Primeros Astrónomos

• Aristóteles: Modelo geocéntrico (la Tierra se encontraba en el centro y la Luna, y demás planetas giraban a su alrededor).
• Aristarco de Samos: Modelo heliocéntrico (el Sol era más grande que la Tierra y todos los planetas giraban a su alrededor).
• Eratóstenes: Esfericidad de la Tierra.
• Hiparco de Nicea: Elaboró el primer mapa estelar.

Definiciones Clave

• Cosmología: Parte de la astronomía que estudia el cosmos (Universo).
• Astronomía: Ciencia que estudia los componentes del Universo.
• Astrofísica: Ciencia que aplica las leyes físicas para el estudio del comportamiento del Universo.

Evolución del Modelo Cosmológico

• Albert Einstein (1915): Proporciona una descripción matemática del Universo. Modelo estático e infinito, no tiene comienzo ni fin.
• Alexander Friedman (1922): Modelo del Universo en expansión.
• George Lemaître (1927): Modelo del Big Bang, era dinámico y finito. Tiene un momento de inicio a partir de un punto inmaterial infinitamente denso y caliente.
• Edwin Hubble (1929): Demuestra experimentalmente la expansión del Universo.
• George Gamow (1948): Modelo actualizado del Big Bang.
• Fred Hoyle (1948): Propuso el modelo cosmológico del estado estacionario (alternativo al Big Bang), admite la expansión del Universo pero concibe un Universo infinito que no tiene un principio definido, se genera materia de manera continua por mecanismos desconocidos.

Ley de Hubble

Ley de Hubble: V = H₀ · D

• D = Distancia entre galaxia y la Tierra.
• V = Velocidad de alejamiento de una galaxia.
• H₀ = Constante de Hubble 70 km/s/mpc.

El Modelo del Big Bang

El modelo del Big Bang deduce que toda la materia del Universo, las cuatro fuerzas que actúan sobre ella (gravedad, fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la nuclear débil), la energía, el espacio, el tiempo y el vacío, se encontraban bajo la forma de una singularidad: un punto inmaterial infinitamente denso y caliente, de radio nulo, en unas condiciones tan extremas que las leyes de la física actual tienen grandes dificultades para describir. Es decir, la energía va pasando a materia.

Estructura del Universo

El Universo contiene más de 100.000 millones de galaxias con tendencia a reunirse en enjambres (cúmulos), estos se agrupan (supercúmulos), que a la vez se disponen en filamentos (son murallas cósmicas).

Definición de Universo: Aspecto esponjoso y burbujeante, los racimos de galaxias se disponen como filamentos en las paredes de las burbujas, engarzadas en una especie de esqueleto cósmico formado por la materia oscura.

Definición de Galaxia: Acumulación de materia en forma de polvo cósmico, nebulosas y estrellas.

Vía Láctea

La Vía Láctea tiene forma de espiral, contiene nebulosas, polvo cósmico, millones de estrellas, en uno de cuyos brazos se encuentran el Sol, la Tierra y los demás planetas del Sistema Solar. Está formada por:

• Bulbo o núcleo: Enjambre de millones de estrellas con un agujero negro en su centro.
• Disco: Tiene forma achatada, 5 brazos en espiral: Perseo, Orión (nos encontramos), Sagitario, Centauro y Cisne.
• Halo: Forma esférica contiene cúmulos de estrellas.

Elementos Químicos, Nebulosas y Estrellas

La naturaleza de los diferentes elementos químicos varía según el número de protones, que es igual al número de electrones de que consta cada átomo. Los núcleos de hidrógeno, helio y una pequeña cantidad de litio se formaron durante la era de la nucleosíntesis, entre el segundo y los 10.000.000 años después del Big Bang que marcó el inicio del Universo.

Las estrellas nacen en las regiones frías del medio interestelar, en el seno de las nebulosas y viven, envejecen y mueren cuando agotan su combustible al cabo de millones de años.

Las nebulosas son nubes gaseosas de hidrógeno, helio, elementos químicos pesados en forma de polvo cósmico y cierta cantidad de compuestos orgánicos. Se han formado por causas diferentes y pueden ser oscuras o brillantes y de hermosos colores. Algunas son un criadero de estrellas. Otras, son restos de estrellas gigantes que explotaron.

Las estrellas son enormes esferas gaseosas de hidrógeno y helio. Estos gases están tan calientes y alcanzan temperaturas tan elevadas que convierten el interior de las estrellas en una gigantesca bomba de fusión termonuclear. Es una bomba que no explota, permite que la estrella ”se encienda” y emita gran cantidad de energía radiante.

Formación de una Estrella

Cuando una nebulosa comienza a derrumbarse bajo el influjo del ”tirón hacia adentro” de su propia gravedad, se fragmenta en glóbulos más pequeños, a partir de los cuáles se forman protoestrellas. Cada protoestrella gira alrededor de su eje, donde continúa actuando el colapso gravitatorio, que provoca una velocidad de giro creciente.

