EL COSMOS SU REPRESENTACIÓN METROLÓGICA Y FENOMENOLÓGICA

1. Las estrellas: Medición de la distancia entre las estrellas y mapas estelares.

Medicion de distancias estelares

La paralaje es la diferencia de posición de un objeto cercano al verlo desde dos posiciones diferentes. Puede verificarse fácilmente cerrando alternativamente los ojos mirando tu dedo, con referencia al fondo mas distante. Se usa para medir distancias.

                                                          ojo derecho ojo izquierdo

Si conozco la separación entre los ojos y el ángulo de paralaje, puedo saber la distancia al objeto por medio de la trigonometría.

Todo esto no parece mucho que ver con las distancias astronomicas, sin embargo es uno de los puntos clave de la medición de distancias en el Universo, ya que es un método directo. La mayor parte de los otros métodos de medición son indirectos, y se basan de una u otra forma en la paralaje.

Para distancias cortas, existe la paralaje terrestre, que es medicion de la posicion de un astro vista desde dos puntos diferentes de la superficie terrestre, al mismo tiempo.

En el caso de la Luna, este angulo es enorme, y puede alcanzar los dos grados (cuatro diametros lunares).

Esto hace que en el caso de nuestro satelite, una estrella que se oculte detras de la Luna, a unos cientos de kilometros se vea completamente diferente.

En los planetas el angulo es mas pequeño. De hecho cuanto mas lejano es el planeta, mas reducido y dificil de medir es la paralaje. El limite actual de medicion esta en 250 mil millones de kilometros (1700 Unidades Astronomicas).

Aunque esta cifra parece impresionante, es solo un 3% de año luz!! Como la estrella mas cercana despues del Sol esta a poco mas de 4 año luz, claramente la paralaje terrestre NO puede usarse para medir distancias estelares.

Como medir la distancia de las estrellas?

Es necesario encontrar una base de triangulo mayor que el tamaño de la Tierra... inicialmente parece no haber posibilidades, hasta recordar que la Tierra se mueve alrededor del Sol. La Tierra hoy esta en una posicion, y a los 6 meses esta del otro lado de la orbita, a 300 millones de kilometros! Ahora si esta base alcanza para medir las estrellas.

La ecuación que las relaciona es:

Dist. Estrella (UA) = (dist. Tierra-Sol)/tan (p)

Donde p = paralaje en segundos de arco.
UA= Unidad Astronomica (distancia Tierra-Sol).

La estrella más cercana, Alfa Cen, tiene una paralaje de 0,76". Este angulo es realmente pequeño. Es el tamaño aparente de una moneda vista a 3 kilometros......

Cuanto más lejanas son las estrellas, más pequeño es el ángulo, y por supuesto más difícil de medir con precisión. Con esta técnica, actualmente pueden medirse distancias hasta 1000 años luz (con un error razonable).

Por ejemplo:

Para Alfa Centauri(la mas cercana)

Dist. de la estrella = 1 UA/tan( 0º 0´ 0,76" ) = 271.401 UA.
Como un año-luz = 63.271 UA, entonces
271.401/63.271 = 4,29 años-luz = 1,316 parsecs.

Hay una formula simplificada, que relaciona la paralaje y la distancia en parsecs.

Dist. (pc) = 1/p

de nuevo el ejemplo anterior:

Dist. de la estrella = 1/0,76" : 1,316 pc.

Hasta que distancia medimos?

La distancia maxima parece mucha, pero en el diagrama de la Via Lactea corresponde a un volumen minimo.

El circulo blanco representa las estrellas mas lejanas visibles a simple vista. El rojo lo que se puede medir por paralaje estelar..... no es mucho en realidad!

Para medir mas lejos, es necesario hacerlo por medios indirectos que tienen que ver con el brillo de las estrellas, pero es es otra historia!.

Video de cómo se mide distancias estelares

2. Las Galaxias: La vía láctea, estructura, composición, rotación y dimensionalidad.

La vía lactea

Se dice que el nombre de la Vía Láctea proviene de la mitología griega. Heracles, hijo de Zeus y de una mortal llamada Alcmena, comenzó a beber del pecho de la dormida diosa Hera. Cuando esta despertó y se dio cuenta de que había estado amamantando a un bebé fruto de la infidelidad de su esposo, lo apartó bruscamente de su pecho, y de la leche que salió a borbotones se creó la Vía Láctea.

