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Unidad 2: Nuestro lugar en el Universo
2.1. El universo
Antigüedad:
Sumerios
Elaboración de un calendario agrícola basado en los movimientos celestes
Del Megalítico se conservan grabados en piedra de las figuras de ciertas constelaciones: la Osa Mayor, la Osa Menor y las Pléyades. En ellos cada estrella está representada por un alvéolo circular excavado en la piedra. Hay construcciones megalíticas que sirven para determinar solsticios, equinoccios, eclipses…
¿Cómo es el Universo?
Egipcios
Griegos
El calendario egipcio surge a principios del tercer milenio antes de Cristo y es el primer calendario solar conocido de la Historia, con una duración del año de 365.25 días (como el actual).El calendario Juliano y, más tarde, el Gregoriano - el que usamos actualmente -, no son más que una modificación del calendario civil egipcio.
Eudoxio y su discípulo Calipo propusieron la teoría de las esferas homocéntricas, capaz de explicar la cinemática del sistema solar.
¿Cómo es el Universo?
Universo de Aristóteles
Romanos
Los romanos adoptaron los conocimientos griegos y adelantaron poco en astronomía. En el periodo cristiano del imperio romano, se destruyeron los principales santuarios del conocimiento clásico (biblioteca de Alejandría, academia de Platón…
Modelo geocéntrico con muchas esferas donde estaban el resto de los objetos celestes.
¿Cómo es el Universo?
Los Árabes fueron quienes después de la decadencia de los estudios Griegos y la entrada de occidente en una fase de oscurantismo durante los siglos X a XV, continuaron con las investigaciones en astronomía dejando un importante legado: tradujeron el Almagesto y catalogaron muchas estrellas con los nombres que se utilizan aun en la actualidad, como Aldebarán, Rigel y Deneb.
Crearon observatorios astronómicos donde realizaron importantes avances en el estudio de los movimientos de los planetas y de la eclíptica.
¿Cómo es el Universo?
Árabes
•Alfonso X fomentó la traducción de libros astronómicos y astrológicos, en especial de procedencia árabe y judía, traducidos por lo general al latín y de esta lengua al castellano. Entre éstos pueden citarse los Libros del saber de astronomía.•En Europa dominaron las teorías geocentristas promulgadas por Ptolomeo y no se presentó ningún desarrollo importante de la astronomía.•En el siglo XV surgen dudas sobre la teoría de Tolomeo: el filósofo y matemático alemán Nicolás de Cusa y el artista y científico italiano Leonardo da Vinci cuestionan los supuestos básicos de la posición central y la inmovilidad de la Tierra. Había empezado el Renacimiento.
¿Cómo es el Universo?
Reinos cristianos
¿Cómo es el Universo?
Renacimiento Las aportaciones de Nicolás Copérnico supusieron un cambio radical en la astronomía.
Copérnico analizó críticamente la teoría de Tolomeo de un Universo geocéntrico y demostró que los movimientos planetarios se pueden explicar mejor atribuyendo una posición central al Sol, más que a la Tierra.
¿Cómo es el Universo?
Galileo
En principio no se prestó mucha atención al sistema de Copérnico (heliocéntrico) hasta que Galileo descubrió pruebas sobre el movimiento de la Tierra cuando se inventó el telescopio en Holanda.
En 1609 construyó un pequeño telescopio, lo dirigió hacia el cielo y descubrió las fases de Venus, lo que indicaba que este planeta gira alrededor del Sol. También descubriócuatro lunas girando alrededor de Júpiter.
El observador mas importante del siglo XVI fue TychoBrahe, un buen observador y con el dinero para construir los equipos mas avanzados y precisos de su época.
Desde 1580 hasta 1597, Tycho observó el Sol, la Luna y los planetas en su observatorio situado en una isla cercana a Copenhague y después en Alemania.
Realizó un catalogo estelar, dando la posición exacta de mas de 70 estrellas.
Sus observaciones, que eran las mas exactas disponibles, darían posteriormente las herramientas para que se pudieran determinar las leyes del movimiento celeste, dadas por su ayudante y uno de los mas grandes científicos de la historia: Johannes Kepler
¿Cómo es el Universo?
Johannes Kepler, formuló las leyes del movimiento planetario, afirmando que los planetas giran alrededor del Sol y no en órbitas circulares con movimiento uniforme, sino en órbitas elípticas a diferentes velocidades, y que sus distancias relativas con respecto al Sol están relacionadas con sus periodos de revolución.
¿Cómo es el Universo?
Isaac Newton:
A partir de las observaciones y conclusiones de Galileo, Tycho Brahe y Kepler, Newton llegó, por inducción, a sus tres leyes simples del movimiento y a su mayor generalización fundamental: la ley de la gravitación universal.
Newton además modificó los telescopios creando los telescopios reflectores Newtonianos que permitieron la observación mas claras de objetos muy tenues.
El desarrollo de este y otros sistemas ópticos, dieron a la astronomía un vuelco fundamental y se comenzaron a descubrir, describir y catalogar miles de objetos celestes nunca observados.
