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Nebulosas

En el cielo además de las Estrellas, Planetas y Cometas existen objetos con  apariencia difusa o forma de nubes y a estos se les conoce como Nebulosas.

El espacio interestelar no esta completamente vacío, contiene gas muy tenue y pequeñas partículas sólidas mas conocidas como Polvo. Para hacernos una idea de la densidad de la materia del espacio interestelar en nuestra Vía Láctea, sería como tomar un dedal de atmósfera terrestre y dispersarlo en un cubo de 25 kilómetros de lado. A pesar de esta baja densidad, las Galaxias son tan extensas, que  este gas aun así representa el 10% de su masa. El gas está constituido principalmente por Hidrógeno y Helio (aproximadamente hay 10 átomos de hidrógeno por uno de helio).

El gas en nuestra Galaxia no se encuentra distribuido uniformemente, la mayor parte de la materia se encuentra en el plano de la Galaxia, además el gas puede encontrarse en diferentes condiciones, puede estar muy denso y frío, en estado neutro, y en otros lugares especiales el gas está caliente en estado ionizado.

Es importante conocer las propiedades del material que se encuentra entre las Estrellas, el mismo que compone las Nebulosas. El estudio de este permite entender mejor la relación entre el gas y las Estrellas y con esto  las primeras fases de evolución del Universo.

 Una clasificación general de las nebulosas puede hacerse de acuerdo a  su naturaleza de emisión electromagnética o a la falta de ésta. Existen las Nebulosas Oscuras, las Nebulosas de Reflexión y las Nebulosas de Emisión.

Las Nebulosas Oscuras tienen este nombre ya que emiten nada o muy poca luminosidad, pues se encuentran muy lejanas a alguna estrella para poder calentarse al recibir la energía de éstas, sin embargo sí son capaces de absorber la luz de otros objetos, por lo tanto dificultan o “tapan” la observación a través de ellas.

 Vía láctea
La franja que caracteriza la Vía Láctea es, en su mayoría, una sucesión de Nebulosas Oscuras, las cuales absorben la luz tras ellas.

Las Nebulosas de  Reflexión reciben este nombre porque el gas que las compone sólo es capaz de reflejar el brillo de estrellas cercanas, las que  por ser muy pequeñas o  emitir poco calor su radiación ultravioleta no es capaz de excitar el gas de la nebulosa. “Las nebulosas de reflexión son usualmente azules, porque la dispersión es más eficiente para la luz azul que para la roja (misma razón que explica el color del cielo).

Nebulosa de Tempel (NGC 1435), Nebulosa de Reflexión Difusa

Las regiones de gas más comunes y más brillantes son las Nebulosas de Emisión. El gas absorbe la radiación de la luz ultravioleta proveniente de Estrellas  que la rodeen (generalmente estrellas masivas sobre 30 veces el tamaño del Sol y temperaturas de sobre 30000 °C), se calienta, se ioniza (se encuentra en forma de electrones y protones libres) y brilla de forma espectacular.

Las Nebulosas ionizadas por Estrellas calientes, a su vez, pueden dividirse en dos grupos: las Regiones H II y las Nebulosas Planetarias.

Una región H II es una nube de gas  ionizado por una estrella joven y de mucha mayor masa que el Sol. Como referencia este tipo de estrella pasa mucho menos tiempo en etapa de quemado de hidrógeno (1000000 de años y que en la misma fase nuestro sol tarda 10000000000 años), a su vez su masa es mayor y también su temperatura.

M8
Nebulosa Laguna (M8) Nebulosa del tipo Emisión

Por otro lado las Nebulosas Planetarias son regiones cuyas estrellas progenitoras, a diferencia de las regiones H II, son estrellas muy viejas, pequeñas y compactas (0,1 veces el tamaño del Sol), y por lo tanto de gran densidad, que han recorrido un largo camino evolutivo y están próximas a su fin. El análisis detallado de las Nebulosas Planetarias ha demostrado que las estrellas que les dan origen tienen entre 0,8 y 8 masas solares en el momento de su formación, es decir, se espera que una estrella como el Sol llegue a formar algún día una Nebulosa de este tipo.

Como hemos dicho, la materia interestelar se encuentra en diferentes estados, tamaños, densidades, lo que significa que presenta diversas condiciones de temperatura y estado de ionización y por lo tanto las formas de estudiarlo difieren en cada caso. Los astrónomos tratan de observar el medio interestelar en diversas longitudes de onda (en particular ondas de radio y de luz infrarroja complementan los de luz visible), lo que permite conocer de forma más completa las características de sus componentes.

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Cuásares

Un cuásar (nombre derivado de Quasi-stellar radio sources, fuentes de radio cuasi-estelares) es un objeto astronómico extremadamente energético, que ocasionalmente se puede hallar en el centro de una galaxia. Pese a su enorme luminosidad, típicamente son a penas un poco más grandes que el sistema solar.

