Cuatro Sesiones de AstronomíaCuatro Sesiones de Astronomía

4. Galaxias y el Universo

Alberto Carramiñana Alonso

Liceo Ibero Mexicano, 16 agosto 2002

La Vía Láctea

• Constituidad por 1011 estrellas + gas + polvo + campos magnéticos + partículas de alta energía.

• El gas y polvo forman el medio interestelar.

El medio interestelar

• Distintos tipos de nebulosas:– Oscuras: obstruyen la luz (Cabeza de Caballo, glóbulos

de Bok). Observables en radio y microondas.

– De reflexión: dispersan la luz de estrellas cercanas

– Regiones ionizadas: cercanas a estrellas calientes.

– Nebulosas planetarias: alrededor de enanas blancas.

– Remanentes de supernova: en algunas se ha encontrado la estrella de neutrones. Brillantes en rayos X.

El gas del medio interestelar

• En radio vemos electrones moviéndose en campos magnéticos.

• En rayos gamma vemos electrones y protones chocando con gas del medio interestelar.

Nebulosas del medio interestelar

La nebulosa de Andrómeda

En el centro del debate Curtis - Shapley: ¿son las espirales nubes de nuestra galaxia o galaxias aparte?.

Tipos de galaxias

• Elípticas.

• Espirales.

• Irregulares.

Galaxias espirales

M101 M104

M106

M51

M81 y M82

M63

Galaxias activas

• El núcleo brilla mas que el resto de la galaxia.

• Muestran jets en radio o en el óptico.

• Divididas en subclases: “starburst”, cuasares, objetos Bl Lacerta, Seyferts (1 y 2)...

El centro de las galaxias activas

• La mejor explicación es un hoyo negro supermasivo (M>100 millones de M) en el centro de la galaxia.

• Un hoyo negro de estas dimensiones mide 4UA de diámetro: menor que el sistema solar.

Cúmulos de galaxias

El campo profundo de HubbleEl campo profundo de Hubble

La distribución de las galaxias

• Distribución de cientos de miles de galaxias.

• El Universo a gran escala presenta una estructura en filamentos, grupos y huecos.

Materia oscura no bariónica

• Se requiere materia oscura para explicar los movimientos de estrellas en galaxias y galaxias en cúmulos.

• Modelos de formación de galaxias y estructura a gran escala requieren mas materia de la que se ve.

El Universo en expansión

• Implícito en la formulación original de la relatividad general, corregida por Einstein para acomodar un Universo estático.

• La ley de Hubble (1929): v = Hd , donde 1/H es comparable a la edad del Universo (=2/3H en el modelo de Einstein- de Sitter).

• Hoy en día se estima H = 70 km/s/Mpc

El big bang

• Considerable evidencia observacional:– La expansión de Hubble.– El Fondo cósmico de microondas.– La abundancia del helio y otros elementos

ligeros.

• Debió ocurrir hace 15 mil millones de años.

El helio primigenio

• La mayor parte del helio debió formarse durante el big bang (las estrellas no han tenido tiempo suficiente).

• Los elementos mas pesados (Carbono en adelante) se formaron posteriormente (estrellas y supernovas).

• La abundancia primigenia del helio, litio, deuterio restringen las condiciones durante el big bang.

• De acuerdo a esto, la densidad de bariones es el 5% de la necesaria para cerrar el Universo: bar 0.05 .

El fondo de microondasEl fondo de microondas

• Interpretado como el vestigio de la gran explosión. • Emisión corresponde a un objeto a 2.726 grados Kelvin.

La formación de las primeras estructuras

• Pequeñisimas variaciones en la temperatura del fondo de microondas (1 parte en 100,000) indican donde se formaron las primeras grandes estructuras del Universo.

La situación presente del

Universo

• Mediciones del fondo de microondas indican: 1

• Mediciones de supernovas indican: 0 ¿la presión del vacío?

• El consenso es un Universo constituido por:– la constante cosmológica (70%)

– materia no bariónica (25%)

– materia bariónica (5%).

Archivos y referencias

• Bóveda celeste: http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002a.ppt

• Sistema solar: http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002b.ppt

• Estrellas: http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002c.ppt

• Galaxias: http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002d.ppt

• “The physical universe: an introduction to astronomy”, Frank Shu, Ed.University Science Books

• “Our evolving universe”, Malcolm Longair, Ed. Cambridge University Press

Astronomía en México

• Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica: http://www.inaoep.mx/

• Instituto de Astronomía de la UNAM:– CU: http://www.astroscu.unam.mx/– Morelia: http://www.astrosmo.unam.mx/– Ensenada: http://www.astrosen.unam.mx/

• Departamente de Astronomía, Universidad de Guanajuato: http://www.astro.ugto.mx/

• Artículos de divulgación “Un rincón cerca del Cielo”: http://www.inaoep.mx/rincon/