INSTITUCIÓN EDUCATIVA “INEM JORGE ISAACS” ASIGNATURA GEOCIENCIAS

GUÍA No.5

PARA REFLEXIONAR: “Azul y blanca, diminuta y frágil, perdida en algún punto entre la inmensidad y la eternidad, la TIERRA es apenas un mundo entre una infinidad de otros mundos” Carl Sagan

1.6 LAS GALAXIAS La palabra galaxia se deriva del nombre griego GALACTOS, que significa “leche”. Este nombre hace referencia al aspecto de mancha lechosa que presentan las galaxias distantes de nuestro sistema solar. Las galaxias son en realidad, conjuntos de estrellas, polvo y gases que generalmente toman la forma de un disco con un núcleo central en el que las estrellas están más cerca unas de otras. A veces, desde la Tierra y a simple vista, el núcleo de una galaxia muy lejana parece una estrella brillante. En el universo hay cientos de miles de millones de galaxias y cada una de ellas puede estar formada por cientos de miles de millones de estrellas. Las estrellas de una galaxia no están quietas, sino que giran alrededor del centro de la galaxia. De acuerdo con las observaciones realizadas con los telescopios, y sobre todo con los radiotelescopios que captan ondas electromagnéticas, hoy se sabe que las galaxias se alejan unas de otras con rapidez variable, hasta los cincuenta mil kilómetros por segundo, hecho que apoya la teoría de la gran explosión. CLASIFICACIÓN DE LAS GALAXIAS Son posibles varios métodos de clasificación de las galaxias. Actualmente, el más empleado consiste en clasificar las galaxias como hizo el norteamericano EDWIN POWELL HUBBLE en 1926, con base en la forma y el aspecto exterior de estas agrupaciones.

GALAXIAS ESPIRALES: Están formadas generalmente por dos brazos que se desprenden de un núcleo más o menos redondo, como Andrómeda y la vía Láctea. Son las más abundantes del universo (80%). Se designan con la letra S seguida de otras letras.

GALAXIAS ESPIRALES BARRADAS: tienen el núcleo atravesado por una banda o barra más brillante.

GALAXIAS ELÍPTICAS: Tiene forma ovoide y carecen de brazos. Se designan con la letra E seguida de un número que puede variar desde el 0 hasta el 7, según la elipticidad de la galaxia.

GALAXIAS IRREGULARES: No tienen forma definida. Son las más escasas del universo (3%). Se designan con la letra I.

LA VÍA LÁCTEA: La Vía Láctea es nuestra galaxia local y contiene al Sol, al resto del Sistema Solar y a todas las estrellas visibles de noche en el cielo. Es parte de un grupo de alrededor de 30 galaxias en nuestra región del Universo, llamada GRUPO LOCAL. Con base en una región cuidadosa y un trazo de la distribución estelar, los astrónomos creen que la Vía Láctea es una galaxia espiral. Con un diámetro de 100.000 años luz (AL), tiene alrededor de 100.000 millones de estrellas, así como muchas nubes grandes de polvo y gas y una rotación lenta. El Sistema Solar reside en uno de los 5 ó 6 brazos de la Vía Láctea, a unos dos tercios de distancia entre el núcleo de la galaxia y el borde del disco. Los astrónomos han establecido que hay planetas orbitando otras estrellas en la Vía Láctea. También han encontrado pruebas de que hay un enorme agujero negro en el centro.

LAS NEBULOSAS En el firmamento se observan algunas manchas o masas luminosas, muy semejantes a las nubes, por lo cual se les ha denominado “nebulosas”. Se cree que están formadas por gases incandescentes y polvo cósmico. FORMAS DE LAS NEBULOSAS: Algunas son completamente irregulares, sin forma definida, otras en forma de anillo son las llamadas anulares y hay otras en forma de espiral.

CLASIFICACIÓN DE LAS NEBULOSAS: Se pueden clasificar en cuatro tipos:

NEBULOSAS DE EMISIÓN: Emite la luz característica de la sustancia de que está formada. Se halla iluminada por una estrella situada en la posición adecuada. Ejemplo: Nebulosa de Orión en la espada de Orión, tan luminosa que se localiza a simple vista.

NEBULOSA OSCURA: Absorbe la luz de la estrella que se encuentre a una distancia mayor de la Tierra, la luz de la estrella más distante está completamente oscurecida porque es absorbida por las partículas sólidas de la nebulosa, y no por el gas interestelar. Ejemplo: La nebulosa de la cabeza de caballo en Orión.

NEBULOSA DE REFLEXIÓN: Esta es una de las que conforma la nebulosa galáctica, además se presenta en otras galaxias llamada también nebulosa de tarántula y se encuentra en la gran nube de Magallanes. Ejemplo: Las pleyades de Taurus.

