Astronomía

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Una estrella región de formación en la Gran Nube de Magallanes , una galaxia irregular .
Un gigante de Hubble de mosaico de la Nebulosa del Cangrejo , un remanente de supernova

La astronomía es una ciencia natural que se ocupa del estudio de los objetos celestes (como lunas , planetas , estrellas , nebulosas y galaxias ), la física, la química y la evolución de tales objetos, y los fenómenos que se originan fuera de la atmósfera de la Tierra (por ejemplo, como explosiones de supernovas , explosiones de rayos gamma y radiación cósmica de fondo ). Un tema relacionado, pero distinto, cosmología , se ocupa de estudiar el universo en su conjunto. [1]

La astronomía es una de las ciencias más antiguas. Culturas prehistóricas dejaron artefactos astronómicos tales como el egipcio monumentos y monumentos de Nubia , y las primeras civilizaciones, como la babilonios , griegos , chinos , indios , iraníes y Maya realizaron observaciones metódicas del cielo nocturno . Sin embargo, la invención del telescopio fue requerido antes de la astronomía fue capaz de convertirse en una ciencia moderna. Históricamente, la astronomía ha incluido disciplinas tan diversas como la astrometría , navegación astronómica , la astronomía observacional, y la elaboración de los calendarios , pero la astronomía profesional que hoy se considera a menudo como sinónimo de astrofísica . [2]

Durante el siglo 20, el campo de la astronomía profesional dividido en observación ramas y teórico. Astronomía observacional se centra en la adquisición de datos de observaciones de objetos astronómicos, que luego se analizaron utilizando los principios básicos de la física. Astronomía teórica se orienta hacia el desarrollo de la computadora o modelos analíticos para describir objetos y fenómenos astronómicos. Los dos campos se complementan entre sí, con la astronomía teórica tratar de explicar los resultados observacionales, y las observaciones que se utiliza para confirmar los resultados teóricos.

Los astrónomos aficionados han contribuido a muchos descubrimientos astronómicos importantes, y la astronomía es una de las pocas ciencias donde los aficionados aún pueden jugar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y la observación de transitorios fenómenos .

La astronomía no se debe confundir con la astrología , el sistema de creencias que dice que los asuntos humanos se correlacionan con las posiciones de los objetos celestes. Aunque los dos campos comparten un origen común ahora son totalmente distintas. [3]

Contenido

[ edit ] Lexicología

La astronomía palabra (del griego astron palabras ( ἄστρον ), "estrella" y -nomía de nomos ( νόμος ), "ley" o "cultura") significa literalmente "ley de las estrellas" (o "cultura de las estrellas", dependiendo en la traducción).

[ editar ] El uso de los términos "astronomía" y "astrofísica"

En general, el término "astronomía" o "astrofísica" puede ser usado para referirse a este tema. [4] [5] [6] Sobre la base de las definiciones del diccionario estrictas "astronomía" se refiere a "el estudio de los objetos y la materia fuera de la la atmósfera terrestre y de sus propiedades físicas y químicas " [7] y "astrofísica" se refiere a la rama de la astronomía que trata sobre "el comportamiento, las propiedades físicas y los procesos dinámicos de los objetos celestes y los fenómenos". [8] En algunos casos, como en la introducción del libro de texto introductorio del universo físico por Frank Shu , "astronomía" puede utilizarse para describir el estudio cualitativo de la materia, mientras que "astrofísica" se utiliza para describir la versión física orientada del sujeto. [9] Sin embargo, , ya que trata de la investigación más modernos astronómicos con temas relacionados con la física, la astronomía moderna en realidad podría ser llamada la astrofísica. [4] Pocos campos, como la astrometría, son puramente astronomía en lugar de astrofísica también. Varios departamentos en los que los científicos llevan a cabo investigaciones sobre este tema puede usar "astronomía" y "astrofísica", en parte en función de si el departamento está históricamente asociado con un departamento de física, [5] y los astrónomos profesionales tienen muchos grados física en lugar de la astronomía. [ 6] Una de las principales revistas científicas en el campo es el diario europeo llamado Astronomía y Astrofísica . Las revistas norteamericanas más importantes son The Astrophysical Journal y The Astronomical Journal .

[ editar ] Historia

Un mapa celeste de el siglo 17, por el cartógrafo holandés Frederik de Wit .

