La Luna

Es el objeto astronómico más cerca de nuestro planeta,  el único satélite natural de la Tierra, y el único objeto astronómico que ha sido visitado por personas. Los astronutas del Apollo 11 alunizaron por primera vez el 20 de Julio de 1969.

La Luna se formó hace unos 4.600 millones de años, al mismo o tiempo que se formaba la Tierra. Tiene un diámetro de 3,476km y está a una distancia media de 384,400km de la Tierra lo que son 1,3 segundos luz. Necesita 27,322 días para completar una órbita alrededor de la Tierra y su masa es el 1,23% de la masa terrestre.

La Luna tiene un pequeño núcleo rico en hierro, pero está principalmente formada por roca. Su superficie plagada de cráteres se dbe al bombardeo de asteroides cuando el sistema solar era joven, entre 500 y 700 millones de años después de su formación. La actividad volcánica continuó hasta hace unos 2.000 millones de años y es responsable de las flujos basálticos que inundaron la superficie, se enfriaron y se solidificaron en planicies. Estas planicies se conocen como “mares” aunque no contienen agua. No sñolo la Luna carece de agua, sino que no tiene atmósfera permanente. La atracción gravitatoria es sólo 1/6 de la gravedad en la superficie de la Tierra. Esta fuerza es muy débil como para mantener una capa de gas alrededor de la Luna. Hay, sin embargo, una muy ligera atmósfera temporal de sodio y potasio que es constantemente removida por los vientos solares.

Las fuerzas de marea entre la Tierra y la Luna frenaron la rotación de la Luna hasta sincronizarla con su órbita alrededor de la Tierra. Por eso la Luna siempre muestra el mismo lado de su superficie hacia la Tierra.  Conforme la Luna orbita la Tierra la mitad entera que mira hacia el Sol se ilumina, pero la cantidad de esa luz que vemos cambia. Por eso la Luna parece cambiar de aspecto o fase. El lado opuesto de la Luna también se ilumina parte del tiempo, así que es incorrecto referirse a él como “la cara oscura de la Luna” (Lo siento Pink Floyd).

Crédito: Tripulación Apollo 16NASA 
La Cara Opuesta de la Luna.  Imagen de la cámara métrica del Apollo 16 del limbo oriental del lado opuesto de la Luna. La parte inferior izquierda muestra una porción que es visible desde la Tierra. La mancha oscura  en el borde izquierdo es el mar Crisium y a su derecha está el mar Smythii. La parte superior derecha muestra la zona con más cráteres  del lado opuesto. La Luna tiene 3.475km de diámetro.

Otros efectos de las mareas lunares son el ralentizar la rotación de la Tierra e incrementar el tamaño de la órbita lunar. Así, la Luna se formó mucho más cerca de la Tierra que su posición actual. Se cree que la luna se formó por un reacoplamiento de los fragmentos resultantes de una colisión entre la Tierra y un cuerpo del tamaño de Marte en las últimas fases de la formación del Sistema Solar. Esto explicaría porque la densidad media de la Luna se parece tanto  a la densidad del manto terrestre.

La Luna Nueva es la posición en la que la Tierra, El Sol y la Luna están prácticamente alineados.  Las lunas nuevas son invisibles para nosotros desde la Tierra. El cuarto creciente es cuando la mitad del lado visible de la Luna está iluminado, lo que ocurre una semana después de la Luna Nueva. Entre los cuartos y la Luna Llena podemos ver que la Luna es como redonda en ambos lados, abultada. Una semana después de la Luna llena vemos el último cuarto menguante, cuando la otra mitad del lado visible está iluminada.  A menudo cuando la Luna se pone o aparece cerca del horizonte parece mayor que cuando está en posiciones más altas en el cielo. Este aparente incremento de tamaño es una ilusión óptica.

Enlace original : La Luna

PREGUNTAS SOBRE LA LUNA

Cosmología y el Big Bang

La Cosmología es el estudio del universo como un todo – que pasó en su pasado y que pasará en el futuro. La Cosmología es una matería con cambios constantes y a menudo en las noticias. Tiene muchos conceptos que son difíciles de entender, y por eso hay muchas presguntas sobre cosmología.

EL BIG BANG

Una de las teorías más conocidas en cosmología es el Big Bang. La idea es que nuestro universo comenzó mucho más caliente y denso de lo que es ahora, y se ha estado expandiendo desde entonces. Esta teoría está basada en observaciones de nuestro universo entre las que se encuentran  :

  • Las galaxias externas se aceleran de forma que sus velocidades aceleradas son proporcionales a la distancia que se encuentran de nosotros (Esto se conoce como Ley de Hubble, por Edwin Hubble que fue el primero en darse cuenta). Esta observación se explica bien con la expansión del universo. Si el universo se expande debe de haberse iniciado a partir de uno muy pequeño en un momento del pasado. A ese punto le hemos llamado el nacimiento del universo o “Big Bang”.
  • Cuando observamos el cielo nocturno podemos ver un exceso de radiación a la que llamamos radiación CMB (Radiación del fondos cósmico de microondas). Es un cuerpo oscuro perfecto con una temperatura de 3º Kelvin. Junto con la expansión del universo, esta radiación nos dice que el universo ha debido ser más caliente en el pasado y también opaco a la radiación.  Resulta que la radiación CMB encaja perfectamente con ser de los primeros fotones que escaparon después de que el universo se volviera transparente.  El universo se volvió transparente por primera vez cuando los átomos se formaron (en un suceso conocido inexplicablemente como recombinación).
Crédito: ESA and the Planck Collaboration 
Planck CMB. Las anisotropías del fondo cósmico de microondas (CMB) observadas por Plank. El CMB es una foto de la luz más antigua de nuestro universo, tomada del cielo ccuando el universo solo tenía 300,000 años-. Muestra pequeñas fluctuaciones de temperatura que corresponden con regiones con diferentes densidades representando la semilla de las estructuras futuras : Las estrellas y galaxias de hoy..