Este término proviene del latín via lactea, que a su vez se deriva de las palabras griegas γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos), que en conjunto significan “círculo lechoso” debido a en el cielo nocturno aparece como una difusa banda blanquecina en forma de arco. Esto es porque el ser humano se encuentra dentro de ella, y la ve así desde la Tierra.

Se trata la galaxia a la que pertenece el Sistema Solar, con todos sus planetas y otros objetos celestes. Sin embargo, la Vía Láctea es solo una de las múltiples galaxias, si bien la mayoría de las que los científicos han encontrado en el Universo observable están muy lejos de ella y por ende, de la Tierra.

Descubrimiento

Dado que no es difícil advertirla en muchas zonas sin luz artificial, las personas de las culturas prehistóricas y Antiguas debieron verla, pero sin conocerla a profundidad. El filósofo Aristóteles escribió en su obra Meteorologica que Anaxágoras y Demócrito ya habían propuesto que se trataba de varias estrellas muy lejanas. Más tarde, el astrónomo persa Al-Biruni sugirió que era un conjunto de fragmentos de estrellas nebulosas. En general, se pensaba que la Vía Láctea contenía a todas las estrellas del Universo.

Fue hasta 1610 cuando el famoso Galileo Galilei observó la Vía Láctea a través de un telescopio y descubrió que está formada por gran cantidad de estrellas concentradas que desde la Tierra semejan una nebulosa. Las observaciones tomaron otro rumbo, pero apenas en la década de 1920 Edwin P. Hubble demostró que ciertas nubes intergalácticas que se ven como manchas de luz poco visibles entre las estrellas son regiones que se encuentran más allá de la Vía Láctea.

Hubble hizo otros importantes descubrimientos, como que la Vía Láctea se extiende infinitamente, que sí tiene límites y que la llamada nebulosa de Andrómeda es en realidad una galaxia más. ¡Imagínate, el conocimiento sobre otras galaxias se remonta al siglo XXI

Estructura

La Vía Láctea es una galaxia en espiral barrada, que contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas y muchos sistemas planetarios además del Sistema Solar; todo lo cual se mantiene junto por efecto de la gravedad. Es parte del Grupo Local, una agrupación de más de 54 galaxias (entre las que se encuentran la galaxia de Andrómeda y la Galaxia del Triángulo) que a su vez está incluido dentro del supercúmulo de Virgo y del supercúmulo Laniakea. Tiene la típica figura de espiral con un centro en forma de barra, en donde se localizan estrellas. Su diámetro es de unos 100,000-120,000 años luz, pero podría ser de hasta 180,000 años luz.

En su estructura se reconocen 3 partes básicas: 1) un sistema esferoide o halo, 2) un disco plano y 3) un núcleo central o centro galáctico. El halo se compone principalmente de estrellas viejas y cúmulos globulares (grupos de estrellas viejas). El núcleo tiene mucha energía y es poco distinguible porque está compuesto por espesas nubes de polvo y gas, pero se cree que podría albergar un agujero negro supermasivo, es decir, un agujero negro con una masa de miles o millones de masas solares. El disco es aplanado y posee unos brazos compuestos por gases y polvo, en donde se ubican las diferentes estrellas y el Sistema Solar, el cual se localiza a unos 27,000-30,000 años luz del centro galáctico.

Núcleo
   
El núcleo está situado en el centro del sistema y tiene forma de una esfera achatada que también se compone de estrellas, pero de edad avanzada y, por lo tanto, presenta un color más rojizo que el disco. Tiene un diámetro estimado de cien mil años luz y una altura de treinta mil años luz, siendo una fuente de radiación electromagnética intensa, probablemente debido a la existencia de un agujero negro en su centro. Éste está rodeado por un disco de gas a alta temperatura y partículas de polvo interestelar, que absorben la luz visible y la radiación ultravioleta.
El agujero negro central se llama Sagitario A, la masa se estima en cuatro millones de veces la masa del Sol y en su entorno parece que hay presencia de nubes de gas ionizado en movimiento rápido. Esto último explicaría la fuerte emisión de rayos X y de radiación infrarroja del núcleo galáctico.

Bulbo central
   
El bulbo central de la galaxia está alrededor del núcleo galáctico, su forma es esférica y se compone principalmente de estrellas viejas. Esta región de la galaxia es rica en elementos pesados.