Evolución de una Estrella como el Sol

• Gigante roja: El hidrógeno se convierte en helio y las reacciones de fusión se desplazan hacia la periferia, donde aún existe hidrógeno disponible. Con la desaparición del hidrógeno se pierde masa, lo que provoca una disminución de la componente gravitatoria y un aumento de la componente expansiva: la superficie de la estrella aumenta de tamaño y se transforma en gigante roja.
• Nebulosa planetaria: Sus capas extensas se desprenden formando un anillo de humo estelar.
• Enana blanca: En el interior de la estrella se aloja el núcleo desnudo de la antigua gigante roja, que se transforma en esta estrella.
• Enana negra: Cuando se agota todo el helio, se enfría lenta y progresivamente hasta apagarse por completo, originando una estrella de carbono, oscura y fría.

Evolución de Estrellas Gigantes

En las estrellas de mayor masa que el Sol, la protoestrella se convierte en estrella gigante pero al consumir más hidrógeno libera más cantidad de energía y emite una luz intensa y azulada. Cuando estas estrellas consumen todo el hidrógeno se hinchan y se convierten en supergigantes rojas, cuyo gran núcleo se asemeja a una enorme cebolla. Cada una de sus capas concéntricas alberga un proceso diferente de reacción de fusión termonuclear que forma un elemento químico distinto. Todas estas reacciones de nucleosíntesis desprenden energía; pero la última de ellas no libera energía, sino que la consume.

Después de la síntesis del hierro, actúa la componente gravitatoria y la supergigante roja se colapsa, de tal forma que las ondas de choque generadas por esta tremenda implosión rebotan primero en un núcleo extremadamente denso y se propagan después a gran velocidad, produciendo una tremenda explosión que libera enormes cantidades de energía, eso es la supernova.

Estrellas de Neutrones, Agujeros Negros y Supernovas

Estrellas de neutrones y agujeros negros: Como consecuencia de la implosión, el núcleo de la supergigante roja sufre una compactación tan extraordinaria que queda convertido en una estrella de neutrones o si era muy másica en un agujero negro.

Supernovas: La fase de explosión de la estrella en un final y terrible estallido se llama supernova. En su holocausto nuclear se sintetizan los elementos químicos más pesados que el hierro, que se dispersan por el espacio intergaláctico, junto con el resto de los elementos originados en el interior de la estrella, y constituyen el polvo cósmico.

El Sistema Solar

El Sistema Solar se encuentra inmerso en una gigantesca burbuja, la Burbuja Local, formada por las explosiones de varias supernovas en los últimos millones de años. La supernova que marcó la muerte de una estrella gigante, situada en un brazo de la Vía Láctea, pudo representar el nacimiento del Sistema Solar. La onda expansiva generada por esta gigantesca explosión, originó la compactación de una inmensa nebulosa de gas, enriquecida con el polvo cósmico generado por la supernova, que comenzó a girar y se transformó en un disco gigante: El centro del disco se contrajo hasta formar una bola de gas hidrógeno y helio, que se fue compactando y calentando cada vez más. Hasta alcanzar temperaturas tan elevadas que comenzaron las reacciones nucleares en su interior; en ese instante el Sol se ”encendió” y comenzó a emitir gran cantidad de energía radiante. Las regiones periféricas del disco se desgajaron y formaron turbulentos remolinos, que atraparon el polvo cósmico, los gases, el hielo y las partículas rocosas, donde hubo 2 procesos:

• Coagulación: Las partículas de polvo cósmico colisionaron y se pegaron unas a otras, hasta formar partículas mayores (planetesimales).
• Acreción de planetesimales: La fuerza de la gravedad actuó sobre estos planetesimales del disco y provocó el impacto de unos cuerpos sobre otros y dieron lugar a ”embriones planetarios”.

Está constituido por: nuestra estrella, el Sol, que se encuentra en el centro y sus 8 planetas, los planetas enanos y los cuerpos pequeños (asteroides, meteoroides, cometas…) giran a su alrededor atraídos por su potente fuerza gravitatoria, que actúa como imán.

Los planetas son astros que orbitan alrededor del Sol, poseen una masa suficiente para que su propia gravedad les permita tener una forma casi redonda y son los cuerpos dominantes de su entorno. 2 clases:

• Planetas rocosos: Están más cerca del Sol y son rocosos y densos, semejantes a la Tierra. Este grupo incluye a Mercurio, Venus, la Tierra y Marte.
• Planetas gaseosos: Son planetas gigantes, poseen grandes envolturas gaseosas y en su interior aparece un núcleo interior rocoso. Incluye Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno.

Los planetas enanos son también cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol y poseen una masa suficiente para que su propia gravedad les permita tener forma casi redonda, pero tienen otros cuerpos en sus órbitas y no son satélites. Incluye Plutón, Ceres y Eris.