MIDIENDO EL ESPACIO-TIEMPO

1. ASTRONOMIA
EL ESPACIO-TIEMPO
JAVIER DE LUCAS

2. MEDIDAS EN EL
UNIVERSO
Distancias: m, Km, UA, a-l, psc, Mpsc
Masas: Kg, Mg, Gg, Tg
Tiempos: s, h, d, a

3. 1 UA = 150 millones de km = 106 km
1 a-l = 9,46 billones de km = 9,46 1012 km = 63.271 UA
1 psc = 3,26 a-l = 206.265 UA = 30,85 billones de km = 30,85 1012 km
1 Mpsc = 106 psc

4. DISTANCIAS
TIERRA
SOL
GALAXIA
CUMULO

5. ESCALAS EN LA TIERRA
Radio = 6.380 km: dos días para dar una vuelta
en avión.
Superficie muy suave: montañas más altas, 9 km, océano
más profundo, 10 km
Atmósfera delgada: ~100 km altura => 1/60 del radio.
Masa = 6 x 1024kg => Densidad media = 5.600
kg./m3

6. EL SOL
El Sol contiene más del 99% de toda
la materia del Sistema Solar
Tamaño: radio ecuatorial 695.000 km. 6.378 km.
Periodo de rotación sobre el eje de 25 a 36 días
23,93
horas
Masa comparada con la Tierra 332.830 veces 1
Temperatura media superficial 6000 º C 15 º C
Gravedad superficial en la
fotosfera
27,4 m/s22
9,78 m/s2
SOL TIERRA

7. EL SOL
– Radio, 700.000 km
– Distancia, 1.5 x 108 km. (UA=Unidad
Astronómica)
¿Cuanto tardaría un avión (v=1.000 km./hr) en llegar al
Sol?
– Masa, 2 x 1030 kg (300.000 veces la Tierra)
– Densidad, 1,4 veces la del agua (gaseoso)

8. SISTEMA
SOLAR
DISTANCIAS
LEY DE BODE
ORIGEN: hace unos 5000 millones de años.
FORMADO por EL SOL, 8 Planetas y 61 Satélites.
Localización. Está en uno de los brazos de la espiral
de la Vía Láctea, a unos 30.000 años luz del centro y
unos 20.000 del extremo. No se puede ver el
brillante centro porque se interponen materiales
opacos, polvo cósmico y gases fríos, que no dejan
pasar la luz.
Tamaño del Diámetro: 3 años-luz y una Masa de
más de dos billones de veces la masa del Sol.
Movimiento: Cada 225 millones de años completa
una órbita alrededor del centro de la galaxia a una
velocidad de 270 km/s.

9. SISTEMA SOLAR
• Hay ocho planetas en
órbitas elípticas
moviéndose en un
plano (ECLIPTICA).
• Plutón ya no es un
planeta, con una órbita
de 40 UA, y una masa
de 1/500 la de la Tierra
(menos que la Luna).
Es un planetoide, como
Xena
• A la velocidad de la luz
se necesitan 5,3 horas
para salir del Sistema
Solar.
• Un avión tardaría
17x40 = 680 años

10. D = 0,4 + 0,32 n

11. D: distancia al Sol en UA
n = ...
-
0
1
2
4
5
6
7
3 cinturón asteroides
D = 0,4 + 0,32 n

12. MAS ALLA
TRAS PLUTÓN, SE ENCUENTRA EL CINTURÓN DE KUIPER Y LA
NUBE DE OORT
¿Qué hay después de dejar el Sistema Solar?
 Próxima Centauro, 300.000 UA
 Próxima Centauro, 4.2 al
 1UA = 8 minutos luz
 En un segundo la luz da 7 vueltas alrededor de la Tierra.
A esta escala las UA dejan de ser útiles
Usaremos los años luz (a-l) como unidad de distancia
Velocidad luz en el vacío = 300.000 km/s
=> 1a-l = 9,5 x 1012 km.