Son la clase más energética de núcleos galácticos conocidos, siendo potentes fuentes de radiación electromagnética, que puede ser equivalente a la emisión de energía de cientos de galaxias. Debido a estas potentes emisiones, son detectables a muy grandes distancias. Un ejemplo, el más brillante desde la tierra, y el primero en ser identificado como tal, 3C 273, es visible en la constelación Virgo con telescopios medianos, pese a encontrarse a 749 Megaparsec del sistema solar (aproximadamente 2450045800000000000000000000 Km, para ponerlo en perspectiva).

3C 273, por el telescopio espacial Hubble.

 

 

3C 273 fue catalogado en 1959, y hasta principios de la década de 1980 poco se había indagado sobre su verdadera naturaleza. Actualmente, el consenso científico es que un cuásar es una región compacta en el centro de una galaxia, que rodea un agujero negro supermasivo (o bien un sistema binario, con dos agujeros orbitándose mutuamente). La radiación se libera producto de masa que cae en el anillo de acreción del agujero negro (Esto es, un anillo de material que orbita el agujero negro, similar, por ejemplo, a los anillos de Saturno).  Ocasionalmente los cuásares presentan jets, estos son emanaciones de materia liberada a alta velocidad en una dirección perpendicular al anillo de acreción.

Impresión artística – M. kornmesser.

Fueron observados por primera vez a través de radiotelescopios a mediados de siglo pasado. En apariencia eran similares a estrellas de poco brillo, pero presentaban espectros electromagnéticos desconocidos, que luego de varios años, se logró concluir que estos espectros correspondían a elementos conocidos, pero con grandes desplazamientos al rojo, indicando que debían ser cuerpos extremadamente distantes, y por ende muy antiguos, y enormemente luminosos. Su reducido tamaño, indica densidades de potencia enormemente altas.

Imagen de raxos x del cuásar PKS 1127-145, por el observatorio espacial Chandra.

A través de un telescopio común, un cuásar se ve de manera indistinguible a una estrella, debido a su tamaño reducido y lo distantes que son. Es también producto de esto, sin embargo, que son distinguibles por su peculiar espectro electromagnético. la radiación de un cuasar sufre de un mayor desplazamiento al rojo que muchos otros objetos. Esto se debe al desplazamiento al rojo gravitacional, debido a su gran masa, sumado al desplazamiento al rojo cosmológico, debido a la expansión del universo que aleja los objetos unos de otros (un ejemplo de efecto Doppler). La radiación que emiten, es en su mayoría en el espectro que va desde los infrarrojos hasta los rayos X, con un pico en la luz ultravioleta, aunque se han encontrado algunos que también emiten rayos gamma y ondas de radio.

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Galaxias

Galaxias

Galaxias

 

Nuestra galaxia es una de los cientos de billones que existe en el universo conocido. A través de las vastas extensiones del vacío interestelar las estrellas distantes se mantienen unidas por el largo alcance de la firme atracción de la gravedad. Durante años estas estrellas se han agrupado para formar galaxias que de por sí, son una acumulación de un ciento de billones de estrellas.

Vía Láctea  Los astrónomos hace mucho tiempo lograron dilucidar que la franja de estrellas y polvo que parecía rodear el cielo nocturno sobre ellos era nuestra galaxia, una mancha blanca. Es esa franja de luz colectiva de estrellas que el ojo humano no puede ver individualmente la que fue nombrada por los antiguos griegos como Vía Láctea. Es por esta razón que si hay cien billones de estrellas en nuestra galaxia y cientos de billones de galaxias en el universo se puede pensar que hay más estrellas en el universo que granos de arena en todas las playas del mundo.

astronomia-griega

Los dos tipos principales de galaxias son las espirales (Vía Láctea) con brazos y espirales y un delgado disco central y las elípticas con una forma más o menos esférica y sin brazos .Las espirales poseen mucho gas y polvo estelar en su interior donde nuevas estrellas se están formando en este momento. Las elípticas parecen haber formado sus estrellas hace mucho tiempo por eso no poseen gas ni tanto polvo estelar. Por otro lado son los núcleos galácticos activos, donde yace el fenómeno del Cuásar los que nos permiten observar esas remotas acumulaciones de estrellas. Son esos espectaculares flujos de energía los que permiten iluminar el universo.

Galaxia  Elíptica Galaxia Espiral

Viajando al pasado ya hace mucho tiempo, la materia y la energía que constituirían las galaxias no se hallaban muy lejos. Todo lo que llegó a convertirse en una galaxia surgió de una singularidad gravitacional conocida como Big Bang. Esta expansión del universo nos dice que tuvo un punto de partida en el tiempo. Luego de eso las reglas que rigen el universo comenzaron a conformarse, una de ellas la ley Gravedad. Esto permitió una vez que el universo ya estaba expandiéndose que las partes más densas comenzaran a contraerse dando vida a las galaxias.

Situándonos cronológicamente tendrían que transcurrir cientos de millones de años para que la primera galaxia llegara a existir luego del Big Bang ;sin embargo, no se tiene conocimiento exacto de cuándo sucedió pero se pueden observar galaxias alrededor de un billón de años después del Big Bang considerando el hecho de que solo percibimos la luz que ha abandonado las galaxias hace billones de años. De esta forma las galaxias que observamos tienen una mínima parte de la edad actual, solo un indicio de como eran antes de que existiese la tierra.