¿Cómo es el Universo?
Albert Einstein propuso su Teoría de la Relatividad General en la que se deduce que el universo no debe ser estático sino que se encuentra en expansión
William de Sitter elabora un modelo de un universo en expansión y Friedman y Lamaître llegan a las mismas conclusiones:Se comenzó a pensar que si el universo se encuentra en expansión alguna vez todo debió estar unido en un punto de luz al cual llamó singularidad o "átomo primordial" y su expansión "Gran Ruido"George Gamow bautizó este modelo como teoría del Big Bang.
Siglo XX
¿Cómo es el Universo?
EL UNIVERSO OBSERVABLE ES UN INMENSO VACÍO EN EL QUE FLOTAN MILLONES DE GALAXIAS , CONSTITUIDAS A SU VEZ POR MILLONES DE ESTRELLAS , PLANETAS Y NEBULOSAS .
NEBULOSA DEL CANGREJO
Es un remanente de una supernova. Los astrónomos japoneses y chinos registraron este violento acontecimiento alrededor del año 1.054. Esta es una composición de 24 imágenes individuales tomadas por el Telescopio Hubble, NASA,.
http://www.astromia.com/fotouniverso/fotosnebulosas.htm
¿De que está hecho el universo?
Desde el punto de vista químico, el universo observable está formado por los siguientes elementos
Otros (O,C,Fe,etc.)
20%
75%
5%
Hidrógeno
Helio
¿De qué está hecho el universo?
El espectro de la radiación
ELEMENTOS QUÍMICOS EN EL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO DE LA RADIACIÓN SOLAR (vídeo)
EL ESPECTRO DE LA LUZ DEL SOL NOS PROPORCIONA INFOR MACIÓN SOBRE LOS ELEMENTOS QUE LO COMPONEN
¿Cómo sabemos de qué está hecha una estrella?
EL UNIVERSO INFINITO: VÍDEOUNIVERSOSUPERCÚMULO DE VIRGO
GRUPO LOCAL DE GALAXIASVÍA LÁCTEA
SISTEMA SOLAR
EN EL UNIVERSO MEDIMOS LAS DISTANCIAS EN AÑOS-LUZ: DISTANCIA QUE RECORRE LA LUZ EN UN AÑO, VIAJANDO A 300.000 KM/S.
http://www.youtube.com/watch?v=1iRQop85TL8
¿Cómo está organizado el Universo?
¿Cómo está organizado el Universo?
LA FUERZA DE LA GRAVEDAD SEGÚN NEWTON
LOS CUERPOS SE ATRAEN, TANTO MÁS CUANTO MÁS PRÓXIMOS ESTÉN Y MAYOR SEA SU MASA.
•EN UNA GALAXIA, LAS ESTRELLAS GIRAN ALREDEDOR DEL NÚCLEO.•EN EL SISTEMA SOLAR, LOS PLANETAS GIRAN ALREDEDOR DEL SOL.•LA LUNA GIRA ALREDEDOR DE LA TIERRA. ¿?
¿Se mueve la materia que constituye el Universo?
LA EXPLICACIÓN DE EINSTEIN
La curvatura del espacio-tiempo es lo que produce la gravedad. El Sol deforma el espacio-tiempo y por eso la Tierra gira a su alrededor
http://www.cienciaonline.com/?p=155
•SON CONCENTRACIONES DE MATERIA DE ALTÍSIMA DENSIDAD .•SU CAMPO GRAVITATORIO ES TAN GRANDE QUE NI SIQUIERA LA LUZ PUEDE ESCAPAR DE ÉL.
CONOCEMOS SU EXISTENCIA POR LA RADIACIÓN EMITIDA POR LA MATERIA AL ACELERAR, JUSTO ANTES DE CAER EN EL AGUJERO NEGRO
¿Qué son los agujeros negros?
BIG BANG
EL UNIVERSO SE ORIGINÓ HACE UNOS 13.700 MILLONES DE AÑOS EN UNA GRAN EXPLOSIÓN
¿Cómo podemos explicar el origen del Universo?
¿Cuál es la edad del Universo?
La materia, hasta ese momento, es un punto de densidad infinita, que en un momento dado "explota" generando la expansión de la materia en todas las direcciones y creando lo que conocemos como nuestro Universo.
La explosión provocó la transformación de la energía en materia según la ecuación de Einstein.
Teoría del Big Bang?
Según se expandía el Universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-270 °C). Estos vestigios de radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1965
El hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang
Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y se condensaron en estrellas y en galaxias.
Teoría del Big Bang
EFECTO DOPPLER
¿Cómo surgió la idea del Big Bang?
