Término que designa el Universo en su conjunto
“Es todo lo que fue, lo que es y lo que será”
Carl Sagan
Universo
Desde sus orígenes, la especie humana ha observado el cielo. Primero, directamente, después con instrumentos cada vez más potentes. Lo que vemos se conoce como Universo y es el conjunto de cuerpos celestes y espacios intermedios.
Galaxias
Una galaxia es un conjunto de varias estrellas, nubes de gas, planetas, polvo cósmico, materia oscura y quizá energía oscura, unido gravitatoriamente. Formando parte de una galaxia existen subestructuras como las nebulosas, los cúmulos estelares y los sistemas estelares múltiples.
Históricamente, las galaxias han sido clasificadas de acuerdo a su forma aparente: elípticas, espirales e irregulares.
La galaxia elíptica tiene el perfil luminoso de una elipse. Las galaxias espirales tienen forma circular pero con estructura de brazos curvos envueltos en polvo, las galaxias irregulares son el resultado de perturbaciones provocadas por la atracción gravitacional de galaxias vecinas.
Se estima que existen más de cien mil millones (100.000.000.000) de galaxias en el universo observable. El espacio intergaláctico está compuesto por un tenue gas cuya densidad media no supera un átomo por metro cúbico. La mayoría de las galaxias están dispuestas en una jerarquía de agregados, llamados cúmulos, que a su vez pueden formar agregados más grandes, llamados supercúmulos. Se especula que la materia oscura constituye el 90 % de la masa en la mayoría de las galaxias.
Tipos de Galaxias según Hubble
Nuestra Galaxia, La Vía Láctea
En noches serenas podemos ver una franja blanca que atraviesa el cielo de lado a lado, con muchas estrellas. Forman parte de nuestra galaxia llamada la Vía Láctea que también es llamada el Camino de Santiago, pues servía de guía a los peregrinos que iban a Santiago de Compostela. Compostela significa campo o camino de la estrella.
La Vía Láctea tiene forma de lente convexa. El núcleo tiene una zona central de forma elíptica y unos 8.000 años luz de diámetro. Las estrellas del núcleo están más agrupadas que las de los brazos. A su alrededor hay una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.
Del centro nacen cuatro brazos: Brazo de Perseo, Brazo de Orión, Brazo de Sagitario y Brazo de Cruz Centauro. Forman un disco que gira lentamente en espiral. En los brazos están las estrellas más jóvenes, las blancas y azules. También hay muchas nebulosas, donde se forman nuevas estrellas. El Brazo de Sagitario es el más brillante de todos.
La Vía Láctea es una galaxia grande. Mide 100.000 años luz de diámetro y contiene más de 200.000 millones de estrellas. Su gravedad es tan poderosa, que atrae a otras galaxias cercanas más pequeñas.
La Tierra forma parte de un conjunto de nueve planetas que giran alrededor de una estrella llamada Sol. Este conjunto se conoce como Sistema Solar.
La Tierra está a 25.000 años luz del centro de la galaxia, en una zona poco poblada del Brazo de Orión. Nuestro Sistema Solar tarda 225 millones de años en dar una vuelta completa a la Vía Láctea a una velocidad estimada de 270 km. por segundo y está en uno de los brazos de la espiral.
No podemos ver el brillante centro porque se interponen materiales opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan pasar la luz. Se cree que contiene un poderoso agujero negro.
La Vía Láctea junto con las galaxias de Andrómeda (M31) y del Triángulo (M33), las Nubes de Magallanes (satélites de la Vía Láctea), las galaxias M32 y M110 (satélites de Andrómeda), galaxias y nebulosas más pequeñas y otros sistemas menores, forman un grupo vinculado por la gravedad. En total hay unas 30 galaxias que ocupan un área de unos 4 millones de años luz de diámetro. Todo el grupo orbita alrededor del gran cúmulo de galaxias de Virgo, a unos 50 millones de años luz.
Constelaciones
Las estrellas que se pueden observar en una noche clara forman determinadas figuras que llamamos «constelaciones». Normalmente sirven para localizar más fácilmente la posición de los astros. En total, hay 88 agrupaciones de estrellas que aparecen en la esfera celeste y que toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u objetos. Este término también se refiere a áreas delimitadas de la esfera celeste que comprenden los grupos de estrellas con nombre.
Las antiguas civilizaciones agrupaban las estrellas formando figuras. Nuestras constelaciones se inventaron en el Mediterráneo oriental hace unos 2.500 años. Representan animales y mitos del lugar y la época. La gente creía que los cuerpos del cielo influían en la vida de reyes y súbditos. El estudio de los astros se mezclaba con supersticiones y rituales.
