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Estación 12: El Universo
Palabras claves:
Galaxia, agujero negro, telescopio
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Estación 12: El Universo
Tabla de contenidos
Introducción
Hechos y cifras
1. Cómo empezó todo
2. Vistazos al espacio
3. Agujeros negros y galaxias
Perspectivas
Información adicional
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Estación 12: El Universo
Preguntas motivadoras
¿Cómo y cuándo apareció el cosmos? ¿Qué determina las características del cosmos? ¿Qué sucede más allá del horizonte de los agujeros
negros? ¿Qué son la materia oscura y la energía oscura? ¿Cómo evolucionará el universo?
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Introducción
¿Cómo y cuándo apareció el cosmos? ¿De dónde venimos? Estas preguntas han fascinado a la humanidad durante toda su historia. Pero ahora queremos saber más. ¿Cómo se formó el universo? ¿Por qué tiene su actual forma y estructura?
Queremos entender los procesos cósmicos. Para responder estas preguntas, los astrónomos y astrofísicos estudian el nacimiento y muerte de las estrellas y la creación de galaxias y los agujeros negros. También tratan de determinar cómo se dispersan la materia oscura y la energía oscura en el universo.
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Queremos saber mucho más acerca del 4% de materia visible, ya que aproximadamente el 96% de la materia invisible del universo nos es prácticamente desconocida.
Para mejorar las posibilidades de arrojar algo de luz sobre estos temas, los astrónomos, ahora más que nunca, están colaborando con los físicos nucleares, los físicos de partículas, los cosmólogos y los matemáticos para modelar y simular estructuras y procesos, unificando la mecánica cuántica y la Teoría de la Relatividad.
4%
96%
Materia visible del Universo (conocida) Materia invisible del Universo (desconocida)
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Estación 12: El Universo
Esperan responder a la inquietante pregunta sobre el origen y evolución del universo. ¿Cómo alcanzó el orden y estructura que conocemos en la actualidad en vista del aparente caos inicial del universo? En su búsqueda de respuestas, los científicos recurren a instrumentos cada vez más poderosos y complejos, tanto telescopios en tierra como en el espacio que permiten cubrir la totalidad del espectro de la radiación.
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Estación 12: El Universo
En la actualidad la astronomía ha ingresado a una "era dorada", en la que los científicos, proveídos de instrumentos más precisos, pueden escudriñar el universo. Somos los primeros seres humanos en estudiar los planetas y sistemas extrasolares. Los telescopios espaciales, como SOHO y Hubble, y los observatorios en tierra, como VLT, HESS, MAGIC, GEO 600, aportan grandes cantidades de datos importantes.
En el futuro, estos sistemas serán complementados por varios telescopios que todavía se encuentran en la etapa de planeamiento, inclusive el radio telescopio ALMA y el telescopio OWL, sucesor del VLT, que tendrá un diámetro de 10 metros.
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Estación 12: El Universo
Hechos y cifras
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Nuestra Vía Láctea contiene alrededor de 100 mil millones de estrellas. Su diámetro alcanza 100 mil años luz o 10 exámetros, es decir, 10 veces 1018 metros. Pero la Vía Láctea es una de más de 100 mil millones de galaxias de la porción observable del Universo, y muchas de estas galaxias son mucho más grandes que la nuestra.
Altura, peso y edad. Una descripción
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Estación 12: El Universo
La tierra recorre 940 millones de kilómetros al año.
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4%
23%
73%
Materia normal Materia oscura Energía oscura
Según los últimos resultados de investigación, el universo solamente da cuenta de 4% de materia normal; 23% está compuesto por materia oscura, aparentemente por sus efectos gravitacionales, mientras que 73% del espacio está constituido de energía oscura, que acelera aún más la expansión del cosmos.
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De acuerdo con los conocimientos actuales, el Universo tiene 13,7 mil millones de años y su tamaño alcanza 137 yottametros (1025 m). En otras palabras, la radiación de fondo del cosmos ha viajado aproximadamente 13,7 x 109 años luz desde el "Big Bang".
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Estación 12: El Universo
1. Cómo empezó todo
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El 96 por ciento de toda la materia del Universo no puede detectarse mediante un telescopio.
Dada la expansión del Universo, los astrofísicos saben que este debe estar lleno principalmente de materia oscura y energía oscura.
Los resultados de mediciones de radiación cósmica sugieren que la materia tienen una estructura similar a la de la espuma, como señalan las simulaciones del "Big Bang”.
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La teoría de que el Universo está lleno principalmente de materia oscura y energía oscura, también concuerda con las mediciones de radiación cósmica de fondo de microondas realizadas por el satélite Sonda Anisotrópica de Microondas Wilkinson (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP), que examinó la posradiación del "Big Bang" para descubrir irregularidades. Estos resultados sugieren que la materia tiene una estructura similar a la de la espuma, como señalan las simulaciones del "Big Bang”.
Mediciones de radiación cósmica de fondo de microondas
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Estación 12: El Universo
Los científicos todavía no saben en qué
consiste la materia oscura. ¿Está compuesta de
neutrinos? ¿O de "neutralinos" ligeros súper simétricos?
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Un misterio oscuro
Los astrofísicos están esperando resultados del Gran Colisionador de Hadrones del CERN donde los científicos están simulando su distribución.
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Estación 12: El Universo
El CERN también ha planeado un satélite, el satélite "Planck", para explorar la materia oscura. Incluso más sorprendente es la energía oscura que puede ser confirmada en laboratorio. La mecánica cuántica no tiene idea sobre cuáles son sus propiedades. La teoría, evidentemente tiene que adaptarse para incluir esta energía, pero ¿cómo? ¡Ni siquiera sabemos qué es!
