Preguntas sobre la guía completa del cosmos

Pioneros

1.- Describe el método empleado por Eratóstenes para medir la circunferencia de la Tierra.

·Se basó en las observación de un pozo de Siena que no tenía sombra un día concreto y en la sombra proyectada por otros objetos (por ejemplo, el faro de Alejandría). Mediante cálculos trigonométricos simples, halló el radio terrestre.

2.- Cita las tres leyes de movimiento de los planetas de Kepler.

·Primera: las órbitas de los astros tienen forma elíptica, y no circular. Segunda: la velocidad orbital de los planetas varía. Tercera: cuando un astro está más cerca de lo normal del cuerpo alrededor del cual gira, tarda menos tiempo en dar una vuelta completa alrededor de él; si se encuentra más lejos de lo normal, tarda más tiempo en dar una vuelta completa.

3.- ¿Cuáles fueron los principales descubrimientos realizados por Galileo?

·Descubrió cráteres en la Luna, manchas en el Sol y los satélites de Júpiter.

4.-¿Cuáles son las principales diferencias entre el sistema planetario de Ptolomeo y Copérnico?

·El modelo del sistema planetario propuesto por Ptolomeo era geocéntrico, es decir, todos los planetas y todos los astros giraban alrededor de la Tierra, la cual se encontraba en el centro del Universo; y el modelo del sistema planetario propuesto por Copérnico era heliocéntrico, es decir, todos los astros giraban alrededor del Sol, el cual era el centro del Universo.

5.- Cita tres de las principales contribuciones que realizó William Herschel a la astronomía.

·Descubrió Urano, descubrió que las estrellas de nuestra galaxia están distribuidas en forma de disco plano y publicó los primeros catálogos astronómicos.

6.- ¿Cómo puedes demostrar que la Tierra es redonda a aquellos que piensan que es plana?

·Les pediría que se fijaran en un barco que acaba de zarpar. Si la Tierra fuera plana, el barco dejaría de verse entero cuando se hubiera alejado lo suficiente. Sin embargo, cuando el barco se aleja, primero dejamos de ver las velas de la proa, y las últimas velas que vemos desaparecer son las de la popa. Esto sucede porque el barco va recorriendo un "arco de circunferencia" conforme se va alejando, y ese "arco de circunferencia" existe porque la Tierra es redonda.

Vía Láctea

1.- Define que es un año luz y cita ejemplos para expresar la distancia entre distintos objetos en el cosmos.

·Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, teniendo en cuenta que la velocidad de la luz es de 300000km/s. Se usa para expresar distancias que sólo se encuentran en el Universo. Por ejemplo, la distancia desde el Sol hasta la estrella más cercana, Proxima Centauri, es de 4,22 años luz.

2.- Describe el tamaño, forma y estructura de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

·Nuestra galaxia, La Vía Láctea, tiene un tamaño estimado en 100000 años luz de extensión. Vista desde un lateral, es un disco plano, y desde una vista frontal podemos observar que tiene forma de espiral. Según los últimos estudios realizados, nuestra galaxia posee dos brazos espirales centrales, el brazo de Escudo-Centauro y el brazo de Perseo. Existen más brazos, como son los brazos cercano y lejano, el brazo de Norma, el brazo de Sagitario y el brazo Externo, también llamado el espolón de Orión, en el cual nos encontramos nosotros.

3.- Imagina que estas volando en una nave espacial desde la Pleyades hasta el Sol. Describe algunas de las estrellas sobre las pasarías.

·Algunas de las estrellas junto a las que pasaría son Alción, Mérope, Maya, Electra, Taygeta, Coele o Atlas. 

4.- Describe brevemente la vida de las estrellas como nuestro Sol, desde que nacen hasta que mueren.

