El Universo: 2015

domingo, 1 de noviembre de 2015

Comparación de cuerpos celestes

En este vídeo podréis ver la diferencia de tamaño entre algunos de los cuerpos celestes de este universo.
https://www.youtube.com/watch?v=Vc4RChLItX4

Nuestra historia en 2 min.

En este enlace puedes ver un vídeo sobre toda nuestra historia en dos minutos

https://www.youtube.com/watch?v=MrqqD_Tsy4Q https://www.youtube.com/watch?v=MrqqD_Tsy4Q

El viaje a través del tiempo es un concepto de desplazamiento hacia delante o atrás en diferentes puntos del tiempo, similar a como se hace un desplazamiento en el espacio. Además, algunas interpretaciones de viaje en el tiempo sugieren la posibilidad de viajes entre realidades o universos paralelos.
Este artículo analiza la posibilidad teórica y técnica de viajes en el tiempo, y la posibilidad de que existan paradojas asociadas a dicho viaje a través del tiempo (por ejemplo evitar el nacimiento de nuestros propios antepasados o la paradoja de los gemelos).
De acuerdo con la descripción convencional de la teoría de la relatividad, las partículas materiales al moverse a través del espacio-tiempo se mueven hacia adelante en el tiempo (hacia el futuro) y hacia un lado u otro del espacio. El hecho de que la energía total y la masa sean positivas está relacionado con el hecho de que las partículas se muevan hacia el futuro (en mecánica cuántica un cambio de signo en el tiempo o una masa negativa son equiparables).

Un aspecto comprobado experimentalmente de la teoría de la relatividad es que viajar a velocidades cercanas a la velocidad de la luz ocasiona una dilatación del tiempo, por la cual el tiempo de un individuo que viaja a esa velocidad corre más lentamente. Desde la perspectiva del viajero, el tiempo "externo" parece fluir más rápidamente, causando la impresión de que el individuo hizo un viaje a través del tiempo. Sin embargo, este fenómeno en sí mismo, no es lo que suele denominarse como viaje a través del tiempo.
El concepto de viaje en el tiempo ha sido frecuentemente utilizado para examinar las consecuencias de teorías físicas como la relatividad especial, la relatividad general y la teoría cuántica de campos, aunque no existe evidencia experimental del viaje en el tiempo, sí existen razones teóricas importantes para considerar posible la existencia de cierto tipo de viaje a través del tiempo. En cualquier caso, las teorías actuales de la física no permiten ninguna posibilidad de viajar en el tiempo, en un espacio-tiempo del tipo del que ese cree es nuestro espacio-tiempo, que no parece tener líneas temporales cerradas.

Agujeros blancos

Agujero blanco es el término propuesto para definir una solución de las ecuaciones del campo gravitatorio de Einstein, cuya existencia se cree imposible, debido a las condiciones tan especiales que requiere.
Se trata de una región finita del espacio-tiempo, visible como objeto celeste con una densidad tal que deforma el espacio pero que, a diferencia del agujero negro, deja escapar materia y energía en lugar de absorberla. De hecho ningún objeto puede permanecer en el interior de dicha región durante un tiempo infinito. Por ello se define un agujero blanco como el reverso temporal de un agujero negro: el agujero negro absorbe a su interior a la materia en cambio el agujero blanco la expulsa.
Los más importantes avances en esta teoría son debidos a los trabajos independientes de los matemáticos Ígor Nóvikov y Yuval Ne'eman en la década de 1960, basados en la solución de Kruskal-Schwarzschild de las ecuaciones de la relatividad general.

