Pinceladas.-Sobre EL CIELO

Sobre EL CIELO

                                        

Me propongo desarrollar unos apuntes, entresacados de la lectura de las fuentes varias que al final indico, sobre el Universo exterior.

 En principio, el programa pienso ajustarlo al siguiente esquema

    -El Cosmos. Ideas generales

        -El Firmamento   

    -Las Estrellas

    -Las Galaxias

    -El Sistema solar

    -La Vía Láctea

        *Constelaciones

         *El Zodíaco

         Datos reunidos tras la visita a la Exposición de Cosmo-Caixa en Madrid y recopilados en el estudio de, entre otros, los siguientes textos, de la biblioteca del autor

. Astronomía para el aficionado,

. El cielo y La Tierra,

. El Universo en explosión,

. Otros Mundos,

. En el Mundo de las Estrellas y

 . El Cielo a tu alcance,

EL Universo, o Cosmos, es el conjunto de todas las cosas que existen. El tiempo, la materia, la energía y el espacio son parte del Universo. Sin embargo, cuando empleamos ese término solemos referirnos, más simplemente, al conjunto de astros que pueblan “el cielo”. Tras una observación del mismo, se llega al convencimiento de que el Universo es inmenso. Y es verdad: El Universo es inmenso, pero no infinito, y, además, es “isotópico” es decir que es igual por todas partes

            Se originó el Universo hace muchísimo tiempo (entre 13.000 y 14.500 millones de años) mediante una gran explosión (Big Bang) de la materia existente a causa de su densidad y temperatura infinitas. Como consecuencia de esa explosión la materia, (esencialmente formada por gases y polvo) salió disparada en todas direcciones. Desde entonces la materia del Universo va expandiéndose y, a la vez, disminuyendo en intensidad y temperatura.

En sus orígenes, la materia estaba formada por gases de hidrógeno (H) y helio (He) con una reducida cantidad de litio (Li). La evolución de estos elementos esenciales a lo largo del tiempo dio origen a la formación de nuevos elementos –simples al principio y luego compuestos- que hoy forman la materia del Universo

 Resto de aquella gran explosión es el Fondo Cósmico de microondas, gracias al cual los astrónomos pueden obtener información sobre los orígenes del Universo.

Todos los objetos que vemos en el cielo producen radiaciones (luz visible, rayos X, rayos gamma, radiaciones ultravioleta, microondas ,…) cuyo examen nos permiten conocer sus distancias y características.

A pesar de que parece que el cielo está lleno de estrellas y cuerpos brillantes, lo cierto es que el Cosmos es, sobre todo, un “espacio vacío”, un espacio en donde los cuerpos visibles están separados por distancias inconmensurables que solo pueden medirse empleando, como mínimo, la medida de “años/luz”,

Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año. Un año luz no es una unidad de tiempo, sino de longitud. (recordemos aquí que la velocidad de la luz es de 300.000 Km/s).

              Un año luz equivale aproximadamente a 9,46 × 10¹² km, o sea 9.460.500.000.000 km (poco menos de diez billones de km). Sigue siendo utilizada esta medida en ambiente coloquial, y es la habitual en ciencia popular y divulgación; sin embargo, en campos especializados y científicos se prefiere utilizar como unidad de medida "el pársec" y sus múltiplos para las distancias astronómicas, 

El "pársec" es una unidad de longitud más utilizada en astronomía. (El nombre es simplemente la contracción de "paralaje por segundo"), siendo el pársec una distancia igual a la de una estrella que tenga un paralaje de un segundo .Un pársec equivale a 3,26 años luz = 3,0857 × 1016 m =30.857.000.000.000 km, es decir casi treinta y un billones de km.

También hay alguna otra medida de longitud utilizada en Astronomía para medir distancias intermedias. La “Unidad Astronómica” fue normalmente la usada en los siglos XVI y XVII, cuando aún no se calculaban con precisión las distancias absolutas entre los cuerpos del Sistema Solar, y sólo se conocían las distancias relativas entre ellos. Entonces se tomó como patrón la distancia media entre la Tierra y el Sol: la "Unidad Astronómica" que es aproximadamente igual a la distancia media entre la Tierra y el Sol y cuyo valor, determinado experimentalmente, es alrededor de 149.597.870 km. 