En los primeros tiempos, la astronomía abarca solamente la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista. En algunos lugares, tales como Stonehenge , las primeras culturas montado los artefactos masivas que posiblemente tenían un propósito astronómico. Además de sus usos ceremoniales, estos observatorios podrían ser empleados para determinar las estaciones, un factor importante en saber cuándo plantar los cultivos, así como en la comprensión de la longitud del año. [10]

Antes de herramientas tales como el telescopio se inventaron los primeros estudios de las estrellas tuvo que ser llevado a cabo desde los puntos de vista únicos disponibles, es decir, edificios altos y suelo de alta utilizando el ojo desnudo. Como las civilizaciones se desarrollaron, sobre todo en Mesopotamia , China, , Egipto , Grecia , India y América Central , los observatorios astronómicos fueron ensamblados, y sus ideas sobre la naturaleza del universo comenzó a ser explorada. La mayor parte de la astronomía temprana en realidad consistió en la cartografía de las posiciones de las estrellas y los planetas, una ciencia que ahora se conoce como la astrometría . A partir de estas observaciones, ideas tempranas sobre los movimientos de los planetas se formaron, y la naturaleza del Sol, la Luna y la Tierra en el universo se exploraron filosóficamente. La Tierra se cree que es el centro del universo con el Sol, la Luna y las estrellas giran a su alrededor. Esto se conoce como el modelo geocéntrico del universo, o el sistema de Ptolomeo , el nombre de Ptolomeo . [11]

Un desarrollo temprano particularmente importante fue el comienzo de la astronomía matemática y científica, que comenzó entre los babilonios , que sentó las bases de las tradiciones astronómicas que se desarrollaron posteriormente en muchas otras civilizaciones. [12] El babilonios descubrieron que los eclipses lunares se repitió en un ciclo repetitivo conocido como un saros . [13]

Griego ecuatorial reloj de sol , Alejandría el Oxus , actual Afganistán BCE tercero a segundo siglo.

A raíz de los babilonios, los importantes avances en astronomía se hicieron en la antigua Grecia y la helenística mundo. astronomía griega se caracteriza desde el principio por la búsqueda de una explicación racional, física de los fenómenos celestes. [14] En el siglo tercero antes de Cristo, Aristarco de Samos calculó el tamaño de la Tierra, y se midió el tamaño y la distancia de la Luna y el Sol , y fue el primero en proponer una heliocéntrico modelo del sistema solar. En el siglo segundo antes de Cristo, Hiparco descubrió la precesión , calculó el tamaño y la distancia de la Luna e inventó los primeros dispositivos conocidos astronómicos como el astrolabio . [15] Hiparco creó también un amplio catálogo de 1020 estrellas, y la mayoría de las constelaciones del hemisferio norte se derivan de la astronomía griega. [16] El mecanismo de Antikythera (c. 150-80 aC) fue uno de los primeros ordenador analógico diseñado para calcular la ubicación del dom , Luna y planetas para una fecha determinada. Artefactos tecnológicos de complejidad similar no volvió a aparecer hasta el siglo 14, cuando los mecánicos de los relojes astronómicos apareció en Europa . [17]

Durante la Edad Media, la astronomía era sobre todo estancado en medieval Europa, al menos hasta el siglo 13. Sin embargo, la astronomía floreció en el mundo islámico y de otras partes del mundo. Esto dio lugar a la aparición de los primeros astronómicos observatorios en el mundo musulmán en el siglo noveno antes. [18] [19] [20] En 964, la galaxia de Andrómeda , la mayor galaxia del Grupo Local , que contiene la Vía Láctea , fue descubierto por el astrónomo persa Azophi y describió por primera vez en su Libro de las estrellas fijas . [21] La SN 1006 supernova , la más brillante de magnitud aparente evento estelar en la historia, fue observado por el astrónomo árabe egipcio Ali ibn Ridwan y los astrónomos chinos en el año 1006 . Algunos de los prominentes musulmanes (en su mayoría persa y árabe) los astrónomos que hicieron importantes contribuciones a la ciencia incluyen Albatenio , Thebit , Azophi , Albumasar , Biruni , Arzachel , Al-Birjandi , y los astrónomos de los Maragheh y Samarcanda observatorios. Los astrónomos durante ese tiempo introdujeron muchos nombres árabes que ahora se utilizan para las estrellas individuales . [22] [23] También se cree que las ruinas de Gran Zimbabwe y Tombuctú [24] puede haber albergado un observatorio astronómico. [25] Los europeos habían creído anteriormente que no había habido ninguna observación astronómica en pre-coloniales Edad Media el África subsahariana , pero los modernos descubrimientos demuestran lo contrario. [26] [27] [28] [29]

[ editar ] Revolución científica

Galileo sketches 's y observaciones de la Luna reveló que la superficie era montañosa.

