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Temas

¡Miremos más de cerca algunos de los temas explorados en las actividades de Constellation!

  1. El Sol y la Luna
  2. Los planetas
  3. Las estrellas y las constelaciones
  4. Las galaxias y el Universo

Introducción

Astronomía, es el estudio de objetos celestes tales como la Luna y el Sol, los planetas, las estrellas y las galaxias, y es una de las ciencias más antiguas en el mundo. Todos estos objetos celestes se encuentran en un gran rango de tamaños y escalas de tiempo, y aun así todos estos objetos están inter-relacionados:

Los planetas en nuestro sistema solar giran alrededor del Sol, nuestra estrella más cercana. Las estrellas que vemos en la noche son soles de diferentes tamaños, pero en esencia igual que nuestro Sol simplemente mucho más lejos. Todas estas estrellas, alrededor de unos cientos de billones y la mayoría con sus propios planetas girando alrededor de ellas, crean nuestra galaxia, la Vía Láctea. Así como hay billones de estrellas que crean nuestra galaxia, también existen billones de galaxias en nuestro Universo, todas de diferentes tamaños y formas (Imagen 0.1).

En las secciones siguientes describiremos, de forma breve, los diferentes objetos celestiales que han sido agrupados en cuatro subgrupos del proyecto Constellation.

Imagen 0.1

Imagen 0.1:  En la izquierda observamos el Campo Profundo de Hubble, una imagen tomada con el Telescopio Espacial Hubble. La imagen es solo una 24 millonésima (eso es 0,000…1 con 24 ceros) del total del cielo. Cada una de esas pequeñas manchas es una galaxia completa, como se puede observar en la foto del medio. Cada galaxia contiene miles de millones de estrellas, de las cuales la mayoría tienen su propio sistema planetario. A la derecha vemos una impresión artística de nuestro sistema solar, donde las líneas representan las órbitas de los planetas. Crédito: R. Williams (STScI), Hubble Deep Field Team y NASA

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El Sol y la Luna

Nuestro Sol es una estrella como cualquier otra de las que observamos en el cielo a la noche y que constituyen nuestra galaxia la Via Láctea. La razón por la cual vemos nuestro Sol más grande que cualquier otra estrella, es porque se encuentra mucho más cercano a nosotros. El Sol junto con sus planetas—uno de los cuales es nuestro propio planeta, la Tierra—es llamado el Sistema Solar.

Imagen 1.1

Imagen 1.1:  Una ilustración esquemática de la Tierra orbitando alrededor del Sol y de la Luna orbitando alrededor de la Tierra (imagen no a escala). La órbita de la Luna (en rojo) está mínimamente inclinada comparada con la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Crédito: Bob King

Pareciera que el Sol se mueve alrededor del cielo, pero en realidad es nuestro planeta el que gira alrededor de su propio eje y lo que hace que el Sol parece moverse a través del cielo. La Tierra no solo gira sobre su propio eje sino también alrededor del Sol, esto le toma ~365 días en completar una vuelta. Es debido a este giro alrededor del Sol que experimentamos el cambio de estaciones.

Pero nosotros no estamos solos en este largo viaje alrededor del Sol. Con nosotros viaja nuestro siempre fiel satélite, la Luna. La Luna no solo gira alrededor del Sol con nosotros, también gira alrededor de la Tierra y tarda 28 días en completar una vuelta. La Luna no emite ninguna luz por sí misma, pero refleja la luz del Sol. Como se puede ver en el video abajo, dependiendo de su posición alrededor de la Tierra (la cual se muestra en la esquina superior izquierda del video) y de la cantidad de la superficie que es iluminada por el Sol, se pueden apreciar las diferentes “fases lunares”. Los eclipses solares son otro fenómeno causado por la posición relativa entre el Sol, la Tierra y la Luna, y en particular estos ocurren cuando la Luna está entre la Tierra y el Sol. Si el plano de rotación de la Luna estuviera perfectamente alineado con el plano de rotación de la Tierra alrededor del Sol, habría un eclipse solar cada vez que la Luna de una vuelta alrededor de la Tierra, es decir una vez al mes. Sin embargo, debido a la inclinación de la órbita de la Luna alrededor de la Tierra (Imagen 1.1) los eclipses solares son más escasos. Se piensa que la Luna se formó en el origen del Sistema Solar, probablemente de los escombros provenientes de una gran colisión entre la Tierra y otro cuerpo celeste del tamaño aproximado del planeta Marte.1

Crédito: NASA Goddard Space Flight Center

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Los planetas

Los planetas fueron nombrados por los antiguos griegos, la palabra viene de “Planítis” (Πλανήτης) que significa vagabundo errante. Los antiguos griegos pensaban que los planetas eran estrellas errantes, ya que comparado con otras estrellas en el cielo estos no se quedaban en un solo lugar e iban cambiabiando de posición cada noche.