En números redondos 150 millones de kilómetros.

EL FIRMAMENTO es el nombre que damos al conjunto de objetos que pueden observarse, directamente o por medio de telescopios o aparatos apropiados, desde La Tierra.

Comúnmente, a todos esos puntos más o menos brillantes de nuestro Firmamento nocturno se les suelen llamar estrellas, pero realmente, en la inmensa mayoría de los casos, no son estrellas individuales sino conjuntos, inapreciables por nosotros, de estrellas reunidas en Cúmulos Estelares,

Voy a ocuparme primero de aquellas, para hacer luego una referencia a esas agrupaciones de cientos de miles de millones de estrellas repartidas en el “cielo” como archipiélagos de un inmenso mar, que serían las Galaxias

                                                LAS ESTRELLAS

Son el elemento más destacable del Universo.

 Las estrellas se originan dentro de las Nebulosas, que son los inconmensurables conjuntos de gas y polvo surgidos después de la Gran Explosión. Esos conjuntos, que los científicos denominan “regiones HII”, y que suelen tener formas y colores extraordinarios, se desarrollan formando aleatoriamente individualizadas “nubes” de gas y polvo que, al condensarse, dan lugar al nacimiento de las estrellas.

También pueden formarse estrellas en las “nebulosas planetarias” originadas por las grandes explosiones que ponen fin a la vida de las Grandes Estrellas primitivas, tras la reagrupación de los gases emitidos como resultado de estas explosiones estelares. A las estrellas formadas en este estadio la llaman los astrónomos “estrellas de segunda generación.

Clases de Estrellas

Son varias las clasificaciones que pueden darse de las Estrellas según se haga referencia a su origen, a su apariencia a la vista desde La Tierra, a su color, a su magnitud, etc.…. Voy a dejar constancia de algunas de ellas

A)                    Por su origen

Estrellas antiguas, que existen desde la formación del Universo.

Estrellas "de segunda generación", nacidas de las Nebulosas estelares, creadas por la explosión de las anteriores

B)                    Por su edad
La mayor parte de las estrellas conocidas presentan una actividad normal. Pero hay algunas cuyo ciclo vital está prácticamente extinguido.  Son estrellas viejas. Son:
       -"las gigantes rojas", que tienen gran volumen pero escasa masa porque sus capas exteriores, por estar ya muy alejadas del núcleo, flotan continuamente en el espacio en una fase final de expansión, antes de morir. Arturo es la típica "gigante roja", aunque aún existen "supergigantes rojas", de la que es la principal Antares
       -y "las enanas blancas", que son realmente cadáveres de estrellas que se han apagado durante mucho tiempo, pero que siguen luciendo mientras irradian el calor almacenado. (Una enana blanca contiene tanta materia como el Sol, concentrada en una esfera cien veces menor). Típica estrella de este tipo es la Sirius B. Las "enanas blancas" pueden explotar formando una "nova" o "supernova"

C)                    Por su apariencia desde La Tierra:

 Normales
 o Binarias. Éstas en realidad aparecen como una sola pero son dos estrellas que giran una alrededor de la otra originando en su apreciación  un aparente y periódico cambio de luminosidad. Existen también los llamados Sistemas múltiples de estrellas, formados por la unión de tres o más estrellas que aparentemente se aprecian como una sola

D)                     Por su color

El color apreciable en las estrellas guarda relación con de su composición química y su temperatura en la superficie (que sucesivamente será de color azul a temperaturas más altas, cambiando a blanco, amarillo, naranja y rojo, cuando las temperaturas son bajas y anuncian la decrepitud de la estrella. Las relativamente frías (en torno a los 3.000º Kelvin) aparecen rojas. Nuestro Sol es una estrella amarilla que tiene una temperatura de 6.000º Kelvin. El color es uno, y el más simple, de los métodos para determinar la temperatura superficial de las estrellas, que varía entre los 33.000 grados de la estrella Iota, típica estrella azul en la constelación de Orión, y los 3.300 grados de Antares en la constelación de Escorpión.