Durante el Renacimiento , Nicolás Copérnico propuso un modelo heliocéntrico del sistema solar . Su trabajo fue defendido, amplió y corrigió por Galileo Galilei y Johannes Kepler . Galileo innovó utilizando telescopios para mejorar sus observaciones. [30]

Kepler fue el primero en crear un sistema que describe correctamente los detalles del movimiento de los planetas con el Sol en el centro. Sin embargo, Kepler no tuvo éxito en formular una teoría detrás de las leyes que él escribió. [31] Se dejó a Newton invención de la dinámica celeste y su ley de la gravitación para explicar finalmente los movimientos de los planetas. Newton también desarrolló el telescopio reflector . [30]

Otros descubrimientos paralelo a las mejoras en el tamaño y la calidad del telescopio. Catálogos de estrellas más extensos fueron producidos por Lacaille . El astrónomo William Herschel hizo un detallado catálogo de nebulosas y cúmulos, y en 1781 descubrió el planeta Urano , el planeta de nuevo encontró por primera vez. [32] La distancia a una estrella fue anunciado por primera vez en 1838, cuando el paralaje de 61 Cygni se midió por Friedrich Bessel . [33]

Durante los siglos 18 y 19, la atención al problema de los tres cuerpos por Euler , Clairaut y d'Alembert llevado a predicciones más exactas sobre los movimientos de la Luna y los planetas. Este trabajo fue perfeccionado por Lagrange y Laplace , permitiendo que las masas de los planetas y las lunas que se estimarán a partir de sus perturbaciones. [34]

Los importantes avances en astronomía se produjo con la introducción de nuevas tecnologías, incluyendo el espectroscopio y la fotografía . Fraunhofer descubrió cerca de 600 bandas en el espectro del Sol en 1814-15, que, en 1859, Kirchhoff atribuido a la presencia de diferentes elementos. Las estrellas fueron demostrado ser similar a dom propio de la Tierra, pero con una amplia gama de temperaturas , masas y tamaños. [22]

La existencia de la galaxia de la Tierra, la Vía Láctea , como un grupo separado de estrellas, se demostró sólo en el siglo 20, junto con la existencia de "externos" galaxias, y poco después, la expansión del Universo , visto en la recesión de la mayoría de las galaxias de nosotros. [35] La astronomía moderna también ha descubierto muchos objetos exóticos como los quásares , púlsares , blazars y radio galaxias , y ha utilizado estas observaciones para desarrollar teorías físicas que describen algunos de estos objetos en términos de objetos igualmente exóticos tales como los agujeros negros y estrellas de neutrones . cosmología física hizo grandes avances durante el siglo 20, con el modelo del Big Bang fuertemente apoyado por la evidencia proporcionada por la astronomía y la física, como la radiación de fondo de microondas cósmico , la ley de Hubble y la abundancia cosmológica de los elementos . telescopios espaciales han permitido mediciones en partes del espectro electromagnético normalmente bloqueado o enmascarado por la atmósfera.

[ editar ] astronomía observacional

En astronomía, la principal fuente de información acerca de los cuerpos celestes y otros objetos es visible la luz , o más generalmente la radiación electromagnética . [36] astronomía observacional se pueden dividir de acuerdo a la región observada del espectro electromagnético . Algunas partes del espectro se puede observar desde la Tierra superficie 's, mientras que otras partes sólo son observables a partir de cualquiera de altitudes elevadas o espacio. La información específica sobre estos subcampos es la siguiente.

