viernes, 7 de enero de 2011

IDEAS ACTUALES SOBRE LA EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO, VEHICULOS ESPACIALES Y EXPLORACIÓN ESPACIAL

Índice
1.1Formación de las galaxias
1.2 Nuestra galaxia la via láctea
1.3 Clases de galaxias
1.4 Cúmulos  de galaxias
1.5 Galaxias tipo  Seyfert
1.6 Formación de las estrellas.

1 Formación de galaxias y de estrellas en la galaxia

1.1LA FORMACIÓN DE LAS GALAXIAS
El Universo comenzó a formarse hace unos 15.000 millones de años. La teoría del Big-Bang nos dice que toda la materia, el tiempo y el espacio estuvieron originalmente condensados en un punto de altísima densidad desde donde, tras una tremenda explosión, inició su expansión como la superficie de un globo que se hincha, esta gran explosión formó las estrellas. 
Una galaxia es un sistema de muchos miles de millones de estrellas, junto con gas y polvo interestelares. Las galaxias son las unidades que constituyen nuestro universo. Conocemos unos mil millones ,pero aun quedan muchas más galaxias por descubrir.
Llamada también la Vía Láctea, nuestra galaxia -"la Galaxia"- contiene unos 10.000 millones de estrellas. Se trata de una galaxia espiral corriente y el Sol está situado en uno de sus brazos espirales. El diámetro de la Galaxia es de unos 100.000 años-luz y el Sol está a unos 30.000 del centro. La estrella más cercana al Sol, Próxima Centauro, está a unos 4,2 años-luz. La Galaxia gira y el Sol necesita 225 millones de años para completar una revolución. A veces se ha llamado a ese lapso año cósmico.
Algunas galaxias son extremadamente activas y emiten grandes cantidades de radiación. Una de ellas es la poderosa fuente de radio de Centauro A. Los quasares son astros muy lejanos e inmensamente luminosos que se supone son núcleos de galaxias activas. Parece que su energía procede de agujeros negros centrales de gran masa. El quasar más lejano detectado hasta ahora, PKS 2000-330, está a 13.000 millones de años-luz de la Tierra.

Imagen de una galaxia
 












1.2. NUESTRA GALAXIA LA VIA LÁCTEA
La galaxia en la que habitamos es un conjunto de unos doscientos mil millones de estrellas más una gran cantidad de gas y polvo que tiene forma de espiral.
Se distinguen   tres componentes básicos: un disco, en el que reside el Sistema Solar, un bulbo central y un halo que rodea a la galaxia entera.
  - Bulbo. Es un esferoide achatado de unas dimensiones aproximadas de 1 kpc por 6 kpc (kpc = kiloparsec = 1000 parsec = 3260 años luz) densamente poblado por estrellas de población II -estrellas viejas de color rojizo correspondientes a las primera generaciones de estrellas formadas en la galaxia y pobres en metales, recordando que en astrofísica un metal es cualquier elemento químico distinto del hidrógeno y el helio- y en el que existe probablemente un agujero negro de varios millones de masas solares.                                                                                                  
 - Disco. Destacan cuatro brazos espirales de 300 pc de espesor y unos 30 kpc de diámetro que contienen básicamente estrellas de población I - jóvenes (entre 1 millón y 10 millones de años de edad), azuladas y de elevada metalicidad - y una componente difusa de gas y polvo. Todo este material (estrellas, gas y polvo) gira alrededor del centro galáctico a unas velocidades del orden de 200-300 km/s, pero no así los brazos espirales que en realidad no son más que ondas de choque de densidad (al estílo de un estampido sónico) que recorren.
  - Halo. Originalmente el término fue usado para describir la región esférica que rodea al disco a través de la que se mueven los cúmulos globulares (grupos de 10,000 a 1,000,000 de estrellas de población II ) y algunas estrellas individuales.


 Dibujo de la estructura de una galaxia.