ESTRUCTURA A GRAN ESCALA DEL UNIVERSO

Las galaxias no están esparcidas al azar por el universo, sino que más bien se encuentran preferentemente formando grupos o conjuntos, y los grupos y conjuntos se ordenan también en supergrupos. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, forma parte de un grupo de galaxias que llamamos el Grupo Local . El grupo tiene dos grandes galaxias (La Vía Láctea y Andrómeda) y también muchas galaxias enanas. Los clústers o conjuntos son una versión mucho más grande de los grupos. Una buena analogía es que los grupos son como pueblos, mientras que los clústers son ciudades.  En esa analogía los superclusters serían como regiones en las que están los pueblos y ciudades.

Los Superclústers no son sistemas relajados, lo que significa que se expanden con el universo, mientras que los grupos y clústers se cree que (en general) permanecen juntos por la gravedad mutua de las galaxias que hay en ellas, y no se expanden con el universo. Los superclusters forman una red de filamentos en el espacio, a veces llamada “red cósmica”.

Estudiando estas estructuras de gran escala en el universo los astrónomos aprenden mucho sobre cosmología. Los superclusters son probablemente los restos de las primeras estructuras que se formaron en el universo (que se ven en la imagen del CMB) y de como se formaron estructuras al principio depende la cosmología de nuestro universo.

COSMOLOGÍA EN EL SIGLO XXI

Conforme se acababa el siglo pasado y llegaron los primeros años de este, los cosmólogos empezaron a creer que estaban cerca de saber cuales son los parámetros básicos del universo. Una charla reciente por un cosmólogo en Cornell empezó con la pregunta “Se ha completado la cosmología?” La respuesta con el lanzamiento de una moneda fue no ! A continuación la charla fue sobre porque en algunos sentidos la respuesta es no, pero en otros es que si.

Observaciones recientes (en especial de WMAP) han resuelto algunos problemas que perduraban en la cosmología.  Las pruebas sugieren enormemente que la constante de Hubble está cerca de 71Km/s (con un margen del 5%) y que el universo es geométricamente plan, pero que probablemente está dominado por alguna forma rara de energía llamada “energía oscura”. La materia “ordinaria” también parece dominada por la “materia oscura”, que no puede ser la misma que la materia (llamada materia barionica) que forma a los humanos. En resumen, es un universo extraño, pero uno que empezamos a entender en mucho más detalle que hasta ahora!

Enlace original : Cosmology and the Big Bang

PREGUNTAS SOBRE COSMOLOGIA Y BIG BANG

La Vía Láctea

La Vía Láctea es nuestro hogar en el Universo a una escala mayor a como nuestro planeta lo es en el sistema solar. Prácticamente todo lo que vemos a simple vista en el cielo nocturno es parte de la Vía Láctea, excepto por poco objetos extragalácticos como M31, la galaxia de Andrómeda.

Crédito: A.Duro / ESO Como una sábana celestial la Vía Láctea forma un arco sobre las antenas del gran conjunto de antenas Milimétricas/Submilimétricas en el desierto de Atacama.  Se observa todo el arco por ser una imagen panorámica..

La Vía Láctea es una isla de cientos de millones de estrellas, gas y polvo que se mantienen unidas por la gravedad para formar un disco gigante que está rodeada de un halo de cúmulos globulares, que son grupos más pequeños y  esféricos de estrellas.

En una noche clara podemos ver la banda de la Vía Láctea en el cielo, una luz ténue que va de un horizonte al otro, Esta banda de luz está compuesta por una enorme cantidad de estrellas que los telescopios pueden ver individualmente pero nuestros ojos no. Esa es nuestra visión de miles de millones de estrellas que forman el disco de nuestra galaxia desde un punto de vista dentro del disco, situado a unos dos tercios de la distancia entre el centro de la galaxia al extremo  del disco.  Hay zonas oscuras en la banda de luz debido a nubes oscuras de materia interestelar. Los radiotelescopios pueden ver a través de esas nubes y nos han mostrado que el material de nuestra galaxia está distribuido en un disco con brazos espirales de materia.  Nuestra galaxia tiene un bulbo de estrellas en el centro. El centro galáctico está en dirección Sagitario.

Las estrellas en el disco de la galaxia orbitan alrededor del centro de forma similar a como los planetas orbitan entorno al Sol.  La velocidad de cada estrella depende de su distancia al centro. EL Sol se mueve a unos 250km/s en su órbita, y le lleva unos 225 millones de años completar una vuelta alrededor del centro. Estudiar la manera en que las estrellas orbitan nos da detalles del campo gravitatorio de la galaxia y nos acaba revelando su masa. Esa masa total es 1 Trillón de veces la masa de nuestro Sol, lo que es unas 10 veces la masa de todas las estrellas visibles en la Vía Láctea juntas. Esto es una gran evidencia de que hay materia oscura en nuestra galaxia, mteria que afecta al campo gravitatorio de la galaxia pero que no podemos ver.

Enlace original : The Milky Way

PREGUNTAS SOBRE LA VIA LACTEA

    Estrellas y cúmulos de estrellas

    En una noche clara y oscura se pueden observar unos miles de estrellas a simple vista. Con prismáticos i potentes telescopios podemos ver tantas estrellas que nunca podríamos contarlas.