Ahora sabemos porqué sucede esto: los planetas son de hecho muy diferentes a las estrellas que observamos en el cielo nocturno. Son cuerpos celestes que orbitan alrededor de nuestra estrella, el Sol. En contraste, las otras estrellas que vemos en el cielo nocturno son soles que se encuentra a distancias muy lejanas, tan lejanas que aunque se mueven alrededor de la galaxia parecen estar estáticas. De hecho las estrellas también cambian de posición en el cielo nocturno, pero en el lapso de miles de años. Su movimiento es tan lento que es prácticamente invisible para los humanos. Los planetas se encuentran relativamente cerca, comparado con otras estrellas, y por eso podemos percibir su movimiento en el cielo.

Imagen 2.1

Imagen 2.1:  Representación esquemática del Sistema Solar (los tamaños están a escala pero no las distancias). Crédito: “Planets2013” por WP (licenciado bajo CC BY-SA 3.0)

Imagen 2.2

Imagen 2.2:  Los planetas de nuestro sistema solar mostrados a escala entre ellos para su comparación. La Tierra es la esfera azul-verdosa a la izquierda en segunda línea desde el frente. Crédito: “Size planets comparison” por Lsmpascal (licenciado bajo CC BY-SA 3.0)

Los planetas no emiten su propia luz, como las estrellas, en cambio reflejan la luz del sol, como la Luna. Existen ocho planetas en nuestro sistema solar (Imagen 2.1) (del más cercano al más lejano del Sol): Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Todos ellos tienen diferentes tamaños como se puede apreciar en la Imagen 2.2. Nuestro planeta, la Tierra, es relativamente pequeño comparado con los gigantes gaseosos Júpiter y Saturno.

Como ya se ha mencionado, las estrellas que observamos en el cielo nocturno son otros soles en nuestra galaxia. En los últimos 20 años hemos pasado de conocer sólo de la existencia de los planetas en nuestro sistema solar a conocer acerca de la existencia de más de 1.800 mundos orbitando alrededor de otras estrellas. ¡Esto solo corresponde a las estrellas que se encuentran lo suficientemente cerca para poder ser estudiadas por nuestros telescopios hoy! Ahora pensamos que la mayoría de estrellas tienen planetas orbitando alrededor de ellas, así como nuestro Sol.2

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Las estrellas y las constelaciones

Como mencionamos en la sección anterior, existen miles de millones de estrellas como nuestro Sol en nuestra galaxia. Las estrellas nacen en nubes densas hechas de gas de hidrógeno y helio, las cuales colapsan debido a la fuerza de la gravedad. Cuando el gas se convierte en muy denso, también se calienta mucho, y empieza a brillar, el mismo efecto que ocurre cuando una barra de hierro resplandece de color rojo cuando es calentada.

Imagen 3.1

Imagen 3.1:  Estrellas de diferentes tamaños. Nuestra estrella, el Sol, es el pequeño punto en la parte superior izquierda. Crédito: StargazingTonight

Las estrellas vienen en muchos tamaños, como se muestra en la Figura 3.1, y nuestro Sol es realmente una estrella bastante pequeña en comparación con otras que se pueden encontrar en nuestra galaxia. También puedes ver un video mostrando las diferencias de tamaños increíbles que se encuentran en el Universo en el enlace debajo:

Crédito: How the Universe Works

Las estrellas nacen, viven su vida y eventualmente un dia se les acaba su combustible y mueren. Dependiendo de su tamaño algunas estrellas mueren en impresionantes explosiones, llamadas supernovas, mientras otras mueren silenciosamente, desapareciendo poco a poco hasta que dejan de brillar. A través de su vida las estrellas consumen hidrógeno y helio en su núcleo y producen elementos más pesados. Estos son liberados en sus galaxias cuando las estrellas, que son lo suficientemente grandes, experimentan una violenta explosión (supernova) al final de sus vidas. Estos elementos pesados son entonces mezclados con otros gases de la nube que crea nuevas estrellas, así como los planetas que orbitan alrededor de ellas. Esta segunda mano de material es también lo que creó nuestro sistema solar, nuestro Sol, el planeta Tierra y eventualmente a nosotros. Todo de lo que estamos hechos fue alguna vez cocinado en el núcleo de una estrella grande y densa. Así que es válido decir que todos estamos hechos de polvo de estrellas.

Las constelaciones

Desde el principio de los tiempos de la historia humana la gente ha grabado patrones hechos por las estrellas en el cielo. Estos patrones son llamados constelaciones. Cada civilización a través de la historia ha identificado sus propias constelaciones. Las primeras grabaciones de constelaciones se cree que datan de hace más de 17.300 años3, en un sistema de cuevas en el sur de Francia.

Aunque un grupo de estrellas puede crear una constelación, esto no necesariamente significa que las estrellas están cerca la una de la otra en el espacio. En general sólo parecen estar cerca en el cielo debido a la perspectiva, es decir nuestra visión en dos dimensiones de objetos posicionados en un espacio de tres dimensiones (ejemplo en la Imagen 3.2).

