¿QUÉ ES LA MATERIA OSCURA?

La materia oscura es una materia que no emite suficiente radiación electromagnética como para ser detectada por los medios usuales, es decir, su existencia está en duda pero se deduce por los efectos gravitacionales que tiene en la materia visible, como pueden ser las estrellas o las galaxias.

Aun así, se cree que una cuarta parte del universo está formada por ésta materia invisible.

La teoría actual sobre la detección de ésta materia se llama "supersimetría", que explica las interacciones fundamentales de las partículas, demostrando la existencia de la materia oscura, aunque, hasta ahora, ningún estudio ha sido completamente explicativo.

Ahora, un grupo de astrónomos americanos han estado utilizando el telescopio Hubble, e hicieron una imagen tridimensional de la materia oscura por primera vez.

Las observaciones se realizaron para poder detectar la materia, y parece ser que el telescopio es lo suficientemente sensible para captar la señal de éstas partículas. Sin embargo, para resultados concretos, faltan al menos tres años, según el estudio que ha sido bautizado como CDMS.

Para que la materia oscura exista, es necesario que todas las partículas sean neutras, estables y que no interactúen con ningún otro tipo de materia. A estas partículas de la materia oscura se les llama WIMPS (partículas masivas que interactúan débilmente).

La mayoría de estos estudios trabajan con en el xenón y el germanium, pues tienen esta clase de partículas. Por eso se les mantiene en lugares aislados para evitar se mezclen con otros elementos.

Existen otras investigaciones, como una llamada Axion Materia Oscura, de la Universidad de Washington, que utilizaron un imán superconductor para buscar éstas partículas, pero sus investigaciones no han llegado a nada concluyente.

A pesar de las dificultades para encontrar la materia oscura, los científicos no están desanimados y tienen la creencia que la respuesta sobre su existencia, su conformación y otras preguntas, están a un par de años de distancia. 

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¿CUÁL ES LA EDAD ACTUAL DEL UNIVERSO?

Existen dos formas de estimar la edad del universo. Una consiste en determinar las edades de los objetos más viejos, lo que nos daría un límite inferior a la edad del universo. Estos métodos no son muy precisos, y sólo nos permite estimar que esta edad tiene que estar entre unos 10 y 15 mil millones de años.

    Otra forma de estimar la edad es a partir del tiempo de expansión. El tiempo de expansión viene determinado por tres parámetros: la constante de Hubble (H0), la densidad de materia y la constante cosmológica. En un universo vacío (densidad de materia = 0) y sin constante cosmológica, la edad del universo no sería más que lo que denominamos el tiempo de Hubble

1/H0 = 14 mil millones de años para un valor preferido de la constante de Hubble de 70 km/s/Mpc

    Si añadimos materia, la edad del universo sería menor que el tiempo de Hubble, debido a que el frenado gravitatorio hace que la expansión haya sido más rápida en el pasado que en el presente, disminuyendo el tiempo de expansión respecto a un universo vacío. En un universo de densidad crítica (modelo de Einstein-de Sitter) por ejemplo, la edad del universo sería exactamente 2/3 del tiempo de Hubble, es decir unos 9.5 mil millones de años. Como las observaciones indican que la densidad de materia del universo es menor que la densidad crítica, estamos seguro que la edad del universo tiene que estar comprendida en algún lugar entre los 9.5 y los 15 mil millones de años, siempre que no exista un contribución de la constante cosmológica mayor que unos 3/4 de la densidad crítica.

    
La mejor estimación que podemos hacer según los valores de los parámetros de que disponemos en la actualidad es de unos 13,7 mil millones de años con un error de sólo 200 millones de años arriba o abajo.

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LAS LEYES DEL UNIVERSO

LEYES DE KEPLER: Se trata de tres leyes acerca de los movimientos de los planetas formuladas por el astrónomo alemán Johannes Kepler a principios del siglo XVII. Kepler basó sus leyes en los datos planetarios reunidos por el astrónomo danés Tycho Brahe, de quien fue ayudante. Sus propuestas rompieron con una vieja creencia de siglos de que los planetas se movían en órbitas circulares.

