FRASES DE CIENCIA

sábado, 11 de febrero de 2012

La distancia de las estrellas

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Para el estudio de las estrellas es fundamental la determinación de sus distancias. En principio, el Sol es la estrella más cercana, razón por la cual es la más y mejor investigada; ahora bien, cuál es su estrella más próxima y cuán cerca se encuentra del Sol?

A los astros más cercanos (como los planetas) se les puede medir sus distancias en forma directa, a través de cálculos trigonométricos relativamente sencillos. 

A medida que las distancias se hacen cada vez más grandes se deben utilizar métodos indirectos de medición, los cuales no siempre resultan lo suficientemente precisos.

Con el transcurso del tiempo, la observación y el registro cuidadoso de la posición de algunas estrellas, los astrónomos han detectado cierto desplazamiento de las mismas, reflejo de la traslación de la Tierra alrededor del Sol e independiente del movimiento en conjunto de la esfera celeste.

Al comparar la ubicación de las estrellas respecto de sus vecinas, mediante un par de fotografías astronómicas tomadas con un intervalo, digamos de seis meses, se nota cierto cambio en la posición de algunas de ellas, entre una foto y la otra. Se comprueba que la misma estrella vuelve a su posición anterior un año después de la primera fotografía.

distancia de los astros 1

Este efecto se debe a que en un año, las estrellas cercanas modifican su posición con respecto a las estrellas más lejanas, como reflejo del movimiento de traslación de la Tierra alrededor del Sol (1).

La observación y el registro de este fenómeno permite determinar la distancia a las estrellas más cercanas a la Tierra. Para ello, los astrónomos han definido la paralaje de una estrella como el ángulo bajo el cual se ve desde la estrella, el radio de la órbita terrestre. 

La paralaje entonces, es la mitad del ángulo total que se desplaza la estrella en el cielo; su valor es siempre muy pequeño, inclusive para las estrellas más cercanas, de tal manera que su determinación debe hacerse con extremo cuidado. La primera determinación de una paralaje fue realizada en 1838, para la estrella 61 Cisne, hallándose el valor de 0,3"; para ilustrar esta medida angular, téngase en cuenta que un ángulo de 1" (que se lee como "un segundo de arco") corresponde al de una moneda de 1 centímetro de diámetro vista desde una distancia de 2 km.

La estrella más cercana al Sol es más pequeña que éste y se denomina Próxima Centauro. Forma parte de un grupo compuesto por tres estrellas unidas físicamente; dos de ellas se confunden, vistas desde la Tierra, en una única estrella muy brillante (conocida como Centauro) que desde nuestro hemisferio es observable a simple vista. De las tres estrellas de Centauro, la más débil es también la más cercana (Próxima);y le siguen, a una distancia algo mayor, las otras dos que completan el sistema triple; en particular, la paralaje de Próxima es 0,76" (2).

Debido a la lejanía de los astros, se han implementado otras unidades de distancia, en reemplazo de las unidades terrestres (cm, m, km, etc.) más de acuerdo con las grandes dimensiones del universo. Una unidad muy conocida por todos es el año-luz [al]. El al equivale a una distancia igual a la que recorre la luz durante un año; a una velocidad cercana a 300.000 km/seg, la luz recorre unos 10 millones de millones de kilómetros en un año (3), es decir, 63.240 veces la distancia de la Tierra al Sol: esa distancia se designa al.

Usando el al, Centauro se halla a poco más de 4 al de nosotros, en otras palabras, la luz de esa estrella demora unos 4 años en llegar a la Tierra.

Sabemos que cerca del Sol, aunque más allá de Centauro, hay más estrellas, en general de dimensiones más pequeñas que el Sol; sin embargo, como son débiles se trata de estrellas difíciles de observar.

Una estrella relativamente cercana e interesante es Vega ( Lira), la quinta estrella más brillante del cielo y, por lo tanto, visible a simple vista. Ha sido muy estudiada y hasta hace poco tiempo, se consideraba que sus características principales eran bien conocidas. Sin embargo, a través de observaciones realizadas con satélites se detectó la presencia de un disco de material frío (4), girando en órbita alrededor de la estrella.

Ese disco podría representar el estado más primitivo de un posible sistema planetario que acompañe a Lira (estado de condensación); un fenómeno similar se ha observado en otras estrellas, como por ejemplo en Pictoris.

Unidades de distancia que se utilizan en Astronomía

Kilómetro.