·A medida que envejecen, las estrellas sufren cambios en sus tamaños, colores y luminosidades como consecuencia de la disminución de sus reservas. Para aumentar su expectativa de vida, las estrellas luchan continuamente contra las fuerzas gravitatorias que intentan contraerlas. Las etapas evolutivas son sucesiones de contracciones que terminan cuando la estrella comienza a quemar otros combustibles que tenía en reserva y logra establecer una nueva situación de equilibrio. El factor más importante en el desarrollo de una estrella es su masa inicial. Las estrellas más masivas tienen mayores temperaturas centrales, y por ello producen energía y consumen combustible a un ritmo creciente. La duración del combustible estelar depende tanto de la cantidad disponible como del ritmo de consumo, y las estrellas más grandes, pese a tener mucho más combustible disponible, lo queman muchísimo más rápido, por lo que la vida de las estrellas más grandes, es más corta que la de las estrellas más pequeñas. Cuando una estrella ha consumido todo su combustible, explota, y toda su superficie se convierte en materia que orbita alrededor del núcleo de la estrella, el cual queda al descubierto y pasa a ser blanco. Poco a poco, la materia se reagrupa alrededor del núcleo, y nade una nueva estrella.

5.- Explica la diferencia entre una nova y una supernova.

·Una nova es una explosión termonuclear que tiene lugar cuando una estrella enana blanca recolecta material (hidrógeno) de la superficie de su estrella compañera (es por ésto que sólo se da en estrellas dobles), y una supernova se da cuando una estrella masiva agota su energía, explota y produce un destello varios millones de veces superior en intensidad a su brillo normal. 

6.- Cita la secuencia de sucesos que conducen a la destrucción de una estrella masiva en una explosión supernova.

·Inicialmente, una estrella masiva agota el combustible que poseía, por lo que es incapaz de desarrollar reacciones termonucleares en su núcleo. Seguidamente, debido al cese de las reacciones termonucleares, es incapaz de sostenerse, debido a la presión de degeneración de los electrones. Debido a ésto, se contrae repentinamente, colapsa y genera una fuerte emisión de energía. El conjunto formado por la explosión y la energía emitida es denominado supernova.

7.- ¿Qué es la Nebulosa del Cangrejo y qué podemos encontrar en el corazón de este nebulosa

·La Nebulosa del Cangrejo es un resto de supernova de tipo plerión resultante de la explosión de una supernova en el año 1054. La nebulosa fue observada por primera vez en el año 1731 por John Bevis, y el centro de la nebulosa contiene un púlsar denominado PSR0531+121 que gira sobre sí mismo a 30 revoluciones por segundo, emitiendo también pulsos de radiación que van desde los rayos gamma a las ondas de radio.

Big Bang y el Big Crunch

1.- Explica las diferencias entre la teoría del Universo estacionario de la actual teoría del Big Bang.

·a) La Teoría del Estado Estacionario es un modelo cosmológico desarrollado en 1949 por Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle como una alternativa a la Teoría del Big Bang. De acuerdo con la teoría del estado estacionario, la disminución de la densidad que produce el Universo al expandirse se compensa con una creación continua de materia. La teoría del estado estacionario surge de la aplicación del llamado principio cosmológico perfecto, el cual sostiene que para cualquier observador el universo debe parecer el mismo en cualquier lugar del espacio.

b) Dentro de las teorías cosmológicas, la hipótesis del Big Bang (Gran Explosión) es la que cuenta con mayor respaldo entre los científicos. Considera que el Universo comenzó hace unos 13.700 millones de años con una explosión colosal en la que se crearon el espacio, el tiempo, la energía y la materia. No obstante, la gravedad puede ser lo suficientemente fuerte, dependiendo de la cantidad de materia del Universo, como para desacelerar el proceso expansivo. Momento a partir del cual se impondría una contracción que llevaría al Universo a un colapso gravitatorio o Big Crunch (Gran Implosión), desapareciendo en la nada. A la que presumiblemente sucedería otra fase expansiva, y así indefinidamente en una interminable serie de oscilaciones.

2.- ¿Qué es la radiación cósmica de fondo y por qué es tan importante?

·En cosmología, la radiación de fondo de microondas es una forma de radiación electromagnética descubierta en 1965 que llena el Universo por completo. También se denomina radiación cósmica de microondas oradiación del fondo cósmico. Se dice que es el eco que proviene del inicio del universo, o sea, el eco que quedó de la gran explosión (Big Bang) que dio origen al universo. La importancia de este descubrimiento es inmensa, porque confirmó como un hecho indiscutible el Big Bang como teoría de la formación temprana del universo.

