El Universo

I. La Tierra,

De pie sobre la superficie de la Tierra experimentamos una sensación de solidez e inmovilidad que hace difícil concebir que la realidad se mueve velozmente. Debido a esta sensación de inmovilidad, las culturas antiguas concluyeron que la tierra era el centro del Universo, un centro inmóvil, que se mantenía estático. A principios del siglo XVI el astrónomo polonés Nicolás Copérnico investigaba y trataba de describir las órbitas del Sol y los planetas entonces conocidos. Copérnico descubrió de una manera muy sencilla de describir los movimientos orbítales, pero su modelo requería de una condición desconcertante: era el Sol y no la Tierra el que debería considerarse el centro natural de las órbitas de los planetas, incluida la Tierra.

¿ Por qué si la Tierra tiene un movimiento de rotación y describe una órbita alrededor del Sol, nosotros la sentimos tan sólida e inmóvil?

La conclusión de Copérnico de que el Sol es el centro alrededor del cual orbitan los planetas fue la primera sacudida científica en el camino que nos ha llevado a la conclusión de que los seres humanos habitamos un lugar del Universo que no tiene nada en especial. El paso siguiente lo dio Isaac Newton cuando enunció la ley de la gravitación universal a fines del siglo XVII. El Sol, que contiene el 99.9% de la masa total del Sistema Solar se halla en su centro y, a su alrededor, como granos de polvo, giran los planetas.

El Sistema Solar tiene dos características básicas que debe explicar cualquier modelo teórico que pretenda definir su origen y evolución. Primero, todos los planetas, con la excepción de Plutón, se hallan situados aproximadamente en el mismo plano y giran en el mismo sentido.

II. El Sol, la estrella más cercana

Casi toda la materia que constituye el Universo está atrapada en forma de estrellas. Estas esferas gigantescas de gas caliente alcanzan diámetros que van de cientos a miles de veces el diámetro de la Tierra. Las estrellas tienen brillo propio porque en su centro las presiones y temperaturas son lo suficientemente elevadas como para propiciar que los átomos colisionen entre sí frecuente y fuertemente. En estas colisiones, a veces se fusionan dos o más núcleos atómicos para formar uno solo. A este fenómeno se le llama fusión termonuclear, en el cual se lleva acabo un proceso de transformación de materia en energía esto es consecuencia de la equivalencia materia−e energía, enunciada por Albert Einstein en su famosa fórmula E = mc2.

La estrella más cercana a nosotros es, naturalmente nuestro Sol, en cuyo centro el proceso de fusión termonuclear de hidrógeno en helio está ocurriendo en cantidades difíciles de concebir. Cada segundo, en el interior del Sol se transforman más de cuatro millones de toneladas de materia en energía. Esta energía resultante de las reacciones termonucleares viaja desde el centro hasta la superficie del Sol, donde es radiada en forma de luz al espacio circundante. Cómo la luz del sol tarda aproximadamente 500 segundos en llegar a la tierra, y en un segundo recorre 300 000 Km, encontramos que del Sol a la tierra hay 300 000 x 500 = ¡ 150 millones de Km! .Una distancia en verdad descomunal, pero insignificante si la comparamos con otras distancias.

La siguiente estrella más cercana, Centauri, que está a 4 años luz de distancia (un año luz será pues la distancia recorrida por un rayo de luz en un año). No es pues de extrañar que las estrellas lejanas se vean como puntitos de luz mientras que la nuestra nos deslumbre. Así, las miles de estrellas que podemos observar a simple vista, y los millones que se pueden ver con un telescopio, son otros soles que quizá tienen sistemas planetarios como el nuestro. Sin embargo, es muy importante aclarar que no todas las estrellas son idénticas del Sol. Las estrellas pueden tener diferentes masas que van desde las estrellas pequeñas cuya masa es un décima parte de la del sol hasta aquellas cuya masa es sesenta veces la del Sol.

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III. El nacimiento de una estrella

El universo está en continuo cambio, en incesante evolución. Pero esto es muy difícil de percibir debido a la lentitud con que los cambios ocurren ¿No vemos salir al Sol todos los días con el mismo resplandor? ¿No brillan las estrellas en un lugar fijo de la bóveda celeste? Esta engañosa inmutabilidades consecuencia de la corta duración de nuestra vida en comparación con los larguísimos tiempos en que evolucionan las estrellas y los otros objetos cósmicos.

El astrónomo puede clasificar las estrellas analizando su luz. Esta luz es descompuesta en sus colores constituyentes mediante las llamadas técnicas espectroscópicas. Al pasar la luz de una estrella a través de un prisma ésta se descompone como un arco iris, o sea formando el espectro de dicha estrella.