13. LA
VÍA LÁCTEA
Tiene un radio medio de
50.000 años luz; en ella se
ubica nuestro Sistema Solar
y contiene alrededor de
100.000 millones de
estrellas. Hay cerca de 100
mil millones de estrellas en
esta galaxia.
La Vía Láctea tiene
aproximadamente 100.000
años luz de extension.
El vecino más cercano del
Sistema Solar en la Vía
Láctea es el sistema triple de
estrellas Alfa y Próxima
Centauro , que están a una
distancia de 4,3 años luz de
nuestro Sol.

14. Nota
En Ingles 1 billón es mil millones
En Español 1billón es 1 millón de millones
SISTEMAS DE ESTRELLAS
¿Están las estrellas distribuidas al azar en el cielo?
No: GALAXIAS, CUMULOS, SUPERCUMULOS,
GRANDES ATRACTORES...
La Vía Láctea es un ejemplo.
Describamos la Vía Láctea
Distancia al centro = 25.000 - 30.000 a-l
Contiene 100-300 mil millones de estrellas
Gira lentamente, 1 vuelta cada 200 millones de años.

15. VIA LACTEA VIA
LACTEA

16. VIA LACTEA
Masa: 2 billones de
la masa del Sol

17. GALAXIAS CERCANAS
 La galaxia más cercana a la
nuestra y de parecidas
dimensiones, es
ANDROMEDA
 Distancia = 2 millones de a-l, solo
80 veces el diámetro de la VL.
 En relación a sus tamaños, en
general, las galaxias están más
cercanas unas de otras que las
estrellas.
 Es necesario usar telescopios
para observar galaxias, excepto
para Andrómeda y las Nubes de
Magallanes
 Las Galaxias se acumulan en
grupos (decenas), cúmulos
(centenas), supercúmulos
(millones) y Grandes Atractores
 Tamaño de estructuras más grandes,
150 millones de a-l.

18. GRUPO
LOCAL
El grupo local es un tipico
grupo de galaxias.
Consiste en tres grandes
galaxias espirales
rodeada de numerosas
galaxias pequeñas.
•Contienen desde 50 a 1000
galaxias, gas caliente emisor
de rayos X y gran cantidad de
materia oscura.
•La distribución de estos tres
componentes es
aproximadamente la misma en
cada cúmulo.
•La masa total varía desde
1014 a 1015 veces la masa
solar. Típicamente tienen un
diámetro de 8 Mpc.
•Las velocidades de las
galaxias van desde 800 a
1000 km/s.
•La distancia media entre
cúmulos es del oden de 10
Mpc.
CUMULOS

19. GRUPO LOCAL
Nuestra galaxia, forma parte de un cúmulo llamado generalmente Grupo Local, contiene unas 20 galaxias y
se extiende en un volúmen esférico de 1 millón de parsecs de diámetro. Contiene tres espirales: Andrómeda,
La galaxia del Triángulo y la nuestra. Además hay otras muchas elípticas. La mayor del Grupo Local es
Andrómeda con un diámetro de 60.000 parsecs, dista de la Tierra 675.000 parsecs

20. CUMULOS
Los cúmulos
pueden ser
regulares o
irregulares
dependiendo de
su forma
general.
El cúmulo de
Virgo es irregular
por que sus
componentes se
encuentran
dispersos
en una gran
región del
espacio.
Por el contrario
el Grupo Local
es regular por
que
tiene una
distribución
esférica con la
mayoría de
galaxias en su
centro

21. SUPER CUMULOS
Los cúmulos de galaxias se reúnen en
nuevos cúmulos denominados
supercúmulos,
de decenas o cientos de cúmulos.
Su interacción gravitacional los reúne
en largos
filamentos que alcanzan los 300 a 900
millones de años luz de largo,
150 a 300 millones de años luz de ancho
y 15 a 30 millones de años luz de
espesor.
Los supercúmulos son, simplemente, cúmulos de cúmulos de galaxias.
Mientras los cúmulos están, típicamente, en los filamentos y las paredes de
las "pompas de jabón" del Universo, los supercúmulos se encuentran en las
intersecciones de las paredes. Los supercúmulos son las más grandes
estructuras conocidas en el Universo, siendo algunas de ¡más 200.000.000
de años luz de tamaño! Sin embargo, como estas estructuras no son muy
comunes, sólo se conocen pocas.
El más famoso supercúmulo está cercano e incluye a la Gran Muralla y al
supercúmulo de Perseus-Pisces. Recientemente surgió
laevidencia de supercúmulos a corrimientos al rojo del orden de 1, los
cuales implican importantes restricciones en la formación de estructuras y
en los modelos cosmológicos.
Por añadidura, la tasa M/L de los supercúmulos es similar para esos
cúmulos. Este descubrimiento implica que la misteriosa materia oscura no
puede contribuir a la masa del Universo de lo que contribuye a la de los
cúmulos.