Los antiguos griegos describieron más de la mitad de las 88 constelaciones que son reconocidas por la Unión Astronómica Internacional, otras cuantas constelaciones fueron añadidas luego por astrónomos europeos quienes “descubrieron” nuevas constelaciones en sus varios viajes en el hemisferio sur.3

Imagen 3.2

Imagen 3.2:  Fila superior: La constelación de Orión en el cielo (líneas dibujadas) y en la derecha una interpretación artística de la constelación de Orión. Fila inferior: Las constelaciones están creadas por estrellas que no necesariamente se encuentran cercanas en el espacio, simplemente proyectan estar cerca cuando son vistas en dos dimensiones. Créditos: Superior izquierda: “OrionCC” por Till Credner (licenciado bajo CC BY-SA 3.0). Superior derecha: Sidney Hall. Inferior: Don Dixon.

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Las galaxias y el Universo

Imagen 4.1

Imagen 4.1:  A la izquierda observamos una galaxia espiral típica y a la derecha una galaxia elíptica típica. En las imágenes también observamos otras galaxias distantes. Créditos: Izquierda: European Space Agency y NASA. Derecha: NASA, ESA, y Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Así como existen miles de millones de estrellas en nuestra galaxia, también existen miles de millones de galaxias en el Universo. Las galaxias están hechas de estrellas, gas, polvo y la poco entendida materia oscura, una forma de materia que no emite ondas electromagnéticas (luz—de ahí el nombre de materia “oscura”). A la izquierda en la Imagen 0.1, una foto tomada por el Telescopio Espacial Hubble vemos una pequeña área del cielo, una millonésima de la totalidad de la esfera celeste, la cual contiene unas cuantas miles de galaxias de diferentes tamaños y formas. ¡Ahora imagínate cuántas galaxias hay en el Universo!

Existen dos tipos principales de familias de galaxias: espirales y elípticas mostradas a la izquierda y la derecha de la Imagen 4.1 respectivamente. Estas tienen diferentes formas y tamaños porque fueron creadas en formas diferentes y varios eventos modificaron su apariencia final. De hecho, las galaxias interactúan bastante las unas con las otras y estas interacciones violentas moldean a las galaxias que vemos hoy en dia (Imagen 4.2).

Imagen 4.2

Imagen 4.2:  Interacción de galaxias: A la izquierda vemos dos galaxias espirales fusionándose una con la otra. A la derecha vemos una espiral gigante en el proceso de engullimiento de una galaxia pequeña. Crédito: NASA, ESA, y Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, pertenece a la familia de las galaxias espirales, con la forma de un disco fino (derecha de la Imagen 4.3). Cuando miramos el cielo nocturno y vemos la Vía Láctea alargandose a través del cielo, lo que vemos es nuestra galaxia vista desde adentro (izquierda de la Imagen 4.3).

Desde el hemisferio sur el cielo es un poco más interesante, ya que desde allí podemos ver el centro de la Vía Láctea (la región brillante de la Vía Láctea como se observa a la izquierda en la Imagen 4.3).

Imagen 4.3

Imagen 4.3:  Izquierda: La Vía Láctea vista desde la Tierra. Podemos ver el brillante y lleno de polvo disco a través del cielo. Derecha: Concepción artística de la Vía Láctea indicando la posición del Sol. Créditos: Izquierda: Justin Ng, Your Shot. Derecha: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt.

¿Entonces de dónde viene todo?

Se piensa que el Universo empezó hace 13,8 miles de millones de años, en lo que se conoce como el Big Bang. Justo después del Big Bang el Universo era bastante caliente y tenía una densidad casi uniforme, con pequeñas ondulaciones en su densidad (como un pozo de agua calmado con ondulaciones muy pequeñas en su superficie). Estas ondulaciones crearon pequeñas acumulaciones de materia en algunos lugares, y de ahí en adelante la fuerza de la gravedad entró en acción. En donde queira que había un poco más de materia, la fuerza de la gravedad acumulaba aun mas materia en esas regiones, y pronto esto se convirtió en un proceso fuera de control con más y más material acumulandose en grumos. En estas zonas densas con altas cantidades de materia y gas, las estrellas se formaron y estas fueron las “semillas” de lo que hoy son las galaxias que observamos en el cielo nocturno con nuestros telescopios. Las galaxias también se agruparon debido a la atracción gravitatoria, en lo que se conoce como grupos y cúmulos de galaxias. Nuestra propia Vía Láctea se encuentra en lo que se llama “el Grupo Local” el cual contiene más de 50 galaxias. El Grupo Local en sí se encuentra en el supercúmulo de Virgo. Estas son unas cuantas líneas extra que podrías añadir a tu dirección la próxima vez que la escribas: Tierra, El Sistema Solar, La Vía Láctea, El Grupo Local, El Supercúmulo Virgo, El Universo.

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Referencias

1 Angier, N. (2014, septiembre 07). The Moon Comes Around Again. The New York Times.
2 The Extrasolar Planets Encyclopaedia.
3 The Constellations. International Astronomical Union.

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