Los dibujos de constelaciones más antiguos que se conocen señalan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 4000 a.C. Las actuales constelaciones del hemisferio norte se diferencian poco de las que conocían los caldeos y los antiguos egipcios. Muchas otras culturas agruparon las estrellas en constelaciones, aunque no siempre se corresponden con las de Occidente. Sin embargo, algunas constelaciones chinas se parecen a las occidentales, lo que induce a pensar en la posibilidad de un origen común.
Algunas muy conocidas son Cruz del Sur, visible desde el hemisferio sur, y Osa Mayor, visible desde el hemisferio Norte. Estas y otras constelaciones permiten ubicar la posición de importantes puntos de referencia como, por ejemplo, los polos celestes.
La mayor constelación de la esfera celeste es la de Hydra, que contiene 68 estrellas visibles a simple vista. La Cruz del Sur, por su parte, es la constelación más pequeña.
Zodiaco
Entre las constelaciones más conocidas se hallan las que se encuentran en el plano de la órbita de la Tierra sobre el fondo de las estrellas fijas. Son las constelaciones del Zodíaco.
Constituye una franja de la esfera celeste, con una amplitud de aproximadamente 9 grados, a lo largo de la cual parecen moverse el Sol, la Luna y todos los otros planetas excepto Plutón.
Esta sensación se debe a que todos los cuerpos del sistema solar, con la excepción de Plutón, giran en órbitas que resultan casi coplanarias.
El zodíaco se divide en 12 secciones de 30° cada una, a las que llamamos signos del zodíaco. Comienza en el equinoccio de primavera y continúa hacia el este a lo largo de la eclíptica; cada una de sus secciones recibe el nombre de la constelación que estaba situada dentro de sus límites en el siglo II a.C.
Los nombres de los signos del zodíaco son: Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpión, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis.
Era astrológica , es un periodo de tiempo (2148 años) que se corresponde con el desplazamiento en 30 grados de arco del eje terrestre debido al fenómeno de la precesión de los equinoccios, equivalentes a un ciclo equinoccial, es decir el período que tarda la precesión de la Tierra en dar una vuelta completa de 360° lo que ocurre en aproximadamente 25776 años.
Debido a la precesión de los equinoccios, el Sol se mueve, aparentemente, hacia atrás, a través de los doce signos del zodiaco a la velocidad aproximada de un grado de espacio cada 71.6 años, y a través de cada signo (30 grados de espacio) en unos 2148 años.
Esto es debido a que la Tierra no gira sobre un eje estacionario. Su eje posee un movimiento lento y oscilante, similar al de un trompo o peonza que ha perdido parte de la fuerza con que fue lanzado, describiendo así un círculo en el espacio. Debido a este movimiento oscilante, el Sol no cruza el Ecuador (punto vernal) por el mismo sitio todos los años, sino un poco más atrás, y de ahí el término de «precesión de los equinoccios», porque el equinoccio «precede».
Punto Aries o punto vernal es el punto de la eclíptica a partir del cual el Sol pasa del hemisferio sur terrestre al hemisferio norte, lo que ocurre en el equinoccio de primavera sobre el 21 de marzo (iniciándose la primavera en el hemisferio norte y el otoño en el hemisferio sur). Los planos del ecuador celeste y la eclíptica (el plano formado por la órbita de la Tierra alrededor del sol o el movimiento aparente del sol a lo largo de un año) se cortan en una recta, que tiene en un extremo el punto Aries y en el extremo diametralmente opuesto el punto Libra.
Estrellas
A los cuerpos celestes que brillan sobre el fondo oscuro, los conocemos como estrellas.
Una estrella es una masa gaseosa incandescente, con un núcleo sometido a grandes presiones y elevadas temperaturas. Las estrellas producen su propia luz y energía mediante un proceso llamado fusión nuclear. La fusión sucede cuando los elementos más ligeros son forzados para convertirse en elementos más pesados. Cuando esto sucede, una tremenda cantidad de energía es creada provocando que la estrella se caliente y brille. A las estrellas se les encuentra en una variedad de tamaños y colores. Nuestro Sol es una estrella amarillenta de tamaño promedio. Las estrellas que son más pequeñas que nuestro Sol son rojizas y las que son más grandes que éste son azules.
Desde la Tierra se pueden observar aproximadamente 1300 estrellas.
Cúmulos de estrellas
Las estrellas no aparecen de forma aislada, lo hacen formando grupos que llamamos «cúmulos». Un cúmulo de estrellas, es un grupo de estrellas relacionadas que se mantienen juntas por efecto de la gravitación.