    Aunque cada estrella individual es única , todas las estrellas tienen mucho en común. El Sol, que es prácticamente la fuente de toda la luz, calor y energía que alcanza la Tierra, es la estrella más cercana. Hoy sabemos que las estrellas nacen de nubes de gas interestelares, brillan por fusión nuclear y entonces mueren, a veces de forma dramática.

    NACIMIENTO DE LAS ESTRELLAS

    Los Pilares de la Creación en la Nebulosa del Águila, una gran región de creación estelar
    Los Pilares de la Creación Revisitados. . NASA/ESA y el Telescopio Espacial Hubble han revisitado una de sus más icónicas y populares imágenes ; Los Pilares de la Creación en la Nebulosa del Águila, una gran región de creación estelar. El gas y el polvo en los pilares son calentados por la intensa radiación de las jóvenes estrellas y erosionados por los fuertes vientos de las estrellas masivas cercanas..

    Las estrellas nacen en nubes interestelares frías como la Nebulosa de Orión o la Nebulosa del Aguila. En estos criaderos estelares, regiones densas colapsan gravitacionalmente y forman un glóbulo de gas que rota. Conforme el glóbulo se colapsa la temperatura y la presión se incrementan y gira más rápido. Esto causa que el glóbulo tenga un núcleo central y un disco de polvo plano alrededor.  El núcleo central se convierte en estrella, mientras que el disco se puede transformar en planetas y asteroides. El proceso de colapso puede durar entre 10,000 y 1,000,000 de años. 

    VIDAS EN EQUILIBRIO

    La vida de una estrella es una batalla continua entre dos fuerzas opuestas : La gravedad y la presión. Una estrella puede mantener su presión interna sólo si contínuamente genera energía para reemplazar la energía que irradia al espacio. Esta energía proviene principalmente de la fusión nuclear de elementos ligeros para convertirlos en más pesados, por lo que la estrella brilla millones o miles de millones de años.

    Todas las estrellas pasan una parte importante de sus vida fundiendo hidrógeno para producir helio. Esta fase de las estrellas es llamada la secuencia principal. Ejemplos de estrellas en la secuencia principal serían el Sol, Vega, Sirius y Spica. Cuando el hidrógeno del núcleo se agota , el envoltorio de la estrella se expande muchísimo y la estrella se convierte en una gigante roja.  Ejemplos de gigantes rojas son Betelgeuse, Arcturus, Aldebaran y Antares.

    Como una estrella tiene una cantidad limitada de material en su núcleo no puede depender de la energía termal para resistir la gravedad para siempre y su destino final depende de si hay algo más que presión termal para detener el incesante apretón de la gravedad.

    MUERTE DE LAS ESTRELLAS

    El resultado final de la lucha entre gravedad y presión depende por completo de su masa en el nacimiento.  Las estrellas con menos de 5 masas solares se convierten en gigantes rojas al final de sus vidad, después de lo cual expulsan su envoltorio como nebulosa planetaria, mientras que el núcleo pasa a ser una enana blanca. Ejemplos de nebulosas planetarias son la Nebulosa del Anillo, la Nebulosa del Esquimal , la Nebulosa de la Hélice y la Nebulosa Ojo de Gato. 

    Las estrellas masivas con más de 5 masas solares terminan sus vida más violentamente. La mayor gravedad de las estrellas masivas comprime sus núcleos a altas temperaturas y por ello estas estrellas brillan más que las menos masivas. En la última etapa de sus vidas, comienzan a fusionar elementos cada ve más pesados hasta que agotan todas las posibles fuentes de fusión. Cuando cesa la fusión la gravedad hace que el núcleo implosione, dando como resultado a una dramática explosión de Supernova que deja una estrella de neutrones o un agujero negro. Ejemplos de restos de supernova son Vela, la Nebulosa del Cangrejo, la Nebulosa del Velo y la Supernova 1987A.

    CUMULOS ESTELARES

    Se cree que la mayoría de estrellas tienen su origen en cúmulos. Hay dos clases de cúmulos : Cúmulos abiertos y cúmulos globulares.

    CUMULOS ABIERTOS

    Los cúmulos abiertos son grupos físicamente relacionados de estrelas que se mantienen unidos por atracción gravitacional. Los cúmulos abiertos ocupan las mismas regiones en la Vía Láctea y en otras galaxias que las nebulosas difusas y se encuentran a lo largo de toda la banda de la Vía Láctea en el cielo. La mayoría de los cúmulos abiertos tienen una vida corta como enjambres estelares. Conforme se deslizan por sus órbitas algunos de sus miembros escapan del conjunto debido a cambios en la velocidad por las interacciones de marea con otros objetos. Ejemplos de cúmulos abiertos son M37 y M52.

    CUMULOS GLOBULARES

    Los cúmulos globulares son concentraciones gravitacionalmente unidad de entre 10,000 y 1,000,000 de estrellas que se extienden de dunas decenas a 200 años luz en diámetro. Se cree que son muy viejos, cono estimaciones de más de 12,000 millones de años. Ejemplos de cúmulos globulares son M13 y M28.