Primera ley: Los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas en las que el Sol ocupa uno de los focos de la elipse.

Segunda ley: Las áreas barridas por el segmento que une al Sol con el planeta (radio vector) son proporcionales a los tiempos empleados para describirlas. Como consecuencia, cuanto más cerca está el planeta del Sol con más rapidez se mueve.

Tercera ley: Los cuadrados de los periodos siderales de revolución de los planetas alrededor del Sol son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas elípticas. Esto permite deducir que los planetas más lejanos al Sol orbitan a menor velocidad que los cercanos; dice que el período de revolución depende de la distancia al Sol.

Estas leyes desempeñaron un papel importante en el trabajo del astrónomo, matemático y físico inglés del siglo XVII Isaac Newton, y son fundamentales para comprender las trayectorias orbitales de la Luna y de los satélites artificiales.

GRAVITACIÓN UNIVERSAL

La gravitación es la propiedad de atracción mutua que poseen todos los objetos compuestos de materia. A veces se usa como el término "gravedad", aunque este se refiere únicamente a la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra

La gravitación es una de las cuatro fuerzas básicas que controlan las interacciones de la materia. Hasta ahora no han tenido los intentos de detectar las ondas gravitacionales que, según sugiere la teoría de la relatividad, podrían observarse cuando se perturba el campo gravitacional de un objeto de gran masa.

La ley de la gravitación, formulada por Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto sus masas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

EL EFECTO DOPPLER

La variación de la longitud de onda de la luz, radiación electromagnética y sonido de los cuerpos informa sobre su movimiento.

Cuando un vehículo se acerca oímos su motor más agudo que cuando se aleja. Igualmente, cuando una estrella o una galaxia se acercan, su espectro se desplaza hacia el azul y, si se alejan, hacia el rojo.

De momento, todas las galaxias observadas se desplazan hacia el rojo, es decir, se alejan de aquí.

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EL UNIVERSO NO ES SILENCIOSO

El silencio no reina en todo el universo. La sonda Huygens, que se lanzó el 14 de enero de 2005 hacia la superficie de Titán -el satélite de Saturno-, llevaba un par de diminutos micrófonos. Debido a que tiene una atmósfera densa, continentes y un mar de metano, Titán es un lugar bastante ruidoso. Los micrófonos de la sonda grabaron el ruido del viento a lo largo de las dos horas y media que duró el descenso. A pesar de la fortísima deceleración a la que se vio sometida -15 veces la de la gravedad terrestre-, la Huygens sobrevivió al impacto con el suelo y transmitió datos e imágenes de la superficie durante más de una hora.

Esta no es la primera vez que enviamos un micrófono a otro planeta. En 1999, la NASA quiso hacer realidad el que sería el último sueño del astrofísico y divulgador Carl Sagan, que no era otro que grabar los sonidos de la superficie marciana. Para ello, instalaron un micrófono en la Mars Polar Lander, pero diez minutos antes del amartizaje se perdió el contacto con la sonda. A pesar de ello, la NASA no ha tirado la toalla y espera grabar en las futuras misiones que tiene programadas al planeta rojo el ulular del viento o los silbidos ametralladores de sus tormentas de arena. Obviamente, nadie pensó en dotar de micrófonos a la misión Apolo 11, salvo los necesarios para que Neil Armstrong pudiera pronunciar su famosa frase tras pisar el firme lunar. No hay que olvidar que nuestro satélite carece de atmósfera.

