EL UNIVERSO

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Desde el big bang, la via lactea, hoyos negros y cientificos importantes en el ambito de la astronomia.

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EL UNIVERSO

  1. 1. Big Bang Big Bang
  2. 2. <ul><li>El Big Bang es un gran estallido que se produjo simultáneamente, en todo el espacio. Cada partícula de la materia comenzó a alejarse muy rápidamente una de la otra. </li></ul>Definición
  3. 3. Los físicos teóricos han logrado reconstruir los hechos desde el comienzo del Big Bang, a partir de 1/100 segundos. La materia lanzada en todas direcciones por la explosión está constituida por: >partículas elementales: electrones, positones y neutrinos >partícula más pesadas: protones y neutrones Big Bang
  4. 4. Año 1929 Edwin Powell Hubble Fue uno de los más aportadores en la visión del Universo Descubridor
  5. 5. Teoría del estado estacionario El Universo no solo es uniforme, sino también en el tiempo. Su apariencia ha sido exactamente la misma en cualquier época, debido a que el tiempo existe desde tiempos infinitos. La nueva materia se crea continuamente de la nada, y por eso la densidad del Universo se mantiene constante a pesar de la expansión. Hipótesis del fotón cansado Si no se acepta que el Universo está en expansión, sino que las galaxias se encuentran fijas a una misma distancia, solo se puede postular que los fotones pierden energía al atravesar las distancias cósmicas, por lo que llegan aquí con menos energía de la que poseen. Teorías e hipótesis
  6. 6. La mayoría de los físicos y astrónomos de la actualidad están convencidos de que la teoría de la Gran Explosión o Big Bang es esencialmente correcta, las pruebas más contundentes son: la radiación de fondo y la abundancia de helio en el espacio. Si no es así, entonces… ¿De dónde surgió el Universo?
  7. 7. La Vía Láctea
  8. 8. <ul><li>Se le ha llamado Vía Láctea a la banda luminosa, algo tenue que atraviesa el cielo nocturno. </li></ul><ul><li>Se ve mejor durante el invierno del hemisferio sur. </li></ul><ul><li>Su nombre es de carácter mitológico. </li></ul><ul><li>Según la mitología griega su origen sería, leche salida del pecho de Eva, la esposa de Zeus. </li></ul><ul><li>En esta zona del cielo el número de estrellas es mayor que en otras regiones. </li></ul><ul><li>La Vía Láctea forma parte de un conjunto de cuarenta galaxias llamado Grupo Local. Se cree que gran parte de la masa de la Vía Láctea es materia oscura por las curvas de rotación que tiene. </li></ul>
  9. 9. <ul><li>Es una galaxia grande en espiral </li></ul><ul><li>Aproximadamente tiene unos 100,000 millones de estrellas, entre ellas, el Sol. </li></ul><ul><li>Mide unos 100,000 años luz de diámetro y tiene una masa de más de dos billones de veces a la del Sol. </li></ul><ul><li>Además de estrellas también tiene nebulosas, cúmulos abiertos, gases y polvos interestelares, que se agrupan para formar sus brazos en forma de espiral. </li></ul><ul><li>La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. </li></ul><ul><li>El núcleo mide unos 8,000 años luz de diámetro. </li></ul><ul><li>Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. </li></ul>
  10. 11. <ul><li>¿Como gira la galaxia? </li></ul><ul><li>La Vía Láctea no es un objeto sólido y compacto. </li></ul><ul><li>Su velocidad de rotación depende de la gravedad, por esto no es igual en todos los puntos. </li></ul><ul><li>En los bordes externos menos poblados, las estrellas y demás objetos están sometidos a fuerzas débiles, por lo que se desplazan lentamente. </li></ul><ul><li>En el núcleo central, las estrellas obedecen a todo tipo de fuerzas: la velocidad media sigue siendo muy baja. </li></ul><ul><li>Los objetos de las regiones intermedias y densas sufren las fuerzas de miles de estrellas y se desplazan a 250 km/s. </li></ul><ul><li>En fin, la galaxia no tiene una rotación específica. </li></ul>