            Voy a dejar constancia de algunas de las más conocidas.

De menos a más calientes

Rojas

Betelgeuse, de Orión.

Antares, de Escorpio

Anaranjadas

Arturo, de Boyero

Amarillentas

Sol

Capella, de Auriga

Blancas

Vega, de Lira

Blancoazuladas

Rigel, de Orión.

E)                    Por su brillo

Íntimamente relacionado con el color está el brillo de una estrella. Por brillo de una estrella se entiende la energía luminosa emitida en un segundo. Pero esta característica no es apreciable a simple vista porque depende de la distancia a la que la estrella esté situada de nosotros, de tal forma que una estrella muy brillante (por ejemplo la Iota de Orión, antes citada, nos parece muchísimo menos brillante que nuestro Sol y sin embargo es 20.000 veces más brillante que él; la razón es que está aquella a unos 20.000 años luz.

A la luz de lo que queda dicho parece claro que la luminosidad que nosotros apreciamos en las estrellas no se corresponde con su brillo real.

 Por eso, se habla del Brillo aparente, que es la magnitud, el resplandor, con que la estrella aparece ante nuestros ojos. Ya en la antigüedad, el griego Hiparco distinguió seis magnitudes diferentes de las estrellas entonces conocidas, atendiendo a su resplandor, incluyendo a las más brillantes en la 1ª magnitud, las más luminosas, y situando en la 6ª magnitud a los astros apenas visibles en noches claras sin luna. 
Actualmente se ha ampliado el número de magnitudes, asignando a los objetos muy brillantes magnitudes negativas (así la estrella más brillante del cielo tiene magnitud -1.49, llegando incluso a la magnitud 29ª (1.500 millones de veces más débiles que las de magnitud 6ª) El paso de una a otra magnitud significa que la de magnitud mayor es 2’51 veces más débil que la anterior, de modo que es 100 el número de veces de diferencia entre las de magnitud 1 y las de magnitud 6.  
Como conclusión debe quedar la idea, aparentemente sorprendente, de que las estrellas son más luminosas aparentemente cuanto más negativa sea su magnitud. Como dato interesante para conocer el alcance de esta clasificación resalto que el Sol tiene una magnitud aparente de -26’8, en tanto que su magnitud absoluta es de de 4.7, es decir una estrella de poca importancia lumínica.
Como aclaración paso a copiar, de "El Universo en expansión" el diagrama de Hertzsprung-Rusell que clasifica las estrellas según su luminosidad (brillo aparente). En esta gráfica cada estrella aparece como un punto cuya posición, en dirección vertical denota su luminosidad, y cuya distancia en dirección horizontal corresponde a su temperatura. Se aprecia que la mayor parte de las estrellas están en una estrecha banda ("secuencia principal") en la que las estrellas más calientes que el Sol son gradualmente más brillantes mientras que las más frías son progresivamente más débiles. Fuera de la "secuencia principal", se encuentran, en la esquina inferior izquierda, unos puntos que representan a las "enanas blancas"

F)                    Por su tamaño aparente.

El tamaño aparente de la estrella está en función de a la masa de la misma, y ésta es elemento que, hasta hoy, solo puede determinarse por el efecto de su atracción gravitatoria en las estrellas binarias, que son las más comunes, (el Sol pertenece a la minoría)

Su rango se extiende desde las que son 20 veces más pequeñas que el Sol, hasta las que son 400 veces de mayor tamaño. Pueden, así diferenciarse ente Súper gigantes, Gigantes, Subgigantes, Normales (entre las que estaría el Sol), enanas, subenanas y enanas blancas. El tamaño, sin embargo, no está relacionado con su densidad hasta el punto de que las estrellas gigantes suelen ser difusas y pueden tener una masa de apenas 40 veces mayor que el Sol mientras que las enanas blancas son muy densas a pesar de su menor tamaño.