[ editar ] La radioastronomía

El Very Large Array , en Nuevo México , un ejemplo de un radiotelescopio

Radio astronomía radiación estudios con longitudes de onda mayores de aproximadamente un milímetro. [37] La radioastronomía es diferente de la mayoría de las otras formas de la observación astronómica en que los observados ondas de radio pueden ser tratados como ondas discretas más que como fotones . Por lo tanto, es relativamente fácil de medir tanto la amplitud y fase de las ondas de radio, mientras que esto no es tan fácil de hacer en longitudes de onda más cortas. [37]

Aunque algunas ondas de radio son producidas por objetos astronómicos en la forma de emisión térmica , la mayor parte de la emisión de radio que se observa desde la Tierra se ve en la forma de radiación de sincrotrón , que se produce cuando los electrones oscilan alrededor de los campos magnéticos . [37] Además, los una serie de líneas espectrales producidas por gas interestelar , en particular el hidrógeno línea espectral a 21 cm, son observables en longitudes de onda de radio. [9] [37]

Una amplia variedad de objetos se pueden observar en longitudes de onda de radio, incluyendo las supernovas gas, interestelar, pulsares y los núcleos galácticos activos . [9] [37]

[ editar ] La astronomía infrarroja

Ofertas de infrarrojos astronomía con la detección y el análisis de infrarrojo radiación (mayor longitud de onda que la luz roja). Excepto en longitudes de onda cercanas a la luz visible, la radiación infrarroja es fuertemente absorbida por la atmósfera, y la atmósfera produce emisión infrarroja significativo. En consecuencia, los observatorios infrarrojos tienen que estar situados en lugares altos y secos o en el espacio. El espectro infrarrojo es útil para el estudio de los objetos que son demasiado frío para irradiar luz visible, tal como los planetas y discos circum . Longitudes de onda infrarrojas más largo también puede penetrar las nubes de polvo que bloquean la luz visible, lo que permite la observación de estrellas jóvenes en las nubes moleculares y los núcleos de las galaxias. [38] Algunas moléculas irradiar intensamente en el infrarrojo. Esto puede ser usado para estudiar química en el espacio; más concretamente se puede detectar agua en los cometas. [39]

[ editar ] Astronomía Óptica

El Telescopio Subaru (izquierda) y el Observatorio Keck (centro), en Mauna Kea , ambos ejemplos de un observatorio que opera en longitudes de onda del infrarrojo cercano y visible. El Fondo para el Telescopio Infrarrojo de la NASA (derecha) es un ejemplo de un telescopio que opera sólo en el infrarrojo cercano.

Históricamente, la astronomía óptica, también llamada astronomía luz visible, es la forma más antigua de la astronomía. [40] imágenes ópticas se redactó originalmente a mano. A finales del siglo 19 y la mayor parte del siglo 20, las imágenes se realizaron con equipo fotográfico. Imágenes modernas se hacen usando detectores digitales, en particular detectores que utilizan dispositivos de carga acoplada (CCD). Aunque la luz visible se extiende desde aproximadamente 4000 Å a 7000 Å (400 nm a 700 nm), [40] el mismo equipo utilizado en estas longitudes de onda se utiliza también para observar algunas cercana al ultravioleta y el infrarrojo cercano radiación.

[ edit ] astronomía ultravioleta

Astronomía ultravioleta se usa generalmente para referirse a las observaciones en el ultravioleta longitudes de onda entre aproximadamente 100 y 3200 Å (10 a 320 nm). [37] luz a estas longitudes de onda es absorbida por la atmósfera de la Tierra, por lo que las observaciones en estas longitudes de onda se debe realizar desde la parte superior atmósfera o desde el espacio. Astronomía ultravioleta es el más adecuado para el estudio de la radiación térmica y las líneas espectrales de emisión de azules calientes estrellas ( estrellas OB ) que son muy brillantes en esta banda de onda. Esto incluye a las estrellas azules en otras galaxias, que han sido el blanco de varias encuestas ultravioleta. Otros objetos comúnmente observadas en luz ultravioleta incluyen nebulosas planetarias , remanentes de supernovas y núcleos activos de galaxias. [37] Sin embargo, como la luz ultravioleta se absorbe fácilmente por el polvo interestelar , un ajuste apropiado de mediciones ultravioleta es necesaria. [37]

[ edit ] astronomía de rayos X

Astronomía de rayos X es el estudio de objetos astronómicos en longitudes de onda de rayos-X . Típicamente, los objetos emiten radiación de rayos X como la emisión de sincrotrón (producido por electrones oscilantes alrededor de las líneas de campo magnético), emisión térmica de los gases finas anteriores 10 7 (10000000) grados Kelvin , y la emisión térmica de los gases de espesor por encima de 10 7 Kelvin. [37] Dado que los rayos X son absorbidos por la atmósfera de la Tierra , todas las observaciones de rayos X debe realizarse desde gran altura globos , cohetes o naves espaciales . Notables fuentes de rayos X son binarias de rayos X , los púlsares , restos de supernovas , galaxias elípticas , cúmulos de galaxias y núcleos galácticos activos . [37]