  11. 12. La galaxia se divide en tres partes: halo, disco y bulbo. <ul><li>HALO </li></ul><ul><ul><li>Estructura en forma de esfera que rodea la galaxia. </li></ul></ul><ul><ul><li>Casi no hay nubes de gas, por lo que carece de estrella. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se encuentran la mayoría de cúmulos globulares. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se cree que los grupos de estrellas se formaron cuando la galaxia era una gran nube de gas que colapsaba y se iba aplastando cada vez más. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se encuentra gran cantidad de materia oscura. </li></ul></ul><ul><ul><li>Se dedujo su existencia por las anomalías en la rotación galáctica. </li></ul></ul>
  12. 13. <ul><li>DISCO </li></ul><ul><li>Se compone principalmente de estrellas jóvenes. </li></ul><ul><li>Es la parte de la galaxia que más contiene estrellas y donde todavía hay formación estelar. </li></ul><ul><li>Los más característicos del disco son los brazos espirales, que son 4: Cruz-Centauro, Perseo, Sagitario y Orión (brazo local). </li></ul><ul><li>El Sistema Solar se encuentra en el brazo Orión o Local. </li></ul><ul><li>Los brazos son ondas de densidad que se desplazan independientemente de las estrellas contenidas en las galaxias. </li></ul><ul><li>BULBO </li></ul><ul><li>O núcleo galáctico </li></ul><ul><li>Se encuentra en el centro de la Vía Láctea. </li></ul><ul><li>En esta zona hay mayor densidad de estrellas. </li></ul><ul><li>Tiene una forma esferoidal achatada y gira como un sólido rígido. </li></ul><ul><li>En este centro hay un agujero negro de unas 2,6 millones de masa solares. </li></ul><ul><li>Lo detectaron por la observación de unas estrellas que giraban en torno a un punto oscuro a velocidades de más de 1,500 km/s. </li></ul>
  13. 15. Las diferentes regiones de la Vía Láctea no se parecen unas a las otras ni en su movimiento ni en las características de las estrellas. Por esto se introdujo el concepto de poblaciones estelares: son tres clases de poblaciones: 1. Población del Halo – Los objetivos se distribuyen en una esfera con una fuerte concentración hacia el centro de la Galaxia, son los más viejos de la galaxia. 2. Población del disco – Componen una estructura bastante Aplanada y concentrada hacia el plano galáctico. 3. Población de los Brazo Espirales - Son objetivos muy jóvenes: considerando su corta edad, se ha deducido que en los brazos espirales se originarían las estrellas a partir de la condensación del gas y del polvo del material interestelar.
  14. 16. Estrellas Calientes Al sur de la Vía Láctea en la constelación de Ara se pueden ver estrellas calientes azules, gas hidrógeno brillando en rojo y nubes oscuras de polvo. A 4,000 años de la Luna, las estrellas son jóvenes, masivas y muy energéticas. Su intensa radiación ultravioleta está desgastando el complejo de nubes de las estrellas cercanas. Estrellas frías El Sol no es una estrella caliente ni muy grande, ni luminosa, comparada con otras estrellas. Como ya sabemos, el sol es de gran importancia para nosotros, ya que es la fuente de energía que mantiene toda la vida de la Tierra. Esta estrella ha sido estudiada desde todos los puntos desde hace siglos por ser la más cercana.
  15. 17. El Sistema Solar El Sistema Solar está en uno de los brazos de la espiral, a unos 30,000 años luz del centro y unos 20,000 del externo. El análisis de la distancia de los cúmulos globulares, determinó que el Sol no se encuentra en el centro, sino a 25 mil años luz. Desde entonces se comenzó a considerar como una galaxia a la Vía Láctea. Más tarde se determinó que la Vía Láctea es una galaxia y dos brazos que parten del mismo.
  16. 19. ¡La Vía Láctea está desapareciendo! Cosmólogos han especulado que en 10^14 (12,026,042.82) años luz las estrellas de nuestro universo podrían quedarse sin combustible y desaparecen de la vista. Aún falta mucho tiempo para que se apaguen las estrellas, pero los investigadores afirman que el cielo nocturno ya esta desapareciendo. Un estudio reveló que dos tercios de la población cuando miran hacia el cielo nocturno, ya no pueden ver la Vía Láctea. La Vía Láctea está desapareciendo por causa de la contaminación lumínica (luces de las calles, avisos comerciales, casas, colegios, aeropuertos y otras fuentes). La Vía Láctea es una galaxia espiral de un diámetro de 100,000 años luz, con un grosor de 2,000 años luz. Hace millardos de años esta inmensa nube de gas se derrumbó bajo su propia gravedad y quedó aplanada por efecto de la rotación.