Los cúmulos de estrellas se clasifican en dos grupos: cúmulos abiertos, que no poseen forma definida, y cúmulos globulares, que son esféricos o casi esféricos. Los abiertos están formados por unos cientos de estrellas jóvenes, mientras que los cúmulos globulares contienen más de mil veces esa cantidad, y generalmente son estrellas muy viejas.
Los cúmulos globulares forman un halo alrededor de nuestra galaxia, la Vía Láctea, mientras que los abiertos se sitúan en los brazos de la espiral.
Los cúmulos abiertos son mucho más numerosos que los globulares: se conocen unos 1.000 en nuestra galaxia mientras que sólo hay 140 globulares.
Cúmulos abiertos
Los cúmulos abiertos se forman a partir de nubes de gas y polvo en los brazos de una galaxia espiral. Las regiones más densas se contraen bajo su propia gravedad, dando lugar a estrellas individuales.
Los dos cúmulos abiertos más conocidos son las Pléyades y las Hiadas, ambos observables a simple vista, en la constelación Tauro. El cúmulo de las Hiadas se encuentra a unos 150 años luz de la Tierra y posee un diámetro de unos 15 años luz. El cúmulo de las Pléyades tiene un diámetro similar, pero está a unos 400 años luz, por lo que se ve más pequeño.
La nebulosa de Orión es un ejemplo de una región en la que todavía se están formando estrellas. En el centro de la nebulosa se encuentra un grupo de estrellas viejas, el «Trapecio de Orión». La nebulosa contiene suficiente gas como para formar otros cientos de estrellas del mismo tipo.
Los miembros de un cúmulo nacen juntos y continúan moviéndose juntos por el espacio. Esto sirve para hallar sus distancias.
Cúmulos globulares
Los cúmulos globulares se formaron cuando la inmensa nube de polvo y gas que dio lugar a nuestra galaxia se estaba colapsando. Como el Sol está en la zona exterior de la galaxia, la mayoría de los cúmulos se encuentra en una mitad del cielo hacia el centro de la galaxia.
Los dos cúmulos globulares más brillantes son Omega Centauri y 47 Tucanae, ambos observables a simple vista desde el hemisferio austral. El cúmulo globular más destacable del hemisferio boreal es M13, en la constelación Hércules, también observable a simple vista.
En los cúmulos globulares, la concentración de estrellas en la parte central puede ser 100.000 veces mayor que en la región del espacio ocupada por nosotros, y desde la perspectiva terrestre puede parecer que las estrellas se fusionan entre sí. Contienen algunas de las estrellas más viejas de la Vía Láctea, con edades de 10.000 millones de años, el doble que el Sol.
Constelación de Orión, Nebulosa de Orión
Orión es la constelación con más estrellas brillantes. Por eso destaca tanto en el cielo nocturno y es de las más conocidas. Tiene su origen en la mitología griega. El cazador Orión murió por la picadura de un escorpión. En el cielo representa su huida, de modo que Orión desaparece por el oeste justo antes de que Escorpio aparezca por el este.
Nebulosa de Orion
Puede verse desde ambos hemisferios, aunque en el cielo boreal aparece orientado hacia arriba y en el cielo austral hacia abajo. En el hemisferio norte es una de las constelaciones de invierno. Sus estrellas están muy alejadas entre sí. La más cercana está a 70 millones de años luz, y la más alejada a 2.300 millones. La más brillante es Rigel, que está a más de 900 años luz. Es una joven supergigante 40.000 veces más brillante que nuestro Sol.
Bajo las tres estrellas del Cinturón se observa a simple vista una débil mancha, la Nebulosa de Orión. Está a unos 1.500 años-luz de distancia, dentro de nuestro brazo espiral en la Vía Láctea, domina el cielo nocturno a inicios del invierno en las latitudes Norte.
Sirius acompaña a Orión en el cielo nocturno. Pertenece a la constelación de Can Mayor, que representa al perro del cazador y es sólo un poco más grande que el sol.
Sirius
Realmente Sirius es un sistema binario formado por dos estrellas: Sirius A relativamente cercana al Sol (se encuentra a 8,7 años luz), aproximadamente una vez y media más grande que él y de color blanco y una pequeña compañera, Enana blanca, Sirius B, que gira a su alrededor cada 50 años.
Para los habitantes del hemisferio norte, Sirius y la constelación de Can Mayor son astros de invierno, ya que están visibles toda la noche en las semanas cercanas al solsticio de diciembre. En junio, cuando llega el solsticio de verano (invierno en el hemisferio sur), la Tierra se halla en una posición de su órbita que coloca al Sol en la perspectiva visual de Can Mayor y la cercana constelación de Orión, por lo que ninguna de ambas puede verse al principio del verano.
