8.16.2017

ESTRELLAS...

Para los astrónomos una definición de estrella es la siguiente: una enorme esfera de gas, aislada en el espacio, formada principalmente por Hidrógeno y Helio, que produce energía en su interior gracias a reacciones de Fusión Nuclear, la cual es transportada a su superficie e irradiada desde allí al espacio, en todas direcciones.
Todas nacen en grandes nubes de gas y polvo llamadas nebulosas, en ellas, la materia se condensa debido a la fuerza de gravedad formando regiones más densas y oscuras llamadas "protoestrellas", si las condiciones de densidad y temperatura son las adecuadas, pueden llegar a producirse en su interior reacciones de fusión y así transformarse en una estrella.
Las dimensiones de las estrellas son bastante variadas: las hay mucho mayores que el Sol (cientos de veces) y, en el otro extremo, varias veces más pequeñas; de este modo, en términos de tamaños, el Sol se ubica en un punto medio, con un radio de 700.000 km (equivalente a algo más de 100 veces la el radio de la Tierra)
Las estrellas de mayores dimensiones son extremadamente brillantes. Al ser tan grandes tienen mayor masa y generan más energía: se dice que estas estrellas "gastan" sus recursos energéticos mucho más rápido que las otras, más pequeñas. Por esta causa, las estrellas gigantescas viven poco tiempo, no más de algunos millones de años. En cambio, estrellas pequeñas logran existir alrededor de una decena de miles de millones de años, ya que consumen pocos recursos y, por consiguiente, producen poca energía.
Durante siglos, de una a otra generación, los hombres vieron a millares de estrellas brillando noche tras noche; ningún cambio apreciable se producía en las mismas, salvo en poquísimas excepciones (por ejemplo en los eventos de supernovas).
Esa observación pareciera indicar que todas las estrellas se habrían creado, simultáneamente, con distintos grados de brillo. Sin embargo, esto no es así. Los astrónomos descubrieron que algunas estrellas son jóvenes y otras viejas, algunas pequeñas y otras grandes, algunas son frías y otras muy calientes. No todas las estrellas son iguales.
* (Próximo material, magnitud de estrellas, sistemas estelares y estrellas variables).

FUSIÓN NUCLEAR...

Fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado. Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.

La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en este elemento y en el níquel ocurre la mayor energía de enlace nuclear por nucleón) libera energía en general. Por el contrario, la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía. En el proceso inverso, la Fisión nuclear, estos fenómenos suceden en sentidos opuestos.En el caso más simple de fusión, en el hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar su repulsión eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía. En la naturaleza ocurre fusión nuclear en las estrellas, incluido el Sol. En su interior las temperaturas son cercanas a 15 millones de Kelvin. Por ello a las reacciones de fusión se les denomina termonucleares. En varias empresas se ha logrado también la fusión (artificial), aunque todavía no ha sido totalmente controlada. Para que pueda ocurrir la fusión debe superarse una importante barrera de energía producida por lfuerza electrostática. A grandes distancias, dos núcleos se repelen debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones, cargados positivamente. Sin embargo, si se pueden acercar dos núcleos lo suficiente, debido a la interacción nuclear fuerte, que en distancias cortas es mayor, se puede superar la repulsión electrostática.Cuando un nucleón (protón o neutrón) se añade a un núcleo, la fuerza nuclear atrae a otros nucleones, pero –debido al corto alcance de esta fuerza– principalmente a sus vecinos inmediatos. Los nucleones del interior de un núcleo tienen más vecinos nucleones que los existentes en la superficie. Ya que la relación entre área de superficie y volumen de los núcleos menores es mayor, por lo general la energía de enlace por nucleón debido a lfuerza nuclear aumenta según el tamaño del núcleo, pero se aproxima a un valor límite correspondiente al de un núcleo cuyo diámetro equivalga al de casi cuatro nucleones. Por otra parte, la fuerza electrostática es inversa al cuadrado de la distancia. Así, a un protón añadido a un núcleo le afectará una repulsión electrostática de todos los otros protones. Por tanto, debido a la fuerza electrostática, cuando los núcleos se hacen más grandes, la energía electrostática por nucleón aumenta sin límite.