Disco
  
El disco es la parte más visible de la galaxia, y esta es la estructura sobre la que descansan los brazos de la Vía Láctea, su espesor es equivalente a una quinta parte de su diámetro. Constituida por estrellas jóvenes de color azul, con nubes de polvo, gas y cúmulos estelares. Las estrellas del disco tienen un movimiento de traslación alrededor del núcleo. Todas las estrellas que vemos en el cielo nocturno, se encuentran en el disco galáctico.
Los brazos espirales
   
Hasta 1953 nadie conocía la existencia de los brazos espirales de la Vía Láctea. La estructura espiral estaba oculta debido al polvo interestelar y es difícil observar desde dentro de la propia galaxia.
Los dos brazos principales, Centauro y Perseo, contienen una alta concentración de estrellas jóvenes y brillantes. La Vía Láctea está clasificada como una galaxia espiral y sus ramas están en el movimiento de rotación alrededor del núcleo. Es en la parte inferior del brazo de Orión que se encuentra nuestro Sistema Solar. El Sol efectúa una rotación completa cada doscientos millones de años y se encuentra a unos 27000 años luz del centro galáctico.

Componente esférico
   
El disco de la vía láctea no es compacto, tiene una región central que se llama el componente esférico. Las estrellas incluidas en este son jóvenes y viejas y se distribuyen uniformemente. Esta región está rodeada por el halo.

Halo
   
El halo tiene una forma esférica y se compone de partículas a alta temperatura ultraexcitadas. El halo, como tal, no es observable ópticamente. Las estrellas que forman los cúmulos globulares son las más antiguas de la galaxia. Es el componente menos conocido de la Vía Láctea y se supone que su estructura es gigantesca.

Rotación Vía lactea

La Vía Láctea gira alrededor de un eje que une los polos galácticos. Contemplada desde el polo norte galáctico, la rotación de la Vía Láctea se produce en el sentido de las agujas del reloj, arrastrando los brazos espirales.

Nuestra Galaxia no es un objeto sólido, por lo tanto, no gira toda al mismo ritmo. Estas velocidades están estrechamente relacionadas con la gravedad. En el borde externo escasamente poblado, las estrellas y otros objetos experimentan poca atracción y viajan lentamente alrededor de la galaxia. Sin embargo, en el núcleo, las estrellas son atraídas en todas direcciones, asíq ue la velocidad promedio también es baja. Los cuerpos en las regiones densas entre el núcleo y el borde del sienten la atracción de miles de millones de estrellas y se mueven por el espacio a velocidades de hasta 260 km/s.

El periodo de rotación aumenta cuando disminuye la distancia desde el centro del sistema galáctico. En las proximidades del sistema solar, el periodo de rotación es de algo más de 200 millones de años luz. Cada 225 millones de años el Sistema Solar completa un giro alrededor del centro de la galaxia Comparado con tales distancias, nuestro Sistema Solar ocupa una cantidad muy diminuta de espacio.

Dimensiones de la via láctea

Su espesor es de aproximadamente 10.000 años luz haciéndose más ancho hacia su núcleo, donde llega a tener un espesor de 30.000 años luz.

¿Un año luz?

Tal vez hablar de años luz sea algo confuso para algunos así que vamos a intentar explicarlo de forma sencilla.

La luz viaja a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo aproximadamente, si haces un cálculo de cuál es la distancia que recorre la luz en un año tendrás como resultado cuanto es un año luz.

Hagamos el cálculo: si la luz viaja a 300.000 kilómetros por segundo multipliquemos esa cantidad para saber cuanto recorre la luz en un minuto (o sea 300.000 por 60) esto nos dará más de 17 millones.

Luego debemos multiplicar esto nuevamente por 60 para averiguar cuanto recorre la luz en una hora y el resultado nos dará 1.020.000.000. Esto quiere decir que sin nos paráramos a 1.020.000.000 de kilómetros de distancia la luz tardará una hora en llegar a nosotros.

Ahora debemos multiplicar esto por 24 para saber cuanto viaja en un día entero. Entonces debemos multiplicar 1.020.000.000 por 24 y nos dará aproximadamente 25 mil millones.

Ahora lo último: 25 mil millones por 365 que es la cantidad de días en un año, esto nos dará 9,125×10¹² o más fácilmente 9.460.730.472.580,8 kilómetros. Y esto es un año luz.

Ahora solo imaginen esa cifra y piensen que la Vía Láctea tiene una diámetro de 100.000 años luz. Parece un chiste.

Más información sobre la Via Lactea