Astronomía Elemental Para Principiantes
Curso Básico de Astronomía: Astronomía Elemental para Principiantes
- ASTRONOMÍA Y OBSERVACIÓN
- Introducción: Qué es la Astronomía.
- La bóveda Celeste: definiciones.
- Coordenadas astronómicas y medida del tiempo.
- Nuestro Sistema Solar
- EL UNIVERSO
- Que son las estrellas. Evolución estelar: nacimiento, vida y muerte de las estrellas.
- Nuestra galaxia: la Vía Láctea.
- El Universo a gran escala:
- Clasificación de Hubble de las galaxias.
- Grupos de galaxias.
- Cúmulos y supercúmulos de galaxias.
- El Big Bang.
Ver: Sistema Solar Para Los Niños
INTRODUCCIÓN: ¿QUÉ ES LA ASTRONOMÍA?
La astronomía comprende el estudio científico de todo lo que no esta en la Tierra.
Dicho así, parece muy vago, pero proporciona una idea de lo amplio de esta disciplina. Incluso algunos incluyen el estudio de la Tierra como un planeta, en comparación con otros cuerpos similares.
Por lo tanto, la Astronomía trata de estrellas, planetas, cometas, asteroides, nebulosas, cúmulos estelares, galaxias, etc. etc. etc.
Se suele confundir a veces con la Astrología, que es una creencia en que algunos cuerpos celestes, según su posición en el cielo vista desde la Tierra, influyen en las personas, en sus actos, e incluso en los animales o las cosas.
Aunque hace muchos siglos la astrología se confundía a veces con la astronomía, desde el nacimiento de la ciencia moderna su separación es total: los astrónomos estudian el Universo para conocerlo y poder explicarlo, mientras que los astrólogos solo usan tablas de posiciones, para relacionarlas con el carácter de las personas o las cosas, siguiendo recetas antiguas, que provienen de una época en que se creía que todo el cielo giraba alrededor de la Tierra.
Para ver de una forma sencilla que estudia la astronomía, que vamos a estudiar en este curso, nos podemos preguntar que cosas vemos en el cielo que estén (a nuestro modo de ver) relacionadas con el tema.
Por ejemplo, øqué cosas astronómicas vemos de día?.
Así, el Sol, la Luna, el lucero del alba, el lucero vespertino -que suelen ser Venus-, serán respuestas correctas.
En cierto modo, las sombras son también fenómenos astronómicos, pues las provoca la luz del Sol.
De igual modo, el color azul del cielo tiene que ver con el Sol. Podríamos incluso incluir al arco iris, y otros fenómenos atmosféricos formados por la luz del Sol...
¿Y de noche? Tenemos la luna, los planetas, las estrellas, algunos conocerán quizá cometas, nebulosas, cúmulos o galaxias.
También se ven satélites artificiales.
Las estrellas fugaces, aunque se producen en nuestra atmósfera, a unos 200 Km. de altura, también tienen que ver con la astronomía, pues se trata de material extraterrestre que cae sobre la Tierra (al igual que los bólidos y los meteoritos).
Pero a simple vista podemos reducir nuestro campo a varios tipos de objetos: El Sol, la Luna, los planetas, y las estrellas.
El Sol solo se ve de día, de hecho es el quien marca la diferencia entre día y noche.
A la Luna la vemos cambiando, a veces de día a veces de noche.
Los planetas son cuerpos brillantes en el cielo, y en general Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno son más brillantes que las estrellas. (Pero también tenemos Neptuno, Urano o Plutón, que solo se ven usando telescopio).
Frente a las estrellas, los planetas -además de ser más brillantes- no parpadean. Seguro que habréis visto en el cielo como las estrellas titilan: su brillo no es uniforme.
Esto es debido a la presencia de la atmósfera terrestre, que desvía los rayos de luz que nos llegan de las estrellas.
Este efecto es menos drástico cuando le ocurre a la luz proveniente de los planetas.
Así que podemos distinguir un planeta de una estrella brillante si nos fijamos en cual no parpadea.
La razón de esto es que los planetas, aunque están muy lejos de nosotros, se ven como pequeños discos, y son muchos los rayos de su luz los que nos llegan al ojo.
Aunque unos cuantos se desvíen, los demás no, por lo que el brillo aparentemente no cambia.
Las estrellas, sin embargo, están tan lejos que son solo un punto luminoso.
Ese rayo que nos llega de ellas, si se desvía, no alcanza nuestro ojo, y no vemos su luz momentáneamente.
Cuando la noche es poco clara, o muy turbulenta (con capas atmosféricas de diversa temperatura, como suele suceder en el verano) las estrellas parpadean más acusadamente.
DEFINICIONES EN LA BÓVEDA CELESTE
Círculo máximo: Cualquier circunferencia de la bóveda celeste con centro en el observador.
Polo Norte Celeste: Prolongación del Polo Norte Geográfico en la bóveda celeste.
Ecuador Celeste: Prolongación del ecuador terrestre en la bóveda celeste.
Meridiano Celeste: Cualquier círculo máximo perpendicular al ecuador celeste. Todos los meridianos pasan por los polos Norte y Sur Celeste.
Eclíptica: Círculo máximo descrito por el movimiento aparente del Sol a lo largo del año.
Punto Aries: Posición que ocupa el Sol en el Equinoccio de primavera. Es la intersección de la EclÍptica con el Ecuador en Piscis.
Punto Libra: Es la intersección de la Eclíptica con el Ecuador en la constelación de Virgo. El Sol se encuentra en el día del equinoccio de OtoÒo.
Horizonte del lugar: Proyección sobre la bóveda celeste del círculo del horizonte.
Cenit: Prolongación hacia arriba de la vertical del lugar sobre la bóveda celeste.
Nadir: Prolongación hacia abajo de la vertical del lugar sobre la bóveda celeste.
Meridiano del lugar: Círculo máximo que pasa por el polo Norte celeste y por el cenit.
Vertical de un astro: Círculo máximo que pasa por el Cenit y por el astro.
Ver Un Grafico de la BóvedaCOORDENADAS ASTRONÓMICAS
Coordenadas Horizontales
Los dos ángulos que fijan la dirección se llaman Acimut y altura.
El Acimut (A) se mide sobre el horizonte del lugar en horas, desde el Sur hasta el vertical del astro, positiva en la dirección S W-N-E.
La altura (a) se mide sobre el vertical del astro en grados, desde el horizonte del lugar. Es positiva en dirección al Cenit y negativa hacia el Nadir.
A veces es útil el uso de la distancia cenital (z) definida como la distancia angular del cenit al astro medida sobre el vertical del astro (z=90-a).
Estas coordenadas se utilizan para determinar las condiciones de observación de un astro, caso de ser visible.