Según el sitio web oficial de la NASA, los rayos X se observó por primera vez y documentada en 1895 por Wilhelm Conrad Röntgen , un alemán científico que los encontró por casualidad al experimentar con tubos de vacío. A través de una serie de experimentos, incluyendo el infame rayos X fotografía que tomé de la mano de su esposa con un anillo de bodas en él, Röntgen fue capaz de descubrir los elementos iniciales de la radiación. La "X", de hecho, tiene su propio significado, ya que representa la incapacidad de Röntgen para identificar exactamente qué tipo de radiación que era.

[ edit ] Gamma-ray astronomía

Gamma ray astronomía es el estudio de objetos astronómicos en longitudes de onda más cortas del espectro electromagnético. Los rayos gamma pueden ser observados directamente por satélites como el Compton Gamma Ray Observatory o por los telescopios especializados llamados telescopios Cherenkov atmosféricos . [37] Los telescopios Cherenkov en realidad no se detectan los rayos gamma directamente sino detectar los destellos de luz visible que se produce cuando los rayos gamma son absorbidos por la atmósfera de la Tierra. [41]

La mayoría de los rayos gamma de fuentes emisoras son en realidad estallidos de rayos gamma , los objetos que sólo producen radiación gamma durante unos pocos milisegundos a miles de segundos antes de desaparecer. Sólo el 10% de las fuentes de rayos gamma no son transitorios fuentes. Estas constantes emisores de rayos gamma son púlsares, estrellas de neutrones y agujeros negros candidatos como los núcleos activos de galaxias. [37]

[ editar ] Los campos que no se basan en el espectro electromagnético

Además de la radiación electromagnética, una serie de eventos procedentes de otros grandes distancias puede ser observado desde la Tierra.

En astronomía de neutrinos , los astrónomos usan especiales instalaciones subterráneas , tales como SAGE , GALLEX y Kamioka II / III para la detección de neutrinos . Los neutrinos se originan principalmente de la dom , sino también de las supernovas . [37] Los rayos cósmicos , que consisten en partículas de muy alta energía que puede decaer o ser absorbidos cuando entran en la atmósfera terrestre, producen una cascada de partículas que pueden ser detectados por el actual observatorios. [42] Además, algunos futuros detectores de neutrinos también pueden ser sensibles a las partículas que se producen cuando los rayos cósmicos chocan contra la atmósfera de la Tierra. [37] astronomía de ondas gravitacionales es un nuevo campo emergente de la astronomía que pretende utilizar detectores de ondas gravitatorias para recoger observacional datos sobre objetos compactos. A pocos observatorios se han construido, como el Laser Interferometer Gravitational Observatorio LIGO , pero las ondas gravitatorias son extremadamente difíciles de detectar. [43]

Los astrónomos planetarios han observado directamente muchos de estos fenómenos a través de misiones de naves espaciales y de retorno de muestras. Estas observaciones incluyen fly-by misiones con sensores remotos, vehículos de desembarco que pueden realizar experimentos en los materiales de superficie, Impactadores que permiten la teledetección de material enterrado, y las misiones de retorno de muestras que permiten a los exámenes de laboratorio directa.

Gamma Ray o estallidos de rayos gamma pueden ser o han sido detectados procedentes de los púlsares.

[ editar ] La astrometría y mecánica celeste

Uno de los más antiguos campos de la astronomía, y de toda la ciencia, es la medición de las posiciones de los objetos celestes. Históricamente, el conocimiento exacto de las posiciones del Sol, la Luna, los planetas y las estrellas ha sido esencial para la navegación astronómica y en la elaboración de los calendarios .

Medición cuidadosa de las posiciones de los planetas ha llevado a una comprensión sólida de gravitacionales perturbaciones y la capacidad para determinar las posiciones pasadas y futuras de los planetas con gran precisión, un campo conocido como la mecánica celeste . Más recientemente, el seguimiento de objetos cercanos a la Tierra permitirá predicciones de encuentros cercanos, y las colisiones potenciales, con la Tierra. [44]

