LAS GALAXIAS Y EL UNIVERSO.

LAS GALAXIAS Y EL UNIVERSO.

Cosmología de Aristóteles y Ptolomeo. El Universo Heliocéntrico. Cosmología Copernicana. Teoría de Newton. La manzana cayendo esta en órbita alrededor del centro de la tierra tal cual como la Luna. Newton muestra que las leyes del cielo y la tierra son las mismas. La Luna y la manzana se mueven siguiendo las mismas leyes. Las mismas leyes son validas en TODO el Universo. No hay privilegiados. Abre la puerta a una nueva visión capaz de predecir el futuro. Verificación: el descubrimiento de Neptuno. ¿De que esta hecho el Universo? Estrellas, planetas, gas y polvo; organizados en cúmulos de estrellas; en nebulosas; en galaxias. Pero mayoritariamente esta hecho de: materia oscura y energía oscura. El cielo nocturno es oscuro. Aun en las imágenes mas profundas el cielo es oscuro. Cosmología observacional a simple vista: La oscuridad del cielo nocturno nos sugiere que el UNIVERSO NO ES INFINITO. Puede ser finito (el Universo o las galaxias) en espacio y/o en tiempo. La luz que emiten los componentes del Universo: Estrellas, Gas y polvo (nebulosas), Cúmulos de estrellas, Galaxias. Existen diferentes tipos de estrellas: Grandes, Pequeñas, Rojas, Azules, Amarillas, Dobles (Binarias), Jóvenes, Viejas. ¿Qué es un cumulo de estrellas? Son estrellas formadas juntas al mismo tiempo. Estrellas posiblemente unidas gravitacionalmente. Hay dos clases de cúmulos: abierto (galáctico) y globular. Cúmulos abiertos: decenas de miles de estrellas; estrellas jóvenes, solo unos pocos millones de años de edad; pueden estar aun rodeadas por la nebulosa de donde se formaron; localizados en brazos espirales de la galaxia; ejemplo: las Pleiades. Cúmulos globulares: millones a cientos de millones de estrellas; estrellas viejas, de entre 6 y 13 billones de años; principalmente gigantes rojas o enanas; las estrellas están agrupadas muy juntas unas de otras, especialmente cerca del centro del cumulo (densamente); rodean el disco como un halo. ¿Qué es una nebulosa? Es una nube en el espacio. Hecha de gas ionizado y polvo. Pueden tener estrellas por dentro. La mayoría de las que nosotros vemos están por dentro de nuestra galaxia la Vía Láctea. Existen diferentes tipos: de Reflexión, Emisión, Absorción y Planetarias. ¿Qué es una galaxia? Un gran grupo de estrellas fuera de nuestra propia Vía Láctea; Conformada por billones a trillones de estrellas; También puede contener gas y polvo; Pueden ser de formas espirales, elípticas, o irregulares. Las Galaxias: vienen en diferentes tamaños: enanas, grandes y gigantes; vienen en diferentes formas y clasificaciones: espiral, elíptica, lenticular, irregular; Se ven en grupos y cúmulos. Galaxias Espirales: Tienen un disco plano, brazos espirales, una protuberancia central rodeada de un halo; algunas tienen un núcleo barrado; son bastante grandes (no hay espirales enanas); tienen montones de gas y polvo y las estrellas jóvenes en sus brazos, pero estrellas viejas y poco gas y polvo en sus halo central y núcleo. Nuestra Galaxia: La Vía Láctea: Tiene alrededor de 200 mil millones de estrellas y montones de gas y polvo; se piensa que es una espiral-barrada; tiene alrededor de 100 mil años luz de ancho; nuestro Sol está a mitad de camino del borde, girando a 200 km/s alrededor del centro de la galaxia; nuestro Sistema Solar tarda cerca de 200 millones de años para completar una órbita galáctica. Galaxias Elípticas: gama de forma entre esférica y elíptica; rango de tamaño entre enanas y gigantes; tienen muy poco gas y polvo; principalmente estrellas viejas; población estelar similar al núcleo de una galaxia espiral. Galaxias Lenticulares: Tienen un disco pero no brazos espirales; tienen poco o nada de gas o polvo. Galaxias Irregulares: cualquiera que no cuadre en las definiciones anteriores; usualmente tienen montones de gas y polvo y de estrellas jóvenes; pueden tener formas distorsionadas debido a la interacción con otra galaxia; tienden a ser la mayoría de galaxias enanas. La edad de las Galaxias: No es la dirección de la evolución, solo el promedio de edad del componente estelar. No se tiene aun una buena comprensión de la forma en que evolucionan las galaxias. Interacciones y colisiones: Ahora se piensa que los grupos y cúmulos de galaxias frecuentemente colisionan o chocan. La Vía Láctea se desplaza a unos 100 km/s hacia Andrómeda. Podemos chocar en alrededor 5 mil millones de años. Las estrellas no chocan. Se forman nuevas orbitas y montones de gas para formar nuevas estrellas. Grupos y Cúmulos Galácticos. Como nuestro Grupo Local, que incluye la Vía Láctea, Andrómeda y más de 30 galaxias pequeñas. Cientos de miles de galaxias, 60 millones de años luz de distancia del centro elíptico gigante. Supercúmulos: son agrupaciones de cúmulos. Tienen de 300 millones a mil millones de años luz de largo. Tienen de 100 a 300 millones de años luz de ancho. Y solo de 10 a 30 millones de años luz de espesor. La materia luminosa no es suficiente para doblar la luz de las galaxias distantes. La materia oscura es necesaria, de acuerdo con los estudios dinámicos de las galaxias individuales y los cúmulos de galaxias. Teoría del Big Bang (hace aprox.13.7 miles de millones de años): En 1915, Albert Einstein llego a la conclusión de que el Universo no podía ser estático, basado en su recientemente descubierta, teoría de la relatividad y añadiendo la constante cosmológica. Aleksandr Friedmann y Abbe George Lemaitre se acreditan con el desarrollo de los conceptos básicos del modelo del Big Bang, entre 1922 y 1927; sus cálculos sugieren que el universo se está expandiendo, no es estático. Años más tarde, Einstein llamó a su constante cosmológica el mayor error de su carrera. Expansión del Universo: En 1929, Edwin Hubble demostró que la mayoría de las galaxias se desplazan hacia el rojo (alejándose de nosotros), y que la velocidad de una galaxia es proporcional a su distancia (galaxias que están dos veces más lejos de nosotros se mueven dos veces más rápido) Pruebas de Hubble: efecto Cuando se observa el desplazamiento al rojo de galaxias, casi todas parecen estar alejándose de nosotros - el Universo se está expandiendo. Predicciones de la teoría del Big Bang: La abundancia de los elementos ligeros: H, He, Li. La teoría del Big Bang predice que estos elementos ligeros deberían haber sido fundidos de los protones y neutrones en los primeros minutos después del Big Bang. La radiación cósmica de fondo. El universo debe haber sido muy caliente. La radiación de fondo de microondas es el sobrante de calor remanente del Big Bang. Los 3 pilares del Big Bang: La expansión del Universo: Galaxias separándose, parecen haber estado todas juntas en un punto en el pasado. La radiación isotrópica de microondas de fondo. La abundancia de helio. Breve Historia del Universo: 10-43 segundos: la gravedad se separa de otras fuerzas. 10-35 a 10-32 segundos: las partículas fundamentales, los quarks y electrones. 10.6 segundos: se combinan los quarks en protones y neutrones. 1 segundo: Las fuerzas nucleares electromagnéticas y débiles son separadas. 3 minutos: los protones y los neutrones se combinan en los núcleos. Elementos Primordiales. 105 años: los electrones se unen a los núcleos para formar átomos; el Universo es transparente a la luz. 108 años hasta el presente: la materia colapsa en nubes, creando las galaxias y las estrellas. El contenido del Universo: De la masa-energía que componen nuestro Universo: 4% es materia ordinaria (de lo que nosotros y nuestro mundo estamos hechos). 23% es materia oscura. No se sabe de que está hecha. 73% es energía oscura. No se sabe de que está hecha. Un universo en aceleración: Algo está causando que la expansión del Universo se acelere. No se sabe lo que es, pero se le da el nombre de 'energía oscura', pero podría ser la constante cosmológica de Einstein. La aceleración se muestra en el universo actual, pero no era perceptible en el universo temprano.