                          Sencilla localización visual  de las Estrellas más conocidas  
La aparente rotación de las estrellas alrededor del polo norte terrestre tiene como consecuencia, para el observador, que aquellas  no se vean siempre en el mismo punto, pues éste dependerá de  la estación del año en que se haga la observación. Por la misma razón no son visibles las mismas estrellas en todas las épocas del año, aunque para los observadores de nuestras latitudes siempre serán visibles aquellas estrellas que, por su proximidad a la estrella polar, se denominan "circumpolares"

situación  de las estrellas a mediados del invierno

Hecha  la anterior observación,voy a trasladar aquí el resultado  de un estudio realizado a la vista de la posición de las estrellas en una noche del mes de enero.

                      1.-Partiendo de la estrella universalmente conocida en el hemisferio norte, de la Estrella Polar,  puede observarse el rombo casi perfecto que forma esta estrella con la no menos conocida de Régulus, con la que formaría uno de los lados; mientras que, en un sensible paralelo, se encontrarían   Arturo y Vega.
Para ubicarlas, basta prefigurar una unidad ficticia, que, aplicada a los lados indicados, serían las que se muestran en el cuadro adjunto.

           2.- Partiendo, otra vez, de la estrella Polar, en otra dirección y aplicando las mismas medidas, se puede apreciar una figura romboidal que permite encontrar fácilmente a Aldebarán enfrente, y Capella y Algol, en los vértices intermedios, como se muestra en el gráfico adjunto

           3.- También partiendo de la Estrella Polar sería fácil hallar la ubicación de Capella, Régulus y Proción, que, con la aplicación de las mismas medidas, formarían el cuadrado irregular que aparece en el gráfico adjunto

            4.- Partiendo, esta vez, de Vega, localizada ya en el primer ejemplo, se encontraría en un triángulo que tiende a ser equilátero, aunque sus lados difieran un poco, las estrellas Vega y Denab

          

            5.- Finalmente, desde la ya conocida Régulus, y formando un triángulo isósceles casi perfecto, se formaría, utilizando las mismas medidas la figura que aparece en el siguiente anexo.

Debo advertir que 

                                      Vida de las Estrellas

LAS ESTRELLAS, como todos los cuerpos de la Naturaleza, no son inmutables: nacen, evolucionan y mueren 

                                              Nacimiento

-El nacimiento se produce como consecuencia de la condensación  de los gases de una Nebulosa Primigenia, surgida tras el Big Bang, o delas Nebulosas Planetarias, según se indica al principio de esta nota, al que me remito

Evolución

Desde su nacimiento la estrella va cambiando de tamaño, color, temperatura, luminosidad y composición química. De ahí que pueda pasar de ser una Gigante Roja a una Enana Blanca.

Estas variaciones se deben a que en las estrellas existen dos fuerzas que actúan para mantener el equilibrio: la gravedad que tiende a hundirlas o destruirlas y la presión que tiende a expandirlas.

 La gravedad permanece casi constante a lo largo de su vida.

La presión sufre modificaciones que dependen de la forma en que la estrella genera energía. Esta se produce, durante la etapa “adulta” de la estrella mediante la combustión del hidrógeno que la forma.

            Los núcleos de hidrógeno interaccionan para dar lugar al helio, proceso en el que se genera una gran cantidad de energía y que genera la presión necesaria para establecer el equilibrio con la gravedad. La duración de esta etapa depende del tiempo que tarda en agotarse el hidrógeno de su núcleo, lo cual, a su vez,  depende del tamaño de su masa.

Una estrella mediana como el Sol pasará 10.000 millones de años en esta fase, mientras que una estrella del tipo de las SUPERNOVAS -que necesitan más energía para evitar el hundimiento- fusionaría el hidrógeno en helio a mayor velocidad. Como consecuencia estas estrellas serán más luminosas y “su etapa adulta” durará menos.  Estamos en presencia de las SUPERGIGANTES AZULES.