Unidad Astronomica,
equivale a la distancia entre el Sol y la Tierra, unos 150 millones de km. Es muy usada en el Sistema Solar, o para distancias algo mayores al Sistema Solar.


año-luz (al) : 10 billones de kilómetros.
El año-luz es equivalente a la distancia recorrida por la luz en un año a 300 mil km./seg. o sea 86400 seg (día) x 365 x 300.000 km/seg. = casi 10 billones km.

Parsec ( pc) : 3,26 a.l. (3,26 años luz, algo más de 32 billones de kilómetros).
Equivale a la distancia de un objeto que tiene una
paralaje de 1 segundo de arco.

También se usan  el Kiloparsec (kpc) = 1000 pc y el Megaparsec (Mpc) = 1.000.000 pc.

Hay otra unidad más que se llama Tiempo Luz. Es el equivalente a considerar la distancia recorrida por la luz en un tiempo determinado.


Por ejemplo, se utiliza para medir el mes luz (distancia recorrida por la luz en un mes) o el día luz (distancia recorrida por la luz en día) o el segundo luz. 

Todo esto da una idea de distancia. Cuanto mayor es el número en tiempo más lejos está el objeto que estoy considerando.

Distancias

Ahora vamos a ver cuáles son las distancias, como una expresión de cuánto tarda la luz en llegar a determinado lugar. Vamos a poner un ejemplo que se utiliza muchísimo porque es muy claro para entender las distancias y los tamaños de las cosas en el universo, que en verdad son muy grandes. El ejemplo es muy simple: vamos a pensar que tenemos una nave espacial que puede viajar a la velocidad de la luz (cosa que no puede suceder según la relatividad).

  distancia de los astros 2
Vamos a pensar cuánto tiempo tarda esta nave en llegar a cada lugar para darnos una idea de las distancias y los tamaños de estos sitios.
Datos:
 La luz viaja a 300 mil kilómetros por segundo.
 La luna está a 380 mil kilómetros promedio de distancia de la Tierra.
 La luz podría dar casi ocho vueltas completas alrededor de la Tierra en un segundo.

Viendo estas cifras, podemos comprender lo difícil que es dimensionar estos tiempos para la mente humana.

Imaginémonos viajando en una nave espacial a la velocidad de la luz:

distancia de los astros 3

En poco mas de un segundo llegamos a la Luna (con la tecnología actual toma al menos horas),

En 8 minutos 18 segundos y llegamos al Sol.

Esta cifra de 8 minutos no da la verdadera escala de la distancia al Sol. Mas claro es que si se pudiera viajar en avión (un Boing 747 por ejemplo a 1000 km por hora) tardaríamos en llegar a nuestra estrella 17 años!

De nuevo a la velocidad de la luz, llegaríamos hasta los confines del Sistema Solar en "solo"  cinco horas y media. Vemos que Neptuno y Plutón están considerablemente mas lejos de nosotros que el Sol.

En el Boing 747, tardaríamos nada mas que 680 años......

Después giro la nave hacia Alfa Centauro (la estrella mas cercana después que el Sol) y viajo dos días, tres, cuatro días, una semana, quince días; un mes, dos, tres; dos años, tres años. Recién a los cuatro años y cuatro meses llego a la estrella más cercana!

Esto nos da una idea de lo minúsculo que es nuestro Sistema Solar con respecto a la distancia que hay a las estrellas. Nuestro Sistema Solar es muy pequeño en relación a todo el sistema de estrellas que tenemos alrededor.

La Vía Láctea.


Nuestro Sistema Solar y alfa Centauro están dentro de un sistema mayor que se llama la Vía Láctea. La Vía Láctea es una galaxia. Una galaxia es un grupo de estrellas muy grande que viven y se mueven todas juntas. La Vía Láctea tiene al menos 100 mil millones de estrellas.

Su forma es espiral.

The Milky Way, it turns out, is no ordinary spiral galaxy. According to a massive new survey of stars at the heart of the galaxy by Wisconsin astronomers, including professor of astonomy Edward Churchwell and professor of physics Robert Benjamin, the Milky Way has a definitive bar feature -- some 27,000 light years in length -- that distinguishes it from pedestrian spiral galaxies, as shown in this artist's rendering. The survey, conducted using NASA's Spitzer Space Telescope, sampled light from an estimated 30 million stars in the plane of the galaxy in an effort to build a detailed portrait of the inner regions of the Milky Way.
Used with permission by:  UW-Madison University Communications 608-262-0067
Illustration by: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech)Imagen muy realista sobre como se piensa hoy que es nuestra galaxia. De lado a lado tardaríamos en recorrerla cien mil años a la velocidad de la luz. 