    Enlace original : Stars and star clusters

    PREGUNTAS SOBRE ESTRELLAS Y CUMULOS DE ESTRELLAS

      Cometas, asteroides y meteoros

      Cometas, meteoros y asteroides a menudo se consideran un grupo pues básicamente son los mismo : pequeñas piezas de roca y/o hielo que no son parte de un planeta

      COMETAS

      Los cometas son objetos compuestos principalmente por hielo y polvo a los que les aparecen colas cuando se acercan al Sol.  Todos los cometas tienen un núcleo, que es el objeto duro de roca/hielo. Cuando el núcleo del cometa se acerca al Sol, la energía solar empieza a calentar el hielo y lo evapora. El gas se aleja del cometa y se lleva polvo con él. Los gases forman una nube alrededor del núcleo llamada coma. Parte del gas libera electrones y es arrastrado por el viento solar. Esto forma una cola de iones azulada. Las partículas de polvo son alejadas del cometa por la radiaxión solar formando una cola de polvo que puede tener millones de kilómetros de longitud. Esta cola de polvo es la más  fácil de ver a simple vista, pero ocasionalmente la cola de iones se puede ver también. Cada vez que el cometa pasa cerca del Sol pierde más hielo. Finalmente, después de pasar muchas veces, el cometa puede no tener más material para formar colas. Su superficie se ve cubierta de polvo oscuro y se parece más a un asteroide.

      Los cometas vienen de dos lugares en el Sistema Solar : La Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper. La Nube de Oort es un halo esférico de cometas que rodea al Sistema Solar a una distancia de unas 50,000 Unidades Astronómicas (Una Unidad Astronómica equivale a la distancia de la Tierra al Sol). Los cometas de la Nube de Oort tienen largos periodos orbitales y pueden entrar en el Sistema Solar desde muchas direcciones diferentes. El Cinturón de Kuiper es un anillo de objetos helados más allá de la órbita de Neptuno (de 30 a 100 UA). Se encuentra (más o menos) en el plano del Sistema Solar y es una reserva para los cometas de periodo corto que podemos ver. Los primeros objetos del Cinturón de Kuiper (KBOs) fueron descubiertos a principios de los 90 y captaron el interés de los astrónomos porque son probablemente los más viejos y de material primitivo del Sistema Solar. Estudiar los KBOs es difícil porqué están muy lejos y son pequeños, pero se han descubierto muchos los últimos años conforme mejoraban los telescopios y las tecnologías de los instrumentos. Los astrónomos ahora saben de unos cientos de KBOs, incluído un gran objeto llamado Quaoar que tiene la mitad del tamaño de Plutón. Quoar es el mayor objeto del Sistema Solar descubierto desde Plutón y Caronte y refuerza la idea de que debería haber otros objetos grandes del Cinturón de Kuiper aun por descubrir.

      Nota del traductor : Posteriormente se han descubierto objetos más grandes como Eris o Sedna.

      ASTEROIDES

      Los asteroides son pequeños objetos rocosos del Sistema Solar. El mayor asteroide es Ceres, que tiene 933 kilómetros de diámetro. El menos de los asteroides observados a penas tiene unas decenas de metros, pero probablemente hay numerosas rocas más pequeñas en el espacio que son demasiado pequeñas para que las podamos detectar. Muchos asteroides, incluidos todos los grandes asteroides, orbitan el Sol entre Marte y Júpiter en el Cinturón de Asteroides.  Los asteroides troyanos comparten la órbita de Júpiter pero están 60º por delante o por detrás. Los NEOs (Objetos cercanos a la Tierra) orbitan el Sol cerca de los planetas rocosos y son la mayor amenaza para la Tierra. Creemos que la masa total combinada de todos los asteroides es menos que la amsa de la Luna.

      La población de asteroides es increíblemente diversa – cada uno parece diferente! Algunos asteroides como Mathilde son muy ligeros y probablemente pilas de escombros formadas por pequeñas partículas unidas débilmente. Otros asteroide son metálicos (por ejemplo Psyche) o trozos de roca sólida (Eros, visitado por la nave NEAR, por ejemplo) . A veces los asteroides tienen pequeñas lunas o viajan en parejas de tamaño similar. Muchos asteroides tienen siluetas extrañas porque han sufrido muchas colisiones y no tienen suficiente gravedad como para convertirse en esferas. Los asteroides no son observables a simple vista pero algunos pueden verse con pequeños telescopios o incluso prismáticos. 

      METEOROS

      Los meteoros son los cortos trazos blancos en el cielo que llamamos “estrellas fugaces”. Están causados por trozos del tamaño de un grano de arroz que se queman al entrar en la atmósfera terrestre a gran velocidad. Las lluvias de meteoros suceden cuando la Tierra pasa por el camino orbital de un cometa que ha dejado polvo detrás. La Tierra se introduce en el polvo y las partículas forman meteoros conforme entran en la atmósfera.  A veces una pequeña roca puede atravesar la atmósfera provocando una luz muy brillante y colorida a través del cielo a la que llamamos bólido. (A menudo se confunden con cometas, pero los cometas no cruzan el cielo rápidamente. Suelen ser vistos durante muchos días). A veces los bólidos no se evaporan del todo e impactan con la superficie de la Tierra. A una roca que llaga desde el espacio de esta forma la llamamos meteorito.

      Enlace original : Comets, Meteors & Asteroids

      PREGUNTAS SOBRE COMETAS, ASTEROIDES Y METEOROS

      Planetas Extrasolares

      Los planetas extraolares o exoplanetas son planetas que orbitan estrellas diferentes a nuestro Sol. El primer planeta extrasolar descubierto alrededor de una extrella como el Sol fue anunciado el 6 de Octubre de 1995. Desde entonces los astrónomos han estado descubriendo planetas extrasolares a un ritmo frenético y la lista de planetas extrasolares conocidos no ha parado de crecer.