 
















1.3 CLASES DE GALAXIAS
  El astrónomo estadounidense Edwin Hubble desarrolló un sistema para clasificar galaxias que todavía se usa. Agrupó las galaxias en tres categorías básicas: elípticas, espirales e irregulares.
 - Galaxias elípticas. Éstas galaxias posee una forma elíptica, y se clasifican con una E seguido de un número, y podemos encontrar desde las de tipo EO( esféricas)hasta las E7(óvalos achatados).
También  se pueden clasificar desde las enanas a las gigantes.
Las galaxias elípticas más grandes, tienen un diámetro de al menos 100.000 años luz y pueden contener más de 10 miles de millones de estrellas. De las galaxias más luminosas del cielo, las elípticas grandes constituyen cerca de un 20 %, aunque son mucho más comunes las elípticas enanas débiles, que contienen sólo unos millones de estrellas y quizás no tengan más de 1.000 años luz de un lado a otro.
Estas galaxias tienen una masa de entre 100 millones y 10 billones de veces la masa de nuestro Sol.
Algunas galaxias elípticas son, por ejemplo M84 y M87 en Virgo y M32 y M110 , rodeando a la
galaxia Andrómeda.

Imagen de una galaxia elíptica











- Galaxias espirales. Tienen un núcleo similar al de las galaxias elípticas, aparte del halo poco denso. En el núcleo y en halo las estrellas son viejas, pero en los brazos espirales hay muchas estrellas jóvenes y brillantes. Esto hace que el núcleo tenga un color rojizo y el disco sea de un color azul.
Hay dos tipos: las espirales normales, en las cuales los brazos salen directamente del núcleo y las barradas en las que los brazos salen del extremo de una barra que atraviesa el núcleo. El origen de los brazos es controvertido.
Esos sistemas tienen un diámetro de 15.000 a 150.000 años luz y pueden contener varios cientos de miles de millones de estrellas en un disco achatado. Dentro del disco, parecen emerger unos brazos en espiral de un núcleo central brillante trazados por estrellas jóvenes calientes y nebulosas de emisión brillantes.
La más cercana de las conocidas como grandes espirales, la galaxia Andrómeda (M31), es el elemento celeste más lejano que podemos ver  desde la Tierra. También son ejemplo la galaxia Remolino (M51), en Canes Venaciti, o la (M18), en la Osa Mayor.

Imagen de una galaxia espiral
















- Galaxias lenticulares o barradas. Son del tipo intermedio entre las galaxias elípticas y las espirales. El núcleo el disco son los mismos que los de las galaxias espirales; por lo tanto, se diferencian únicamente de éstas últimas por su estructura de brazos.
Éstas galaxias poseen el mismo tipo de estrellas que las elípticas: gigantes rojas; y giran de la misma manera en que éstas últimas lo hacen.
En una espiral con barra, las estrellas brillantes y el gas ionizado del núcleo se extiende durante miles de años luz desde cada lado del centro en una "barra" recta. Desde el extremo de cada barra, los brazos envuelven el núcleo.

Imagen de una galaxia barrada

 













- Galaxias irregulares .Son aquellas que no tienen estructuras comunes, no presentan núcleo y ofrecen un aspecto caótico y contienen abundante gas y polvo .Es un remolino de regiones estrelladas surcadas por líneas irregulares de polvo. Su aspecto probablemente se deba al resultado de una gigantesca explosión de estrellas o a la intensa formación de las mismas.
Están compuestas por estrellas jóvenes y el gas interestelar es abundante.
Hay dos subgrupos principales: las parecidas a la gran nube de Magallanes y las nubes compactas.

Imagen de una galaxia irregular



















1.4  Cúmulos de galaxias
-Cúmulos pobres de galaxias. Las galaxias se agrupan en cúmulos y éstos, en cúmulos de cúmulos.El más conocido es el Grupo Local, del cual forma parte nuestra galaxia.El Grupo Local está integrado por una treintena de galaxias visibles, con dos zonas más densas, cada una alrededor de una de las dos galaxias espirales gigantes que tiene: la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda.Además contiene una espiral mediana (o dos, si contamos como tal la Gran Nube de Magallanes), doce galaxias elípticas (enanas, la mayoría), seis irregulares y diversos cuerpos muy pequeños parecidos a cúmulos globulares aislados. Se calcula que podría llegar a tener hasta un centenar de objetos de este último tipo, no vistos hasta el momento.
El diámetro del Grupo Local es de 1,3 megaparsecs (Mpc. Hasta una distancia de 16 Mpc hay unos 50 grupos de galaxias parecidos al Grupo Local).

-Cúmulos ricos de galaxias. Tiene un  volumen parecido al del Grupo Local puede llegar a contener centenares, miles o hasta decenas de miles de galaxias. En su centro, la densidad de galaxias es de mil a un millón de veces superior a la media del universo.
El más cercano es el cúmulo de Virgo, situado en la dirección de esta constelación y a unos 16 Mpc de distancia.
Hay dos tipos: cúmulos regulares y cúmulos irregulares. Los primeros serían comparables a los cúmulos globulares de estrellas y los segundos, los irregulares; a los cúmulos abiertos. Los regulares serían cúmulos evolucionados que habrían acumulado en su centro una cantidad importante de galaxias grandes y luminosas.