Para saber más de las galaxias lejanas tenemos que resolver los muchos misterios que guarda nuestra propia galaxia. Cuando intentamos observar su estructura nos encontramos con la dificultad que estamos dentro de ella y solo podemos ver lo que tenemos dentro. Además hay polvo y gas que estorban nuestra línea de visión por lo que en nuestra posición es difícil observar la vía láctea en cualquier dirección.

En el intento de estudiar la vial láctea con sus 100 mil años de longitud y sus 3000 años luz de espeso núcleo enfocando nuestra atención en su centro repleto de polvo, gas y estrellas viejas encontramos algo verdaderamente tenebroso donde las leyes normales del tiempo y el espacio nos son aplicables. Acechando en su centro y quizá en el centro de todas las galaxias se halla un objeto astrofísico de proporciones inconmensurables en todos los sentidos. Donde la gran cantidad de masa dentro de su volumen tan pequeño ejercen una fuerza gravitacional inimaginable lo suficientemente fuerte como para devorar incluso la luz. Es esta región en el centro de nuestra galaxia de la que nada escapa es el punto sin retorno, un súper masivo agujero negro con 4 millones de veces la masa de nuestro sol el que sostiene la Vía Láctea y las demás galaxias por completo.

Impresión artística de agujero-negro_supermasivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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El origen del universo

universo

Muchas son las preguntas que mueven la ciencia, ¿Cómo se produce la energía del sol?, ¿Qué ocurre cuando una estrella agota su combustible?, ¿Cómo se forman los planetas?, ¿Cómo interactúan los planetas con su estrella?, entre muchas otras. Las incógnitas de nuestro universo han estado siendo descifradas por la curiosidad humana, mas, existen cuestiones fundamentales que se entrelazan en las raíces de conceptos filosóficos, ¿por qué estamos aquí y ahora? La pregunta fundamental clave es ¿Por qué se originó el universo?, ciertamente una pregunta complicada, la ciencia no ha sido capaz de responder el por qué, sin embargo las teorías intentan explicar el cómo.

 

¿Cómo se originó el universo?

Edwin Hubble fue un astrónomo que en la década de 1930 confirmó que el universo se estaba expandiendo. Esta afirmación fue el resultado del análisis de las observaciones de nebulosas. De estas nebulosas muchas presentaban un “corrimiento al rojo”, acción del efecto Doppler sobre la luz, es decir, se estaban alejando de nuestra posición. Aunque algunas presentaban “corrimiento al azul”, es decir se acercan. Se concluye que tales corresponden a un “grupo local” de galaxias más cercanas con interacciones entrelazadas. A diferencia, las galaxias con corrimiento al rojo se encuentran más alejadas y la expansión universal se muestra con más fuerza. El universo se expande aumentando las distancias entre 2 puntos cualesquiera, una expansión uniforme, lo que hace que, acumulado, en la regiones externas de nuestro universo se haga muy visible el efecto.

bigbang

Tomando lo anterior y practicando una regresión, surge la hipótesis de un universo alguna vez colapsado en un único punto. Infinitamente denso y de temperatura extrema, donde las leyes físicas que rigen nuestra realidad no estaban definidas, el tiempo y la distancia no tienen sentido. Cabe destacar que esta fase temprana del universo, el volumen es ínfimo comparado con las dimensiones actuales, sin embargo, nuestras unidades de medida tienen sentido sólo dentro de nuestro espacio tridimensional cerrado, por lo que la pregunta que naturalmente surge, sobre cruzar las “fronteras” del universo, presenta un conflicto. Contando con la premisa de un inicio, el universo tiene una expansión limitada, podríamos pensar en cuando el universo tenía el tamaño de una pelota de fútbol, bastante pequeño para nosotros, pero para las entidades/objetos que se encuentren dentro ese espacio será todo. Imaginar lo que se podría encontrar fuera del universo implica abandonar todo paradigma físico de nuestro universo y liberar la imaginación. Como se mencionó, en el origen nuestras leyes físicas no aplicaban, en la singularidad las condiciones distaban mucho de lo actual, y es cuestionable la homogeneidad de este punto original, pues a medida que se expande se generan asimetrías, como la relación entre materia y antimateria.

El big bang es la singularidad en el espacio-tiempo, el máximo donde podemos estudiar con nuestras herramientas actuales. Luego de este momento en que se rompe esta singularidad y comienza la expansión universal, la teoría de inflación cósmica nos indica un crecimiento extremadamente rápido del volumen del universo, permitiendo establecer las condiciones adecuadas para que la materia y la energía se estabilicen, derivando en las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza. Luego de esto los procesos se volvieron mucho más lentos. Hay que considerar que todo esto ocurre en una fracción de tiempo mínima. Aún continúa la expansión universal y se han propuesto hipótesis sobre el destino que le depara al universo, relacionadas a la forma de origen.

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Esta es la primera entrada de un micro-blog que estaremos publicando semanalmente, te invitamos a continuar leyéndonos.

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