      Planetas entorno a Pulsares

      Los primeros planetas extrasolares en ser descubiertos en 1991 eran (para asombro de la mayoría de astrónomos) alrededor de un pulsar! El porqué asombró a los astrónomos es porque nadie podía imaginar como un planeta podía orbitar un pulsar. Cualquier planeta entorno a la estrella original debería haber sido destruido por la explosión supernova que creó la estrella pulsante de neutrones. Desde entonces varias teorías intentan explicar como han sobrevivido esos planetas. En cualquier caso la radiación de las estrellas de neutrones haría que esos sistemas fueran muy hostiles para la vida como la conocemos.   Hasta hoy (en 2015) sólo podemos detectar planetas del tamaño de la Tierra orbitando pulsares.

      Júpiters Calientes

      Muchos de los planetas extrasolares que conocemos son los llamados Júpiters Calientes. Esto sólo significa que son del tamaño de Júpiter y están muy cerca de sus estrellas centrales. El motivo de que tantos planetas de este tipo se hayan descubierto es que el método usado para descubrir planetas extrasolares es mejor para planetas que estén cerca de sus estrellas. No podemos obtener imágenes directas de la mayoría de planetas extrasolares  porque son muy pequeños comparados con sus estrellas. En lugar de ellos los astrónomos “ven” que están alrededor de la estrella por la influencia gravitacional que tienen en ella causando que se tambalee un poquito entorno al centro de masas del sistema. Como la fuerza gravitacional depende tanto de la masa del objeto y como de cerca está , los planetas masivos cerca de la estrella tienen el mayor efecto y son más fáciles de detectar.

      Beta Pictoris b. Iimpresión artística como podría ser el planeta dentro del disco de Beta Pictoris. Con sólo 12 millones de edad,  menos de 3000 veces la edad del Sol, Beta Pictoris es un 75% más masiva que nuestra estrella. Se encuentra a unos 60 años luz en dirección a la constelación de Pictor (El Pintor) y es uno de los ejemplos más conocidos de estrellas rodeadas de un disco de polvo.

      Atmósferas de planetas extrasolares

      En Noviembre de 2001 se anunció la detección de los primeros elementos químicos en la atmósfera de un planeta extrasolar. Esto se hizo observando el sistema mientras transitaba (o pasaba por delante de) su estrella. La luz de la estrella cambia un poco cuando parte de ella atraviesa la atmósfera de un planeta y haciendo observaciones muy precisas este pequeño cambio puede ser detectado. El elemento detectado fue Sodio, y de anteriores observaciones del planeta se cree que tiene un 70% de la masa de Júpiter y está tan cerca de su estrella que su atmósfera se calienta hasta 1100ºC! Ahora hay más de una docena de exoplanetas de los que hemos detectado elementos químicos en sus atmósferas.

      Proyectos para detectar planetas similares a la Tierra

      La misión Kepler de la NASA se lanzó en 2009 optimizada para el descubrimiento de planetas similares a la Tierra alrededor de otrs estrellas observando sus tránsitos. EL equipo de Kepler anunció más de 2300 exoplanetas candidatos, incluyendo la confirmación de un planeta como la TIerra en la zona habitable de una estrella como el Sol. Los recientes avances en interferometría óptica (por ejemplo el Telescopio Keck de Hawaii) también deberían ayudar.

      Nota del Traductor : Este es un tema en constante evolución por lo que la información puede no estar actualizada en el momento de la lectura.

      Artículo original : Extrasolar Planets

      PREGUNTAS DE PLANETAS EXTRASOLARES

      Planetas y planetas enanos

      Los antiguos se dieron cuenta de que mientras la mayoría de las estrellas no se movían, algunas “estrellas” brillantes paseaban por las constelaciones del zodiaco. Esos eran los planetas Mecurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, que se observan a simple vista. Los planetas Urano y Neptuno y los planetas enanos Ceres, Plutón y Eris dueron descubiertos con telescopios.

      Muchas misiones espaciales se han enviado a los planetas pero todas han sido con sondas no tripuladas. Ningún humano ha viajado todavía mas allá de la Luna a otro planeta, pero en las próximas décadas la primera persona podría pisar Marte.

      Comparación del tamaño de los planetas del Sistema Solar a escala. Jupiter ySaturn (arriba), Urano y Neptuno (medio), La Tierra y Venur  (abajo, mitad), Marte y Mercurio

      Los planetas interiores Mercurio, Venus, la Tierra y Marte se llaman terrestres o similares a la Tierra. Son planetas rocosos con núcleos metálicos y con superficies sólidas.  Los planetas exteriores Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son jovianos, o similares a Júpiter. No tienen superficie sólida y están compuestos mayormente por hidrógeno y helio, por lo que se les conoce como gigantes gaseosos.

      El planeta enano Ceres es una bola de cráteres y el mayor objeto del cinturón de asteroides. Los planetas enanos Plutón y Eris son fríos, mundos helados que forman parte del cinturón de Kuiper.

      Enlace original : Planets and Dwarf Planets

      PREGUNTAS SOBRE PLANETAS Y PLANETAS ENANOS

      Física General

      Aunque nuestra página se centra en la astronomía, recibimos muchas preguntas relacionadas en parte, o del todo, con la ciencia de la física.

      No es una sorpresa, porque la astronomía y la física están íntimamente relacionadas. La Física es el estudio de las leyes que gobiernan el universo, y hasta donde sabemos, esas leyes son las mismas aquí y ahora lo mismo que lo fueron y a gran distancia.