Por debajo de 30 de altitud, las condiciones de observación en el visible son muy malas debido a los efectos que, sobre la luz, ejerce la atmósfera terrestre.
Coordenadas Ecuatoriales.
La Ascensión Recta (alpha ) se mide sobre el ecuador celeste en horas, desde el Punto Aries hasta el meridiano del astro, positiva en la dirección S-E-N-W.
La Declinación (sigma) se mide sobre el meridiano del astro en grados, desde el ecuador celeste hasta el astro, positiva en la dirección del polo Norte. Se utilizan para fijar la posición de un astro en el cielo ya que no cambian con el movimiento diurno. Solo se ven afectadas por el movimiento de presesión, lo que hace que cada 50 años se cambie el sistema de referencia, variando por tanto las coordenadas ecuatoriales de cada astro.
LA MEDIDA DEL TIEMPO
Tiempo Solar
Llamamos Tiempo Local Verdadero a la hora que nos marca un reloj de Sol en el lugar en que nos encontramos. Los relojes de sol tienen su fundamento en la sombra proyectada por un "gnomon" sobre una es cala graduada y ajustada convenientemente.
Por lo tanto son dispositivos que nos marcan la posición aparente del Sol en cada momento.
El movimiento aparente del Sol presenta ciertas irregularidades debidas a dos hechos principalmente: la excentricidad de la órbita terrestre y la inclinación del eje de rotación de la Tierra con respecto al plano de su órbita.
De acuerdo con las dos primeras leyes de Kepler, la Tierra recorre su órbita elíptica a mayor velocidad cuando se encuentra más cerca del Sol (en el perihelio), que cuando esta más lejos (en el afelio).
Así, el desplaza miento aparente del Sol hacia el Este es más rápido en Enero que en Julio, lo que significa que en Enero el reloj de sol marca el mediodía más tarde que en Julio.
Por otro lado, el hecho de que el eje de rotación de la Tierra este inclinado respecto a la eclíptica (en 23.5 grados) hace que el desplazamiento hacia el
Este varíe con la posición del Sol sobre la eclíptica respecto del ecuador. Así, en los solsticios, el movimiento tiene solamente componente Este (por ser la eclíptica paralela al ecuador en esos puntos) mientras que en los equinoccios, aparece una cierta componente hacia el Norte (en Primavera) o hacia el Sur (en OtoÑo).
Esto altera la duración del tiempo transcurrido entre dos culminaciones consecutivas a lo largo del año.
Para evitar estas irregularidades en la duración del día, se define el Tiempo Local Medio como el que marcaría un reloj de sol, si este estuviera situado en el Ecuador y se moviera hacia el Este a velocidad constante a lo largo de todo el año.
La diferencia entre el Tiempo Local Verdadero y el Tiempo Local Medio se conoce como Ecuación del Tiempo (E.T.= T.L.V. - T.L.M.). Esta diferencia nunca sobrepasa los 17 minutos.
Llamamos Tiempo Universal (T.U. o G.M.T.) al Tiempo Local Medio del Meridiano de Greenwich. Muchos de los fenómenos astronómicos estan dados en Tiempo Universal, por lo que hay que tener claro como se pasa a la hora que marca nuestro reloj.
Para mantener cierta homogeneidad en la medida del tiempo y que la hora de nuestro reloj se corresponda más o menos con la posición del Sol, en todos los países, se establecieron los husos horarios.
Cada país fija la hora del reloj según el Tiempo Local Medio de un meridiano determinado.
Para hacer la conversión de Tiempo Universal a Tiempo Local Medio, hay que tener en cuenta la longitud geográfica del meridiano que fija nuestra hora(en medidas de tiempo), para sumársela si esta al Oeste o restársela si esta al Este.
Finalmente, la hora que marca nuestro reloj es la Hora Civil, que en horario de invierno va adelantada una hora respecto del que le correspondería en su huso horario, y dos en horario de verano.
Para la determinación de la hora a la que ocurren algunos fenómenos (como por ejemplo la hora del Orto del Sol en un punto determinado) hay que tener en cuenta también la distancia angular del lugar, respecto del meridiano base del huso horario correspondiente.
Tiempo Sidéreo
Se define Tiempo Sidéreo como el ángulo horario del Punto Aries. Es un tiempo basado también en la rotación terrestre, pero no en la posición aparente del Sol. El día sidéreo es el intervalo que transcurre entre dos pasos consecutivos de un punto fijo (una estrella muy lejana, el Punto Aries, etc.) por el meridiano del lugar. El movimiento de la Tierra a lo largo de su órbita hace que el Sol se desplace hacia el Este casi 1 grado cada día por lo que el día en Tiempo Solar es más largo que en Tiempo Sidéreo. Así, la duración de un día sidéreo es de 23h 56m 4,091s de Tiempo Solar Medio. La conversión de un intervalo de Tiempo Solar Medio en Tiempo Sidéreo se realiza con la expresion: I(T.S.M.)= 0.99727 I(T.S.).
Otras medidas del Tiempo
El Tiempo Solar Medio corrige las irregularidades del movimiento aparente del Sol, pero no es un tiempo perfectamente uniforme debido a que esta basado en la rotación de la Tierra, y esta no es constante.
Para eliminar las pequeñísimas irregularidades en este movimiento, se introduce el Tiempo de las Efemérides (T.E.), que representa una medida del tiempo absolutamente uniforme, y en el cual se basan las fórmulas de la Mecánica Celeste. La desviación entre el T.E. y el T.U. solo puede determinarse exactamente a posteriori, mediante observaciones astronómicas. La diferencia entre ambos no suele superar el minuto de tiempo.
Paralelamente existen definiciones basadas en fenómenos físicos para fijar la duración del segundo.
En la XIII Conferencia de Pesos y Medidas (1967) se definió el segundo como la duración temporal de 9.192.631.770 oscilaciones del átomo de Cesio 133 en su estado fundamental.
El tiempo basado en esta medida se llama Tiempo Atómico Internacional (T.A.I.). Esta es la definición más utilizada en la actualidad, habiendo sustituido al Tiempo de las Efemérides.
El Brillo de las Estrellas
El sistema actual para medir el brillo aparente de las estrellas tiene su origen en la Antigua Grecia. Hacia el aÒo 130 a.C. el astrónomo Hiparco ideo una forma de medir el brillo de los astros, clasificándolos en seis categorías o magnitudes: a las estrellas más brillantes las denomino de primera magnitud y a las que estaban en el limite de visibilidad del ojo humano, de sexta.
Debido a la gran difusión que ha tenido esta forma de medir el brillo a lo largo de toda la historia de la Astronomía, en la actualidad se ha intentado respetarlo en lo posible, pero dotándolo de una mayor precisión. La forma en la que el ojo humano responde a la radiación es logarítmica por lo que se adopto una logarítmica para la relación entre la magnitud de un astro y la energía que nos llega de él.