NEBULOSA PLANETARIA: Su aspecto no es muy diferente del que tiene un planeta, un disco o un anillo pequeño y débil. Está compuesta de gases enrarecidos y no tiene nada que ver con los planetas. Ejemplo: la nebulosa de Acuario o Aguarius.

TALLER No. 1 1. Observa los videos “Las galaxias, clasificación y características” https://www.youtube.com/watch?v=mJ47Uvf8c6E y “La Vía Láctea - El Universo” http://www.youtube.com/watch?v=Hv579bFWTVI y realice un cuadro comparativo en el Cual se explique las diferencias entre galaxia y nebulosa. 2. Realiza un mapa conceptual sobre el tema haciendo énfasis en la galaxia que habitamos. 3. Lee el siguiente texto:

PARADOJA DE OLBERS

“Nuestro planeta entra en tinieblas a pesar de los millones de estrellas de su galaxia y de otras galaxias. Esta es la paradoja sostenida por el Astrónomo alemán Heinrich M. Olbers, quien en 1826 señaló que si hay un número infinito de estrellas (hoy se sabe que no es infinito) debería verse una nube de luz. De hecho, todo el cielo estaría iluminado por esta nube de estrellas tan grande y tan brillante que el calor por ella generado haría imposible la vida. Surgieron muchas respuestas a esta paradoja, entre ellas la expansión del Universo. Después de muchas especulaciones se construyó esta plausible explicación: las galaxias no han existido eternamente. En un período inicial nacen y comienzan a brillar, luego evolucionan para morir en un período final. En otras palabras, podrían haber innumerables estrellas en el Universo, pero ellas no despiden luz al mismo tiempo, ni indefinidamente.” 4. Con base en la lectura, argumenta ¿Por qué nuestras noches son oscuras?

LAS ESTRELLAS La palabra estrella viene del latín estella, astro dotado de luz propia, observable bajo el aspecto de un punto luminoso. La estrella más cercana, que es un punto de luz en la constelación del Centauro a una distancia de 4,3 AL, aparece simplemente como una luz muy lejana. En una noche sin Luna se pueden descubrir a simple vista de 2500 a 3000 estrellas en cada hemisferio. Con un pequeño telescopio se pueden ver unas 300.000 estrellas, con uno medio hasta 250 millones, y más de 3000 millones con los más perfeccionados. El Catálogo Estelar o MAPA CELESTE más antiguo conocido es el descrito por TOLOMEO (150 a. de C), que lo dedujo probablemente del compilado por HIPARCO (130 a. de C). Tolomeo clasificó 1.022 estrellas y las subdividió en 6 clases de magnitudes, según su grado de brillantez. Las estrellas son grandes masas de gases, compuestas en su mayor parte de los elementos químicos Hidrógeno y Helio a muy altas temperaturas. Estas temperaturas tan elevadas se alcanzan porque en el interior de las estrellas se producen reacciones atómicas similares a la de la bomba de hidrógeno. Debido a esas reacciones, las estrellas emiten gran cantidad