Venus es otro cantar, pues su denso envoltorio atmosférico lo convierte en un buen candidato sonoro, pero ninguna sonda ha introducido un micrófono en ese infierno, donde la temperatura es tan alta que funde el plomo. Los rusos afirman que en la década de 1980 llevaron uno que registró descargas eléctricas, pero nunca mostraron las grabaciones. Metidos a productores musicales, los astrofísicos no lo tienen complicado, ya que todos los planetas -y muchas lunas- del sistema solar cuentan con envoltura gaseosa, aunque la de Mercurio es muy débil. Pero un mismo ruido se oiría de forma distinta en función del sitio donde estuviéramos. La velocidad del sonido es diferente en cada planeta, y depende tanto de la composición de la atmósfera como de su temperatura. En la Tierra, el sonido se propaga a 340 metros por segundo en condiciones normales. Esto quiere decir que si un rayo golpea el suelo a 10 kilómetros de nosotros, lo escuchamos 29 segundos después. En la superficie marciana tardaríamos 44 segundos en oírlo, pues allí el sonido se propaga un 30% más despacio. En Venus, cuya atmósfera es mucho más densa, escucharíamos el trueno 24 segundos después de ver el rayo. Y para rapidez, la de Júpiter y Saturno, donde llegaría a nuestras orejas en sólo 12 y 13 segundos, respectivamente.

Si quisiéramos hablar en Marte -siempre y cuando pudiésemos respirar su letal atmósfera de dióxido de carbono-, lo tendríamos bastante complicado. Aun el grito más potente quedaría reducido a un leve susurro debido a su baja densidad atmosférica. De hecho, nuestra voz sonaría como si sufriéramos laringitis. Eso sí, los sonidos no nos parecerían tan diferentes como en la Tierra, y podríamos reconocer un gran número de ellos. La situación en Venus sería totalmente distinta. Con una presión atmosférica 90 veces superior a la terrestre -similar a la que encontramos a un kilómetro por debajo de la superficie del mar- el casi imperceptible murmullo de una biblioteca se convertiría en el ruido de fondo de una oficina.

El Sol no es el único astro cantarín; en el resto de las estrellas también se genera el mismo tipo de oscilaciones. El problema es que son muy débiles y resulta difícil detectarlas

Por si fuera poco, incluso la muerte de una estrella tiene su propia marcha fúnebre.

Definitivamente, aunque en el espacio no se puedan escuchar nuestros gritos, el sonido gobierna muchos de los procesos más increíbles del universo.

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¿POR QUÉ ORBITAN LOS PLANETAS?

Todos los objetos del Universo que tienen masa emiten gravedad. La gravedad hace que los cuerpos celestes se atraigan. Cuanto más masa tienen y más próximos están, mayor es la atracción entre ellos. El Sol es un cuerpo masivo y su fuerte gravedad atrae a los planetas e impide que escapen al espacio exterior. Del mismo modo, la Luna es atraída por la gravedad de la Tierra.

Pero, si la gravedad es tan fuerte, ¿por qué se mantienen en órbita y no caen? ¿Por qué los planetas no se precipitan hacia el Sol? La respuesta es la inercia.

El estado natural de los planetas no es el reposo, sino un movimiento constante en línea recta. Es decir, si no hubiera gravedad ni ninguna otra fuerza que actuara sobre ellos, los planetas se moverían en línea recta y a una velocidad constante para siempre... o hasta que chocasen con otro cuerpo.

La fuerza de la gravedad rompe esa inercia y desvía al planeta de su trayectoria recta. El Sol atrae al planeta, tira de él y el planeta sí cae. Podemos calcular la distancia que el planeta cae cada segundo: la gravedad es directamente proporcional a la masa de los objetos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

Lo que sucede es que durante ese segundo, ambos objetos se han desplazado. El planeta no cae hacia abajo en línea recta, sino que traza una parábola, porque la inercia le empujaba hacia adelante mientras la gravedad tiraba de él hacia abajo. Y el Sol tampoco permanece quieto, sino que rota y, en consecuencia, su curvatura debajo del planeta cambia.

Al segundo siguiente el Sol vuelve a tirar del planeta, que vuelve a caer trazando una nueva parábola, y así sucesivamente. Como no puede escapar de la gravedad, queda atrapado en una órbita (casi) circular y cerrada. Lo mismo le sucede a la Luna con respecto a la Tierra.