Si nos quedamos con un cierto rango del espectro total hablaremos de magnitud en ese rango. Los rangos más utilizados son: el que se corresponde con los limites de sensibilidad del ojo, que da lugar a la magnitud visual; el que se corresponde con los limites de sensibilidad de las placas fotográficas, que originan la magnitud fotográfica y el abarca todo el espectro y por lo tanto toda la radiación emitida por el cuerpo, que da lugar a la magnitud bolómetrica.
El brillo con que vemos un astro desde la Tierra depende principalmente de tres factores: la distancia del astro hasta nosotros, su brillo intrínseco y la cantidad de materia que hay entre nosotros y el astro. Suponiendo que las estrellas son fuentes puntuales, la energía que emiten se propaga en el espacio en frentes de onda esféricos por lo que la densidad superficial de energía disminuye con el cuadrado de la distancia.
Esto significa que de dos estrellas que emiten la misma cantidad de energía pero que estén situadas una a doble distancia que la otra, nos llega una energía tal que la de la más cercana es cuatro veces la de la más lejana, y la diferencia de brillo aparente será de 1.5 magnitudes.
Para evitar el efecto que sobre la radiación tiene la distancia a la que se encuentra un astro, se emplean las Magnitudes Absolutas, que son una medida del brillo intrínseco del mismo.
Al igual que con las magnitudes relativas, según sea el rango de longitudes de onda en que medimos la Luminosidad, obtendremos magnitudes absolutas visuales, fotográficas o bolométricas.
A menudo se suele dar un dato de las estrellas llamado Índice de Color. Se trata de un parámetro que sirve para indicarnos la temperatura a la que esta la superficie de la misma y mide la diferencia en magnitudes que presenta esa estrella en dos rangos distintos de longitudes de onda.
El índice de color más utilizado es el B-V, donde B simboliza la magnitud del astro en el azul (en longitudes de onda centradas en el color azul del espectro) y V representa la magnitud visual.
El Sol emite la mayor cantidad de energía en una longitud de onda que esta centrada en el espectro visible. Las estrellas más calientes emiten su máximo en longitudes de onda más cortas (y por lo tanto más "hacia el azul") y las más frías en longitudes más largas ("hacia el rojo").
De esta manera, midiendo la diferencia entre la energía que emite un astro en el azul y la que emite en todo el rango visual, tendremos una idea de si ese astro esta más caliente o más frío que el Sol.
Espectros: Análisis de la Radiación.
Si hacemos pasar la luz del Sol por un prisma, vemos que se descompone en los colores del arco iris. Lo mismo ocurre con la luz reflejada por una superficie sobre la que se han tallado lineas muy finas (red de difracción). En ambos casos se descompone la luz blanca en todas las longitudes de onda que la componen, obteniéndose un espectro de la misma.
Si medimos la cantidad de luz que llega a cada longitud de onda del espectro del Sol, se forma una curva muy parecida a la que aparece cuando se hace el mismo proceso sobre la radiación emitida por un cuerpo negro a 5800 K.
La intensidad de la radiación emitida por un cuerpo negro es función de su temperatura y depende de la longitud de onda (o frecuencia) en la que la medimos.
En el espectro de una estrella se observa un continuo de energía que se asemeja mucho al de un cuerpo negro y, superpuesto sobre el, una serie de lineas oscuras correspondientes a longitudes de onda muy definidas (eventualmente se observan también líneas brillantes). Se define Temperatura Efectiva de una estrella, como la temperatura de un cuerpo negro que tuviera un espectro continuo con la misma energía que el observado en la estrella.
Definimos Temperatura de Brillo de una estrella como la temperatura de un cuerpo negro que emite su máxima energía en la misma longitud de onda que la estrella.
Las líneas oscuras observadas en los espectros estelares se deben a absorciones de los átomos de la atmósfera estelar en la luz proveniente del interior.
La anchura teórica de estas líneas es muy pequeña, pero diversos fenómenos como el movimiento de rotación de la estrella, movimientos de turbulencia, de pulsación, etc. pueden ensanchar las.
Además, la presencia de fuertes campos magnéticos pueden producir el desdoblamiento de las mismas.
En definitiva, el análisis de un espectro estelar nos proporciona información sobre los elementos químicos que forman la estrella, y sobre las condiciones físicas que reinan en ella: Temperatura, presión, campos magnéticos, velocidad de rotación, etc.
También nos sirve para medir la velocidad radial de la estrella respecto de nosotros mediante la aplicación del efecto Doppler-Fizeau.
Veamos por lo tanto, que analizando la radiación que nos llega de las estrellas, somos capaces de obtener mucha información sobre las mismas.
Esto ayuda a catalogar las estrellas en grupos atendiendo al espectro observado y a la cantidad de energía que emiten.
Representando ambas características en un diagrama (el llamado diagrama H-R), vemos que la mayor parte de las estrellas se sitúan en una franja denominada Secuencia Principal.
Esta región del diagrama H-R se corresponde con el estado evolutivo en el que las estrellas pasan la mayor parte de su vida.
Un tercer parámetro que ayuda a fijar la clasificación de una estrella es la llamada clase de luminosidad, que nos informa, en alguna medida, de las condiciones físicas en que la estrella esta emitiendo su energía y su espectro observado.
Evolución estelar (ver en este sitio)
La posición de una estrella en el diagrama H-R es un indicativo de su estado evolutivo general.
A lo largo de su vida, una estrella cambia su posición en el diagrama describiendo su traza evolutiva.
Las estrellas se forman a partir de las grandes nubes de gas y polvo presentes en el espacio interestelar.
La aparición de inestabilidades puede producir el inicio del proceso de contracción que origina el nacimiento de la protoestrella.
Para que se forme una protoestrella, es necesario que la energía gravitacional de la nube sea mayor que su energía térmica, de esta forma, la tendencia a juntar las partículas será más fuerte que la que tiende a dispersarlas.
Conforme la contracción hace disminuir el tamaño del sistema, su interior se va haciendo opaco a la radiación y, en consecuencia comienza a calentarse.
Cuando la temperatura del núcleo alcanza el millón de grados, se desencadenan las reacciones nucleares de fusión del Hidrogeno que contribuyen a aumentar la temperatura del interior.
En este punto, la presión interna se hace suficientemente grande como para contrarrestar el colapso gravitatorio, deteniéndose la contracción.
La protoestrella deja de serlo y se convierte en una estrella situada en la secuencia principal de diagrama H-R. La evolución futura de este cuerpo, queda determinada por la cantidad de masa que tiene en este momento.