Esta es una imagen de la constelación de Orión. En la parte izquierda de la foto puede verse también Sirius, la estrella más brillante del cielo.
Sirius aparece en el cielo del alba a lo largo del mes de julio tras haber permanecido oculta desde finales de la primavera al hallarse detrás del Sol desde la perspectiva de la Tierra. En el antiguo Egipto, esa primera aparición de Sirius en el firmamento matutino (fenómeno que en astronomía se denomina ascensión helíaca) era celebrada en las tierras del Nilo, ya que marcaba el periodo de crecidas fluviales, vital para la agricultura de sus riberas.
En la actualidad, Sirius, se aleja ahora poco a poco de la posición del Sol y cada día sale un poco más temprano por el horizonte este.
Habitualmente, el resplandor de Sirius A impide atisbar Sirius B a través del telescopio, pero actualmente entramos en la etapa de máxima separación angular entre ambas estrellas, que irá aumentando hasta el año 2025, lo que facilitará la observación de la enigmática compañera.
Pleyades
Es un cúmulo abierto, que dista unos 400 años-luz de la Tierra y está contenido en una esfera de una treintena de años-luz de diámetro.
Este cúmulo, que en la antigüedad era también llamado las siete hermanas, está formado por estrellas muy jóvenes, nacidas no hace más de 50 millones de años (un periodo breve de vida comparado con los 5 mil millones de años de nuestro Sol), que están inmersas en una tenue nebulosidad de gases y polvos.
Desde el punto de vista estructural, el grupo de las Pléyades está clasificado entre los cúmulos abiertos o galácticos, es decir aquéllos cúmulos de estrellas que se encuentran en el plano central de nuestra Galaxia y que están caracterizados por una densidad de estrellas un centenar de veces más elevada respecto a la que se encuentra en las regiones circundantes al Sol.
Planetas
Se conoce como planetas a unos cuerpos sólidos, de forma esférica, que giran alrededor de una estrella y que suelen ser visibles por la luz que reflejan.
Más recientemente la UAI (Unión Astronómica Internacional) los definió como aquellos cuerpos celestes que orbitan alrededor de una estrella o remanente de ella, tienen suficiente masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asuma una forma prácticamente esférica y que en la vecindad de su órbita no tenga otros planetas.
Sistema Solar
El Sistema Solar es un sistema planetario en el que se encuentra la Tierra. Consiste en un grupo de cuerpos celestes que giran en una órbita, por efecto de la gravedad, alrededor de una única estrella conocida como el Sol.
Inicialmente existió como una extensa mezcla compuesta por hidrógeno y helio surgidos en el Big Bang, así como por elementos más pesados producidos por supernovas. Hace unos 4.600 millones de años, una estrella cercana se transformó en supernova y su explosión envió una onda de choque hasta la nebulosa protosolar incrementando su momento angular.
A medida que la nebulosa empezó a incrementar su rotación, gravedad e inercia, se aplanó conformando un disco protoplanetario (orientado perpendicularmente al eje de rotación). La mayor parte de la masa se acumuló en su centro y empezó a calentarse.
Se origino una enorme energía cinética en al no poder ser transmitida a a cualquier otro proceso hizo que aumentara su temperatura. Esto dio lugar al inicio de la fusión nuclear, de hidrógeno a helio, y al final, después de su contracción, a su transformacion en una estrella T Tauri: el Sol.
La gravedad producida por la condensación de la materia –que previamente había sido capturada por la gravedad del propio Sol– hizo que las partículas de polvo y el resto del disco protoplanetario empezaran a segmentarse en anillos. Los fragmentos más grandes colisionaron entre si, conformando otros de mayor tamaño que al final formarían los protoplanetas.
Dentro de este grupo había uno situado aproximadamente a 150 millones de km de su centro: la Tierra. Existe uma teoria cientifica llamada “del Gran Impacto” que postula que a esa distancia no se formo um solo protoplaneta sino dos. Este segundo protoplaneta del tamanho de Marte se le conoce por Theia.
Una de las hipótesis es que Theia se formó en un punto de Lagrange respecto a la Tierra, es decir, aproximadamente en la misma órbita pero 60º por delante o por detrás segun lo sugerido en 1772 por el matemático Joseph-Louis de Lagrange,
El Sistema Solar se ubica en la actualidad en la Nube Interestelar Local que se halla en la Burbuja Local del Brazo de Orión, de la galaxia espiral Vía Láctea, a unos 28 mil años luz del centro de esta.