La medición de la paralaje estelar de las estrellas cercanas proporciona una base fundamental en la escala cósmica de distancias que se utiliza para medir la escala del universo. Mediciones de paralaje de las estrellas cercanas proporcionar una línea de base absoluta de las propiedades de las estrellas más distantes, debido a que sus propiedades pueden ser comparadas. Las mediciones de velocidad radial y movimiento propio mostrar los cinemática de estos sistemas a través de la galaxia de la Vía Láctea. Resultados astrométricas se utilizan también para medir la distribución de la materia oscura en la galaxia. [45]

Durante la década de 1990, la técnica astrométrica de medir el bamboleo estelar se utiliza para detectar grandes planetas extrasolares que orbitan estrellas cercanas. [46]

[ editar ] Astronomía Teórica

Astrónomos teóricos utilizan una gran variedad de herramientas que incluyen modelos de análisis (por ejemplo, polytropes para aproximar el comportamiento de una estrella ) y computacionales simulaciones numéricas . Cada uno tiene sus ventajas. Modelos analíticos de un proceso son generalmente mejores para dar una idea de la esencia de lo que está pasando. Los modelos numéricos pueden revelar la existencia de fenómenos y efectos que de otra manera no se ven. [47] [48]

Los teóricos de la astronomía esfuerzo para crear modelos teóricos e imaginar las consecuencias observacionales de estos modelos. Esto ayuda a los observadores buscar datos que puedan refutar un modelo o ayuda para elegir entre varios modelos alternativos o en conflicto.

Los teóricos también intentan generar o modificar modelos para tener en cuenta los nuevos datos. En el caso de una inconsistencia, la tendencia general es tratar de hacer modificaciones mínimas al modelo para ajustar los datos. En algunos casos, una gran cantidad de datos inconsistentes en el tiempo puede dar lugar a un total de abandono de un modelo.

Los temas estudiados por los astrónomos teóricos incluyen: dinámica estelar y evolución ; formación de galaxias , a gran escala de la estructura de la materia en el universo , el origen de los rayos cósmicos , la relatividad general y cosmología física , incluyendo cadena cosmología y la física de astropartículas . Relatividad Astrophysical sirve como una herramienta para medir las propiedades de las estructuras a gran escala para que la gravedad juega un papel importante en los fenómenos físicos investigados y como base para el agujero negro (astro) física y el estudio de las ondas gravitacionales .

Algunas teorías ampliamente aceptadas y estudió y modelos en astronomía, ahora incluidos en el modelo Lambda-CDM son el Big Bang , la inflación cósmica , la materia oscura , y las teorías fundamentales de la física .

Algunos ejemplos de este proceso:

Proceso físico Herramienta experimental Modelo teórico Explica / predice
Gravitación Los radiotelescopios Autogravitante sistema La emergencia de un sistema de estrellas
Fusión nuclear Espectroscopia La evolución estelar Cómo brillan las estrellas y cómo se forman los metales
El Big Bang Hubble Space Telescope , COBE La expansión universo Edad del Universo
Fluctuaciones cuánticas Inflación cósmica Planeidad problema
Colapso gravitacional Astronomía de rayos X La relatividad general Los agujeros negros en el centro de la galaxia de Andrómeda
CNO ciclo de estrellas La principal fuente de energía para la estrella masiva.

La materia oscura y la energía oscura son los temas actuales más importantes de la astronomía, [49] como el descubrimiento y la controversia se originó durante el estudio de las galaxias.

[ edit ] subcampos específicos

[ edit ] Solar astronomía

Un ultravioleta de imagen activa del Sol fotosfera como se ve por el TRACE telescopio espacial. NASA foto

A una distancia de unos ocho minutos-luz, la estrella más frecuentemente estudiado es el Sol, una típica secuencia principal estrella enana de estelar clase G2 V, y aproximadamente 4,6 Gyr edad. El Sol no se considera una estrella variable , pero se somete a cambios periódicos en la actividad conocida como el ciclo de las manchas solares . Se trata de una fluctuación de 11 años de manchas solares números. Las manchas solares son regiones de menores a las temperaturas medias que se asocian con la actividad magnética intensa. [50]

El Sol ha aumentado constantemente en la luminosidad a lo largo de su vida, aumentando en un 40% desde que se convirtió en una estrella de la secuencia principal. El Sol también ha sufrido cambios periódicos en la luminosidad que pueden tener un impacto significativo en la Tierra. [51] El mínimo de Maunder , por ejemplo, se cree que ha causado la Pequeña Edad de Hielo fenómeno durante las Edades Medias . [52]

La superficie exterior visible del Sol se llama la fotosfera . Por encima de esta capa es una delgada región conocida como la cromosfera . Este está rodeado por una región de transición del rápido aumento de la temperatura, entonces por el super-calentado corona .