      Para poder explicar lo que vemos en la noche oscuram, antes necesitamos hacer referencia a las teorías que se desarrollaron para poder explicar los fenómenos en la Tierra. Además, los ambientes extremos que encontramos en las situaciones de la astrofísica nos ofrecen laboratorios para probar esas teorías en condiciones que nunca podríamos esperar recrear

      Experimento ATLAS en el LHC   Es uno de los siete experimentos detectores de partículas construidos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC)
      Crédito: Frank Hommes, Dortmund 
      Experimento ATLAS en el LHC   Es uno de los siete experimentos detectores de partículas construidos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC),  un acelerador del CERN en Suiza. Fue uno de los 2 experimentos del LHC que formaron parte del descubrimiento de una partícula consistente con el Bosón de Higgs en Julio de 2012

      FISICA Y ASTRONOMIA

      Isaac Newtos nos dió los primeros ejemplos de como se enlazan la física y la astronomía en el siglo XVII cuando razonó que la fuerza de la gravedad que tira de los objetos hacia la Tierra es la misma fuerza que mantiene a la Tierra y a otros planetas en órbita alrededor del Sol.

      Más tarde, en el s.XIX los astrónomos que estudiaban los espectros estelares (la luz de las estrellas se descompone en colores) se dieron cuenta de que los patrones que veían coincidían con los que ocurrían cuando la luz pasaba a través de diferentes prismas en laboratorios de la Tierra. Este descubrimiento permitió a los astrónomos determinar la composición química de las atmósferas estelares y, de hecho, su trabajo ayudó a los científicos : El elemento Helio fue descubierto en el espectro del Sol cerca de 30 años de descubrirse en la Tierra.

      En los últimos años, el rápido desarrollo de la física y la astronomía han mantenido la distancia ente ellos. Los gigantes gemelos de la física teórica del sXX -la relatividad general y la mecánica cuántica. han ayudado a explica una enorme cantidad de cuestiones en astronomía, desde los agujeros negros hasta la cosmología o varios de los procesos en los que la luz se emite y se absorbe en las estrellas, galaxias, y los espacios entre ellas. La física nuclear, mientras, predice y se comprueba con las reacciones que tienen lugar en el centro de las estrellas, como el Sol y aquellas que sufren sucesos violentos como las supernova

      A pesar de esos éxitos, todavía hay mucho trabajo que hacer en física, especialmente en las áreas relacionadas con astronomía. La relatividad general (que trata con objetos masivos) y la mecánica cuántica (que trata con objetos muy pequeños), se sabe que se contradicen, lo que significa que aún no entendemos las leyes que gobiernan algunos de los aspectos más interesantes del universo -el centro de los agujeros negros, o la primera fracción de segundo tras el Big Bang.

      Los físicos continúan buscando el santo grial , una teoría unificada que explique todo el universo en una sola norma. Una posible forma de reconciliación entre la relatividad y la mecánica cuántica es la teoría de cuerdas, un modelo teórico del universo que está siendo desarrollado y requiere muchas más dimensiones del espacio-tiempo que las cuatro aceptadas actualmente.

      ¿Triunfará la teoría de cuerdas o otra teoría ocupará su lugar? No lo sabemos todavía, pero la búsqueda de los físicos por entender el universo continuará y la implicaciones de nuestra mayor comprensión en filosofía, religión y sociedad continuarán creciendo.

      PREGUNTAS SOBRE FISICA

      La Teoría de la Relatividad

      En las primeras décadas del siglo 20, un joven suizo que trabajaba en la oficina de patentes llamado Albert Einstein publicó la teoría de la relatividad y cambió la imagen de la física y de la astronomía para siempre.

      La teoría de la relatividad es quizás el desarrollo más exitoso de la historia de la ciencia en términos de su correlación con resultados experimentales y su habilidad para predecir nuevos fenómenos – sólo la mecánica cuántica puede competir con su éxito. La teoría de Einstein inmediatamente explicó algunos de los mayores problemas de la física y de la astronomía de su tiempo, y ha continuado explicando nuevos sucesos que ni siquiera se intuían hace 90 años, incluyendo la existencia de agujeros negros  y las recientes observaciones en cosmología. 

      Aún así, aceptar la teoría de la relatividad nos obliga a rechazar casi todas las nociones previas sobre el universo, así como la mayor parte de lo que llamamos “sentido común”, El espacio y el tiempo, que los humanos centraban en la Tierra parecían ser un fijo e inmutable fondo sobre los que ocurrían sucesos en el cosmos, y en cambio dependiendo de lo cerca que esté de un objeto masivo, y la velocidad a la que pasa el tiempo puede cambiar dependiendo incluso de quien lo mida : Las manillas de un reloj se verán más pequeñas y moverán más lentamente conforme el reloj se mueva más rápido respecto a ti.

      APLICACIONES DE LA RELATIVIDAD

      La teoría de la relatividad es necesaria cuando estudiamos objetos que (a) se mueven en un campo gravitacional fuerte, o (b) se mueven cerca de la velocidad de la luz, o (b) . Si (b) es cierto, pero no (a) podemos servirnos de una versión más sencilla de la teoría llamada relatividad especial. Históricamente es la Einstein desarrolló primero, mientras que la más completa teoría general de la relatividad llegó luego.

      En la vida cotidiana en la Tierra no suceden ni (a) ni (b), así que no necesitamos preocuparnos por la relatividad en absoluto. Aún así, sus efectos son muy importantes cuando se necesita una precisión extrema. Por ejemplo, una de las aplicaciones más cruciales de la relatividad tiene que ver con el Sistema de Posicionamiento Global (GPS), que no funcionaría si no tuviéramos en cuenta los efectos relativísticos. Si alguna vez has usado un GPS te has beneficiado directamente de l teoría de la relatividad de Einstein!

      Crédito: NASA 
      La Gravedad y el espacio-tiempo  Concepto artístico del satélite Gravity Probe B orbitando la Tierra para medir el espacio-tiempo, una descripción de cuatro dimensiones del universo que incluye altura, anchura, largo y tiempo.

