AST0111 — Astronomía

AST0111 — Astronomía
Clase 2
Escalas en el Universo
Démonos una vuelta
en nuestra casa
El Universo
Problema de las distancias: son tan grandes que dificultan
la comprensión y el estudio de los objetos astronómicos.
2D vs 3D
Escala en la Tierra
Radio = 6380 km circunferencia = 2πR = 40,000 km
dos días para dar una vuelta en jet
Superficie muy suave
montañas más altas = 8000 m = 8 km
océano más profundo = 8 km
aspereza = 16/(6380╳2) = 0.00125
(bola de billar)
Atmósfera delgada ~100km alto => 1/60 del radio
Masa = 6 x 1024 kg
Densidad media = 6000 kg/m3
densidad del agua 1000 kg/m3,
densidad de las rocas ~3000 kg/m3
➤ El interior de la Tierra está hecho de metales pesados como hierro y nickel
Atmósfera
La Luna
El radio de la Luna, con respeto al de la Tierra es…
A.
B.
C.
D.
mucho más chico
un cuarto
la mitad
casi el mismo
La Luna
RLUNA ~ 0.25 RTIERRA
380,000 km
Masa = 7.2 x 1022 kg
~ 0.01 MTIERRA
La imagen muestra la cara oscura de la Luna, iluminada por el Sol, cuando pasa
entre la Tierra y el satélite DISCOVR (con su Earth Polychromatic Imaging Camera EPIC) de la NASA, este 16 de julio de 2015. [busquen la película en youtube]
El Sol
Radio = 700,000 km
(~100xR⊕)
Distancia = 150 000 000 km = 1.5 x 108 km (UA = Unidad Astronomica)
¿ Cuánto demora la luz (c=300,000 km/s) en llegar del Sol ?
¿ Cuánto demoraría un avión (v=1000 km/h) ?
Masa = 2 x 1030 kg (300,000 veces la Tierra)
Densidad media = 1400 kg/m3
densidad del agua 1000 kg/m3
densidad de las rocas ~3000 kg/m3
➤ El Sol está hecho de gas
Unidades importantes en astronomia:
unidad de masa = Masa(sun) = M⊙
unidad astronómica = U.A.
densidad del agua = 1 g/cm3
unidad de tiempo = año (yr) = 365 d
Luna
R ☽ ~ ¼ R⊕
M☽ ~ 0.01 M⊕
Tierra ⊕♁
R⊕ ~ 6400 km
M⊕ ~ 6x1024 kg
Sol ☉
R⊙ ~ 100 R⊕
M⊙ ~300,000 M⊕
☽
El Sistema Solar
El Sistema Solar
Hay ocho planetas en órbitas casi circulares moviéndose en un plano.
Plutón, un planeta enano, tiene una órbita de 40UA, y una masa de
1/500 la de la Tierra (menos que la Luna!)
A la velocidad de la luz se necesitarían 5.3 horas para salir del SS.
Las sondas se demoran ~10 años. Un avión demoraría ~680 años
El Sistema Solar
El Sistema Solar
Las dimensiones están en escala. Pero la tierra debería estar a una distancia del
Sol igual a 100 veces el diámetro de este.
150,000,000 / 1,400,000 = 107
Más Allá del Sistema Solar
El radio del Sistema Solar es 5.3 horas-luz
¿ Qué tan lejos está la estrella más cercana al Sol?
A. 10 horas luz
B. 1 día luz
C. 1 mes luz
D. 4 años luz
Más Allá del Sistema Solar
Las Estrellas:
Estrella mas cercana: Próxima Centauri, d=300.000 AU
Más Allá del Sistema Solar
Las Estrellas:
estrella más cercana: Próxima Centauri, d=300.000 UA
A esta escala las U.A. dejan de ser útiles
Usaremos los años luz (ly) como unidad de distancia
velocidad de la luz en el vacío = 300,000 km/s
1 ly = 9.5x1012 km
Próxima Centauri, d=4.2 ly
Sol, d=1AU = 8 minutos luz
Más Allá del Sistema Solar
Las Estrellas:
estrella más cercana: Próxima Centauri, d=300.000 AU
A esta escala las U.A. dejan de ser útiles
Usaremos los años luz (ly) como unidad de distancia
velocidad de la luz en el vacío = 300,000 km/s
1 ly = 9.5x1012 km
Próxima Centauri, d=4.2 ly = 1.29 pc
Sol, d=1AU = 8 minutos luz
parsec (pc)
1 parsec = 3.26 ly
1 parsec = 206 265 U.A.
1 parsec = 30 856 774 879 000 = 3 x 1013 km
La vecindad solar
El Sistema Solar y las estrellas más cercanas,
en una comparación de tamaño y colores (bastante certera)
www.apowl.co/blog/2012/11/19/100000-stars/
Para visualizar interactivamente la vecindad solar.
Funciona con Google Chrome
la Vía Láctea
Milky Way (MW)
8 kpc
~ 97,000 ly
~ 30,000 pc = 30 kpc
La Vía Láctea
vista de costado, y en luz infrarroja
La Vía Láctea
vista de costado, y en luz óptica
29
en la Vía Láctea
en la Vía Láctea
Centro Galáctico
26080 ly
18300 ly
en la Vía Láctea
Centro Galáctico
8000 pc
5600 pc
Más Allá de la Vía Láctea
¿ Quien vio alguna vez las Nubes de Magallanes ?