22. SUPER
CUMU
LOS
VECINOS

23. Los supercúmulos y el
vacío están
organizados de tal
manera que
recuerdan burbujas
con los filamentos
galácticos formando
los bordes.
Dicho de otra manera,
el universo a gran
escala parece una
especie de
espuma de jabón
donde existen
enormes vacíos
rodeados (burbujas)
cuyas "paredes"
son precisamente
estas grandes
estructuras de
supercúmulos de
galaxias.
El porqué de esta
distribución es aún un
misterio
SUPERCUMULOS

24. SUPER
CUMULO
DE VIRGO

25. SUPER
CUMULOS

26. TELESCOPIO Hubble
Deep Field.
Alcanza una magnitud
de 30, unos cuatro mil
millones de veces más
de lo que puede
ver el ojo humano.
Se obtuvo con el
HUBBLE, con
exposición de 100 horas,
durante 10 días.

27. UN CORTE EN EL UNIVERSO

28. La imagen muestra la
distribución de 10.853
galaxias en una
pequeña porción
del sondeo principal
del SDSS, junto con
otras 486 "galaxias
rojas luminosas",
elegidas para trazar el
mapa de la
estructura a grandes
desplazamientos al
rojo.
Esta muestra
constituye ¡sólo el 1%
de los datos finales
espectroscópicos
esperados! Se ve
claramente la red de
paredes en forma de
burbuja, con
filamentos y vacíos.
La cantidad de espacio
cubierto por las áreas
vacías es diferente en
diferentes modelos
cosmológicos; por lo
que mapas precisos
de la estructura del
Universo, a gran
escala, proveen pistas
para establecer en
qué tipo de Universo
vivimos
VACIOS

29. Vacíos, estructuras
laminares y filamentos.
Los surveys de galaxias de
desplazamientos al rojo elevados
revelan una estructura del Universo en
forma de pompas de jabón,
metafóricamente hablando, con las
galaxias básicamente confinadas en
estructuras laminares y filamentosas.
Los vacíos son la característica
observable dominante (ocupando el
90% del espacio) con diámetros típicos
de unos 25 Mpc y llegando a monstruos
del tipo del vacío de Bootes con un
diámetro de algo más de 120 Mpc.
También destacan estructuras
laminares como la "Gran Muralla" con
unas dimensiones del orden de unos
100 Mpc.
Actualmente, una de las preguntas básicas de los astrónomos es, "¿cuál es la mayor estructura
en el universo?". Hemos encontrado cúmulos y supercúmulos, y ahora hasta cúmulos de
supercúmulos, ¿pero hay supercúmulos de supercúmulos y, así, sucesivamente? En otras
palabras, ¿a qué escala las galaxias o los cúmulos de galaxias, aparecen distribuidos en forma
aleatoria?

30. UNIVERSO
VISIBLE
14 MIL MILLONES DE
AÑOS LUZ

31. UNIVERSO
A GRAN ESCALA

32. TIEMPOS
EDAD DEL UNIVERSO
 El Universo tuvo un inicio, el BIG BANG
 ¿Cuando ? Hace 13.700 millones de años.
Consideremos que el tiempo entre el Big Bang y hoy es un día
A las 4 p.m. se forma la Tierra
A las10 p.m aparece el primer fósil
Hace 2 segundos nace el primer humano
Hace 0,003 segundos nace Colón
EL DIA COSMICO

33. ELAÑO COSMICO

34. ASTRONOMIA
EN EL ESPACIO-TIEMPO
FIN