El mismo sistema se utiliza para mantener los satélites artificiales en órbita. Cualquier objeto cercano a la Tierra que se mueva a más de 8 Kms por segundo, quedará atrapado en una órbita y no caerá. Si se mueve más despacio sí caerá, ya que la gravedad será más fuerte que la inercia, y el tirón de la gravedad lo desplazará más distancia hacia abajo que la inercia en línea recta.

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CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA SOLAR

TEST

Existe todo un nuevo concepto de cuán grande es nuestro sistema solar, además actualmente se han agregado 3 planetas enanos al sistema. ¿lo sabias? Bueno te dejamos el siguiente TEST para que compruebes que tanto sabes. Coméntanos que tal te fue.

Aprende un poco mas con el siguiente video:

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CONOCIENDO AL SISTEMA SOLAR

El Sistema Solar es un conjunto formado por el Sol y los cuerpos celestes que orbitan a su alrededor. Está integrado el Sol y una serie de cuerpos que están ligados gravitacionalmente con este astro: ocho grandes planetas (Mercurio, Venus, Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno), junto con sus satélites, planetas menores (entre ellos, el ex-planeta Plutón) y asteroides, los cometas, polvo y gas interestelar.

Pertenece a la galaxia llamada Vía Láctea, que está formada por cientos de miles de millones de estrellas situadas a lo largo de un disco plano de 100.000 años luz.

El Sistema Solar está situado en uno de los tres brazos en espiral de esta galaxia llamado Orión, a unos 32.000 años luz del núcleo, alrededor del cual gira a la velocidad de 250 km por segundo, empleando 225 millones de años en dar una vuelta completa, lo que se denomina año cósmico.

Los astrónomos clasifican los planetas y otros cuerpos en nuestro Sistema Solar en tres categorías:

 PRIMERA CATEGORÍA: Un planeta es un cuerpo celeste que está en órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda, y que ha despejado las inmediaciones de su órbita.

SEGUNDA CATEGORÍA: Un planeta enano es un cuerpo celeste que está en órbita alrededor del Sol, que tiene suficiente masa para tener gravedad propia para superar las fuerzas rígidas de un cuerpo de manera que asuma una forma equilibrada hidrostática, es decir, redonda; que no ha despejado las inmediaciones de su órbita y que no es un satélite.

 TERCERA CATEGORÍA: Todos los demás objetos que orbitan alrededor del Sol son considerados colectivamente como "cuerpos pequeños del Sistema Solar".

CONOCIENDO EL SISTEMA SOLAR

Desde siempre los humanos hemos observado el cielo. Primero, a simple vista; después, hace 300 años se inventaron los telescopios. Pero la auténtica exploración del espacio no comenzó hasta la segunda mitad del siglo XX.

Desde entonces se han lanzado muchisimas naves. Los astronautas se han paseado por la Luna. Vehículos equipados con instrumentos han visitado algunos planetas y han atravesado el Sistema Solar.

Más allá, la estrella más cercana es Alfa Centauro. Su luz tarda 4,3 años en llegar hasta aquí. Ella y el Sol son sólo dos entre los 200 billones de estrellas que forman la Via Láctea, nuestra Galaxia.

Hay millones de galaxias que se mueven por el espacio intergaláctico. Entre todas forman el Universo, cuyos límites todavía no conocemos. Pero los astrónomos continúan investigando.

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DATOS INTERESANTES SOBRE LA VÍA LÁCTEA

Presentamos diez datos interesantes sobre nuestra galaxia, la Vía Láctea.

1.- TIENE FORMA LENTICULAR

La Vía Láctea es un disco de unos 120.000 años luz de diámetro, con un núcleo central cuyo diámetro es de 12.000 años luz. El disco dista mucho de ser perfectamente plano según se puede apreciar en la figura adjunta. ¿Por qué tiene forma lenticular? Dos de nuestras galaxias vecinas, la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes han estado en competencia de fuerzas con la materia oscura presente en la Vía Láctea como si se tratara del juego de la Guerra de las Galaxias. Al jalar se establece una especie de frecuencia oscilatoria que tira del gas hidrógeno (que la Vía Láctea contiene en gran cantidad).