La mayor parte de su masa, aproximadamente el 99,85%, yace en el Sol. De los numerosos objetos que giran alrededor de la estrella, gran parte de la masa restante se concentra en ocho planetas cuyas órbitas son prácticamente circulares y transitan dentro de un disco casi plano llamado plano eclíptico. Los cuatro más cercanos al Sol, considerablemente más pequeños, Mercurio, Venus, Tierra y Marte, también conocidos como los planetas terrestres, están compuestos principalmente por roca y metal. Mientras que los planetas externos, gigantes gaseosos , son sustancialmente más masivos que los terrestres. Los dos más grandes, Júpiter y Saturno, están compuestos principalmente de helio e hidrógeno; los gigantes helados, como también se suele llamar a Urano y Neptuno, están formados mayoritariamente por agua congelada, amoniaco y metano.
El Sistema Solar es también el hogar de varias regiones compuestas por objetos pequeños.
El Cinturón de asteroides, ubicado entre Marte y Júpiter, es similar a los planetas terrestres ya que está constituido principalmente por roca y metal, en este se encuentra el planeta enano Ceres. Más allá de la órbita de Neptuno está el Cinturón de Kuiper y el Disco disperso, dos zonas vinculadas de objetos transneptúnicos formados por agua, amoníaco y metano principalmente.
En este lugar existen cuatro planetas enanos Haumea, Makemake, Eris y Plutón, el cual hasta hace poco fue considerado el noveno miembro del sistema solar. Este tipo de cuerpos celestes ubicados más allá de la órbita de Neptuno son también llamados plutoides, los cuales junto a Ceres, poseen el suficiente tamaño para que se hayan redondeado por efectos de su gravedad, pero que se diferencian principalmente de los planetas porque no han vaciado su órbita de cuerpos vecinos.
Adicionalmente a los miles de objetos pequeños de estas dos zonas, algunas docenas de los cuales son candidatos a planetas enanos, existen otros grupos como cometas, centauros y polvo cósmico que viajan libremente entre regiones.
Seis planetas y tres planetas enanos poseen satélites naturales. El viento solar, un flujo de plasma del Sol, crea una burbuja de viento estelar en el medio interestelar conocido como heliosfera, la que se extiende hasta el borde del disco disperso. La Nube de Oort, de la cual se cree es la fuente de los cometas de período largo, es el límite del sistema solar y su borde está ubicado a un año luz desde el Sol.
La formación de la Luna
Cuando el protoplaneta Theia creció hasta un tamaño comparable al de Marte, unos 20 ó 30 millones de años después de su formación, se volvió demasiado masivo para permanecer de forma estable en una órbita troyana. La fuerza gravitacional impulsaba a Theia fuera del punto de Lagrange que ocupaba, al mismo tiempo que la fuerza de Coriolis empujaba al planeta de vuelta al mismo. Como consecuencia de ello, su distancia angular a la Tierra comenzó a fluctuar, hasta que Theia tuvo masa suficiente para escapar del punto em donde se encontraba.
Mientras Theia se encontraba atrapada en la órbita cíclica, la Tierra tuvo tiempo para diferenciar su estructura en el núcleo y manto que actualmente presenta. Probablemente, Theia también pudo haber desarrollado alguna estratificación.
Cuando Theia creció lo suficiente para escapar del punto de Lagrange, entró en una órbita caótica y la colisión de ambos planetas se hizo inevitable, dado que ambos planetas ocupaban la misma órbita. Se piensa que el impacto pudo haber acontecido unos cientos de años después del escape definitivo. Se ha calculado que esto ocurrió hace 4.533 millones de años.
El impacto cambió el eje de giro de la Tierra, inclinándolo hasta los 23,5º; siendo el causante de las estaciones (el modelo ideal de los planetas tendría un eje de giro sin inclinación, paralelo al del Sol, y por tanto sin estaciones).
La parte que salió despedida al espacio (la Luna), bajo la influencia de su propia gravedad se hizo más esférica y fue capturada por la gravedad de la Tierra.
Theia impactó la Tierra con un ángulo oblicuo y a una velocidad de 40.000 km/h, siendo expulsa la mayor parte del manto de Theia y una fracción significativa del manto terrestre hacia el espacio, mientras que el núcleo de Theia se hundió dentro del núcleo terrestre.
Las condiciones existentes en el entorno terrestre tras el impacto fueron cuando menos infernales, con el planeta fundido en su totalidad y rodeado por una atmósfera de roca vaporizada a una temperatura de 4000° que llegaba hasta ocho radios terrestres.