El agujero negro de Schwarzschild es descrito como una singularidad en la cual una geodésica puede sólo ingresar, tal tipo de agujero negro incluye dos tipos de horizonte: un horizonte "futuro" (es decir, una región de la cual no se puede salir una vez que se ha ingresado en ella, y en la cual el tiempo -con el espacio- son curvados hacia el futuro), y un horizonte "pasado", el horizonte pasado tiene por definición la de una región donde es imposible la estancia y de la cual sólo se puede salir; el horizonte futuro entonces ya correspondería a un agujero blanco¹
En el caso de un agujero negro de Reißner-Nordstrøm el agujero blanco pasa a ser -por ahora siempre hipotéticamente- la "salida" de un agujero negro en otro "universo", es decir, otra región asintóticamente plana similar a la región de la que procede un objeto emergente por ese otro tipo de agujero. La carga eléctrica del agujero del Reissner-Nordstrøm proporciona un mecanismo físico más razonable para construir posibles agujeros blancos.
A diferencia de los agujeros negros para los cuales existe un proceso físico bien estudiado, el colapso gravitatorio (que da lugar a agujeros negros cuando una estrella algo más masiva que el sol agota su "combustible" nuclear), no hay un proceso análogo claro que lleve con seguridad a producir agujeros blancos. Aunque se han apuntado algunas hipótesis:

En principio se ha supuesto a los agujeros blancos como una especie de "salida" de los agujeros negros, ambos tipos de singularidades probablemente estarían conectadas por un agujero de gusano (notar que, como los agujeros blancos, los agujeros de gusano aún no han sido encontrados hasta ahora); cuando se descubrieron los cuásares se supuso que estos eran los buscados agujeros blancos pero en la actualidad tal supuesto ha sido descartado.²
Otra idea generalizada en la actualidad es que los agujeros blancos serían muy inestables, durarían muy poco tiempo e incluso tras formarse podrían colapsar y transformarse en agujeros negros.
También se ha llegado a conjeturar que la singularidad inicial del big bang pudo haber sido una especie de agujero blanco en sus momentos iniciales.³

Agujeros de gusano

En física, un agujero de gusano, también conocido como puente de Einstein-Rosen y en algunas traducciones españolas como agujero de lombriz, es una hipotética característica topológica de un espacio-tiempo, descrita en las ecuaciones de la relatividad general, que esencialmente consiste en un atajo a través del espacio y el tiempo. Un agujero de gusano tiene por lo menos dos extremos conectados a una única garganta, a través de la cual podría desplazarse la materia. Hasta la fecha no se ha hallado ninguna evidencia de que el espacio-tiempo conocido contenga estructuras de este tipo, por lo que en la actualidad es solo una posibilidad teórica.
Cuando una estrella supergigante roja explota, arroja materia al exterior, de modo que acaba siendo de un tamaño inferior y se convierte en una estrella de neutrones. Pero también puede suceder que se comprima tanto que absorba su propia energía en su interior y desaparezca dejando un agujero negro en el lugar que ocupaba. Este agujero tendría una gravedad tan grande que ni siquiera la radiación electromagnética podría escapar de su interior. Estaría rodeado por una frontera esférica, llamada horizonte de sucesos. La luz traspasaría esta frontera para entrar, pero no podría salir, por lo que el agujero visto desde grandes distancias debería ser completamente negro (aunque Stephen Hawking postuló que ciertos efectos cuánticos generarían la llamada radiación de Hawking). Dentro del agujero, los astrofísicos conjeturan que se forma una especie de cono sin fondo. En 1994, el telescopio espacial Hubble detectó la presencia de uno muy denso en el centro de la galaxia elíptica M87, pues la alta aceleración de gases en esa región indica que debe de haber un objeto 3 500 millones de veces más masivo que el Sol. Finalmente, este agujero terminará por absorber a la galaxia entera.¹