2.- POSEE UN HALO, PERO NO SE PUEDE APRECIAR DIRECTAMENTE

La Vía Láctea posee un halo de materia oscura que constituye más del 90% de su masa total. Sí, el 90%, esto quiere decir que todo lo que podemos ver a simple vista o mediante telescopios, representa menos del 10% de su masa. Ahora bien, no es como los halos que aparecen en los dibujos animados. Este halo, realmente es invisible, aunque sabemos que existe mediante las simulaciones realizadas en las que la Vía Láctea presenta un gran parecido y en las que se puede apreciar la rapidez con que las estrellas orbitan en el interior del disco galáctico alrededor de su centro. Cuanto más masivas son, más rápidas describen su órbita. Si admitimos que la galaxia está compuesta únicamente por la materia que podemos ver, entonces obtendríamos para las estrellas una velocidad de rotación muy inferior de la que debería ser, por cuya razón, el resto ha de ser necesariamente la esquiva “materia oscura”, o materia que únicamente interactúa gravitacionalmente (hasta donde sabemos) con la “materia normal”.

3 .- TIENE MÁS DE 200.000 MILLONES DE ESTRELLAS

Dentro del conjunto de galaxias, la Vía Láctea tiene una masa intermedia. La mayor galaxia conocida, la IC 1101 tiene más de 100 billones de estrellas y otras grandes galaxias pueden tener más de 1 billón de estrellas. Galaxias más pequeñas como la Gran Nube de Magallanes anteriormente citada podría tener alrededor de 10 mil millones de estrellas y nuestra Vía Láctea posee entre 200 y 400 mil millones de estrellas, pero cuando miramos al cielo por la noche, lo máximo que podemos observar desde cualquier lugar de la Tierra son 2.500. Pero esta cifra no es invariable, puesto que nuestra Vía Láctea está perdiendo estrellas constantemente mediante las supernovas o se están creando nuevas a razón de unas siete por año.

4.- ES REALMENTE POLVORIENTA Y GASEOSA.

Esto no se puede apreciar con la mera observación, pero la Vía Láctea está llena de polvo y gas. Y, cuando afirmo que está llena de polvo, quiero decir que solo podemos ver unos 6.000 años luz del disco de nuestra galaxia en el espectro visible teniendo presente que su diámetro es de unos 100.000 años luz. El polvo y el gas constituyen nada menos que el 10-15% de la “materia normal”, perteneciendo el resto a las estrellas. El espesor de la nube de polvo impide el paso de la luz visible, pero la luz infrarroja si puede atravesarla, razón por la cual los telescopios infrarrojos como el Telescopio Espacial Spitzer constituyen una herramienta muy valiosa para la cartografía y el estudio de la galaxia. El Spitzer sí puede ver a través del polvo y nos puede proporcionar imágenes extraordinariamente claras, de lo que está sucediendo en el núcleo de nuestra galaxia y en las regiones de formación de estrellas.

5.- ESTÁ COMPUESTA DE OTRAS GALAXIAS

La Vía Láctea no fue siempre como es ahora, una hermosa espiral barrada. Se transformó en su tamaño y forma actual devorando otras galaxias. Y aún hoy lo está haciendo con la Galaxia Enana Can Mayor, la más cercana a la Vía Láctea puesto que sus estrellas están siendo añadidas al disco de la Vía Láctea, y en el pasado también ha consumido otras en su larga historia, como la Galaxia Enana de Sagitario.

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EL PROCESO DEL BIG BANG EN CIFRAS

Según esta teoría, después del Big Bang, se creó el espacio , el tiempo, la energía y la materia, según este proceso:

. 10^-43 segundos o Tiempo de Planck toda la masa y energía del Universo se hallaba comprimida en una masa a temperatura y densidad inimaginable.