Las diferencias que existen entre las estrellas se deben principalmente a dos efectos: por una parte, hay estrellas de masa distinta y, las pesadas son las azules. El segundo efecto vale para estrellas de masa idéntica pero que se encuentra en distintas etapas de su vida.

La idea de que las estrellas nacen viven y mueren tiene amplio apoyo teórico y de observación. Las estrellas están radiando energía. Los astrofísicos han logrado desarrollar modelos matemáticos de computadora que predicen muy bien las características de las estrellas jóvenes, maduras, o viejas.

¿De donde procede el material del cual nace una nueva estrella? El espacio entre las estrellas ya existentes está casi vacío. El casi se debe a que en el espacio interestelar existen nubes de gas constituidas fundamentalmente por átomos libres de hidrógeno y helio. Estas nubes son gigantescas, y llegan a tener cientos de años luz de diámetro. Pues bien, del gas libre que constituye a estas nubes se forman las nuevas estrellas, debido a alguna perturbación una parte de la nube empieza a contraerse ayudada por la atracción mutua de las partículas que la forman a este procesó se le llama colapso gravitacional, y hace que la nube en colapso aumente más y más hasta que se constituye un núcleo de alta densidad del cual se forma una nueva estrella.

Todo este proceso se da en el interior dela nube de la cual el fragmento en colapso formaba parte las nubes interestelares son opacas al paso de la luz y por lo tanto no podemos observar las emisiones de la estrella recién nacida. De manera simultánea a la formación de la nueva estrella, a su alrededor pueden ocurrir los procesos que llevan a la posible formación de un sistema planetario. Los fragmentos de nube que se colapsan para formar una estrella deben, en general, tener movimientos internos caóticos. Sin embargo, es muy probable que, como un todo, el fragmento tenga una cierta cantidad de energía en rotación. Esta rotación presente hace que el colapso se modifique profundamente. En lugar de que se forma es una nube aplanada con un núcleo central. De este núcleo se formara la estrella, mientras que la parte aplanada evolucionara hasta condensarse en forma de planetas. Como estos se forman del disco gaseoso alrededor del núcleo, se explica que tengan sus orbitas en un mismo plano. Los astrónomos creen que la formación de un disco alrededor del núcleo central es un fenómeno común, puesto que lo observamos no sólo en el Sistema Solar como un todo, sino también en Saturno y Júpiter, planetas que tienen sistemas de anillos y satélites con sus órbitas contenidas en un plano.

Los planetas de tipo terrestre son Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Los planetas de tipo joviano son Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Plutón, que tiene su orbita en un plano distinto al de los otros planetas, tampoco encaja en esta clasificación

Los planetas internos se formaron de núcleos rocosos y son por eso sólidos, mientras que en la parte externa los planetas se formaron por granos que aun tenían su cubierta de hielo. Por eso son más grandes y los hielos, al sublimarse, formaron esferas gaseosas. Los núcleos rocosos que participaron en la formación de se hallan asentados en el centro de los planetas de tipo joviano.

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Durante su infancia, las estrellas se estabilizan y entran en un largo periodo de madurez. El Sol se halla en medio de este periodo de tiempo, pues han transcurrido 4500 millones de años desde la formación del Sistema Solar.

IV. Las tres posibles muertes de una estrella

Durante su vida adulta, las estrellas producen luz y calor mediante procesos de fusión termonuclear que ocurren en su interior. Es tan grande la masa de una estrella y tan eficiente el proceso nuclear, que la producción de energía puede ser mantenida por muchísimo tiempo. En el caso del Sol todavía nos quedan 4500 millones de años antes de que el marcador llegue a cero.

Pero no es el tipo de muerte que le espera a todas las estrellas. S u destino lo determinara que sean ligeras o pesadas. Son ligeras las estrellas cuya masa es menor a seis veces la del sol; es decir, que nuestro Sol esta dentro de la categoría de las estrellas ligeras.

Las estrellas ligeras, después de una larga etapa de madurez en la secuencia principal, aumentan su tamaño hasta alcanzar un diámetro de cientos de veces mayor al que tenían durante su vida estable. Cuando una estrella está en esta etapa se le llama, apropiadamente, una gigante roja. Cuando el Sol crezca hasta convertirse en una gigante roja, englobara a la Tierra, que mando y destruyendo a la vida que entonces pueda haber. Después de este periodo como gigante roja, comenzará a sufrir una etapa de encogimiento volviendo a pasar por el diámetro que ahora tiene y seguirá reduciéndose hasta alcanzar un diámetro similar al de la Tierra. Alas estrellas en esta etapa terminal se les conoce como enanas blancas

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