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Satélite “Planck”
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Gran Conjunto Milimétrico de Atacama (Atacama Large Millimeter Array – ALMA)
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2. Vistazos al espacio
El arreglo del telescopio ALMA en Atacama
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Estación 12: El Universo 17
El gran telescopio conocido por su abreviatura ALMA, está compuesto de hasta 64 antenas, cada una de las cuales tiene el mismo tamaño, 12 metros. La misión de Alma es interceptar ondas de radio en el rango milimétrico desde su posición en el Desierto de Atacama en Chile.
Todas las antenas están conectadas para recibir conjuntamente ondas de radio que, a diferencia de la luz visible, pueden penetrar los cascarones de polvo que rodean las estrellas y galaxias en nacimiento.
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El grande
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El telescopio VTL mapeando el espacio profundo
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Estación 12: El Universo
Como buque insignia del Observatorio Europeo Austral (European Southern Observatory, ESO), el Telescopio Muy Grande (Very Large Telescope, VLT) está equipado con cuatro telescopios de ocho metros y varios telescopios más pequeños que escudriñan el firmamento nocturno para detectar todo lo que se pueda en el rango ultra violeta a infrarrojo.
Toma fotografías en diferentes longitudes de onda y resta las imágenes unas de otras, para formar imágenes del nacimiento de las galaxias.
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El Gran Telescopio Binocular (Large Binocular Telescope, LBT) está compuesto de dos Telescopios paralelos, cada uno de los cuales cuenta con un espejo de ocho metros y que incorporan óptica adaptativa que permite la deformación instantánea de los espejos en el haz de luz para compensar las perturbaciones que se producen en la atmósfera.
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Binoculares gigantes con lentes computacionales
Este sistema de óptica adaptativa, desarrollado por el Instituto Max Planck de Astronomía, permite que el VLT produzca imágenes infrarrojas más precisas que el telescopio espacial Hubble.
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El espacio está lleno de fuentes de rayos X, especialmente de plasma caliente acelerado, que se produce, por ejemplo, en los bordes de los agujeros negros y en las estrellas de neutrones (ver imagen). Estas fuentes no pueden detectarse utilizando telescopios en tierra ya que los rayos X son absorbidos por la atmósfera terrestre. Por lo tanto, para observar los rayos X, se requiere un telescopio espacial como el XMM-Newton, satélite de rayos X de la ESA.
Observación de las estrellas desde una óptica diferente
Radiación de rayos X
observada en una estrella de
neutrones
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Las ondas gravitacionales se generan cuando se acelera muy rápidamente las masas, por ejemplo, cuando explosionan las supernovas. Para detectar estas ondas gravitacionales, que llegan del espacio e impactan la Tierra, los investigadores han instalado dos tubos de 600 metros de longitud perpendiculares entre sí en un campo de Hannover.
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Detector de ondas gravitacionales de Hannover
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Estación 12: El Universo 23
Los dos rayos láser de los tubos son perturbados de manera diferente por cualquier onda gravitacional. Los cursos de dichas ondas se desplazan en proporciones minúsculas respecto el uno del otro, lo que permite detectarlos por comparación de los dos haces.
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Los agujeros negros ocurren con bastante frecuencia en el universo.
Tan solo en la Vía Láctea, los científicos ya han identificado varias decenas.
Los agujeros negros
3. Agujeros negros y galaxias
Los científicos del Instituto Max Planck de Física Gravitacional han simulado lo que sucede cuando colisionan dos de estas singularidades.
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Cuando colisionan dos agujeros negros lanzan enormes ondas gravitacionales y remueven el espacio- tiempo como si fuese miel de abejas.
Las porciones coloreadas en la figura muestran la curvatura correspondiente.
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Un conjunto de miles de estrellas se extiende apenas unos cuantos años luz desde el centro de la Vía Láctea.
Los científicos de varios institutos Max Planck han estado observando este conjunto durante varios años y midiendo el movimiento de las estrellas. Así, pudieron confirmar lo que se había sospechado durante años: el centro de nuestra galaxia anida un agujero negro con una masa de 3,6 millones de veces la del Sol.
Agujero súper masivo en el centro
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El centro de nuestra galaxia contiene un gran agujero negro
Como está relativamente cerca de nosotros, este agujero negro sirve como una especie de laboratorio para los astrofísicos que allí pueden estudiar particularmente los rangos de rayos casi infrarrojos y gama. A partir de los resultados de los rayos gama, los científicos saben que los agujeros negros estaban muchísimo más activos hace varios cientos de años, lanzando radiaciones un millón de veces más intensas desde sus bordes.
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Estación 12: El Universo
Perspectivas
Los agujeros negros, las lentes gravitacionales, el Big Bang, la materia oscura, las burbujas del espacio-tiempo son todos términos que ningún escritor de ciencia ficción habría acuñado más apropiadamente. No provienen del reino de la fantasía, sino pertenece a la jerga que expresa el alma misma de la ciencia. Estos términos describen descubrimientos que están cambiando nuestra concepción del universo y muestran que el cosmos es un lugar mucho más variado y extravagante de lo imaginado por las generaciones anteriores…
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Una nueva edad dorada de la astronomía y la astrofísica
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Estación 12: El Universo
Información adicional
http://www.sciencetunnel.com http://www.sciencetunnel2.de/?page_id=1286&lang=es
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