Si las galaxias se alejan unas de otras, cabe pensar que en el pasado estuvieron más cerca y que en el principio toda la materia estaba concentrada en una zona muy pequeña
Al analizar la luz de las galaxias, se comprobó que las líneas espectrales de diferentes elementos estaban desplazadas hacia la zona roja del espectro, las galaxias se alejan unas de otras
LAS DOS LÍNEAS NEGRAS CORRESPONDEN A LA LUZ QUE FUE ABSORBIDA POR ÁTOMOS EN LA ATMÓSFERA DE LA ESTRELLA
EN REPOSO
SE ALEJA
SE ACERCA
Espectro de absorción de una estrella
En 1965, Arno Penzias y Robert Wilson , realizando experimentos con un radiotelescopio muy sensible, captaron sin querer una interferencia de microondas, que les llegaba desde todas partes, no importaba hacia donde apuntaban el aparato.Concluyeron que la radiación que recibían tenía un origen astronómico natural y que correspondía a la radiación (luz) que emitiría un objeto con una temperatura de 3 K. No podía ser otra cosa que el resplandor del Big Bang. Se le llamó: Fondo Cósmico de Microondas .
Pruebas del Big Bang
En 1948, Alpert, Herman y Gamow calcularon que, el el big bangexistió, la temperatura actual del universo sería de 3ºK
Pruebas del Big Bang
Diferencias en temperatura de la radiación cósmica de fondo observada por la sonda WMAP, el rojo temperaturas más calientes que la media y el azul más frías
El Big Bang y la historia del Universo
El Big Bang y la historia del Universo
� Inflación� Formación de la materia:
� Partículas subatómicas: electrones, quarks y fotones� Al cabo de 3 minutos, baja la temperatura y se forman los
protones y neutrones a partir de los quarks� Los primeros átomos: al cabo de 300.000 años se forman los
primeros átomos (hidrógeno y helio)� El encendido del universo: al formarse los átomos los fotones
pueden viajar libremente por el espacio: surge la radiación cósmica de fondo.
� Formación de las estrellas y galaxias: al cabo de 400 millones de años.
� La energía oscura: al cabo de 9.000 millones de años, las galaxias se aceleran. Se cree que se debe a la acción de una energía de naturaleza aún desconocida.
El Big Bang y la historia del Universo
El futuro del Universo
EL MISTERIO DE LA ENERGIA OSCURA
LA MATERIA-ENERGÍA EN EL UNIVERSO
Materia, energía y evolución del Universo
El futuro del Universo
� Densidad del universo mayor que la densidad crítica� Ocurrirá un “Big Crunch”, (Big Bang a la inversa)� Al terminar la época de expansión, el Universo volvería a
contraerse y calentarse
� Densidad del universo igual que la densidad crítica� El Universo se expandirá sin límite, hasta dejar a la Vía
Láctea aislada en el centro del Universo observable.
� Densidad del universo menor que la densidad crítica� El Universo se expandirá sin límite, a mayor velocidad cada
vez. Llegaremos al Big Rip
El futuro del Universo
Muerte térmica del Universo
�� Todas las estrellas masivas explotarTodas las estrellas masivas explotaráánn
�� Las estrellas similares al Sol acabarLas estrellas similares al Sol acabaráán como enanas n como enanas blancas en unos pocos billones de ablancas en unos pocos billones de aññosos
�� Tanto Tanto ééstas como el material intergalstas como el material intergalááctico acabarctico acabarááalimentando agujeros negros gigantesalimentando agujeros negros gigantes
�� Los agujeros negros acabarLos agujeros negros acabaráán evaporn evaporáándose, en ndose, en escalas de tiempo inimaginablesescalas de tiempo inimaginables
El futuro del Universo
Se hace gracias a la radiación que emiten los cuerpos.
Los detectores de esta radiación pueden ser:
Radioastronomía
Detectan las radiaciones de mayor longitud de onda.Se localizan en la superficie terrestre
Métodos de estudio del universo
Astronomía Infrarroja
Sirven para detectar regiones de formación de estrellas, núcleos de galaxias activas…
La atmósfera absorbe radiación IR, luego las observaciones desde tierra firme son limitadas.Existen muchos satélites IR (además de los dedicados a observatorios meteorológicos) como : Spitzer, Herschel, WISE, IRAS
Métodos de estudio del universo
Astronomía Visible
Mas antigua de todas.Opera en la zona del visible.Estudia objetos que emiten luz (galaxias, estrellas, etc.)Puede ser terrestre Very LargeTelescope o con satélites, Hubble,
Métodos de estudio del universo
Astronomía Ultravioleta
Sirven para detectar galaxias activas, novas, supernovas…
La atmósfera (capa de ozono) absorbe rad.UV, luego las observaciones se hacen desde satélites Explorador Ultravioleta Internacional , telescopio espacial Hubble, Explorador Ultravioleta Extremo.
Métodos de estudio del universo
Astronomía de rayos X y rayos gamma
Sirven para detectar procesos muy violentos como formación de agujeros negros o choques de galaxias:Se hace con satélites como: Explorador Observatorio Einstein, Chandra Observatorio de Rayos X.Fermi Gamma-ray Space Telescope, Astrorivelatore Gamma ad ImmaginiLeggero
Métodos de estudio del universo