El diámetro de los cúmulos regulares oscila entre 1 y 10 Mpc y su masa llega a 1.000 billones de masas Solares.

Los cúmulos irregulares no tienen un centro bien definido, sino diversas zonas más densas. Su medida es parecida a la de los regulares, pero su masa es entre diez y mil veces más pequeña.

-Supercúmulos.
Los cúmulos ricos están separados entre sí por una distancia media de 55 Mpc, pero a su vez se agrupan para formar supercúmulos. El Grupo Local se encuentra en la periferia de un supercúmulo de unos 30 Mpc de diámetro, en cuyo centro está el cúmulo rico de Virgo  y que contiene  unas cuantas decenas de grupos parecidos al Grupo Local.
El diámetro de los supercúmulos es de 100 Mpc.


1.5 GALAXIAS TIPO SEYFERT
Las denominadas Seyfert, son grandes sistemas espirales con centros luminosos. El nombre se debe a Carl Seyfert, primero en observarlas en 1942. Integran una serie de galaxias "activas", que presentan una actividad a menudo violenta. Se cree que un quasar, es el núcleo, sumamente energético, de estas galaxias activas. Son miles de veces más brillantes que el resto de las galaxias y, por eso, se perciben a distancias asombrosas.

Imagen de una galaxia tipo seyfert











1.6 Formación de las  estrellas
Las estrellas son formadas por nubes de gas y polvo que se colapsan por su propia gravedad. Al colapsarse, la nube gaseosa aumenta su densidad y su temperatura, y se hace más caliente y densa en su centro, que es donde con el tiempo surgirá la nueva estrella. El objeto formado al centro de la nube colapsada, que luego se convertirá en estrella, se denomina protoestrella. Las protoestrellas sólo se pueden detectar como luz infrarroja. La luz de la protoestrella es absorbida por el polvo que la rodea, el cual se calienta e irradia en el infrarrojo.
IRAS (Infrared Astronomical Satellite, fue un observatorio espacial que realizó un escaneo completo del cielo a longitudes de onda infrarrojas)  catalogó millares de condensaciones calientes y densas dentro de las nubes de gas y polvo, que podrían ser regiones de Formación de las estrellas. A continuación se incluyen dos imágenes de IRAS: la constelación de Orión, en la cual existen varias regiones de formación estelar activa, y la nube Rho Ophiuchi.

Imagen de la constelación de Orión                                              Imagen de la nube Rho Ophiuchi













Cuando las protoestrellas comienzan a desprenderse del polvo y gas que las rodea, a través de su “viento” estelar, se denominan estrellas T-Tauri. El polvo caliente que permanece alrededor de estas estrellas continúa irradiando en el infrarrojo. Existen evidencias de que el gas y el polvo remanentes forman discos giratorios que marcan el inicio de sistemas planetarios.
Los objetos Herbig-Haro como las estrellas T-Tauri se encuentran en regiones de formación estelar activa. Se cree que estas nebulosas corresponden a flujos de gas de alta velocidad expulsado por estrellas jóvenes al chocar contra nubes interestelares.
Los glóbulos de Bok se encuentran también en regiones de formación estelar. Son nubes pequeñas (aproximadamente 1 año luz de diámetro) que contienen de 10 a 1000 masas solares de gas y polvo. En la luz visible, los glóbulos de Bok se ven como una silueta oscura contra las nebulosas brillantes. No producen ninguna luz óptica por sí mismos y se cree que son nubes que se están colapsando y que más tarde formarán estrellas. Las observaciones infrarrojas de IRAS demostraron que algunos glóbulos de Bok contienen protoestrellas. Por ejemplo, Barnard 5 es un glóbulo de Bok que contiene por lo menos cuatro protoestrellas.

Podemos encontrar galaxias irregulares como Las "Nubes de Magallanes", cercanas a la Vía Láctea y como la brillante galaxia M82, en la Osa Mayor.