  17. 20. Las galaxias <ul><li>Son un conjunto de estrellas, polvo y gas que orbitan alrededor del centro debido a la atracción gravitatoria. Las estrellas se forman de ese polvo y gases que forman cúmulos de estrellas: cuando las estrellas alcanzan el final de su evolución vuelven a ser polvo. </li></ul><ul><li>Las galaxias más pequeñas contienen sólo un millón de estrellas. Las galaxias más grandes contienen más de un billón de estrellas. </li></ul>
  18. 21. ¿Cómo comenzó todo? <ul><li>El filósofo alemán Immanuel Kant diseño una hipótesis en la cual explicaba que el Sistema Solar se formó de una nube de gas. También dedujo que la Vía Láctea era un largo disco de estrellas formada por una nube giratoria de gas. </li></ul><ul><li>Kant estaba seguro que había más galaxias que la Vía Láctea. </li></ul><ul><li>Gracias a esto surgieron nuevos caminos para la astronomía investigando así más allá del Sistema Solar. </li></ul>
  19. 22. Immanuel Kant
  20. 23. Primera Vista <ul><li>William Parsons, un astrónomo británico, construyó el mayor telescopio de todo el siglo XIX y con el perfeccionamiento del mismo y la ayuda de William Herschel logró resolver las imágenes nebulosas de estrellas similares a la galaxia nuestra; estas eran las nebulosas espirales. Fue él primero en divisarlas. </li></ul>
  21. 24. Edwin Hubble <ul><li>Entre 1923 y 1924, Edwin Hubble utilizó un telescopio y observó la nebulosa de Andrómeda. Descubrió que se componía de un brazo nebuloso espiral y que era la galaxia más cercana a la Vía Láctea. Así, él comenzó descubriendo que las clasificaciones de Charles Messier de nebulosas, la mayoría eran galaxias. </li></ul>
  22. 25. Tipos de Galaxias <ul><li>Hubble, con el anterior descubrimiento, creó un sistema para diferenciar los tipos de galaxias. Las galaxias se clasificó con el siguiente diagrama: </li></ul>
  23. 26. Espirales <ul><li>Tienen forma de espiral con brazos que rodean el centro definiendo esa forma. Las estrellas más jóvenes se encuentran en los brazos mientras que las más viejas están en el centro. Estas galaxias contienen muchos gases en sus brazos que se convierten en estrellas. </li></ul><ul><li>Se designan con la letra S. Dependiendo del menor o mayor desarrolo del brazo se le asigna una letra a, b ó c ( Sa, Sb, SBa, SBb, SBc). </li></ul><ul><li>También tenemos las espirales barradas las cuales tienen un núcleo central atravesado por una “barra” de estrellas de cuyos extremos parten los brazos espirales. </li></ul><ul><li>Las lenticulares tienen forma de un disco con un abultamiento en el centro pero sin estructura espiral, se podrían definir fácilmente como espirales sin brazos. </li></ul>
  24. 27. Espirales
  25. 28. Elípticas <ul><li>Tienen diferentes formas: pueden parecerse a un balón de “rugby” o son esféricas. No producen muchas estrellas porque no contienen gas ni polvo. Su color es opaco por eso. Las denominan con la “E” y fueron subdivididas en 8 subgrupos: E0, E1, E2, E3, E4, E5, E6 y E7. </li></ul>
  26. 29. Elípticas
  27. 30. Irregulares <ul><li>No tienen forma definida y sus estrellas son más jovenes porque contienen mucho más polvo y gases. Las galaxias irregulares se simbolizan con la letra “I” ó “IR”, suelen ser enanas o pocos comunes. Se sitúan cerca de las galaxias grandes. </li></ul>
  28. 31. Irregulares
  29. 32. Agujeros negros
  30. 33. ¿Que son los agujeros negros? <ul><li>Los agujeros negros son regiones de espacio cual cuyo campo gravitacional es tan enorme que ni la radiación electromagnética mejor conocido como la luz puede escapar de su cuerpo luego de pasar por su horizonte de evento. EL nombre de agujero negro fue adoptado ya que los mismos contienen un interior invisible. </li></ul>
  31. 34. <ul><li>Un agujero negro es un objeto que tiene tres propiedades: masa, espin y carga eléctrica. La forma de la materia en un agujero negro no se conoce, en parte porque está oculta para el universo externo, y en parte porque, en teoría, la materia continuaría colapsándose hasta tener radio cero, punto conocido como singularidad, de densidad infinita, con lo cual no se tiene experiencia en la Tierra. </li></ul>