Veamos como es la evolución de una estrella de tipo solar.
La mayor parte de su vida transcurre en la secuencia principal, transformando Hidrogeno en Helio, en un estado de equilibrio hidrostático muy estable.
El tiempo que la estrella permanece en este estado depende de la cantidad de combustible nuclear que tiene, pero sobre todo, de la rapidez con que lo consume.
Así, las estrellas más grandes, a pesar de que tienen una cantidad mayor de Hidrogeno, lo consumen a una velocidad tan grande, que se les acaba antes que a las menos masivas.
El intervalo de tiempo oscila entre algunos millones de años para las más masivas, hasta decenas de miles de millones de años para las más pequeñas.
Cuando en el núcleo de la estrella se ha consumido todo el Hidrogeno en Helio, disminuye la producción de energía en el núcleo lo que origina una contracción del mismo, con el consiguiente aumento de la temperatura.
La temperatura que se alcanza en las regiones que rodean al núcleo es suficiente como para que comiencen las reacciones de fusión del Hidrogeno en ellas.
En este momento, la estructura de la estrella se compone de un núcleo inerte de Helio, rodeado por una capa termonuclearmente activa y, más alejada una atmósfera estelar dilatada y fría.
El núcleo de Helio se va haciendo cada vez más grande (por el aporte de la capa externa en la que se sigue produciendo este material a partir del Hidrogeno), hasta que las condiciones de temperatura y presión activan la reacción de fusión del Helio en Carbono.
Justo antes de que se produzca este hecho, tiene lugar un aumento rápido y breve de la luminosidad de la estrella, conocido como "Flash del Helio", que es el detonante de la nueva reacción de fusión nuclear.
En este punto, la estrella tiene dos fuentes de energía: en el núcleo la reacción "triple alpha" (3 He4 ---> 1 C12 + E) y rodeándolo la transformación de Hidrogeno en Helio.
La superficie alcanza un tamaño muy grande pero esta a una temperatura muy baja.
La estrella se encuentra en la fase de Gigante Roja. Cuando el Sol alcance esta fase, su luminosidad será de unas 1000 veces la luminosidad actual y su atmósfera se extenderá hasta la órbita de Venus.
La temperatura en la superficie de la Tierra será superior a la de fusión del plomo. Las estrellas Arturo o Betelgeuse se encuentran en esta etapa de su evolución.
Evolucionando lentamente en esta fase, la estrella comienza a desprenderse de las capas más externas, pasando por la fase de variable del tipo RR-Lyrae.
Más tarde, las capas externas terminan por desligarse definitivamente de la estrella, originando una Nebulosa Planetaria.
La vida estimada de estas nebulosas se estima en unos 50000 años, transcurridos los cuales, la materia que las forma termina por diluirse en el medio interestelar.
Mientras la superficie se expande y enfría, en el centro la reacción triple alpha va produciendo un núcleo cada vez más importante de Carbono.
Cuando se agotan el Hidrogeno y el Helio, queda un núcleo compacto de Carbono del tamaño de un planeta COIIIO la Tierra, pero con una masa del orden de la del Sol.
Inicialmente, este núcleo se encuentra a una temperatura muy elevada constituyendo una Enana Blanca, pero dado que en su interior ya no tienen lugar nuevas reacciones nucleares, es un cuerpo térmicamente inerte que se enfría con el paso del tiempo, pasando de enana blanca a enana marrón y finalmente a enana negra.
La evolución de las estrellas muy másivas desemboca en fenómenos cataclísmicos.
Tras permanecer en la secuencia principal transformando Hidrogeno en Helio en su núcleo, sobreviene la etapa de Supergigante Roja en la que, al igual que ocurría con las estrellas menos másivas, se han expandido las capas más externas mientras el núcleo se hacia más pequeÒo y caliente.
La conversión de Hidrogeno en Helio se desplaza del centro a una capa periférica y en el centro comienza la reacción triple alpha que forma núcleos de Carbono.
Cuando se acaba el Helio en el centro de la estrella una nueva contracción eleva su temperatura activándose una nueva reacción termonuclear que fusiona los núcleos de Carbono para producir otros más pesados (Magnesio, Oxigeno,...).
De esta manera el núcleo de la estrella adquiere una estructura "de cebolla", con sucesivas capas en las que tiene lugar una reacción distinta.
Esta situación continua hasta que aparece en el centro de la estrella el Fe56 (el isótopo más estable del núcleo de Hierro).
Este núcleo tiene la propiedad de ser más estable que el de cualquier otro elemento pesado, por lo que no hay ninguna reacción nuclear que, aportando energía al medio (exotérmica), haga reaccionar al Fe56 para formar núcleos más pesados.
Cuando el núcleo de Hierro de la estrella adquiere un tamaño importante y la temperatura alcanza el valor de 5*109 K, el Fe56 se desintegra en 13 núcleos de Helio y 4 neutrones ¡absorbiendo energía!
En ese instante, el equilibrio hidrostático que ha mantenido la estrella durante toda su vida, se rompe definitivamente.
En tiempos del orden de un segundo, todas las capas del núcleo se precipitan hacia el centro formándose un núcleo atómico gigante (compuesto por neutrones) de una dureza inimaginable, sobre el que colisionan las partes más externas del núcleo que salen eyectadas hacia el exterior a velocidades del orden de varios miles de kilómetros por segundo. Durante unos días, la estrella alcanza un brillo comparable al de toda una galaxia.
En una explosión de este tipo, conocida como Supernova (más concretamente Supernova del tipo II), se inyectan en el espacio interestelar una serie de núcleos pesados producidos en el interior de la estrella, y durante la explosión, que pasaran a formar parte de otras estrellas y sistemas planetarios, si eventualmente alcanzan una región en la que más tarde se formaran nuevas estrellas y planetas (como es el caso del Sistema Solar).
En lo que antes era el centro de la estrella, puede quedar un objeto compacto, que será una enana blanca si su masa es inferior a 1.4 veces la masa del Sol, una estrella de neutrones si su masa esta comprendida entre 1.4 y aproximadamente 2.5 masas solares, o un agujero negro si el objeto compacto es más masivo .
En una enana blanca el colapso gravitatorio es detenido por la presión ejercida por electrones relativistas; se trata de objetos constituidos por núcleos de Carbono, entre los que se encuentra una "sopa" de electrones degenerados que lo dotan de una elevada conductividad térmica.
Por su parte, las estrellas de neutrones son auténticos núcleos atómicos pero con un tamaño de algunas decenas de Kilómetros de diámetro.
Su rápida rotación permite observarlos como emisores de pulsos de ondas de radio bajo la denominación de Púlsars.