LAS NAVES ESPACIALES.
Definición: naves diseñadas para trasladarse por el espacio exterior en busca de información que nos permita saber de otros lugares fuera del planeta tierra. Los vehículos pueden ser robóticos o bien manejados por una tripulación.
Según su recorrido se pueden clasificar en orbitales o fijas.
·        Orbitales: destinados a recorrer un camino alrededor de la Tierra o de otro cuerpo celeste.
 - De orbita fija: que recorren un mismo recorrido
 - Fijas: que varía o puede variar su órbita, sea porque así está previsto, o por un hecho de la naturaleza o de un tercero.
·        Transespaciales: satélites destinados a la navegación a través del espacio superior.
Historia:
En 1926 el ingeniero Robert Goddard construyó el primer cohete que funcionaba con combustible líquido y se le puso el nombre de nave espacial.
Werner Von Braun  que durante la Segunda Guerra Mundial había dirigido el desarrollo de la bomba V-2, al terminar el proyecto, la URSS y Estados Unidos fueron los que iniciaron el diseño del cohete espacial.
A partir de entonces la historia de la astronáutica nunca volvió a ser igual.

Satélite artificial.

Definición: Un satélite es cualquier objeto que orbita alrededor de otro, que se denomina principal. Los satélites artificiales son naves espaciales fabricadas en la Tierra y enviadas en un vehículo de lanzamiento, un tipo de cohete que envía una carga útil al espacio exterior. Los satélites artificiales pueden orbitar alrededor de lunas, cometas, asteroides, planetas, estrellas o incluso galaxias. Tras su vida útil, los satélites artificiales pueden quedar orbitando como basura espacial.
Tipos:
·        Por tipo de misión:
             Armas antisatélite, son satélites diseñados para destruir satélites enemigos, otras armas orbitales y objetivos.
             Satélites astronómicos, satélites utilizados para la observación de planetas, galaxias y otros objetos astronómicos.
             Biosatélites, diseñados para llevar organismos vivos, generalmente con propósitos de experimentos científicos.
              Satélites de comunicaciones, los empleados para realizar telecomunicación. Suelen utilizar órbitas geosíncronas, órbitas de Molniya u órbitas bajas terrestres.
              Satélites miniaturizados, son característicos por sus dimensiones y pesos reducidos.
              Satélites de navegación, utilizan señales para conocer la posición exacta del receptor en la tierra.
              Satélites de reconocimiento, denominados popularmente como satélites espías, son satélites de observación o comunicaciones utilizados por militares u organizaciones de inteligencia.
              Satélites de observación terrestre, son utilizados para la observación del medio ambiente, meteorología, cartografía sin fines militares.
              Satélites de energía solar, son una propuesta para satélites en órbita excéntrica que envíen la energía solar recogida hasta antenas en la Tierra como una fuente de alimentación.
               Estaciones espaciales, estructuras diseñadas para que los seres humanos puedan vivir en el espacio exterior.
               Satélites meteorológicos, satélites utilizados principalmente para registrar el tiempo atmosférico y el clima de la Tierra.

 

·        Por tipo de órbita:
               Órbita galactocéntrica: órbita alrededor del centro de una galaxia.
               Órbita heliocéntrica: una órbita alrededor del Sol.
               Órbita geocéntrica: una órbita alrededor de la Tierra.
               Órbita areocéntrica: una órbita alrededor de Marte.

·        Clasificación por altitud
               Órbita baja terrestre Órbita media terrestre
               Órbita alta terrestre

·        Clasificación por inclinación
               Órbita inclinada
               Órbita polar
               Órbita polar heliosíncrona

·        Por excentricidad:
               Órbita circular
               Órbita de transferencia de Hohmann
               Órbita elíptica
               Órbita de transferencia geosíncrona
               Órbita de transferencia geoestacionaria
               Órbita de Molniya
               Órbita tundra
               Órbita hiperbólica
               Órbita parabólica
               Órbita de escape
               Órbita de captura

·        Por sincronía
               Órbita síncrona
               Órbita semisíncrona
               Órbita geosíncrona
               Órbita geoestacionaria
               Órbita cementerio
               Órbita areosíncrona
               Órbita areoestacionaria
               Órbita heliosíncrona

·        Otras órbitas
               Órbita de herradura
               Punto de Lagrange