El primer científico en advertir de la existencia de agujeros de gusano fue el austríaco Ludwig Flamm, en 1916. En este sentido, la hipótesis del agujero de gusano es una actualización de la decimonónica teoría de una cuarta dimensión espacial que suponía —por ejemplo—, dado un cuerpo toroidal en el que se podían encontrar las tres dimensiones espaciales comúnmente perceptibles, una cuarta dimensión espacial que abreviara las distancias y, de esa manera, los tiempos de viaje. Esta noción inicial fue planteada de manera más científica en 1921 por el matemático alemán Hermann Weyl, cuando este relacionó sus análisis de la masa en términos de la energía de un campo electromagnético² con la teoría de la relatividad de Albert Einstein publicada en 1916.
En la actualidad, la teoría de cuerdas admite la existencia de más de tres dimensiones espaciales (ver hiperespacio), pero esas dimensiones extra estarían compactadas a escalas subatómicas (según la teoría de Kaluza-Klein), por lo que parece muy difícil (si no imposible) aprovecharlas para emprender viajes en el espacio y el tiempo.
Las teorías sobre la métrica de los agujeros de gusano describen la geometría del espacio-tiempo de un agujero de gusano y sirven de modelos teóricos para el viaje en el tiempo. Un ejemplo simple de la métrica de un agujero de gusano atravesado podría ser el siguiente:

$ds^2= - c^2 dt^2 + dl^2 + (k^2 + l^2)(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2)$

Un tipo de métrica de agujero de gusano no atravesado es la solución de Schwarzschild:

$ds^2= - \left(1 - \frac{2GM}{c^2r}\right)dt^2 + \frac{dr^2}{1 - \cfrac{2GM}{c^2r}} + r^2(d \theta^2 + \sin^2 \theta \, d\phi^2)$

Universos paralelos

Universos paralelos es el nombre de una hipótesis física, en la que entran en juego la existencia de varios universos o realidades relativamente independientes. El desarrollo de la física cuántica, y la búsqueda de una teoría unificada (teoría cuántica de la gravedad), conjuntamente con el desarrollo de la teoría de cuerdas, han hecho entrever la posibilidad de la existencia de múltiples universos paralelos conformando un multiverso.
Universos paralelos o términos similares también se encuentran como temáticas de la literatura, particularmente en lo que por ejemplo se refiere al género literario fantastique.

Una de las versiones científicas más curiosas que recurren a los universos paralelos es la interpretación de los universos múltiples o interpretación de los mundos múltiples (IMM), de Hugh Everett.² Dicha teoría aparece dentro de la mecánica cuántica como una posible solución al problema de la medida en mecánica cuántica. Everett describió su interpretación más bien como una metateoría. Desde un punto de vista lógico la construcción de Everett evade muchos de los problemas asociados a otras interpretaciones más convencionales de la mecánica cuántica. Recientemente sin embargo, se ha propuesto que universos adyacentes al nuestro podrían dejar una huella observable en la radiación de fondo de microondas, lo cual abriría la posibilidad de probar experimentalmente esta teoría.³ El problema de la medida es uno de los principales «frentes filosóficos» que abre la mecánica cuántica. Si bien la mecánica cuántica ha sido la teoría física más precisa hasta el momento, permitiendo hacer cálculos teóricos relacionados con procesos naturales que dan 20 decimales correctos y ha proporcionado una gran cantidad de aplicaciones prácticas (centrales nucleares, relojes de altísima precisión, ordenadores), existen ciertos puntos difíciles en la interpretación de algunos de sus resultados y fundamentos (el premio Nobel Richard Feynman llegó a bromear diciendo «creo que nadie entiende verdaderamente la mecánica cuántica»).

sábado, 31 de octubre de 2015

Destino final

El destino final del universo tiene diversos modelos que explican lo que sucederá en función de diversos parámetros y observaciones. De acuerdo con la teoría general de la relatividad el destino final más probable dependerá del valor auténtico de la densidad de materia, en función de ese parámetro se barajan dos tipos de finales:

El Big Crunch (Gran Implosión) que sucederá si el universo tiene una densidad de materia por encima de la densidad crítica, al punto de que sea capaz de decelerar su expansión hasta detenerla y llegar a invertirla. Así la materia recondensaría en una gran implosión guiada por la gravedad.
El Big Rip (Gran desgarramiento) que sucerá si eventualmente la densidad está por debajo de un valor crítico, los cúmulos de galaxias acabarían acercándose y formando grandes agujeros negros, del tipo que se supone existe en el centro de muchas galaxias. Esos agujeros negros pueden considerarse como un rasgado o desgarramiento del espacio-tiempo.