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 información sobre cómo funciona la fusión nuclear,  en nuestra estrella, el Sol.

Tarea...

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 Basandote en el material de las “Teorías sobre el "final" del Universo”, analiza brevemente y enumera, que facotres son decisivos para que se produzca una u otra de las opciones. 

8.08.2017

Teorías sobre el final del universo. (Resumen básico) - Material de lectura para alumnos de 1º año de bachillerato.

El destino del universo está determinado por la densidad del universo. La preponderancia de las pruebas hasta la fecha, basadas en las medidas de la tasa de expansión y de la densidad de masa, favorecen la teoría de que el universo continuará expandiéndose indefinidamente. 
Sin embargo, nuevas interpretaciones sobre la naturaleza de la materia oscura también sugieren que sus interacciones con la masa y la gravedad avalan la posibilidad de un universo oscilador.

Big Freeze o muerte térmica del universo:

Este escenario es generalmente considerado como el más probable y ocurrirá si el universo continúa en expansión como hasta ahora. Sobre la escala de tiempo en el orden de un billón de años, las estrellas existentes se apagarán y la mayor parte del universo se volverá oscuro. El universo se aproxima a un estado altamente entrópico. Sobre una escala del tiempo mucho más larga en las eras siguientes, las galaxias colapsarían en agujeros negros con la evaporación consecuente vía la radiación de Hawking. En algunas teorías de la gran unificación, la descomposición de protones convertirá el gas interestelar subyacente en positrones y electrones, que se aniquilarán en fotones. En este caso, el universo indefinidamente consistirá solamente en una sopa de radiación uniforme que estará ligeramente corrida hacia el rojo con cada vez menos energía, enfriándose.
El Big Freeze es un escenario bajo el que la expansión continúa indefinidamente en un universo que es demasiado frío para tener vida. Podría ocurrir bajo una geometría plana o hiperbólica, porque tales geometrías son una condición necesaria para un universo que se expande por siempre. Un escenario relacionado es la muerte térmica, que dice que el universo irá hacia un estado de máxima entropía en el que cada cosa se distribuye uniformemente y no hay gradientes, que son necesarios para mantener el tratamiento de la información, una forma de vida. El escenario de muerte térmica es compatible con cualquiera de los tres modelos espaciales, pero necesita que el universo llegue a una eventual temperatura mínima.
Big Rip:
En un universo abierto, la relatividad general predice que el universo tendrá una existencia indefinida, pero con un estado donde la vida que se conoce no puede existir. Bajo este escenario, la energía oscura causa que la tasa de expansión del universo se acelere. Llevándolo al extremo, una aceleración de la expansión eterna significa que toda la materia del universo, empezando por las galaxias y eventualmente todas las formas de vida, no importa cuanto de pequeñas sean, se disgregarán en partículas elementales desligadas. El estado final del universo es una singularidad, ya que la tasa de expansión es infinita.
Big Crunch:
La teoría del Big Crunch es un punto de vista simétrico del destino final del universo. Justo con el Big Bang empezó una expansión cosmológica, esta teoría postula que la densidad media del universo es suficiente para detener su expansión y empezar la contracción. De ser así, se vería cómo las estrellas tienden a ultravioleta, por efecto Doppler. El resultado final es desconocido; una simple extrapolación sería que toda la materia y el espacio-tiempo en el universo se colapsaría en una singularidad espaciotemporal adimensional.
Este escenario permite que el Big Bang esté precedido inmediatamente por el Big Crunch de un universo precedente. Si esto ocurre repetidamente, se tiene un universo oscilante. El universo podría consistir en una secuencia infinita de universos finitos, cada universo finito terminando con un Big Crunch que es también el Big Bang del siguiente universo. Teóricamente, el universo oscilante no podría reconciliarse con la segunda ley de la termodinámica: la entropía aumentaría de oscilación en oscilación y causaría la muerte caliente. Otras medidas sugieren que el universo no es cerrado. Estos argumentos indujeron a los cosmólogos a abandonar el modelo del universo oscilante. Una idea similar es adoptada por el modelo cíclico, pero esta idea evade la muerte caliente porque de una expansión de branas se diluye la entropía acumulada en el ciclo anterior.