  32. 35. Tipos de agujeros negros: <ul><li>En teoría, los agujeros negros vienen en tres tamaños: mini agujeros negros, agujeros negros medianos y agujeros negros súper masivos. </li></ul><ul><li>Los mini agujeros son aquellos que fueron formados luego de lo que hoy conocemos como la teoría del Big bang. </li></ul><ul><li>Los agujeros medianos son aquellos formados luego de que alguna estrella colapse consigo misma o mejor expresado luego de su muerte estelar. </li></ul><ul><li>Los agujeros negros súper masivos las cuales son formados con una masa millones de veces mayor que aquella que le corresponde al sol. Estos viven en el centro de algunas galaxias incluyendo la nuestra el “milky way”. </li></ul>
  33. 36. <ul><li>Tomando en cuenta que la producción de partículas es más lenta cuanto mayor sea la masa del hoyo negro, resulta entonces que los hoyos negros súper masivos producen muy poca radiación Hawking y se consideran fríos , mientras que los hoyos negros estelares son más calientes . </li></ul><ul><li>Los Mini hoyos negros son los más calientes de todos y por eso terminan por explotar, porque la radiación Hawking se dispara hacia el final de su existencia. La temperatura del hoyo negro es inversamente proporcional a su masa. </li></ul><ul><li>El incremento de temperatura y luminosidad acelera la pérdida de masa hasta que el hoyo negro explota en una súbita emisión de rayos gamma. </li></ul>
  34. 37. Relatividad general y mecánica quantum. <ul><li>De acuerdo a la relatividad general la masa de un agujero negro es comprimido en un espacio de cero volumen por consiguiente dándole una fuerza infinita de atracción gravitacional. Los físicos le llaman a este fenómeno singularidad. Pero hay que mantener cautela con el mismo ya que la quantum mecánica sugiere que ningún objeto contiene un volumen que iguale a cero. Para los agujeros negros se trabaja con una data limitada en cuanto a sus teorías pero se utilizan aquellas que se ajusten mejor a la misma. </li></ul>
  35. 38. ¿Como se forma una estrella? <ul><li>Para entender la formación de un agujero negro, es importante entender el ciclo de formación de una estrella. Una estrella se forma al concentrarse una gran cantidad de gas, principalmente hidrógeno, las cuales, por gravedad empiezan a colapsarse entre sí. </li></ul><ul><li>Los átomos comienzan a chocar unos con otros, lo cual hace que el gas se caliente, tanto que luego de un tiempo las partículas de hidrógeno forman partículas de helio por fusión nuclear. Este calor hace que la estrella brille y que la presión del gas sea suficiente para equilibrar la gravedad y el gas deja de contraerse. Las estrellas permanecerán estables de esta forma por un largo periodo de tiempo, y mientras más combustible tenga la estrella, más rápido se consume, debido a que tiene que producir más calor. </li></ul>
  36. 40. Conociendo a Steven Hawking <ul><li>Stephen William Hawking ( 8 de enero de 1942 , Oxford ), físico , cosmólogo y divulgador científico del Reino Unido . Miembro de la Real Sociedad de Londres y de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos . Premio Príncipe de Asturias de la Concordia en 1989 y galardonado con la Medalla Copley en 2006 . Además el Profesor Hawking tiene doce doctorados honoris causa , se le concedió el CBE en 1982 y fue designado Compañero de Honor en 1989 , amén de numerosos premios y distinciones más. </li></ul>
  37. 43. La expansión del Universo
  38. 44. Definición y descubridor Con el término La Expansión del Universo, se indica una fuga aparente de las lejanas galaxias. Ésta fue determinada gracias al efecto Doppler desde finales de los años 20. El efecto Doppler lo creó Christian Andreas Doppler
  39. 45. Aunque el Universo esté en expansión, esto no afecta a los objetos que contiene. Es el espacio el que se estira y se lleva consigo los cúmulos de las galaxias. Esto no quiere decir que todo está en expansión, debido a que La Tierra no se ensancha, ni el Sistema Solar y ni mucho menos la Vía Láctea.