A partir de los años 1990 se comprobó que el universo parece tener una expansión acelerada, hecho que dentro de la relatividad general solo es explicable acudiendo a un mecanismo de tipo constante cosmológica. No se conoce si ese hecho puede dar lugar a un tercer tipo de final.

Big Crunch o la Gran Implosión

Artículo principal: Big Crunch

Es posible que el inmenso aro que rodeaba a las galaxias sea una forma de materia que resulta invisible desde la Tierra. Esta materia oscura tal vez constituya el 99 % de todo lo que hay en el universo.^{[cita requerida]}

Si el universo es suficientemente denso, es posible que la fuerza gravitatoria de toda esa materia pueda finalmente detener la expansión inicial, de tal manera que el universo volvería a contraerse, las galaxias empezarían a retroceder, y con el tiempo colisionarían entre sí. La temperatura se elevaría, y el universo se precipitaría hacia un destino catastrófico en el que quedaría reducido nuevamente a un punto.

Algunos físicos han especulado que después se formaría otro universo, en cuyo caso se repetiría el proceso. A esta teoría se la conoce como la teoría del universo oscilante.

Hoy en día esta hipótesis parece incorrecta, pues a la luz de los últimos datos experimentales, el Universo se está expandiendo cada vez más rápido.

Big Rip o Gran Desgarramiento

El Gran Desgarramiento o Teoría de la Eterna Expansión, llamado en inglés Big Rip, es una hipótesis cosmológica sobre el destino último del universo. Este posible destino final del universo depende de la cantidad de energía oscura existente en el Universo. Si el universo contiene suficiente energía oscura, podría acabar en un desgarramiento de toda la materia.

El valor clave es w, la razón entre la presión de la energía oscura y su densidad energética. A w < -1, el universo acabaría por ser desgarrado. Primero, lasgalaxias se separarían entre sí, luego la gravedad sería demasiado débil para mantener integrada cada galaxia. Los sistemas planetarios perderían su cohesión gravitatoria. En los últimos minutos, se desbaratarán estrellas y planetas, y los átomos serán destruidos.

Los autores de esta hipótesis calculan que el fin del tiempo ocurriría aproximadamente 3,5×10¹⁰ años después del Big Bang, es decir, dentro de 2,0×10¹⁰ años.

Una modificación de esta teoría denominada Big Freeze, aunque poco aceptada,^{[cita requerida]} afirma que el universo continuaría su expansión sin provocar un Big Rip.

BIG CRUNCH

BIG RIP

Asteroides, cometas y meteoritos

Asteroides, cometas y meteoritos son escombros interplanetarios. Restos rocosos y helados de la formación del Sistema Solar. Suelen viajar a gran distancia de la Tierra, pero podemos verlos a simple vista cuando están cerca de nuestro planeta.

Millones de asteroides orbitan alrededor del Sol, normalmente orbitan en un cinturón que se encuentra entre Marte y Júpiter. Generalmente más grandes que los meteoritos y los cometas, los asteroides son restos de roca y metal cuya anchura puede ser ir desde los 100 metros a 960 kilómetros.

Los cometas, en ocasiones comparados con enormes bolas de nieve, están compuestos de roca, hielo, polvo, dióxido de carbono, metano y otros gases. Se originan en el cinturón de Kuiper. A medida que empiezan a viajar hacia el Sol empiezan a deshacerse. El calor solar vaporiza el hielo dejando un halo de polvo y gas alrededor del núcleo del cometa llamado coma.

A medida que se acercan a Marte, los cometas empieza a formar colas, algunas pueden llegar a tener una longitud de millones de kilómetros.
Los meteoritos suelen ser más visibles desde la Tierra que los asteroides o los cometas. Son los comúnmente conocidos como estrellas fugaces.