. La masa ocupaba un espacio 10^-20veces menor que un núcleo atómico y las fuerzas de la gravitación, electromagnetismo y fuerzas nucleares fuerte y débil, se hallaban unificadas.

. A causa de su elevadísima densidad, la materia existente en los primeros momentos del Universo se expandió con rapidez. A los 10^-35segundos comenzó la Expansión y comenzó bruscamente la reducción de la temperatura, bajó a 10²⁸ K. El Universo se expandió hasta alcanzar al 10 ⁵⁰ veces sus dimensión original.

.

   .   ERA LEPTÓNICA: En la primera millonésima de segundo se crean las primeras partículas constitutivas de la materia. la materia surgió de un estallido a la temperatura de10²⁷ K, y descendió a los 10¹⁴ K.. Surgen las partículas elementales: los quarks, leptones (electrones, neutrinos...), mesones (constituidos por pares de quarks) y los hadrones (protones y neutrones, constituidos por tríos de quarks). El hidrógeno y el helio habrían sido los productos primarios del Big Bang,

ERA DE LA RADIACIÓN: Durante  los 10.000 primeros años. Se caracterizada por la emisión de rayos gamma producidos durante la descomposición del deuterio o hidrógeno pesado.

. ERA DEL DESACOPLAMIENTO: después de 300.000 años. Se desacopla la materia y la radiación. Al expandirse, el helio y el hidrógeno se enfriaron y condensaron, comenzaba entonces la formación de las galaxias . El hidrógeno forma las tres cuartas partes de la masa del universo, y el resto en su mayor parte es helio.

. Según se iba expandiendo el universo, la radiación residual del Big Bang continuó enfriándose, hasta llegar a una temperatura de unos 3 K (-70°C). Esta radiación de fondo de microondas fueron detectados por los radioastrónomos en 1964, proporcionando así lo que la mayoría de los astrónomos consideran la confirmación de la teoría del Big Bang.

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EL FINAL DEL UNIVERSO SEGÚN LA TEORÍA DEL BIG BANG

Hay dos posibilidades y los científicos no se ponen de acuerdo. Los científicos no tienen una respuesta a la pregunta de si el universo tendrá o no un final o si es o no infinito.

MUERTE CALIENTE

En la actualidad continua la expansión del universo, pero según la teoría del Big Bang, no lo hará eternamente. El universo tuvo un principio y también tendrá un final. En la actualidad el espacio tiene 150.000 millones de años luz de un extremo a otro del universo.

Como consecuencia de la fuerza de la gravedad o gravitatoria que atrae a los planetas entre si,  el  movimiento expansivo se desacelerará  hasta anularse.  A partir de este momento se producirá  una contracción  del Universo hasta su colapso gravitatorio; Big Crunch (Gran Implosión), desapareciendo entonces en la nada.

Si el universo se colapsa podría generarse otro Big Bang. Tal vez ya haya ocurrido antes y seamos un generación más de un largo linaje de universos

MUERTE FRÍA

Pero hay otras teorías que establecen que el universo podría ser infinito y puede expandirse hasta la eternidad. No sabemos si el Big Bang generó un universo eterno, pero lo que si es cierto que la energía liberada mantiene en la actualidad el universo en un proceso de expansión. El Big Bang todavía sigue.

Resultados de últimas investigaciones indican que el universo no está reduciendo su velocidad, como creíamos, sino que continúa acelerando su velocidad de expansión. Lo explican argumentando que la energía oscura está repeliendo las galaxias y acabando con el universo. Esta fuerza destructiva es en la actualidad imposible de detectar y no sabemos por qué existe y cuál es su origen. Si la energía negra continua separando el universo, en 100.000 millones de años la Vía Láctea sería una galaxia solitaria. El universo comenzó en un instante pero tendría un largo y difícil final frío.

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