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Cuatro Sesiones de Astronomía
4. Galaxias y el Universo
Alberto Carramiñana Alonso
Liceo Ibero Mexicano, 16 agosto 2002
La Vía Láctea
• Constituidad por 1011 estrellas + gas +
polvo + campos magnéticos + partículas de
alta energía.
• El gas y polvo forman el medio interestelar.
El medio interestelar
• Distintos tipos de nebulosas:
– Oscuras: obstruyen la luz (Cabeza de Caballo, glóbulos
de Bok). Observables en radio y microondas.
– De reflexión: dispersan la luz de estrellas cercanas
– Regiones ionizadas: cercanas a estrellas calientes.
– Nebulosas planetarias: alrededor de enanas blancas.
– Remanentes de supernova: en algunas se ha encontrado
la estrella de neutrones. Brillantes en rayos X.
El gas del medio interestelar
• En radio vemos electrones moviéndose en campos
magnéticos.
• En rayos gamma vemos electrones y protones
chocando con gas del medio interestelar.
Nebulosas del medio interestelar
La nebulosa de Andrómeda
En el centro del debate Curtis - Shapley: ¿son las
espirales nubes de nuestra galaxia o galaxias aparte?.
Tipos de galaxias
• Elípticas.
• Espirales.
• Irregulares.
Galaxias espirales
M101
M104
M51
M81 y M82
M106
M63
Galaxias activas
• El núcleo brilla mas
que el resto de la
galaxia.
• Muestran jets en
radio o en el óptico.
• Divididas en
subclases:
“starburst”, cuasares,
objetos Bl Lacerta,
Seyferts (1 y 2)...
El centro de las galaxias activas
• La mejor explicación
es un hoyo negro
supermasivo
(M>100 millones de
M) en el centro de
la galaxia.
• Un hoyo negro de
estas dimensiones
mide 4UA de
diámetro: menor que
el sistema solar.
Cúmulos de galaxias
El campo profundo de Hubble
La distribución de las galaxias
• Distribución de
cientos de miles de
galaxias.
• El Universo a gran
escala presenta una
estructura en
filamentos, grupos
y huecos.
Materia oscura no bariónica
• Se requiere materia
oscura para explicar los
movimientos de
estrellas en galaxias y
galaxias en cúmulos.
• Modelos de formación
de galaxias y estructura
a gran escala requieren
mas materia de la que
se ve.
El Universo en expansión
• Implícito en la formulación
original de la relatividad
general, corregida por
Einstein para acomodar un
Universo estático.
• La ley de Hubble (1929):
v = Hd , donde 1/H es
comparable a la edad del
Universo (=2/3H en el
modelo de Einstein- de
Sitter).
• Hoy en día se estima
H = 70 km/s/Mpc
El big bang
• Considerable evidencia observacional:
– La expansión de Hubble.
– El Fondo cósmico de microondas.
– La abundancia del helio y otros elementos
ligeros.
• Debió ocurrir hace 15 mil millones de años.
El helio primigenio
• La mayor parte del helio debió formarse durante el
big bang (las estrellas no han tenido tiempo
suficiente).
• Los elementos mas pesados (Carbono en adelante)
se formaron posteriormente (estrellas y supernovas).
• La abundancia primigenia del helio, litio, deuterio
restringen las condiciones durante el big bang.
• De acuerdo a esto, la densidad de bariones es el 5%
de la necesaria para cerrar el Universo: bar 0.05 .
El fondo de microondas
• Interpretado como el vestigio de la gran explosión.
• Emisión corresponde a un objeto a 2.726 grados Kelvin.
La formación de las primeras estructuras
• Pequeñisimas variaciones en la temperatura del fondo de microondas
(1 parte en 100,000) indican donde se formaron las primeras grandes
estructuras del Universo.
La situación
presente del
Universo
• Mediciones del fondo de
microondas indican:   1
• Mediciones de supernovas
indican: 0  ¿la presión
del vacío?
• El consenso es un Universo
constituido por:
– la constante cosmológica (70%)
– materia no bariónica (25%)
– materia bariónica (5%).
Archivos y referencias
• Bóveda celeste:
http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002a.ppt
• Sistema solar:
http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002b.ppt
• Estrellas:
http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002c.ppt
• Galaxias:
http://www.inaoep.mx/alberto/cursos/ibmx_ago2002d.ppt
• “The physical universe: an introduction to astronomy”,
Frank Shu, Ed.University Science Books
• “Our evolving universe”, Malcolm Longair, Ed.
Cambridge University Press
Astronomía en México
• Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y
Electrónica: http://www.inaoep.mx/
• Instituto de Astronomía de la UNAM:
– CU: http://www.astroscu.unam.mx/
– Morelia: http://www.astrosmo.unam.mx/
– Ensenada: http://www.astrosen.unam.mx/
• Departamente de Astronomía, Universidad de
Guanajuato: http://www.astro.ugto.mx/
• Artículos de divulgación “Un rincón cerca del
Cielo”: http://www.inaoep.mx/rincon/