ASTEROIDE

COMETA

METEORITO

Satélites

Un satélite natural, un cuerpo celeste que orbita alrededor de otro y entre estos a:
un satélite irregular, que ha sido capturado por la influencia gravitatoria del planeta al que orbita en lugar de formarse a su alrededor;

un satélite asteroidal, un asteroide que orbita alrededor de otro;

un satélite artificial, un objeto construido para orbitar alrededor de un planeta; y entre estos a:

un satélite de comunicaciones;

un satélite meteorológico;

un satélite de observación;

un satélite de navegación;

una estación espacial;

un engranaje satélite, una parte de un engranaje planetario.

Galaxias

Una galaxia es un conjunto de estrellas, nubes de gas, planetas, polvo cósmico, materia oscura y energíaunidos gravitatoriamente. La cantidad de estrellas que forman una galaxia es incontable, desde las galaxias enanas, con 10⁷, hasta las galaxias gigantes, con 10¹⁴ estrellas.^{[cita requerida]} 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 (morfología visual, como se la suele nombrar). Una forma común es la de galaxia elíptica que, como lo indica su nombre, tiene el perfil luminoso de una elipse. Las galaxias espirales tienen forma circular pero con estructura de brazos curvos envueltos en polvo. Galaxias inusuales se llaman galaxias irregulares y son, típicamente, el resultado de perturbaciones provocadas por la atracción gravitacional de galaxias vecinas. Estas interacciones entre galaxias vecinas, que pueden provocar la fusión de galaxias, pueden inducir el intenso nacimiento de estrellas. Finalmente, tenemos las galaxias pequeñas, que carecen de una estructura coherente y también se las llama galaxias irregulares.

En 1610, Galileo Galilei usó un telescopio para estudiar la cinta lechosa en el cielo nocturno llamada Vía Láctea, y descubrió que está compuesta por una inmensa cantidad de pequeñas estrellas.¹ En el año 1755, Immanuel Kant teorizó sobre la estructura y las agrupaciones de estrellas en el tratado Historia general de la naturaleza y teoría del cielo, basado en un trabajo previo de Thomas Wright. Kant afirmaba que la Vía Láctea era un sistema formado por miles de sistemas solares como el nuestro, agrupados en una estructura de orden superior, de características similares a las de los sistemas planetarios, sensiblemente plana, de forma elíptica, en movimiento de rotación alrededor de un centro y regidas por la misma mecánica celeste. También supuso que, por el punto de vista desde el que observamos la Vía Láctea y por la densidad de estrellas visibles que agrupa, nuestro sol se encuentra en su mismo plano y forma parte de ella.² Desde un planteamiento completamente teórico, Kant afirmó que era lógico suponer la existencia de otros planetas y satélites orbitando alrededor de otras estrellas, y que debían existir otras «Vías Lácteas» separadas a distancias de un orden de magnitud comparable a su vasto tamaño. Según su razonamiento, estas galaxias o universos isla teóricos serían visibles desde la Tierra como nubes ovaladas de luz tenue, sin que fuera posible distinguir las estrellas individuales dentro de ellas. Kant las identifica con ciertos tipos de nebulosas, que Pierre Louis Maupertuis describió como «pequeños lugares cuya luz es sólo un poco mayor que la oscuridad del espacio celestial, todas ellas con el aspecto de elipses más o menos abiertas, pero cuya luz es mucho más débil que cualquier otra que conozcamos en el cielo».³

TIPOS

Planetas

Un planeta es, según la definición adoptada por la Unión Astronómica Internacional es un cuerpo celeste que:¹

Orbita alrededor de una estrella o remanente de ella.
Tiene suficiente masa para que su gravedad supere las fuerzas del cuerpo rígido, de manera que asuma una forma enequilibrio hidrostático (prácticamente esférica).
Ha limpiado la vecindad de su órbita de planetesimales, o lo que es lo mismo tiene dominancia orbital.
No emite una luz propia