LA MAGIA DE LAS REGIONES HII.

LA MAGIA DE LAS REGIONES HII.

Las Regiones HII son: Regiones de gas hidrógeno atómico muy tenue alrededor de estrellas jóvenes masivas y calientes, cuya radiación UV lo ioniza. El hidrógeno neutro se llama HI y el molecular H2. Al final de su vida, explosiones de supernovas y vientos de las estrellas masivas, expulsarán casi todo el gas, dejando un cúmulo estelar (como las Pleiades).
Las Regiones HII: Pueden estudiarse hasta grandes distancias del universo y ayudan a conocer la distancia y abundancia química de otras galaxias a partir de su “espectro”. En galaxias tipo Vía Láctea delinean los brazos espirales. Algunas, llamadas Regiones HII gigantes, contienen decenas de miles de estrellas muy jóvenes.
La magia de las regiones HII: Notar el característico color rojo debido al hidrógeno excitado/ionizado. Notar las asociaciones OB (cúmulos de estrellas) cuando se ven. Notar las columnas de polvo molecular que aparecen alineadas en dirección a las asociaciones OB.
Formación de estrellas: La Vía Láctea, nuestra galaxia, posee 200 mil millones de estrellas que aparecen, desde nuestra perspectiva, como una alargada y gigantesca estructura que se extiende en el cielo hasta alcanzar ambos confines del horizonte. Como toda galaxia espiral, presenta dos componentes principales: un disco muy delgado de cien mil años luz de diámetro, con un espesor que abarca tan sólo una centésima de este valor (es decir, mil años luz), y una protuberancia muy densa en el centro del disco, con forma esférica y llena de estrellas, el bulbo, que cubre una cuarta parte de su área total. Un diez por ciento de la masa galáctica se encuentra en forma gaseosa, formando nubes de diferentes tamaños y texturas, constituidas principalmente, como todo el Universo, por átomos de hidrógeno. La mayoría de las nubes se asientan en el disco, donde dan lugar a la formación de nuevas estrellas.