de energía en forma de luz y calor. En este proceso, la estrella cada vez va perdiendo masa, la cual se convierte en energía. FOMACIÓN Y EVOLUCIÓN DE LAS ESTRELLAS: La formación de la estrella ocurre por la condensación de la materia interestelar por la gravitación y con participación de las fuerzas electromagnéticas. Para que la materia interestelar se condense se necesita que la energía interna o energía de dispersión (energía cinética de las partículas) sea inferior a la energía potencial gravitatoria, esto ocurre en puntos aislados en la nebulosa; estas masas superdensas son las PROTOESTRELLAS que se siguen comprimiendo, aumentando el número de choques entre las partículas y en consecuencia aumenta la temperatura. Este aumento en la temperatura permite el proceso de fusión de los átomos de hidrógeno en el cual se libera gran cantidad de energía en forma de luz y calor, se ha iniciado la vida de una estrella. Las estrellas jóvenes presentan altísimas temperaturas entre 35.000 a 50.000 grados centígrados y son de color azul plateado, durante miles de millones de años la estrella no varía de aspecto mientras tanto va perdiendo hidrógeno y acumulando helio. Luego su color varía de azul a amarillo y su temperatura desciende hasta los 10.000 y 6.000 grados centígrados. Cuando el núcleo de la estrella alcanza cierto contenido crítico de hidrógeno y de helio, ella empieza a dilatarse y a enfriarse; en algunos casos se transforma en una estrella CEFEIDA (estrella gigantesca o supergigante cuya luminosidad varía cíclicamente como resultado de variaciones o pulsaciones), en otros casos la expansión continúa y se forma una enorme ESTRELLA ROJA. En la gigante roja, todo el hidrógeno se ha consumido, hay acumulación de helio, el núcleo se contrae y las capas exteriores se expanden luego se fusionan los átomos de helio y los de carbono en núcleos más complejos; los átomos de hierro representan el punto final por su estabilidad. La gigante roja alcanza temperaturas de 4000 hasta de 2000 grados. La estrella se convierte en una ENANA BLANCA, estrella pequeña, muy caliente y superdensa que luego se torna en una ESTRELLA DE NEUTRONES y ésta en un AGUJERO NEGRO. Este cuerpo final de la estrella no emite luz, tiene una gran fuerza gravitatoria que impide la fuga de la luz. En el siguiente gráfico se observa el proceso de formación de las estrellas y la explicación del proceso: Cuando el gas y el polvo interestelares de una nebulosa se condensan (1), se forma una protoestrella que emite chorros de materia. Ésta continúa condensándose por gravitación al tiempo que se calienta. Cuando la temperatura del núcleo de la protoestrella llega a 10 millones de grados, se inician una serie de reacciones nucleares (2) y nace así una estrella nueva. Más adelante, la corteza del astro sufre una expansión acompañada de calentamiento (3), lo que da lugar a la formación de una gigante roja, de diámetro entre 10 y 100 veces el del Sol. La evolución de la gigante roja depende de su masa. Si es inferior a 1,4 veces la del Sol, el astro es inestable, lanza las capas externas al espacio (5) y crea una nebulosa planetaria. A continuación, la estrella se contrae de nuevo (6) y se transforma en enana blanca, un astro del tamaño de la Tierra. Esta pequeña estrella se enfría y da lugar a una enana negra, que por su baja temperatura no brilla. Si la gigante roja es muy grande, produce hierro y otros elementos pesados, aumenta de tamaño (4) y se transforma en supergigante. Después estalla y libera la materia en el espacio. Si estalla el astro completo (8), evoluciona hacia una supernova; si sólo estalla la parte externa (7), se forma una nova. Según su masa, la supernova engendra una estrella de neutrones (9), o un agujero negro (10) si el núcleo del astro desintegrado tiene una masa suficientemente elevada.”

UNA ESTRELLA ES UN CUERPO QUE PRODUCE REACCIONES QUE GENERAN SU ENERGÍA

E INTENSO BRILLO.

“ CARACTERÍSTICAS DE LAS ESTRELLAS:

LUMINOSIDAD: Medida de la energía total cedida por una estrella, de su tamaño y su temperatura.

BRILLO: Denominado también resplandor y determinado por magnitudes. Magnitud es el valor numérico que se le asigna a cada astro de acuerdo a su luminosidad, calculada por medio de la Fotometría, ciencia que mide la luz.

COLOR: De acuerdo con las leyes físicas de la radiación, podemos suponer que los distintos colores de las estrellas reflejan diferencias de temperatura: las estrella azules están más calientes que las blancas que a su vez, están más calientes que las rojas.

TAMAÑO: El tamaño de las estrellas varía considerablemente, de las supergigantes, cientos de veces mayores que el Sol, hasta las enanas, mucho menores que la Tierra. El Sol es de tamaño medio: su diámetro, de 1.400.000 Kilómetros, es casi 110 veces mayor que el de la Tierra. Per Antares, es una de las estrellas mayores que se conocen, tiene un diámetro 560 veces mayor que el del sol.

SUPERNOVAS

Son estrellas mucho más compactas que el sol. Explotan una sola vez y se vuelven millones de veces más luminosas que el sol. Es una estrella que explota de un modo brusco, con gran aumento de su luminosidad y deja como residuo una estrella de neutrones.

NOVAS Es una estrella que tiene en general una masa más o menos igual a la del sol, primero apenas visible, después de un día o dos, aumenta súbitamente de luminosidad y explota botando enorme cantidad de materia.

AGUJEROS NEGROS Son regiones de materia muy comprimida formados en los centros de las galaxias. Son zonas invisibles predichos y calculados por EINSTEIN. Su alta densidad por la gran cantidad de masa acumulada en poco espacio, los convierte en

centros de absorción adquiriendo una gravedad tal que ni la luz puede escapar. Radian rayos X abundantemente. No son realmente negros.

QUASAR Son los cuerpos más alejados de la tierra, poseen un intenso brillo, debido a la turbulencia máxima de una galaxia joven. Se cree que son los núcleos de las galaxias.

PULSAR Es un cuerpo celeste que emite impulsos radioeléctricos a intervalos breves y regulares, se supone que son estrellas de neutrones (las supernovas) que giran sobre si mismas a gran velocidad siendo esta rotación la causante de la intermitencia con que sus emisiones se captan desde la Tierra. Son estrellas de neutrones cuando se colapsa una estrella, se termina su hidrógeno y cesa su combustión. La rotación de sus neutrones emite ondas de radio captadas por radiotelescopios.