Según la definición, el Sistema Solar consta de ocho planetas: Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano yNeptuno. En cambio Plutón, que hasta 2006 se consideraba un planeta, ha pasado a clasificarse como planeta enano, junto aCeres, también considerado planeta durante algún tiempo, ya que era un referente en la ley de Titius-Bode, y más recientemente considerado como asteroide, y Eris, un objeto transneptuniano similar a Plutón. Ciertamente, desde los años setenta existía un amplio debate sobre el concepto de planeta a la luz de los nuevos datos referentes al tamaño de Plutón (menor de lo calculado en un principio), un debate que aumentó en los años siguientes al descubrirse nuevos objetos que podían tener tamaños similares. De esta manera, esta nueva definición de planeta introduce el concepto de planeta enano, que incluye a Ceres, Plutón, Haumea, Sedna, Makemake y Eris; y tiene la diferencia de definición en (3), ya que no ha despejado la zona local de su órbita y no es un satélite de otro cuerpo.

Los cuerpos que giran en torno a otras estrellas se denominan generalmente planetas extrasolares o exoplanetas. Las condiciones que han de cumplir para ser considerados como tales son las mismas que señala la definición de planeta para el Sistema Solar, si bien giran en torno a sus respectivas estrellas. Incluyen además una condición más en cuanto al límite superior de su tamaño, que no ha de exceder las 13 masas jovianas y que constituye el umbral de masa que impide la fusión nuclear de deuterio.²

TIPOS:

Anexo:Tipos de planeta

Análogo a la Tierra

Clasificación térmica de habitabilidad planetaria

Termoplaneta

Estrellas

Una estrella (del latín stella) es todo objeto astronómico que brilla con luz propia. Más precisamente, se trata de una esfera de plasma que mantiene su forma gracias a un equilibrio hidrostático de fuerzas.

El equilibrio se produce esencialmente entre la fuerza de gravedad, que empuja la materia hacia el centro de la estrella, y la presión que ejerce el plasma hacia fuera, que, tal como sucede en un gas, tiende a expandirlo. La presión hacia fuera depende de la temperatura, que en un caso típico como el del Sol se mantiene con laenergía producida en el interior de la estrella.

Este equilibrio seguirá esencialmente igual en la medida de que la estrella mantenga el mismo ritmo de producción energética. Sin embargo, como se explica más adelante, este ritmo cambia a lo largo del tiempo, generando variaciones en las propiedades físicas globales del astro que constituyen parte de su evolución.

Estas esferas de gas emiten tres formas de energía hacia el espacio, la radiación electromagnética, los neutrinos y el viento estelar y esto es lo que nos permiteobservar la apariencia de las estrellas en el cielo nocturno como puntos luminosos y, en la gran mayoría de los casos, titilantes.

Debido a la gran distancia que suelen recorrer, las radiaciones estelares llegan débiles a nuestro planeta, siendo susceptibles, en la gran mayoría de los casos, a las distorsiones ópticas producidas por la turbulencia y las diferencias de densidad de la atmósfera terrestre (seeing). El Sol, al estar tan cerca, no se observa como un punto, sino como un disco luminoso cuya presencia o ausencia en el cielo terrestre provoca el día o la noche, respectivamente.

La composición química de una estrella varía según la generación a la que pertenezca. Cuanto más antigua sea más baja será su metalicidad. Al inicio de su vida una estrella similar al Sol contiene aproximadamente 75 % de hidrógeno y 23 % dehelio. El 2 % restante lo forman elementos más pesados, aportados por estrellas que finalizaron su ciclo antes que ella naciera. Estos porcentajes son en masa; en número de núcleos, la relación es 90 % de hidrógeno y 10 % de helio.

TIPOS:

Enanas amarillas - Estrellas dobles
Enanas blancas - Estrellas variables
Enanas marrone s‎ - Gigantes azules‎
Enanas naranjas - Gigantes naranjas‎
Enanas rojas -Gigantes rojas
Estrellas de carbono - Hipergigantes
Estrellas de neutrones - Subenanas‎
Estrellas de tipo K‎ - Subgigantes‎
Estrellas de tipo S -Supergigantes
Estrellas de Wolf-Ra - Estrellas blancas de la secuencia principal

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