Big Bounce:

Según algunos teóricos del universo oscilante, el Big Bang fue simplemente el comienzo de un período de expansión al que siguió un período de contracción. Desde este punto de vista, se podría hablar de un Big Crunch, seguido de un Big Bang, o, más sencillamente, un Gran Rebote. Esto sugiere que podríamos estar viviendo en el primero de todos los universos, pero es igualmente probable que estemos viviendo en el universo dos mil millones parte (o cualquiera de una secuencia infinita de universos).

Multiverso:

El multiverso (conjunto de universos paralelos) es un escenario en el que aunque el universo puede ser de duración finita, es uno de los millones que existen. Además, la física del multiverso podría permitirles existir infinitamente y habla sobre la existencia de multiversos, también conocidos como universos paralelos, que podrían convivir no solo en diferentes lugares, sino que también tiempos, materias y dimensiones, entre otras posibilidades. En particular, otros universos podrían ser objeto de leyes físicas diferentes de las que se aplican en el universo conocido.

Falso vacío:

Si el vacío no es el estado de energía más bajo (un falso vacío), se podría colapsar en un estado de energía menor. Esto es llamado evento de metaestabilidad del vacío. Esto fundamentalmente alteraría el universo, las constantes físicas podían tener valores diferentes, severamente afectando a los fundamentos de la materia.

Niveles indefinidos:

El modelo cosmológico multinivel postula la existencia de niveles indefinidos del universo. Mientras la existencia de nuestro nivel del universo es finita, hay un número indefinido de niveles del universo cada uno con su principio y su fin, pero el completo tiene una existencia infinita.

*Restricciones observacionales de las teorías: La elección entre estos escenarios rivales se hace 'pesando' el Universo, por ejemplo, midiendo las contribuciones relativas de materia, radiación, materia oscura y energía oscura a la densidad crítica. Más concretamente, compitiendo con escenarios que son evaluados contra los datos obtenidos en agrupaciones galácticas y supernovas lejanas y en anisotropías en el fondo cósmico de microondas.



La Forma del Universo. (datos para alumnos de 1º año de Bachillerato).

Muchos cosmólogos piensan que el destino final del universo depende de su forma global, materia existente y de cuánta energía oscura contiene.

Universo cerrado.

La geometría del espacio sería cerrada como la superficie de una esfera. La suma de los ángulos de un triángulo exceden 180 grados y no habría líneas paralelas. Al final, todas las líneas se encontrarían. La geometría del universo es, al menos en una escala muy grande, elíptico.
En un universo cerrado carente del efecto repulsivo de la energía oscura, la gravedad acabará por parar la expansión del universo, después de lo cual empezará a contraerse hasta que toda la materia en el universo se colapse en un punto. Entonces existirá una singularidad final llamada el "Big Crunch", por analogía con el "Big Bang". Sin embargo, si el universo tiene una gran suma de energía oscura (como sugieren los hallazgos recientes), entonces la expansión será grande.

Universo abierto.

Incluso sin energía oscura, un universo negativamente curvado se expandirá para siempre, con la gravedad apenas ralentizando la tasa de expansión. Con energía oscura, la expansión no solo continúa sino que se acelera. El destino final de un universo abierto es, la muerte térmica" o Big Freeze" o el "Big Rip", dónde la aceleración causada por la energía oscura terminará siendo tan fuerte que aplastará completamente los efectos de las fuerzas gravitacionales, electromagnéticas y los enlaces débiles.