3.- ¿Qué importante descubrimiento realizó el satélite COBE entre 1989 y 1992?

·Descubrió la radiación cósmica de fondo en el año 1989, lo cual ayudó a consolidar la Teoría del Big Bang.

4.- Describe brevemente cómo se cree que se formaron las galaxias en los orígenes de Universo.

·La teoría más aceptada es que las estructuras que observamos hoy en día se formaron como consecuencia del crecimiento de fluctuaciones primordiales debido a la inestabilidad gravitacional. Las fluctuaciones primigenias causaron que los gases fueran atraídos hacia áreas de material más denso, jerárquicamente se formaron los supercúmulos, las agrupaciones galácticas, las galaxias, los cúmulos estelares y las estrellas. Una consecuencia de este modelo es que la localización de las galaxias indican áreas de alta densidad del Universo primigenio. Así, la distribución de las galaxias está íntimamente relacionada con la física del Universo primigenio.

5.- Explica cómo es posible estimar la edad del Universo si nosotros conocemos la velocidad de expansión.

·En el marco teórico del Big Bang la edad del universo depende de la constante de Hubble y la masa y energía total en el universo. Tomando los valores de: 

H0 = 71 para la constante de Hubble (basado en las mediciones del proyecto WMAP)
WL = 0.73 de acuerdo a la velocidad de expansión y a las anisotropías de la radiación cósmica de fondo 
W = 1, un universo de geometría plana según experimentos de anisotropías de la radiación cósmica de fondo 

Obtenemos un valor para la edad del universo de 13,7 mil millones de años, la cual es consistente con las edades de las estrellas más viejas en el universo.

6.- ¿Cómo el satélite Hipparcos ayudó a resolver el problema de que la mayoría de las estrellas más viejas parecían ser más antiguas que el Universo?

·Obteniendo datos científicos astrométricos y fotométricos  de alta muy calidad desde noviembre de 1989 hasta marzo de 1993, llegando a recopilar datos de 118218 estrellas con un nivel astrométrico de 1 a 3 miliarcosegundos.
7.- Describe el método del paralaje para medir la distancia de las estrellas más cercanas.
·Para medir la distancia a las estrellas cercanas se usa la paralaje astronómica. La paralaje es el cambio en la posición aparente de una estrella en el cielo debido al movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol. Las estrellas más lejanas parecen fijas mientras que las cercanas se mueven en una elipse más o menos excéntrica dependiendo del ángulo relativo de la estrella con la eclíptica. La distancia obtenida con este método viene dada en función del ángulo medido y de la distancia de la Tierra al Sol, por lo que su precisión depende directamente de la precisión de las dos medidas anteriores. Ejemplo de su utilidad: el satélite Hipparcos midió sistemáticamente entre 1989 y 1993 la paralaje de 2,5 millones de estrellas con la que se pudo estimar muchas de sus distancias. Una definición más literal del paralaje diría que es el ángulo formado por la dirección de dos líneas visuales relativas a la observación de un mismo objeto desde dos puntos distintos, suficientemente alejados entre sí y no alineados con él.
8.- ¿Qué es el Big Crunch y cómo este debería ocurrir?
La Gran Implosión o Big Crunch es una de las teorías que se barajaban en el siglo XX sobre el destino último del universo, hoy descartada a favor de un modelo de universo en expansión permanente. La teoría de la Gran Implosión propone un universo cerrado. Según esta teoría, si el universo tiene una densidad crítica superior a 3 átomos por metro cúbico, la expansión del universo, producida en teoría por la Gran Explosión (o Big Bang) irá frenándose poco a poco hasta que finalmente comiencen nuevamente a acercarse todos los elementos que conforman el universo, volviendo al punto original en el que todo el universo se comprimirá y condensará destruyendo toda la materia en un único punto de energía como el anterior a la Teoría del Big Bang.