      MOVIËNDOSE EN UN CAMPO GRAVITACIONAL FUERTE

      Uno de los aspectos más increíbles de la teoría de la relatividad es que cambia por completo como entendemos la gravedad.

      Los científicos saben desde hace tiempo que la gravedad es inusual. Toma unos bloques de madera, algunos grandes y otros pequeños, y tíralos desde una mesa.  Todos caen a la misma velocidad y al mismo tiempo.  Pega un trozo de metal a cada bloque, y atráelos con un imán: Se moverán a distinto ritmo.  Si intentas tirar de ellos con cuerdas necesitarás hacer más fuerza para mover los más grandes. ¿Por qué la gravedad, y sólo la gravedad, puede ajustarse a si misma para tirar de todo hacia la Tierra por igual?

      Einstein contestó a esta pregunta de una forma revolucionaria. Según Einstein, la gravedad no es una fuerza que tire de las cosas, más bien es una curvatura del espacio y el tiempo causada por la presencia de un objeto masivo (como la Tierra). Cuando algo llega y se mueve por el objeto masivo , parece ser atraído por él. En realidad se mueve en la misma línea recta en la que se movía en su espacio tiempo, pero ahora esa línea recta parece que se ha curvado debido a que la gravedad comprime su contínuo espacio-tiempo.

      Crédito : WorldAtlas.com

      De hecho, si empiezas a caminar hacia el este desde Nueva York y continúas recto, poniendo cuidadosamente un pie delante del otro, siguiendo la trayectoria azul,  y cuando deberías estar pasado Roma, te encontrarás en África, cerca del ecuador. (Si no lo crees toma un globo terráqueo, estira un hilo de forma que esté recto y pásalo e oeste a este de Nueva York. Al ponerlo sobre el mapa pasará por África y a través del ecuador como la trayectoria azul del mapa superior).

      ¿Qué está pasando? Nada demasiado complicado realmente. Como sabemos la superficie del planeta es redonda, pero cuando intentamos representarla en un maa de dos dimensiones tenemos que “aplanarla”. En el proceso de este aplanamiento las cosas se retuercen y algunas líneas que antes son de hecho rectas rectas (como la trayectoria azul), parecen curvadas, mientras que algunas que en realidad son curvas (como la trayectoria roja) parecen rectas..

      Según Einstein lo mismo sucede cerca de un objeto masivo, sólo que la curvatura sucede en algo que tiene cuatro dimensiones (El espacio en el que vivimos más una dimensión de tiempo) en lugar de en dos dimensiones (la superficie de la Tierra). El Espacio y tiempo cerca de un objeto masivo se “curvan” pero no lo podemos percibir directamente porque estamos limitados a ver cosas en tres dimensiones. Nuestros cerebros asumen que el espacio es plano y en el proceso de asumirlo las cosas se retuercen. Los objetos que de hecho se mueven en líneas rectas, parecen viajar por líneas curvas en el “mapa” que construimos dentro de nuestras cabezas, al ser atraídos por objetos masivos cercanos.

      Una vez te has habituado, esta nueva de ver la gravedad es muy natural! ¿Has visto alguna vez a astronautas orbitar alrededor de la Tierra? ¿Parece que sean atraídos por algo? No, no lo parece : Experimentan la falta de gravedad, y si no miraran por la ventana y vieran la Tierra debajo podrían sacar la conclusión razonable de que su nave flota por el espacio vacío lejos de la gravedad de la Tierra. Según Einstein es una conclusión razonable porque las dos situaciones son equivalentes. Tanto si flotan por el espacio como si orbitan la Tierra los astronautas se mueven por la misma línea recta. De hecho también podríamos experimentar la ingravidez si no fuera por la superficie de la Tierra que nos hace car directos en línea recta hacia el centro de la Tierra. No es gravedad lo que sentimos, dice Einstein, sino simplemente el suelo tirando de nuestros pies.

      EFECTOS DE LA CURVATURA DEL ESPACIO Y EL TIEMPO

      El espacio y tiempo curvados predichos por Einstein tienen algunas consecuencias increíbles, muchas de las cuales han sido confirmadas por experimentos. Quizás la más famosa de ellas sea la que hace que la gravedad pueda doblar la luz cuando pasa por un espacio comprimido cerca de un objeto masivo. Este efecto fue observado por primera vez por Eddington en 1919, un suceso que impulsó a Einstein a la fama internacional. Los resultados de Eddington son considerados ahora cuestionables, pero las mejoras tecnológicas han demostrado espectacularmente que la predicción de Einstein eran correcta. En los últimos años los astrónomos no sólo han confirmado la capacidad de la gravedad de doblar la luz sino que también han encontrado evidencias circunstanciales muy fuertes de que los agujeros negros existen , objetos en los que la luz se dobla tanto que ni siquiera la luz logra escapar

      Otro gran éxito de la teoría de Einstein es que solucionó algunos problemas serios que los astrónomos de su época tenían para entender la órbita de Mercurio, el planeta más cercano al Sol. Algunos pensaron que debía haber otro planeta invisible (al que llamaron Vulcano) cuya atracción gravitacional afectara a la órbita de Mercurio, pero Einstein demostró que todos los problemas desaparecían cuando la teoría de la relatividad se tenía en cuenta.

