Ángeles Díaz Beltrán Dpto. de Física Teórica Universidad Autónoma de Madrid Módulo C15, 3ª Planta, 313 Tfno:

Transcripción

1 Ángeles Díaz Beltrán Dpto. de Física Teórica Universidad Autónoma de Madrid Módulo C15, 3ª Planta, 313 Tfno: Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 1

2 Astronomía y Astrofísica La Astronomía es la ciencia que trata del origen, evolución, composición y distancia de los cuerpos y la materia dispersos en el Universo. Incluye a la Astrofísica que estudia las propiedades físicas y la estructura de la materia cósmica Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 2

3 La Astrofísica comienza con los descubrimientos de la espectroscopía y la fotografía en el siglo XIX, que permitieron medir la cantidad y calidad de la luz emitida por los astros y posibilitaron su análisis para obtener: luminosidades, temperaturas, composición química etc... de dichos objetos. La tendencia a la aplicación de las leyes físicas a la interpretación de los datos observacionales cobró ímpetu durante la primera mitad del siglo XX. Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 3

4 Física (radiación materia) Matemáticas (tiempo materia energía) Astrofísica Computación (herramientas y métodos de análisis) Química (constituyentes de la materia) Geología (estructura de los planetas) Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 4

5 La Astronomía difiere de otras ciencias en que: No se pueden cambiar los parámetros de un experimento Las distancias son muy grandes Las escalas temporales son muy largas Incluye el estudio de fenómenos físicos bajo condiciones que no se pueden reproducir en el laboratorio Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 5

6 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 6

7 Notación en potencias de diez: resulta de gran utilidad cuando se usan números muy grandes (potencias positivas) o muy pequeños (potencias negativas) 10 0 = = = 10 (deca) 10-1 = 0.1 (deci) 10 2 = 100 (hecto) 10-2 = 0.01 (centi) 10 3 = 1,000 (kilo) 10-3 = (mili) 10 4 = 10, = = 1,000,000 (mega) 10-6 = (micro) 10 9 = 1,000,000,000 (giga) 10-9 = (nano) = 1,000,000,000,000 (tera) = (pico) Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 7

8 Potencias de diez Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 8

9 ESCALA LOGARÍTMICA Escala lineal Logaritmo Escala lineal Logaritmo 10 0 = = = = = = = 1, = = 10, = = 1,000, = = 1,000,000, = = 1,000,000,000, = Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 9

10 Escalas en la Tierra (Importancia de los números en ciencia) Radio = km (dos días para dar una vuelta en jet). Interesante: Superficie muy suave: montañas más altas, 8 km, océano más profundo 8 km => aspereza 1/800 Atmósfera delgada: ~100 km alto => 1/60 del radio. Masa = 6 x kg => Densidad media = 6000 kg./ m 3 Comparemos, agua 1000 kg./m 3, rocas ~3000 kg./m 3 Corazón de la Tierra está hecho de hierro y níquel Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 10

11 El sistema Tierra- Luna Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 11

12 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 12

13 VAMOS UN POCO MÁS LEJOS EL SISTEMA SOLAR EL SOL Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 13

14 El Sol Radio: km, Distancia: 1.5 x 10 8 km. (UA=Unidad Astronómica) Masa: 2 x kg. ( veces la Tierra) Densidad: 1.4 veces el agua (hecho de gas) unidades La masa del Sol M La Unidad Astronómica UA La densidad del agua 1 g/cm 3 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 14

15 El Sol Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 15

16 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 16

17 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 17

18 EL SOL COMO PATRÓN El Sol es la estrella más cercana y por lo tanto la mejor estudiada. Sus magnitudes se suelen usar como patrones de medida. Distancia Tierra-Sol UA 1,49 x 10 8 Km Radio Solar R 6,96 x 10 5 Km Masa Solar Luminosidad Solar M L 1,99 x Kg 3,82 x W Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 18

19 El Sistema Solar Hay nueve planetas en órbitas casi circulares moviendose en un plano. El más pequeño y más lejano, Plutón, con una órbita de 40UA, y una masa de 1/500 la de la Tierra (menos que la luna). A partir de la última reunión de la Unión Astronómica Internacional, celebrada en Praga en Agosto de 2007, Plutón ha dejado de clasificarse como planeta. Plutón se considera ahora el prototipo de una nueva clase: Planetas Enanos, dentro de los cuales se encuentran también su satélite: Carón y Ceres, el objeto más masivo en el Cinturón de Asteroides, entre otros. A la velocidad de la luz se necesitan 5.3 horas para salir del Sistema Solar. Un avión tardaría 17 x 40 = 680 años Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 19