Si la masa del objeto colapsado es todavía mayor, ni siquiera la presión de los neutrones degenerados es capaz de contrarrestar el colapso gravitatorio, por lo que ninguna otra fuerza de la Naturaleza puede vencer a la gravitación.
En estas condiciones, el objeto se colapsa indefinida mente y, cuando en su superficie la gravedad es tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de ella, se dice que se ha formado un agujero negro.
Podemos concluir que el resultado final de la evolución de una estrella, es un objeto compacto (enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro) que se forma después de que la estrella se haya desprendido de algunos de los elementos que ha ido formando durante sus etapas anteriores, como estrella en la secuencia principal, gigante o supergigante, y en los momentos de la explosión de supernova (si esta llega a producirse).
Conceptos Basicos de Astronomia Para Principiantes
•Estructura
El Sol, y el Sistema Solar con el, se encuentra en la galaxia llamada Vía Láctea.
Se trata de una galaxia espiral catalogada como SII consistente en una agrupación de estrellas y gas y polvo interestelar con una mása de cien mil millones de veces la del Sol.
Una gran parte de esta materia (en torno al 90%) solo puede detectarse a través de los efectos gravitacionales que produce, no por la luz que emite; se trata por tanto de "materia oscura" que puede estar constituida por enanas blancas que ya se han enfriado (enanas negras), planetas gigantes (del tipo de Júpiter) que no tienen la mása suficiente como para brillar con luz propia, micro-agujeros negros (como los que postula Hawking que pudieron formarse en las primeras fases del Big Bang) o en forma de otros tipos de materia a la que no estamos acostumbrados en nuestro Sistema Solar (estrellas Q, ...).
La estructura de la Galaxia consta de dos partes bien diferenciadas: el disco y el halo.
Ambas presentan diferente simetría y composición estelar.
El halo galáctico esta formado por estrellas viejas, con unos 10 mil millones de años, llamadas "de la población II" agrupadas en cúmulos globulares.
Se trata de estrellas con una baja proporción de elementos pesados, entendiendo por elementos pesados (o metales) todos aquellos que sean más masivos que el Helio (peso atómico superior a 4).
La composición química de estas estrellas es prácticamente la misma que la que tenia el Universo primordial después del Big Bang (80% de Hidrogeno y 20% de Helio).
El material del que estan formadas no ha sido procesado anteriormente por otras estrellas y por eso mantienen la proporción de elementos químicos primordial.
La distribución de cúmulos globulares presenta simetría esférica respecto al centro de la Galaxia, con una mayor densidad en la zona central (en la dirección de Sagitario).
Estos cúmulos tienen órbitas muy elípticas cuyo periodo es de varios cientos de millones de años.
La simetría esférica es un indicativo de que el halo se formo antes de que la materia que los constituye participara del proceso de "achatamiento" que origino más tarde el disco galáctico.
La edad de estos cúmulos se puede obtener trazando el diagrama H-R de sus estrellas; en el vemos como las únicas estrellas que permanecen en la Secuencia Principal se corresponden con las menos masivas, que son las que más tiempo necesitan para abandonarla.
Por su parte, el disco galáctico se halla distribuido en un plano más o menos definido en el que se pueden distinguir dos partes: El bulbo central o núcleo y los brazos espirales.
El diámetro del disco se estima actualmente en unos 25 Kpc (Kiloparsec) con una anchura de 1 Kpc.
Las estrellas muy jóvenes y las regiones de polvo interestelar se sitúan en la parte central de este disco en una zona de anchura no superior a 100 pc.
En el se encuentran las estrellas de la población I así como gas y polvo interestelar.
Las estrellas de la población I son más jóvenes que las de la población II.
Su contenido en elementos pesados es no despreciable, debido a que se han formado a partir de materia que ha sido reciclada por estrellas anteriores que ya evolucionaron, y que en los últimos estadios de su vida, liberaron los resultados de la nucleosíntesis al espacio interestelar.
En el núcleo, el disco galáctico se hace más abultado y puede considerarse una región más o menos esférica con un diámetro de unos 5 Kpc.
Las estrellas que pueblan esta región son también de la población II, aunque la gran concentración de materia allí existente, no les ha permitido evolucionar de la misma manera que a las del halo.
La zona más externa del disco galáctico esta dominada por la presencia de los brazos espirales.
Se trata de regiones en las que se agrupa la materia: estrellas, gas y polvo interestelar.
En los brazos espirales es donde se encuentran los núcleos más activos de formación de estrellas.
Perturbaciones de diferentes tipos hacen colapsar inmensas nubes de gas y polvo que, después de fragmentarse en otras más pequeñas, dan lugar al nacimiento de estrellas en grupos o cúmulos (estos cúmulos se conocen con el nombre de cúmulos abiertos o galácticos).
El más famoso de estos cúmulos abiertos son las Pleyades en Tauro.
A la Galaxia se le conocen cuatro brazos espirales: el de Sagitario-Carina (el brazo Mayor), el de Escudo-Cruz (brazo Intermedio), el de Norma (brazo Interno) y el de Perseo (brazo Externo).
El Sol se encuentra en una región intermedia entre el brazo de Sagitario Carina y el de Perseo, a unos 10 Kpc de distancia del centro galáctico, cerca por tanto, del borde de la Galaxia.
La extinción que provoca la materia interestelar es la causante de que no veamos una luminosidad mayor en la dirección del centro (podemos decir que, en el visible, nuestro campo de visión hacia el centro es similar al que tenemos hacia el exterior), no obstante, la distribución espacial de los cúmulos globulares y, sobre todo, las observaciones radioastronómicas en la linea de 21 cm y las infrarrojas, nos indican claramente la posición del centro de la Vía Láctea.
• El núcleo galáctico
Mención aparte merece el estudio del centro galáctico debido a los violentos sucesos que se supone que ocurren allí.
La absorción interestelar lo hace inobservable en el visible (produce una disminución del brillo en unas 30 magnitudes) pero la luz emitida en el infrarrojo y en el dominio radio nos llega hasta aquí, permitiéndonos su estudio.
A partir de estas observaciones encontramos que en una región de 1 pc de diámetro se encuentra concentrada una cantidad de mása equivalente a entre uno y cuatro millones de veces la del Sol, en forma de un cúmulo estelar superconcentrado o de un agujero negro súper masivo. Sea cual sea el objeto allí existente, lo que parece claro es la existencia de un viento de gas y polvo hacia afuera a una velocidad de 750 km/seg.
Este viento ha formado una región con forma de anillo que rodea el centro galáctico, con un diámetro interno de 3.4 pc.
Este anillo esta rotando a una velocidad de unos 90 km/seg.
Además, se ha detectado una fuente compacta (menos de 20 U.A. de diámetro) de ondas de radio, a un segundo de arco del objeto en el que se supone que se sitúa el centro de la Galaxia.