  40. 46. Cúmulos de las galaxias Cúmulo de Virgo - foto Cúmulo de la Cabellera Cúmulo de Perseo
  41. 47. La teoría de Einstein <ul><li>La relatividad </li></ul>
  42. 48. Principios <ul><li>Pretendía originalmente explicar ciertas anomalías en el concepto de movimiento relativo. </li></ul><ul><li>Desde su evolución, ha sido la base para que los físicos demostraran la unidad esencial de la materia y la energía; el espacio y el tiempo; y la equivalencia entre las fuerzas de la gravitación y los efectos de la aceleración de un sistema. </li></ul><ul><li>T uvo dos formulaciones diferentes: La Teoría de la relatividad especial y La Teoría de la relatividad general. </li></ul>
  43. 49. Teoría de la relatividad especial
  44. 50. Teoría de la relatividad especial <ul><li>Tiene dos postulados: </li></ul><ul><ul><li>El primero afirma que todo movimiento es relativo a cualquier otra cosa, y por lo tanto el éter, que se había considerado durante todo el siglo XIX como medio propagador de la luz y como la única cosa absolutamente firme del Universo, con movimiento absoluto y no determinable, quedaba fuera de lugar en la física, que no necesitaba de un concepto semejante. </li></ul></ul>
  45. 51. <ul><li>El segundo postulado afirma que la velocidad de la luz es siempre constante con respecto a cualquier observador. </li></ul><ul><li>La equivalencia entre masa y energía, según la conocida fórmula E=mc², en la que c es la velocidad de la luz y E representa la energía obtenible por un cuerpo de masa m cuando toda su masa sea convertida en energía. </li></ul><ul><li>Este dice que una parte de la masa de los átomos se transforma en energía. </li></ul><ul><li>Señala que nada puede superar la velocidad de la luz. </li></ul>Teoría de la relatividad especial
  46. 52. <ul><li>La teoría también establece que en un sistema en movimiento se verifica una dilatación del tiempo; esto se ilustra claramente con la famosa paradoja de los gemelos: </li></ul><ul><li>“ Imaginemos a dos gemelos de veinte años, y que uno permaneciera en la Tierra y el otro partiera en una astronave, tan veloz como la luz, hacia una meta distante treinta años luz de la Tierra; al volver la astronave, para el gemelo que se quedó en la Tierra habrían pasado sesenta años; en cambio, para el otro sólo unos pocos días&quot;. </li></ul>Teoría de la relatividad especial
  47. 53. Teoría de la relatividad general
  48. 54. <ul><li>Se refiere al caso de movimientos que se producen con velocidad variable y tiene como postulado fundamental el principio de equivalencia, según el cual los efectos producidos por un campo gravitacional equivalen a los producidos por el movimiento acelerado. </li></ul>Teoría de la relatividad general
  49. 55. <ul><li>Esta hipótesis, tomada por Einstein, fue provocada por el hecho de que la teoría de la relatividad especial no concuerda con la teoría de la gravitación newtoniana: si la fuerza con que dos cuerpos se atraen depende de la distancia entre ellos, al moverse uno tendría que cambiar al instante la fuerza sentida por el otro, es decir, la interacción tendría una velocidad de propagación infinita, violando la teoría especial de la relatividad que señala que nada puede superar la velocidad de la luz. </li></ul>Teoría de la relatividad general
  50. 56. <ul><li>Luego de esto, Einstein sugirió que la gravedad no es una fuerza como las otras, sino que es una consecuencia de que el espacio-tiempo se encuentra deformado por la presencia de masa. </li></ul><ul><li>Esto quiere decir que cuerpos como la tierra no se mueven en órbitas cerradas porque haya una fuerza llamada gravedad, sino que se mueven en lo más parecido a una línea recta, pero en un espacio-tiempo que se encuentra deformado por la presencia del sol. </li></ul><ul><li>De acuerdo con Einstein, la Tierra provoca una curvatura en el espacio-tiempo alrededor de ella, algo parecido a una bola de boliche descansando sobre una lámina elástica. Puesto que la Tierra gira, esta curvatura se distorsiona hasta un vórtice poco profundo. </li></ul>Teoría de la relatividad general
  51. 57. Espacio estático de Newton frente al espacio dinámico de Einstein.
  52. 58. <ul><li>Un efecto que corroboró tempranamente la teoría de la relatividad general es la deflexión que sufren los rayos de luz en presencia de campos gravitatorios. </li></ul><ul><li>Los rayos luminosos, al pasar de una región de un campo gravitatorio a otra, deberían sufrir un desplazamiento en su longitud de onda. </li></ul><ul><li>Otro sorprendente resultado de esta teoría es que el tiempo debe transcurrir más lentamente cuanto más fuerte sea el campo gravitatorio en el que se mida. </li></ul>Teoría de la relatividad general
  53. 59. GRACIAS POR SU ATENCION

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