LENTES GRAVITACIONALES.

LENTES GRAVITACIONALES. “La atracción de la luz por la materia”

En 1804 el astrónomo, matemático y geodesta alemán, Johann Soldner, exploró por primera vez la desviación de la luz pasando muy cerca al Sol, y predijo que este ángulo era de 0,84 arcos de segundo. En 1911 Albert Einstein publicó un artículo titulado “Sobre la influencia de la gravedad en la propagación de la luz”, y aunque para ese momento no había desarrollado completamente la Teoría de la Relatividad, dedujo que el ángulo debía ser 0,83 arcseg. En 1914 se intentó medir el mencionado ángulo durante un eclipse de Sol en la península Rusa de Crimea, pero la primera guerra mundial impidió la misión. Mas Einstein desarrolló su TR antes de 1918 y predijo, esta vez correctamente, que el ángulo debía ser 1,74 arcseg, es decir el doble del anteriormente dicho. Para fortuna de Einstein, su teoría dio un paso decisivo cuando en 1919, durante un eclipse solar, Sir. Arthur Eddington confirmó este valor. Recientemente éste ángulo se ha medido con un error del 0,02%.
La Teoría de la Relatividad General postula Energía y Momento ⇔ Geometría. Esta relación toma forma en las denominadas: Ecuaciones de Campo de Einstein, las cuales rigen el comportamiento de la materia en un espacio-tiempo curvo (gravedad), y así mismo, la curvatura del espacio-tiempo debido a la presencia de una masa.
Subdisciplinas: *Multiplicidad de imágenes de Cuásars: La primera observación de un objeto lensado fue el cuásar doble Q0957+561, donde una masa súper gravitacional produce dos imágenes del mismo. ¿Pero cómo se sabe que son varias imágenes del mismo objeto?: Los espectros de varias imágenes parecen ser los mismos (idénticos). Los Redshifts (distancias) de las imágenes son idénticos. Existe un objeto entre las imágenes con un redshift mucho menor. Los flujos de las imágenes siguen curvas idénticas.*Microlensamiento de Cuásars: El paquete de luz que proviene de los Cuásars lensados cruza a través de nuevas galaxias o de sus halos, de modo que nuevas imágenes sean formadas. En este caso hoyos negros, estrellas, enanas marrón, incluso planetas actúan como lentes compactos o “microlentes”. El color da cuenta de la magnificación como función de la posición del Cuásar. *Anillos de Einstein: Si tanto la fuente como la lente son puntuales o tienen simetría esférica y reposan en la misma línea que los une al observador, se forma una imagen anular. *Arcos luminosos (Lensamiento Fuerte): Las galaxias también pueden ser lensadas gravitacionalmente. Sus imágenes pueden ser magnificadas, distorsionadas y fuertemente elongadas. El análisis de arcos gigantes en cúmulos de galaxias evidencian fuertemente la existencia de una misteriosa materia oscura dominante en los núcleos de los mismos. Los modelos de masa de cúmulos de galaxias son entonces una posibilidad de descripción cuantitativa del universo. *Lensamiento Débil: Se refiere a los efectos de la deflexión de la luz que no pueden ser medidos individualmente, sino más bien en un entorno estadístico. Además actúa en la línea de visión de todo el universo, por lo tanto cada trayectoria fotónica se verá afectada por todas las inhomogeneidades de materia. A partir de éste principio se puede reconstruir la distribución de masa que causa la distorsión. *Aspectos cosmológicos del Lensamiento Fuerte. *Microlensamiento Galáctico.
Entonces, se estudian los lentes gravitacionales porque: Es uno de los más grandes logros de la Teoría de la Relatividad General. Se destacan ilusiones ópticas fascinantes como multiplicidad de imágenes, magnificación y deformación de las mismas, entre otras. Es una herramienta poderosa para resolver diversos problemas astrofísicos, como se ve en las subdisciplinas anteriormente nombradas.