El problema que presenta la explicación del núcleo galáctico mediante la hipótesis del agujero negro, es que con uno de cien masas solares seria suficiente para producir la emisión de radiación gamma observada.
Por otro lado, todavía no esta claro si nuestra galaxia tiene una barra de materia cruzando el núcleo o no, es decir, si se trata de una espiral barrada o de una espiral normal.
Para nosotros, situados en su interior, nos resulta mucho más fácil determinar la estructura global de otras galaxias situadas a millones de años-luz, que la de la galaxia en la que nos encontramos. Podemos determinar la estructura fina, los detalles más concretos, pero no verla en su totalidad.
• EL UNIVERSO A GRAN ESCALA
Clasificación de Hubble de las galaxias
La clasificación de galaxias más aceptada en la actualidad proviene de la efectuada en 1925 por Edwin Hubble, el padre de la Cosmología moderna.
Esta clasificación distingue cuatro tipos principales de galaxias:
Las elípticas, caracterizadas por su forma esférica o elipsoidal, apariencia uniforme y luminosidad regularmente distribuida.
El polo opuesto serian las galaxias espirales, que presentan dos componentes, una parte central (el bulbo, similar a primera vista a las galaxias elípticas) y un disco plano sobre el que se puede observar una estructura espiral.
Las galaxias espirales pueden ser divididas en dos grupos, espirales ordinarias y espirales barradas, dependiendo de si tienen una barra de materia atravesando el centro o no.
Las galaxias lenticulares (o SO) también tienen un bulbo central y un disco, pero este no presenta estructura espiral.
Finalmente, como su propio nombre indica, las galaxias irregulares no presentan una estructura bien definida; no presentan un bulbo y tienen una presencia caótica.
Cada una de estas clases se divide en grupos.
Las galaxias elípticas se clasifican de 0 a 7 de acuerdo con su elipticidad (E0 para las esféricas, E7 para las más achatadas).
Las espirales varían desde la Sa hasta la Sd (se incluyen también las del tipo Sm) atendiendo a la disminución del tamaño relativo entre el bulbo y el disco y a la separación de los brazos espirales. La misma división se aplica a las espirales barradas SB.
Esta clasificación cubre diferencias físicas además de las puramente morfológicas.
Las galaxias elípticas son más rojas que las espirales, esto es interpreta como una diferencia en sus constituyentes estelares.
Además, en las galaxias elípticas la emisión de luz esta dominada por la que proviene de estrellas, del tipo de las gigantes rojas.
La población estelar de estas galaxias parece similar a las de los cúmulos globulares, a las estrellas de la población II.
En contraste, en las galaxias espirales todavía existe una cierta actividad en la formación de estrellas; pueden encontrarse estrellas jóvenes con una emisión dominante en el azul.
Las galaxias lenticulares tienen población estelar similar a las elípticas.
Mientras que para las galaxias elípticas y lenticulares se aprecia más o menos, la misma población estelar, cualquiera que sea su tipo, para las espirales, la población relativa de estrellas jóvenes aumenta de los tipos Sa a Sm y para las irregulares es todavía mayor.
En lo que respecta al contenido de materia interestelar (gas y polvo), se aplican las mismás consideraciones; las galaxias elípticas no contienen prácticamente nada de esta material mientras que en las espirales e irregulares se detectan grandes cantidades (en las irregulares, la fracción de gas neutro alcanza entre el 10 y el 20% del total de la materia de la galaxia).
Las S0 son un tipo intermedio entre las elípticas y las espirales; dos terceras partes no contienen nada de gas, y el resto tienen tanto como las espirales.
De esta forma, la clasificación morfológica se corresponde bastante bien con las diferencias físicas entre las galaxias.
No obstante hay que tener presente que esta clasificación no responde a todos los fenómenos observados, ya que se encuentran galaxias de los mismos tipos que presentan fenómenos físicos bien diferenciados.
Grupos de Galaxias
Las galaxias no se encuentran uniformemente distribuidas a lo largo del espacio sino que aparecen en grupos.
El ejemplo más cercano lo constituyen las Nubes de Magallanes, dos galaxias irregulares, difusas satélites de la Vía Láctea.
La interacción gravitacional entre la Vía Láctea y sus dos satélites da lugar a la Corriente de Magallanes, una corriente de Hidrogeno neutro arrancado de las Nubes de Magallanes por las fuerzas de marea ejercidas por nuestra propia Galaxia, que forma un puente de materia que une la Galaxia a sus satélites.
Las galaxias gigantes a menudo están acompañadas por un numero más o menos numeroso de pequeños satélites gravitando en torno a ellas.
Así, la galaxia de Andrómeda M31, tiene por satélites a M32, NGC 147 y NGC 205, tres bonitas galaxias elípticas rotando en torno a ella con un periodo de unos 500 millones de años. M31 es una espiral gigante con una masa de una vez y media la de la Galaxia.
A una escala un poco mayor advertimos la presencia de varias galaxias en un radio de 1.3 Mpc y una ausencia total de las mismas en una distancia de entre 1.4 y 2.4 Mpc.
Esto induce a pensar en la existencia de un grupo de galaxias, el llamado Grupo Local, compuesto por dos espirales gigantes (la Galaxia y M31), dos espirales medias (la galaxia del Triángulo M33 y la Gran Nube de Magallanes), una galaxia elíptica con núcleo (M32), media docena de galaxias irregulares pequeñas, una docena de galaxias elípticas enanas y unos cuantos objetos muy débiles con apariencia de cúmulo globular. Según van mejorándose las técnicas astronómicas, se añaden nuevos objetos a este Grupo Local.
Por otro lado, es muy posible que la lista este bastante incompleta ya que las galaxias elípticas enanas, por ejemplo, no son observables a una distancia mayor que la que nos separa de la M31, lo que significa que podrían existir unas cien galaxias de este tipo que todavía no se han detectado.
El Grupo Local no presenta una condensación central de materia, más bien esta se concentra en dos núcleos principales: en torno a la Vía Láctea y en torno a M31.
La ligazón gravitatoria del Grupo Local no esta todavía muy clara, aunque parece claro que las galaxias se agrupan en este tipo de "pequeñas estructuras".
Actualmente se han catalogado más de 50 grupos en un radio de 16 Mpc, cada uno con varias decenas de miembros. Se trataría de las estructuras básicas de las que constituyen el Universo a media y gran escala.
La definición que se adopta para Grupo de Galaxias es la de una asociación de galaxias, de las que una docena son más brillantes de magnitud absoluta -16 en un volumen de alrededor de un Mpc cubico (esto equivale a una densidad de galaxias diez veces superior a la media fuera de los grupos).