·        Según su peso
               Grandes satélites: cuyo peso sea mayor a 100 kg
               Satélites medianos: cuyo peso sea entre 500 y 1000 kg
               Mini satélites: cuyo peso sea entre 100 y 500 kg
               Micro satélites: cuyo peso sea entre 10 y 100 kg
               Nano satélites: cuyo peso sea entre 1 y 10 kg
               Pico satélite: cuyo peso sea entre 0,1 y 1 kg
               Femto satélite: cuyo peso sea menor a 100 g
Tipos de cohetes espaciales.
En cuanto al tipo de combustible usado, existen dos tipos de cohete:
Cohete de combustible líquido en que el propelente y el oxidante están almacenados en tanques fuera de la cámara de combustión y son bombeados y mezclados en la cámara donde entran en combustión;
Cohete de combustible sólido - en que ambos, propelente y oxidante, están ya mezclados en la cámara de combustión en estado sólido.
En cuanto al número de fases, un cohete puede ser:
Cohete de una fase - en este caso el cohete es "monolítico";
Cohete de múltiples fases - posee múltiples fases que van entrando en combustión secuencialmente y van siendo descartados cuando el combustible se agota, permitiendo aumentar la capacidad de carga del cohete.
Primera nave que va a la luna.
El Apolo 11 fue enviado al espacio el 16 de julio de 1969 , desde la plataforma 39 A del complejo de Cabo Kennedy, en Florida (EEUU).
Oficialmente se conoció como AS-506 y fue el encargado de enviar a los primeros astronautas hacia la Luna.
La tripulación del Apolo 11 estaba compuesta por el comandante Neil A. Armstrong, el piloto del módulo lunar Edwin E. Aldrin Jr.
A las 15:17 del 20 de julio de 1969, tiempo de Houston, El Eagle esta posado sobre la superficie de nuestro satélite. - "Houston" aquí base tranquilidad, el Águila ha aterrizado.
Neil Armstrong, comandante del Modulo Lunar Apolo 11, se convirtió en el primer ser humano que piso la luna al Sur de MareTranquilitatis (Mar de la Tranquilidad). Sus primeras palabras al sentar pie en nuestro satélite, "Este es un pequeño paso para un ser humano, pero un brinco gigante para la humanidad" fueron transmitidas a la Tierra y escuchadas por millones de personas.
Los astronautas del Apolo recogieron rocas lunares, sacaron miles de fotografías y colocaron instrumentos en la Luna que enviaron información a la Tierra por telemetría de radio.
  El 24 de julio, los tres astronautas amerizaron en aguas del Océano Pacífico poniendo fin a la misión.
Aquí un video donde se muestra la primera llegada al satelite terrestre, la luna.
Un acontecimiento que sin duda marcó un antes y un después en la vida de la astronáutica
LA CONQUISTA DEL ESPACIO ORBITAL.

El 12 de abril de 1961 es fecha llena de significado para la astronáutica, ya que es el día que se envió a la orbita terrestre a su primer navegante espacial, en un viaje de 108 minutos alrededor del mundo en su capsula Vostor 1.
El lanzamiento del cohete multi-etapas fue exitoso. De acuerdo a los datos preliminares, el período de revolución de la nave-satélite alrededor de la Tierra es de 89,1 minutos. La distancia mínima de la Tierra en el perigeo fue de 175 Km. y la máxima al apogeo es de 302 Km.; y el ángulo de inclinación del plano orbital con el Ecuador fue de 65 grados y 4 minutos. La nave con el navegante pesaban 4 725 Kg., excluyendo el peso de la etapa 
final del cohete transporte.








Transbordador espacial.
El Transbordador Espacial, es un avión espacial reutilizable capaz de poner hombres y satélites en órbita. Es de suma importancia en la exploración espacial de la era moderna. Desde el momento de inaugurarse esta aeronave, se ha llegado a considerar como el aparato más complejo construido por el hombre.
Éxitos y decepciones han rodeado a la historia del Transbordador, que entre sus misiones más importantes está el haber puesto en órbita el Telescopio Espacial Hubble, la sonda espacial Galileo y proveer de abastecimiento a la Estación Espacial Internacional (EEI).este vehículo espacial que ha marcado todo un hito en la Humanidad.
La misión de poner en órbita un Transbordador no es tarea fácil. Su lanzamiento es una operación complicada, pero luego de 8,5 minutos de haber despegado, esta nave logra escapar de la gravedad terrestre y situarse en órbita sobre nuestro planeta.
Fue diseñada para llegar hasta una estación espacial y abastecerla. La NASA estudió al Transbordador como un vehículo espacial reutilizable, capaz de regresar a la Tierra por sus propios medios.
El primer Transbordador Espacial en ser lanzado al espacio fue el “Columbia”, con fecha 12 de abril de 1981, regresando a la Tierra dos días después, llevaba a bordo a los astronautas John Young y R. Crippen.

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