LAS CONSTELACIONES Son grupos de estrellas que forman patrones reconocibles en el cielo nocturno. Los astrónomos han nombrado 88 constelaciones. Hace miles de años, los habitantes de Asia, Europa y Medio Oriente vieron que las estrellas formaban patrones en el cielo nocturno y los bautizaron con nombres de criaturas y personajes reales o legendarios. Para el año 300 d. C., el astrónomo griego Tolomeo había nombrado 48 constelaciones y muchos de los nombres que les puso, aún se usan, como Tauro (el toro), Osa Mayor y Andrómeda (una heroína de la mitología griega). Los astrónomos usan la posición de las constelaciones para construir mapas de las estrellas. Los navegantes y aviadores utilizan las constelaciones para orientarse. Nombres de las constelaciones Los astrónomos del pasado imaginaron dibujos o agrupaciones de estrellas y les pusieron el nombre de diversas figuras, animales y objetos religiosos. Este cuadro enumera algunas de las constelaciones más importantes.

MAPAS DE LAS ESTRELLAS O CARTAS CELESTES Es necesario tener dos mapas de las constelaciones, porque la gente que está al norte del ecuador (en el Hemisferio Norte) ve estrellas distintas de las que ve la gente del Hemisferio Sur. En ambos mapas, las constelaciones que están en medio se ven todo el año; las de las orillas sólo se observan en algunas épocas del año o a cierta hora de la noche.

CARTA CELESTE (HEMISFERIO SUR)

CARTA CELESTE (HEMISFERIO NORTE)

LA ESFERA CELESTE Es una esfera imaginaria que rodea la Tierra. Permite la localización de las estrellas de un modo similar al que se utiliza para definir situaciones terrestres, en términos de latitud y longitud. Esa esfera celeste está dividida en un sistema cuadriculado que corresponde directamente al entramado terrestre de latitudes y longitudes. Esas coordenadas se miden respecto a un ecuador celeste imaginario, proyección en el espacio del ecuador terrestre. Los polos celestes son también extensiones del eje de la Tierra, situados directamente sobre los polos norte y sur de ésta. La Eclíptica, círculo imaginario de la esfera celeste, representa el plano de la órbita de la Tierra en torno al Sol; como el eje de rotación de la Tierra está inclinado en un ángulo de 23,5° respecto al polo de la eclíptica, el ecuador celeste tiene esa misma inclinación respecto a la eclíptica. El ecuador celeste y la eclíptica coinciden en dos puntos opuestos que señalan los equinoccios. El sol sale por uno de ellos “Equinoccio Vernal”, o de Primavera, llamado también punto Aries, el 21 de marzo, y por el otro “Equinoccio Otoñal”, o punto Libra el día 23 de Septiembre. La ascensión se expresa en forma de horas, minutos y segundos, lo cual relaciona la posición cada estrella con su movimiento aparente en el cielo; por ello, las líneas imaginarias de la ascensión recta observan intervalos de una hora. La declinación de un astro se mide en grados norte, señalados por el signo +, y sur, señalados por el signo -, respecto al ecuador celeste. El sistema cronológico empleado para localizar un astro se rige por las posiciones de las estrellas en la esfera celeste y no por la del sol.

TALLER 2 1.- ¿De cuál elemento químico sacan las estrellas su energía? 2.- ¿En qué elemento químico se transforma el hidrógeno? 3.- ¿Cuáles son las características principales de una estrella? 4.- Explique brevemente el nacimiento de una estrella. 5.- ¿De qué propiedad depende el proceso evolutivo de una estrella? 6.- Si la masa de una estrella es de masa aproximadamente la del Sol. ¿Hasta qué proceso evolutivo es capaz de alcanzar? 7.- Si una estrella es una supergigante. ¿En qué tipo de estrella se convierte después? 8.- ¿Qué es una estrella de neutrones? 9. Con base en los temas vistos en clase y en los vídeos observados sobre “Estrellas y Constelaciones” (El universo, la esfera celeste y los astros http://www.youtube.com/watch?v=gcFfb-I-alY ) realiza la siguiente práctica en Equipo:

MATERIALES Esfera de icopor del tamaño de un balón pequeño, alfileres de cabezas de colores, dos cintas de diferente color, un transportador, cinta autoadhesiva transparente, tijeras, Cartas Celestes. PROCEDIMIENTO

Sobre la esfera traza el Ecuador Celeste y recúbrelo con una de las cintas.

Traza la Eclíptica con un ángulo de 23,5° con respecto al ecuador. Distingue la Eclíptica con cinta de otro color.

Observando cuidadosamente las cartas celestes trata de identificar algunas constelaciones de las más mencionadas y sobre tu maqueta represéntalas, usando los alfileres de colores.

Representa otros astros