La pregunta que nos hacemos a continuación es si todas las galaxias pertenecen a un grupo o a una estructura mayor del Universo.
Observacionalmente se encuentra que entre el 10 y el 20% de las galaxias no pertenecen a ningún grupo. A estas galaxias se las conoce como galaxias de campo.
La determinación de la mása de un grupo de galaxias se realiza por dos procedimientos diferentes: por un lado se estudian los efectos gravitacionales (obteniéndose la mása dinámica) y por otro se analiza la luz que nos llega de las galaxias (dando lugar a la mása luminosa).
Comparando ambos resultados se comprueba que la mása dinámica es entre cuatro y diez veces superior a la luminosa.
Esto significa que una gran parte de la materia que compone los grupos de galaxias "no brilla", es decir, no emite luz suficiente para ser observada desde la Tierra o bien esta en una forma de materia que no emite luz.
A esta mása se le suele llamar "materia oscura".
Cúmulos y Supercumulos de Galaxias
Parece existir una tendencia natural de la materia a juntarse en unidades cada vez más grandes.
Los quarks (uno de los constituyentes básicos de la materia) se agrupan para formar bariones, los cuales a su vez forman los átomos junto con los electrones.
Los átomos se juntan en estrellas y estas son los constituyentes básicos de las galaxias, quienes, como hemos visto, se juntan en grupos de unas decenas para formar los Grupos de galaxias.
Los grupos de galaxias constituyen los cúmulos de galaxias los cuales a su vez se agrupan en supercúmulos de galaxias, las estructuras más grandes del Universo conocido.
A la vista de las observaciones astronómicas no parece una labor fácil decidir una definición clara de lo que se entiende por cumulo de galaxias.
Para intentar clarificar este termino, se ha recurrido a una herramienta utilizada en Estadística: las funciones de correlación.
Se parte de la idea de que si las galaxias se encuentran en un cumulo, la distancia media que las separa es bastante menor que si estuvieran distribuidas uniformemente.
El calculo de las funciones de correlación es bastante complicado.
En primer lugar se necesita disponer de un catalogo de galaxias que nos de su posición aparente.
Este catalogo fue elaborado en el observatorio de Lick y representa un total de un millón de galaxias (hasta magnitud 18.7).
La esfera celeste se divide en cuadraditos de 1 grado cuadrado sobre los que se cuentan las galaxias que estan dentro de cada uno, comparándose este numero con la densidad media.
Este análisis muestra la existencia de un fondo uniforme de unas 50 galaxias por grado cuadrado, sobre el que se superponen un gran numero de cúmulos con densidades que rondan las cien galaxias por grado cuadrado.
Esta tendencia a la agrupación de las galaxias disminuye drásticamente para escalas de distancias mayores de 20 Mpc, correspondiéndose con las dimensiones de los mayores cúmulos observados.
No obstante, las funciones de correlación no nos dicen nada acerca de cual es el nivel de concentración de galaxias necesario para que tengamos un cumulo.
La definición es bastante más arbitraria.
Normalmente se llama cumulo de galaxias a aquellas agrupaciones que, en un volumen como el del Grupo Local (una esfera de unos pocos Mpc) contienen un numero de galaxias comprendido entre varios cientos y varias decenas de miles.
La densidad de galaxias en los centros de los cúmulos muy ricos, puede llegar a ser de miles a millones de veces superior a la densidad media del Universo.
Los dos cúmulos de galaxias más cercanos a la Vía Láctea son el cumulo de Virgo, a una distancia de 20 Mpc en la dirección del Polo Norte Galáctico y el Cumulo de Coma, en la constelación de la Cabellera de Berenice a 100 Mpc de nosotros.
Del estudio del catalogo de galaxias de George Abell, realizado con la cámara Schmidt de Monte Palomar y que comprende galaxias hasta magnitud 21, se ha podido detectar la existencia de dos tipos principales de cúmulos de galaxias: los cúmulos regulares, muy concentrados y los irregulares, con una concentración y un numero de miembros menor y por lo tanto con una mayor dispersión.
Los cúmulos regulares de galaxias tienen simetría esférica y una gran concentración de galaxias en su parte central (a menudo, el centro del cumulo lo ocupa una galaxia elíptica supergigante). Las velocidades de rotación de las galaxias del núcleo son del orden de 1000 Km/seg.
La mayoría de las galaxias en estos cúmulos son elípticas o lenticulares, con muy poca materia interestelar.
El diámetro de estos cúmulos oscila entre 1 y 10 Mpc, sus másas son del orden de 10l5 Mo, equivalente a diez mil galaxias como la Vía Láctea. El cercano Cumulo de Coma es el prototipo de cumulo galáctico regular.
Los cúmulos irregulares no muestran simetría ni una concentración en la distribución de las galaxias que lo forman.
Las velocidades orbitales de la galaxias son muy pequeñas, sus tamaños varían entre 1 y 10 Mpc y el rango de másas entre 10(12) y 10(14) Mo.
Un exponente claro de cumulo irregular es el Cumulo de Virgo.
También pueden considerarse dentro de esta categoría al Grupo Local y a todos los grupos de galaxias distribuidos en nuestras inmediaciones.
El problema de la materia oscura que vimos en el punto anterior persiste cuando hablamos de cúmulos de galaxias, es decir, la mása dinámica del cumulo no coincide con la mása luminosa, siendo esta ultima inferior.
Los ricos cúmulos de galaxias de 10 Mpc de diámetro no son las estructuras más grandes del Universo.
De hecho, su distribución consiste en un fondo más o menos uniforme de cúmulos separados 55 Mpc de promedio, sobre los que se superponen cúmulos de cúmulos, los llamados Supercúmulos de galaxias.
Por ejemplo, nuestro Grupo Local, junto con algunas docenas más de grupos cercanos de galaxias, es un miembro de un sistema mucho mayor de 15 Mpc de radio, centrado en el cumulo de Virgo, conocido como Supercúmulo Local.
Por otro lado, este supercúmulo es relativamente pobre; contiene únicamente un cúmulo rico (en su centro) y varios grupos de galaxias.
En la actualidad se han encontrado más de 50 supercúmulos, cada uno con un promedio de unos doce cúmulos ricos y varias decenas de cúmulos más pequeños.
El diámetro de estas estructuras es del orden de 100 Mpc.
Se cree que la jerarquía de las estructuras del Universo se detiene en los supercúmulos de galaxias.
De hecho, se obtiene que a escalas mayores de 1000 Mpc, la variación en la densidad de galaxias se reduce a la mitad de la densidad media del Universo, lo que significa que, a escala muy grande, el Universo es homogéneo e isótropo.
En la actualidad se cree que la distribución de cúmulos y supercúmulos de galaxias en el Universo no es homogénea.