      También hay efectos interesantes en relación a la “curvatura del tiempo” predicha por la teoría de la relatividad. Este efecto se manifiesta ralentizando el tiempo cerca de un objeto masivo, tanto que si observaras a alguien caer en un agujero negro verías su tiempo pararse completamente y parecería “congelarse y desvanecerse. La gravedad ralentizando el tiempo también afecta a la frecuencia de las ondas de luz y por eso su color es más azul cuando se acercan a un objeto masivo y más rojo al alejarse. Este efecto fue observado por primera vez en 1960 por Robert Pound y Glen Rebka, que disparó rayos gamma en la terraza de un edificio y midieron el cambio de color conforme se alejaban de la Tierra.

      Recientemente la teoría de la relatividad ha sido objeto de numerosos trabajos por astrónomos que intentan entender la cosmología, el origen y la gran escala de la estructura del universo. Los astrónomos también están interesados en los resultados de LIGO y otros detectores, que intentan observar las ondas gravitacionales predichas por la teoría de la relatividad y que podrían ofrecernos una nueva forma de observar el universo.

      MOVIENDOSE CERCA DE LA VELOCIDAD DE LA LUZ

      Algunos de los aspectos más interesantes de la teoría de la relatividad se han mostrado, pero la primera parte de la teoría (relatividad especial) se desarrolló sin tener en cuenta los complicados efectos de la gravedad

      De hecho,  Einstein desarrolló la teoría especial de la relatividad en respuesta a un sencillo problema de los físicos de su época. Se requiere un poco más que las matemáticas del instituto para entenderlo. La contribución de Einstein no fue matemáticamente brillante, pero si consideró ideas que la mayoría de la gente habría descartado por ridículas sin ni siquiera pensar en ellas.

      Velocidad constante de la luz

      En el siglo 19 los físicos interpretaron las leyes del electromagnetismo como que requerían “un marco preferido de referencia” para el universo, uno en el que la luz viajaba.Igual que sientes el viento más rápido cuando vas en un coche que se mueve respecto al aire, los físicos también pensaban que la luz iría más rápido (o más lento) dependiendo de como coincidiera el movimiento  de la Tierra en el espacio con el medio invisible, o éter, en el que viajaba la luz.

      En 1880, sin embargo, los experimentos de Albert Michelson y Edward Morley demostraron algo importante  : El éter no existía !! Conforme la Tierra se mueve alrededor del Sol, su dirección cambia, así que su velocidad con respecto al éter debería también cambiar. Pero cuando Michelson y Morley realizaron mediciones precisas de la velocidad de la luz en diferentes direcciones , en diferentes momentos del año, encontraron que era siempre igual.

      Estos resultados tenían extrañas implicaciones.

      Imagine intentar medir la velocidad de un camión en una autopista mientras conduce en el carril de al lado. El camión conduce un poco más rápido que usted,  así que ve como se acerca.  Primero alcanza su rueda trasera, luego su puerta así que lo ve acercarse. De repente decide pisar el freno. En lugar de pasarle rápidamente el camión continúa poco a poco y se sitúa a la altura de su puerta. Aprieta el acelerador y el camión sigue ahí pesándole despacio y ya va por su rueda delantera Finalmente para su auto y el camión sigue alejándose a igual velocidad.

      Parece que el camión ha estado imitando cada uno de tus movimientos, pero cuando compara las notas con una amiga que conducía en el tercer carril, al otro lado del camión, ella piensa que es a ella a quien imitaba el camión aunque ella conducía completamente diferente a usted – acelerando cuando usted frenaba y frenando cuando usted aceleraba! ¿Es posible? Podría, pero el experimento de Michelson-Morley demostró que si los camiones se comportaran como rayos de luz eso es exactamente lo que harían.

      La solución simple de Einstein

      Muchos científicos buscaron formas complicadas de descalificar los resultados de Michelson y Morley, pero Einstein hizo algo diferente : él simplemente los aceptó y se preguntó que consecuencias habría si la luz se comportara de una forma tan extraña.

      Einstein se dió cuenta de que para que la velocidad de la luz fuera constante para todos los observadores otras cosas que todos asumían como constantes tenían que cambiar.  Contra más rápido se movieran dos personas respecto a cada una, más disentirían sobre la luz (o el camión en el ejemplo anterior), y más pensarían que había algo en la otra persona que debía estar fuera de sitio. Einstein demostró que las cosas que parecían fuera de lugar lo estarían en longitud y tiempo, y cada persona vería a la otra encoger en la dirección del movimiento y a sus relojes pulsar más lentamente.

      A pesar de lo extraño que parezcan estos resultados, no hay contradicción con otras leyes de la física, y de hecho mejoran nuestra comprensión de ellas. Si aceptamos la relatividad especial, resulta que el electromagnetismo ya no necesita un “marco preferido de referencia” en el que trabajar. Más bien funciona correctamente con cualquier marco de referencia que se escoja – ninguno tiene preferencia sobre otro. y las velocidades a las que los diferentes marcos de referencia se mueven respecto a los otros son realmente relativas, lo opuesto a lo absoluto.

      A las simples observaciones de Einstein les siguieron muchas más poderosas como la equivalencia entre masa y energía (expresada en la famosa fórmula E=mc2) y el hecho de que la información nunca puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Estas ideas y otras son confirmadas diariamente en aceleradores de partículas de todo el mundo, así como en otros experimentos.

      Aunque quizás lo más importante que vino de la relatividad especial fue la idea de que el espacio y el tiempo no son sagrados e inmutables para el universo, sino cosas que pueden cambiar, de punto a punto y de persona a persona. Es este concepto lo que ha allanado el camino para la teoría general de la relatividad y su interpretación radical de la gravedad, cuyas ramificaciones aún sentimos hoy.

      Enlace original : The Theory of Relativity

      PREGUNTAS SOBRE LA TEORIA DE LA RELATIVIDAD