe, Si, Mg, O, ) Durante millones de años, los numerosos impactos contra asteroides produjeron tanto calor que los planetas permanecieron fundidos (en estado líquido) En este estado se produjo una diferenciación geológica en distintas capas (atmósfera, corteza, manto y núcleo) Son Mercurio, Venus, Tierra y Marte Planetas exteriores o gaseosos Están más lejos del Sol Son gaseosos y gigantes Realmente son grandes esferas de gases (H y He) con núcleos de H líquido y rocas Son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno

13 El Sistema Solar (planetas enanos y cuerpos pequeños) Los planetas enanos son: Astros que orbitan alrededor del Sol No son los únicos cuerpos en sus órbitas porque no han barrido totalmente sus alrededores Tienen una masa suficiente para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma casi esférica Pueden tener satélites o lunas Son Plutón (que tiene un satélite llamado Caronte), Eris (más allá de la órbita de Plutón) y Ceres (localizado en el cinturón de asteroides) Los cuerpos pequeños son: Astros que orbitan alrededor del Sol No son los únicos cuerpos en sus órbitas Tienen una masa insuficiente para que su propia fuerza de la gravedad les confiera forma esférica; son pues irregulares

14 Los cuerpos pequeños aparecen en tres lugares principales: Cinturón de asteroides Cinturón de Kuiper Nube de Oort Cinturón de asteroides: Está situado entre las órbitas de Marte y Júpiter Los asteroides pueden ser antiguos planetesimales que no pudieron dar lugar a un planeta por acreción por la distorsión gravitatoria ejercida por Júpiter Cinturón de Kuiper: Está situado entre las órbitas de Neptuno y Plutón Nube de Oort: Está situada más allá de Plutón Está formada por polvo cósmico, fragmentos de roca y hielo y moléculas orgánicas (restos de la nebulosa primigenia) Los cometas son fragmentos de hielo y rocas (junto con moléculas orgánicas) que se dirigen al interior del Sistema Solar Cuando se acercan al Sol, se calientan y es entonces cuando se distinguen dos elementos: Núcleo de roca y hielo Cola de hielo vaporizado y pequeños fragmentos rocosos que refleja la luz del Sol

15 ORIGEN DEL SISTEMA SOLAR

16 De qué está hecho el Universo? Hoy en día, la mayor parte de las personas saben que el planeta Tierra no es plano y que no es el centro de todo lo que existe (modelo geocéntrico) Sin embargo, durante mucho tiempo es lo que se pensó al resultar más intuitivo Ptolomeo ( ) llegó a desarrollar todo un sistema matemático para predecir los movimientos de los planetas y del Sol Hubo que esperar hasta el s. XV para que Copérnico ( ) desarrollara el modelo heliocéntrico y negara la aparente evidencia de que el Sol sale por el E y se pone por el O Otros defensores del heliocentrismo fueron Kepler y Galileo, y por ello fueron perseguidos por la Inquisición El planeta Tierra no es más que el tercero de un sistema de planetas que giran alrededor del Sol (Sistema Solar) El Sol no es más que una estrella mediana corriente entre los miles de millones que forman nuestra galaxia (Vía Láctea) El Sistema Solar ocupa una posición alejada del centro de la Vía Láctea, en uno de sus brazos espirales La Vía Láctea no es más que una entre las cientos de miles de millones de galaxias existentes Todo esto, en realidad, solo es una pequeña parte de lo que existe

17 El Sistema Solar (planetas enanos y cuerpos pequeños)

18 Pulse para añadir texto PLANETAS DEL SISTEMA SOLA

19 Las dimensiones del sistema solar Es importante que a través de actividades los alumnos visualicen sus dimensiones (distancia y masa) Por ejemplo: Con los datos de la seguinte tabla ordena los distintos planetas en relación a su distancia al Sol

20 Debes asociar los elementos que te entrega tu maestro/a (dos avellanas, un garbanzo, una canica, dos nueces, un globo y dos esferas) con el tamaño de cada planeta, ayúdate de los datos de la tabla Sol Urano Venus Marte Mercu rio Xúpiter Neptuno Terra Saturno Radio (km)

21 LA FORMACIÓN DE LA TIERRA

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