Se ha observado que esta distribución tiene lugar en grandes "burbujas" de espacio de forma que la materia se encuentra en las paredes de estas estructuras, quedando la parte central constituida por un vacío (de materia) casi absoluto.
En los puntos de contacto entre las burbujas se localizarían las grandes distribuciones de materia antes mencionadas, la más cercana de las cuales se conoce como "la Gran Muralla".
Sea como sea nuestro Universo, parece factible hoy en día, que en un plazo de tiempo razonablemente corto (en escala humana) podremos contar con una visión bastante aproximada de como es la distribución global de materia en la parte del Universo en la que nos encontramos.
• EL BIG BANG
Las observaciones nos indican que el Universo se esta expandiendo, es decir, las galaxias se estan separando unas de otras.
Echando la vista hacia atrás, esta expansión significa que antes, el Universo era más pequeño, las galaxias estaban más juntas.
La expansión del Universo no hay que entenderla como la clásica imagen de una artefacto que ha explotado y sus piezas se separan unas de otras en el espacio exterior, ajeno a la propia explosión, más bien se trata de una expansión del propio espacio-tiempo, que arrastra a los objetos materiales en el inmersos.
En este sentido, el punto en donde se produjo la Gran Explosión (Big Bang) no es ninguno en concreto, sino más bien es todo el Universo (aquí, en Logroño, en Canopo y en cualquier lugar del Universo).
Daremos aquí un pequeño repaso a lo que se conoce como Modelo Estandar del Big Bang.
Para ello comenzaremos una centésima de segundo después del comienzo de la expansión, hace entre 13 y 20 mil millones de años.
Lo anterior a esa primera centésima de segundo inicial y hasta 10-47 segundos después del Big Bang pertenece al dominio de la Mecánica Cuántica (alguna de cuyas predicciones ya han sido confirmadas observacionalmente mediante el satélite COBE) y de ahí hasta el cero, corresponde al dominio de las teorías de Gran Unificación (que pretenden configurar una teoría capaz de explicar la Gravitación y las otras tres fuerzas conocidas, Electromagnetismo, interacción Débil y fuerza Fuerte, como distintas facetas de esa única "Superfuerza").
En t = 0.01 seg. el Universo tenia una temperatura de unos cien mil millones de grados K, con una densidad de cuatro mil millones de veces la del agua.
En estas condiciones, la materia y la radiación se encuentran acopladas y ni siquiera los neutrinos eran capaces de escapar a esta interacción.
Un tercio de segundo después, los neutrinos dejaron de interactuar apreciablemente con la materia y se desacoplaron.
A partir de ese momento evolucionaron de forma independiente.
Esos neutrinos llenan todo el Universo desde entonces, constituyendo un baño de partículas que no ha podido ser detectado.
En t = 1.1 seg. comenzó la aniquilación de pares e+ e-: la destrucción de materia y antimateria para dar luz.
Un pequeñísimo exceso de la materia sobre la antimateria fue el que permitió más tarde que se formaran las galaxias y con ellas las estrellas y los planetas.
A los 3 minutos y 46 segundos comienza la nucleosíntesis primordial: la formación de núcleos de Deuterio, Helio y una pequeñísima proporción de Litio.
En t = 4 min. ya se había producido todo el Helio observado actualmente en el Universo, quedando una composición de un 75% de Hidrogeno y un 25% de Helio aproximadamente.
El hecho de que la explicación vaya tan despacio en esta primera fase se debe a que en esa época, el tiempo necesario para que un evento tuviera carácter cosmológico, es decir, para que afectara a una parte significativa del Universo, era muy pequeño debido a su reducido tamaño.
En la actualidad, para que un evento tenga carácter cosmológico, hay que esperar un tiempo igual a 10 veces la vida del Universo.
Esto se resume diciendo que el Tiempo Característico del Universo primigenio era mucho menor que ahora (Tiempo Característico = Tiempo necesario para que una región dada del Universo doble su tamaño por la expansión cosmológica).
De esta forma, en Cosmología, el tiempo se mide con potencias de 10 (tanto positivas como negativas).
Al cabo de media hora, se habían aniquilado todos los pares electrón-positrón apareciendo el estado de vacío que encontramos hoy.
De esta aniquilación se salvaron uno de cada mil millones de electrones, suficiente para neutralizar la carga eléctrica positiva de los protones y constituir un Universo globalmente neutro en carga eléctrica.
En este momento había mil millones de fotones por cada nucleón.
A esta época se le llama "época de la radiación" ya que la alta energía de la misma impedía la formación de los átomos.
La temperatura había descendido a unos 300 millones de grados ºK y la densidad era del 10% de la del agua.
Para que se formaran átomos había que esperar a que la temperatura descendiera por debajo de los 4000 K.
Entre t = 300000 años y un millón de años, prácticamente toda la materia paso a formar parte de átomos, produciéndose el desacoplamiento materia radiación.
Antes de que esto ocurriera, el Universo se parecía a la superficie del Sol:
Caliente, opaco y lleno de luz amarillenta.
Después se hizo transparente, al tiempo que la mayor parte de la energía pasaba a formar parte de la materia.
Terminaba así la era de la radiación y comenzaba la "era de la materia" en la que nos encontramos actualmente.
La radiación del Universo dejo de interactuar apreciablemente con la materia neutra, desacoplándose ambos y evolucionando a partir de entonces de manera independiente (como había ocurrido anteriormente con los neutrinos).
La radiación lleno todo el Universo mientras que la materia tendía a configurar grandes agrupaciones.
La radiación que se desacoplo en aquella época es la que descubrieron Pencias y Wilson en 1965 como un fondo cósmico de microondas.
Este baño de radiación es altamente isótropo, es decir, presenta las mismás características en todas las direcciones en las que se observe.
Su espectro corresponde al de un cuerpo negro a 2.7 K, siendo esta la temperatura actual del Universo.
Al final de la era de la radiación, la densidad era de unos 10 millones de átomos por cada litro de Universo, mientras que en la actualidad se encuentra, en promedio en 1 átomo por cada 1000 litros.
En la época dominada por la radiación debieron crearse las irregularidades que más tarde darían lugar a la formación de las estructuras a gran escala del Universo, en las que se hallan incluidas las galaxias y en ellas las estrellas.
Este proceso no esta bien comprendido en la actualidad, existiendo dudas de que se formo antes, si las grandes estructuras y a partir de ellas las pequeñas, o al revés.
Actualmente, entre 13 y 20 mil millones de años después, se han formado unos cien mil millones de galaxias, cada una de ellas con un promedio de unos cien mil millones de estrellas, lo que hace un total de diez mil millones de billones de soles, repartidos a lo largo y ancho de un Universo observable de entre 10 y 20 mil millones de años luz de radio.
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