                                                  Agotamiento

En esta etapa la estrella apenas cambia, pero llega un momento en que el hidrógeno disminuye tanto que no mantiene el ritmo de las reacciones nucleares Para entonces el núcleo es prácticamente helio, genera menos energía, se enfría, disminuye la presión y comienza a hundirse debido a su propio peso y al de las capas externas de la estrella.

Este proceso calienta estas capas que –como todo gas al calentarse- comienzan a dilatarse y a expandirse. La estrella aumenta su radio hasta casi cien veces su tamaño original de tal forma que las últimas capas se alejan tanto del núcleo que apenas notan su influencia; por tanto, se enfrían. Entonces adquieren un color rojizo, dando nombre a esta etapa de la evolución estelar la de GIGANTE ROJA

Extinción

                        A partir de la fase antes recogida, lo que ocurre en una estrella depende de nuevo de su masa.

 Si la estrella es lo suficientemente masiva (al menos ocho veces más grande que el Sol) dispondrá del combustible necesario para fusionar  el helio en carbono, y cuando el helio se agote, el carbono en oxígeno, luego en magnesio, silicio y otros elementos hasta llegar al hierro, por ejemplo, que ya no produce energía La gravitación comprime el corazón de la estrella, la temperatura sube rápidamente y la estrella colapsa con una gran explosión. SUPERNOVA es el nombre que se le da a una estrella suficientemente masiva que muere con una gran explosión, que origina un cataclismo cósmico cuyo brillo puede superar durante algún tiempo al de la totalidad de la Galaxia

 En el caso de las estrellas enormemente masivas (como pueda ser una estrella diez veces más pesada que el Sol), después de una explosión de Supernova el núcleo colapsado de la estrella puede constituir una minúscula “estrella de neutrones”, evidenciada por las “pulsaciones de ondas de radio”, por los “púlsar”. (El primero y más importante observado en la Nebulosa del Cangrejo)

La más famosa Supernova es la de Mira, en la constelación de Cetus

En los casos más normales la estrella expulsa sus capas externas al espacio donde queda como una especie de anillos o lazos, llamados “nebulosas planetarias”, que van expandiéndose en el Universo hasta, en unión de otras varias, dar lugar al nacimiento de una nueva estrella (estrellas de segundo grado, como es nuestro Sol). El resto , el esqueleto de la estrella se enfría en un proceso de millones de años,, quedando convertida en una “enana blanca”

 Lo que ha sucedido es que, consumido en el núcleo, todo el hidrógeno, el helio formado se ha transformado en carbono y la temperatura nunca será lo suficientemente alta para que éste se fusione en otro elemento. En estas circunstancias, los electrones son comprimidos por la fuerza gravitatoria, incrementándose el movimiento de aquellos lo que suministra la presión para el mantenimiento de la estrella en su nueva situación de “enana blanca”, la cual por efecto del gas que incide sobre su superficie puede explotar repentinamente como una bomba de Hidrógeno. a escala cósmica, dando origen a una “nova” o estrella nueva 

                 Los agujeros negros

Las estrellas más pesadas, (a partir de una masa superior a 10 veces la del Sol), en lugar de morir en una gran explosión, pueden quedar reducidas, de un modo más silencioso, a un  AGUJERO NEGRO. Para entender este concepto es necesario tener en cuenta que existe un límite para la masa máxima que puede tener una enana blanca antes de que los electrones puedan ceder a la presión gravitatoria; también las estrellas de neutrones tienen un límite: cuando la compresión gravitatoria es demasiado alta los neutrones reacciones para formar partículas más pesadas, que se comprimen hasta el límite de la gravedad. Pasado éste, la gravitación de la superficie de la estrella es tan intensa, su densidad es tan grande que los fotones de luz no pueden escapar. Se ha producido un “agujero negro” (Es negro porque ni la luz ni ninguna otra radiación pueden escapar de él. Es un agujero, porque los objetos pueden caer en él, pero nunca volver a escapar)

Por hoy dejo el tema aquí. El próximo día continuaré con Las Galaxias, que son, por un lado, origen de las estrellas y, por otro, inmensos conjuntos de las mismas.

Dedicatoria familiar