Ángeles Díaz Beltrán Dpto. de Física Teórica Universidad Autónoma de Madrid Módulo C15, 3ª Planta, 313 Tfno: 914975569 [email protected] Curso 2011-12

Introducción a la Astronomía

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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

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•  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.

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Física (radiación ⇔ materia) Matemáticas (tiempo ⇔ materia ⇔ energía)

Astrofísica

Computación (herramientas y métodos de análisis) Química (constituyentes de la materia) Geología (estructura de los planetas)

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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

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Notación en potencias de diez: resulta de gran utilidad cuando se usan números muy grandes (potencias positivas) o muy pequeños (potencias negativas) 100 = 1

100 = 1

101 = 10

(deca)

10-1 = 0.1

(deci)

102 = 100

(hecto)

10-2 = 0.01

(centi)

103 = 1,000

(kilo)

10-3 = 0.001

(mili)

104 = 10,000

10-4 = 0.0001

106 = 1,000,000

(mega)

109 = 1,000,000,000

(giga)

1012= 1,000,000,000,000 (tera) Curso 2011-12

10-6 = 0.000001

(micro)

10-9 = 0.000000001 (nano) 10-12 = 0.000000000001 (pico)

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Potencias de diez

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ESCALA LOGARÍTMICA Escala lineal

Logaritmo

Escala lineal

Logaritmo

100 = 1

0

100 = 1

0

101 = 10

1

10-1 = 0.1

-1

102 = 100

2

10-2 = 0.01

-2

103 = 1,000

3

10-3 = 0.001

-3

104 = 10,000

4

10-4 = 0.0001

-4

106 = 1,000,000

6

10-6 = 0.000001

-6

109 = 1,000,000,000

9

10-9 = 0.000000001

-9

1012= 1,000,000,000,000 12 Curso 2011-12

10-12 = 0.000000000001 -12

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Escalas en la Tierra

(Importancia de los números en ciencia)   Radio = 6.400 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 1024kg => Densidad media = 6000 kg./ m3 Comparemos, agua 1000 kg./m3, rocas ~3000 kg./m3  Corazón de la Tierra está hecho de hierro y níquel Curso 2011-12

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El sistema Tierra- Luna

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VAMOS UN POCO MÁS LEJOS EL SISTEMA SOLAR EL SOL

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El Sol  Radio: 700.000 km,  Distancia: 1.5 x 108 km. (UA=Unidad Astronómica)  Masa: 2 x 1030 kg. (300.000 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/cm3

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El Sol

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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 Radio Solar Masa Solar Luminosidad Solar

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UA R M L

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1,49 x 10 8 Km 6,96 x 10 5 Km 1,99 x 10 30 Kg 3,82 x 10 26 W

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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 2011-12

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Sistema Solar

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Imágenes reales de Venus y la Tierra captadas por el satélite Voyager I

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ESTRELLAS ¿Qué hay a continuación, después de dejar el Sistema Solar? ✦ Próxima de Centauro a 300.000 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 = 300.000 km./s ◗  1 año luz = 9.5 x 1012 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

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Estrellas de la Vía Láctea

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La nebulosa de Orión

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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 = 25.000 - 30.000 años luz Contiene mas de 100 mil millones de estrellas Rota lentamente, 1 vuelta cada 200 millones de años.

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Galaxia espiral parecida a la Vía Láctea

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Esquema de la Vía Láctea

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Componentes de la Vía Láctea

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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

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El Grupo Local

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Distintos tipos de galaxias

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Agrupaciones de galaxias

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Efecto de los grandes cúmulos de galaxias

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Galaxias Peculiares

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Galaxias en interacción

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Colisiones de galaxias

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Galaxias emisoras en ondas de radio: RADIOGALAXIAS

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Galaxias activas

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Cuásares: objetos casi estelares

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Estructura del Universo

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Galaxias en los confines del Universo, al comienzo del tiempo

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Tamaños en el Universo

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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 Curso 2011-12

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13.7 x 10 9 años 12 x 10 9 años 9 x 10 9 años

2,5 x 10 8 años 1 x 10 17 años

1 x 10 9 años Ángeles I. Díaz

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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 --- 1 Mayo ➨  Formación del Sistema Solar --- 9 de Septiembre ➨  Formación de la Tierra --- 14 de Septiembre ➨  Origen de la vida --- Finales de Septiembre ➨  Células con núcleo --- Mediados de Noviembre ➨  Aumento del oxígeno en la atmósfera --- Primeros de Diciembre

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➨  Primeros gusanos --- Mediados de Diciembre ➨  Las plantas colonizan la Tierra --- 20 de Diciembre ➨  Dinosaurios dominan la Tierra --- 25 de Diciembre ➨  Primeros primates --- 29 de Diciembre ➨  Primeros humanos --- 31 de Diciembre 22:30 h. ➨  Aparición de la agricultura --- 40 s antes de medianoche del 31 de Diciembre ➨  Caída del Imperio Romano --- 3 s antes de medianoche del 31 de Diciembre

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