Universo plano.

Si la densidad media del universo es exactamente igual a la densidad crítica, entonces la geometría del universo es plana: como en la geometría euclidiana, la suma de los ángulos de un triángulo es 180 grados y las líneas paralelas nunca se encuentran.
Sin energía oscura, un universo plano se expande para siempre pero a una tasa continuamente desacelerada: la tasa de expansión se aproxima asintóticamente a cero. Con energía oscura, la tasa de expansión del universo es inicialmente baja, debido al efecto de la gravedad, pero finalmente se incrementa. El destino final del universo es igual que en un universo abierto, la muerte térmica del universo (el "Big Freeze") o el "Big Rip". En 2005, se propuso la teoría del destino del universo Fermión-bosón, proponiendo que gran parte del universo estaría finalmente ocupada por condensado de Bose-Einstein y la quasipartícula análoga al fermión, tal vez resultando una implosión. Muchos datos astrofísicos hasta la fecha son consistentes con un universo plano.

Reflexiones osbre la evolución del Universo.



7.24.2017

Get Ready for the 2017 Solar Eclipse.

NASA - National Aeronautics and Space Administration.Get Ready for the 2017 Solar Eclipse#Eclipse2017 happens in less than a month--Aug. 21, 2017! Learn how, where, and when to watch athttp://eclipse2017.nasa.gov/

https://www.facebook.com/NASA/videos/vb.54971236771/10155429283691772/?type=2&theater
Eclipse 2017 / NASA.

2.23.2017

DESCUBRIMIENTO...

Los científicos ya han hallado 3.500 planetas fuera de nuestro Sistema Solar.

El miércoles, un equipo investigador internacional encabezado por holandeses, usando telescopios tanto en la Tierra como en el espacio, anunciaron el descubrimiento de un sistema planetario a poco más de 39 años luz de distancia de nuestro mundo, con siete planetas del tamaño del nuestro, girando en torno a una pequeña estrella.
Es posible que los tres planetas más recónditos tengan “regiones limitadas” en las que se den condiciones propicias para la existencia de agua líquida, de acuerdo con el nuevo estudio publicado en la revista "Nature" y anunciado por la NASA. Los tres siguientes entran de lleno en lo que los astrónomos llaman la "zona habitable", donde es más probable que se den las condiciones para la vida, concretamente de temperatura y agua líquida.
Esas tenues estrellas, o “estrellas enanas ultrafrías”, tienen un lado positivo. Son débiles, por lo que los planetas que pasen entre ellas y nosotros bloquearán un porcentaje mayor de luz de lo que podrían con estrellas mucho más grandes y brillantes. Eso las hace alrededor de un 80 por ciento más fáciles de detectar que si orbitaran alrededor de una estrella del tamaño del Sol.
El hallazgo se suma al anuncio del año pasado del descubrimiento de tres planetas del tamaño de la Tierra que orbitan esta estrella, llamada Trappist-1. El equipo holandés, encabezado por Michaël Gillon, de la Université de Liège, ya descubrió que uno de esos tres planetas es en realidad tres planetas separados. Dos vecinos recién encontrados elevan a siete el total del sistema de Trappist–1, reveló el anuncio de hoy.
Los primeros planetas fuera de nuestro sistema solar, conocidos como exoplanetas, fueron descubiertos a mediados de los años 90. Desde los primeros hallazgos – planetas del tamaño de Júpiter que orbitan estrellas más cerca de lo que Mercurio gira alrededor del Sol – los astrónomos han tenido que descartar los supuestos de a qué se parece un "sistema solar". Desde entonces, se han descubierto alrededor de 3.500 exoplanetas.
Especulando muy superficialmente sin entrar en la ecuación de Drake u otro cálculo estimativo; si existen cientos de miles de millones de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea, y cada una de ellas tiene al menos un planeta, eso supone miles de millones de posibilidades de que haya planetas parecidos a la Tierra.