Imaginémonos nuevamente en nuestra situación teórica: viajamos con nuestra nave espacial 27.000 años ¿hasta dónde llegamos? Sólo hasta el centro de nuestra galaxia. Si queremos recorrerla desde desde una lado al otro tenemos que viajar 100.000 años. Y estamos hablando solamente de viajar dentro de nuestra propia galaxia, ni siquiera de salir más allá o de visitar otras galaxias! (acuérdense siempre que estamos viajando a la velocidad de la luz).

Las galaxias tienen muchas formas. La nuestra –como dijimos- tiene forma espiral. La galaxia espiral más cercana a la nuestra se llama Andrómeda, que es muy conocida. ¿Cuánto tardamos en llegar con nuestra nave desde la Vía Láctea hasta Andrómeda? Más de 2 millones de años (2.300.000 años exactamente). Como ven –y como decíamos- no hay manera de hacerse un criterio real de estas distancias. Por eso se utiliza la velocidad de la luz como referencia.

distancia de los astros 5Grupo Local de galaxias. En el centro, la Vía Láctea. en blanco las galaxias espirales, en celeste las enanas.

A simple vista, podemos ver tres objetos externos a la Vía Láctea: la galaxia de Andrómeda (hacia el norte) y dos galaxias pequeñas, enanas, que están alrededor de la nuestra, llamadas Las nubes de Magallanes. Las nubes de Magallanes son dos galaxias que giran alrededor de nuestra Vía Láctea como si fueran dos satélites. Algo similar a lo que sucede con nuestra Luna. En rigor, son lunas de la Vía Láctea.


Ningún otro objeto fuera de la Vía Láctea se ve a simple vista. Pero imagínense lo que debe ser Andrómeda para que podamos verla a simple vista a 2 millones de a.l. Es un monstruo.

Las galaxias tienen la costumbre de estar en familias. No les “gusta” estar solas. Están siempre en grupos que se llaman cúmulos de galaxias. El cúmulo de galaxia más cercano a nosotros se llama Virgo porque casualmente está en dirección a la constelación de Virgo. Para llegar a ese cúmulo de galaxias hay que viajar 60 millones de años. Y es el cúmulo más cercano!


  distancia de los astros 6El grupo Local y el Cumulo Virgo. La distancia (tamaño de la elipse azul): 120 millones de a.l. de radio- Cada puntito representa una galaxia (si: esas de 100 mil  años de viaje)

La Vía Láctea, Andrómeda y Las nubes de Magallanes están en un cúmulo llamado Grupo Local, que es un sistema pequeño de casi 30 galaxias. En otro 'barrio', cerca del Grupo Local, se encuentra el cúmulo Virgo.

distancia de los astros 7 A esta escala, el Universo comienza a mostrar su estructura mas básica. Como hay cúmulos de galaxias, también hay grandes vacíos (void) y paredes (wall), que son grandes acumulaciones de galaxias y cúmulos. ahora estamos viendo hasta donde llegaríamos viajando 1200 millones de años.

Para recorrer la distancia desde el Sol hasta el borde del Universo visible, hay que viajar 13.700 millones de años. La vida de la Tierra y del Sol –para que tengan una idea- es de 5 mil millones de años, es decir que habría que viajar casi 3 vidas del Sol a la velocidad de la luz para recorrer esta distancia.

distancia de los astros 8Simulación sobre como seria la estructura a gran escala del Universo.
 

1.Conviene tener presente que nuestro planeta, en sólo 6 meses, cambia su posición en unos 300.000.000 de km.

2.Esta medida, convertida en kilómetros es de 27 billones, aproximadamente. A pesar de ser una distancia inimaginable, aún se considera "las cercanías" del Sol.

3. Aproximadamente, unos 31 millones de segundos.

4. A unos 180C bajo cero.

Vídeos:


Distancia de las Estrellas (2)   

Quien fue el primero en saber la distancia de las estrellas, Las Cefeidas , Constelación de Lepus ( La Liebre).


http://www.youtube.com/watch?v=32s1yDc3ze0


ABC DA ASTRONOMIA - EP 05 - DISTANCIAS - HD  http://www.youtube.com/watch?v=uq1nwjRVlH0

1 comentarios:

¿Qué tan cierto es esto?

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