20 Sistema Solar Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 20

21 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 21

22 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 22

23 Imágenes reales de Venus y la Tierra captadas por el satélite Voyager I Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 23

24 ESTRELLAS Qué hay a continuación, después de dejar el Sistema Solar? Próxima de Centauro a AU A esta escala las UA dejan de ser útiles Usaremos los años luz como unidad de distancia 1 año luz = distancia que recorre la luz en un año velocidad luz en el vacío = km./s 1 año luz = 9.5 x km. 1 AU = 8 minutos luz En un segundo la luz da 7 vueltas alrededor de la Tierra. Próxima de Centauro a 4.2 años luz Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 24

25 Estrellas de la Vía Láctea Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 25

26 La nebulosa de Orión Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 26

27 Sistemas de estrellas Están las estrellas distribuidas al azar en el cielo? No, las estrellas se organizan bajo ciertos patrones. La Vía Láctea es un ejemplo Descripción de la Vía Láctea " Distancia al centro = años luz " Contiene mas de 100 mil millones de estrellas " Rota lentamente, 1 vuelta cada 200 millones de años. Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 27

28 Galaxia espiral parecida a la Vía Láctea Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 28

29 Esquema de la Vía Láctea Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 29

30 Componentes de la Vía Láctea Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 30

31 Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 31

32 Galaxias y el Universo n La galaxia más cercana a la nuestra, y más o menos de las mismas dimensiones, es ANDROMEDA Distancia = 2 millones de años luz, sólo 80 veces el diámetro de la VL. n En relación a sus tamaños, en general, las galaxias están más cercanas unas con otras que las estrellas. n Es necesario usar telescopios para observar galaxias, excepto para Andrómeda y las Nubes de Magallanes n Las Galaxias se acumulan en grupos (decenas), cúmulos (centenas) y supercúmulos (millones) Tamaño de estructuras más grandes, 150 millones de años luz Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 32

33 El Grupo Local Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 33

34 Distintos tipos de galaxias Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 34

35 Agrupaciones de galaxias Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 35

36 Efecto de los grandes cúmulos de galaxias Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 36

37 Galaxias Peculiares Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 37

38 Galaxias en interacción Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 38

39 Colisiones de galaxias Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 39

40 Galaxias emisoras en ondas de radio: RADIOGALAXIAS Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 40

41 Galaxias activas Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 41

42 Cuásares: objetos casi estelares Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 42

43 Estructura del Universo Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 43

44 Galaxias en los confines del Universo, al comienzo del tiempo Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 44

45 Tamaños en el Universo Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 45

46 ESCALAS TEMPORALES Edad estimada del Universo Edad estimada de las estrellas más viejas de la Galaxia Tiempo estimado de vida del Sol Tiempo que tarda el Sol en completar una órbita alrededor del centro galáctico Tiempo medio entre colisiones de dos estrellas dentro de una galaxia Tiempo que tarda una galaxia en atravesar el cúmulo en que se encuentra 13.7 x 10 9 años 12 x 10 9 años 9 x 10 9 años 2,5 x 10 8 años 1 x años 1 x 10 9 años Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 46

47 LA VIDA DEL UNIVERSO EN UN AÑO Si el tiempo de vida del Universo lo dividimos en un calendario de 12 meses, esta es la secuencia de los acontecimientos: Big-bang --- Medianoche del 1 de Enero Formación de la Vía Láctea Mayo Formación del Sistema Solar de Septiembre Formación de la Tierra de Septiembre Origen de la vida --- Finales de Septiembre Células con núcleo --- Mediados de Noviembre Aumento del oxígeno en la atmósfera --- Primeros de Diciembre Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 47

48 Primeros gusanos --- Mediados de Diciembre Las plantas colonizan la Tierra de Diciembre Dinosaurios dominan la Tierra de Diciembre Primeros primates de Diciembre Primeros humanos de Diciembre 22:30 h. Aparición de la agricultura s antes de medianoche del 31 de Diciembre Caída del Imperio Romano s antes de medianoche del 31 de Diciembre Curso Introducción a la Astronomía Ángeles I. Díaz 48