A. si
B. no
C. no estoy seguro/a
Las nubes de Magallanes
Con un cielo no muy oscuro (por ej. cerca de una ciudad)
Las nubes de Magallanes
…con un cielo un poco más oscuro…
Las nubes de Magallanes
Con un cielo espectacular
Más Allá de la Vía Láctea
¿ Qué son las Nubes de Magallanes ?
A. dos nubes de gas y polvo
B. dos galáxias
C. dos cúmulos de estrellas
D. …mmhh…no sé
Las nubes de Magallanes
dos galáxias irregulares enanas
la nube grande
de Magallanes
Large
Magellanic
Cloud (LMC)
la nube chica de Magallanes
Small Magellanic Cloud (SMC)
Satélites de la Vía Láctea
~30 kpc
El Grupo Local
El Grupo Local
280 kpc
780
kpc
817 kpc
46
13
2
p
0k
c
pc
k
2
El Grupo Local
El Grupo Local
➤ La galaxia cercana más grande es Andrómeda (M31).
Es la “hermana mayor” de nuestra galaxia: muy parecida en forma, pero
aproximadamente el doble en tamaño.
Distancia = 780 kpc = (2,000,000 ly) = sólo 30 veces el diámetro de la MW
► En relación a sus tamaños, en general, las galaxias están más cercanas
unas con otras que las estrellas.
► Es necesario usar telescopios para observar galaxias, excepto para
Andrómeda y las Nubes de Magallanes
► El Grupo Local incluye unas ~ 60 galaxias, pero sólo dos grandes:
Andrómeda y la Vía Láctea. Las demás son galaxias enanas.
► El radio del Grupo Local es de ~ 1000 kpc (~3,000,000 ly)
La Galaxia de Andromeda
La Galaxia de Andromeda
…si fuera más brillante.
tamaños reales.
Galaxias y el Universo
Las galaxias se acumulan en:
grupos de galaxias (decenas),
cúmulos de galaxias (centenas),
supercúmulos de galaxias (millones).
El tamaño de estructuras más grandes existentes en el Universo es de
unos ~50 Mpc (150 millones de años luz)
El Cúmulo Local de Galaxias
El Cúmulo Abell 2218
Supercúmulos
de Galaxias
The Hubble Ultra Deep Field
~12 dias de exposición
~ 10,000 galaxias
El Tiempo
“¿Qué es, pues, el tiempo?
Si nadie me lo pregunta, lo sé; si quiero explicarlo al que me pregunta, no lo sé;
pero sin vacilación afirmo saber, que si nada pasase, no habría tiempo pasado; si nada hubiera
de venir, no habría tiempo futuro; y si nada hubiese, no habría tiempo presente “
S. Agustin : Confesiones, Libro XI-14
Escala de Tiempo
Creemos que el Universo tuvo un inicio, con la gran explosión o BIG BANG
¿Cuándo?
13.7x109 años atrás (13.7 mil millones de años = 13.7 Giga-años = 13.7 Gyr).
ésta es la escala de tiempo más grande que cubriremos.
Consideremos que el tiempo entre el Big Bang y hoy es un día a
las 4 pm se forma la Tierra
el fósil más antiguo se formó a las ~10 pm
Consideremos que el tiempo entre el Big Bang y hoy es un día a
las 4 pm se forma la Tierra
el fósil más antiguo se formó a las ~10 pm
….
y el primer humano?
Consideremos que el tiempo entre el Big Bang y hoy es un día a
las 4 pm se forma la Tierra
el fósil más antiguo se formó a las ~10 pm
….
y el primer humano?
a las 23:59:58 pm
Vida
Mam
ífero
s
ra
Tier
Hu
ma
no
s
Ma
ter
ia
Escala de Tiempo
A partir del Big Bang, 13.7 Gyr atrás, el Universo se está expandiendo.
(tBB=0, RUn, BB=0)
Encontramos que la luz viaja a una velocidad finita y medible.
Nada puede viajar más rápido que la luz.
Puesto que recibimos solamente luz de las galaxias, solo podemos observar
galaxias hasta una cierta distancia.
Como la luz de las galaxias demora tiempo en llegar hasta nosotros, miramos
hacia el pasado…
Time
Machine
Time Machine
¿ Que tan lejos podemos observar ?
=
¿ Que tan atrás en el tiempo podemos observar ?
Time Machine
¿ Que tan lejos podemos observar ?
=
¿ Que tan atrás en el tiempo podemos observar ?
≈ 14 Gpc
Las galaxias más debiles y más rojas
son las más lejanas = jóvenes
(las más cercanas al BB)
¿ Qué aprendimos?
EL ESPACIO
Cual es nuestro lugar en el Universo?
Como se ve el Universo cerca de nosotros?
Hasta donde podemos llegar, mirando alrededor de nosotros?
EL TIEMPO
Cuando nació el Universo?
Cuando aparecimos nosotros en el Universo?
Relación entre distancia y tiempo.