En el centro del sol es la región del núcleo, un volumen de temperatura y presión suficientes para la fusión nuclear que se produzca. Sobre el núcleo es la zona de radiación , donde el plasma transporta el flujo de energía por medio de radiación. Las capas exteriores forman una zona de convección , donde el material de gas transporta la energía a través de todo el desplazamiento físico del gas. Se cree que esta zona de convección crea la actividad magnética que genera manchas de sol. [50]

Un viento solar de partículas de plasma constantemente las corrientes hacia el exterior desde el Sol hasta llegar a la heliopausa . Este viento solar interactúa con la magnetosfera de la Tierra para crear los cinturones de radiación de Van Allen , así como la aurora , donde las líneas del campo magnético de la Tierra descienden en la atmósfera . [53]

[ edit ] ciencia planetaria

Este campo astronómico examina el conjunto de planetas , lunas , planetas enanos , cometas , asteroides y otros cuerpos que orbitan alrededor del Sol, así como planetas extrasolares. El sistema solar ha sido relativamente bien estudiado, inicialmente a través de telescopios y más tarde por la nave. Esto ha proporcionado un buen conocimiento general de la formación y evolución de este sistema planetario, aunque muchos de los nuevos descubrimientos se siguen realizando. [54]

El punto negro en la parte superior es un diablo de polvo que sube una pared del cráter en Marte . Este movimiento, columna remolino de la atmósfera marciana (comparable a un terrestre tornado ) creó la racha largo y oscuro. NASA imagen.

El sistema solar se subdivide en los planetas interiores, el cinturón de asteroides y los planetas exteriores. Los interiores de planetas terrestres consisten en Mercurio , Venus , Tierra y Marte . Los exteriores gigantes gaseosos planetas son Júpiter , Saturno , Urano y Neptuno . [55] Más allá de Neptuno se encuentra el Cinturón de Kuiper , y finalmente la Nube de Oort , que puede extenderse hasta un año luz.

Los planetas se formaron en el disco protoplanetario que rodea el Sol temprano. A través de un proceso que incluyó la atracción gravitacional, colisión y acreción, el disco formado aglomeraciones de materia que, con el tiempo, se convirtió en protoplanetas. La presión de la radiación del viento solar y luego expulsado la mayor parte de la materia unaccreted, y sólo los planetas con masa suficiente conservado su atmósfera gaseosa. Los planetas seguían barrer o expulsar la materia restante durante un período de intenso bombardeo, evidenciado por los muchos cráteres de impacto en la Luna. Durante este período, algunos de los protoplanetas puede haber colisionado, la hipótesis principal de cómo se formó la Luna. [56]

Una vez que un planeta alcanza una masa suficiente, los materiales con densidades diferentes segregar dentro, durante la diferenciación planetaria . Este proceso puede formar un núcleo pétreo o metálico, rodeado por un manto y una superficie exterior. El núcleo puede incluir regiones sólidos y líquidos, y algunos núcleos planetarios generar su propio campo magnético , que puede proteger sus atmósferas de viento solar pelar. [57]

Un planeta o luna de calor interior se produce a partir de las colisiones que crearon el cuerpo, los materiales radiactivos (por ejemplo, uranio , torio , y Al 26 ), o de calentamiento de marea . Algunos planetas y lunas acumular suficiente calor para procesos geológicos tales como el vulcanismo y la tectónica. Those that accumulate or retain an atmosphere can also undergo surface erosion from wind or water. Smaller bodies, without tidal heating, cool more quickly; and their geological activity ceases with the exception of impact cratering. [ 58 ]

[ edit ] Stellar astronomy

The Ant planetary nebula . Ejecting gas from the dying central star shows symmetrical patterns unlike the chaotic patterns of ordinary explosions.

The study of stars and stellar evolution is fundamental to our understanding of the universe. The astrophysics of stars has been determined through observation and theoretical understanding; and from computer simulations of the interior. [ 59 ]

Star formation occurs in dense regions of dust and gas, known as giant molecular clouds . When destabilized, cloud fragments can collapse under the influence of gravity, to form a protostar . A sufficiently dense, and hot, core region will trigger nuclear fusion , thus creating a main-sequence star . [ 60 ]

Almost all elements heavier than hydrogen and helium were created inside the cores of stars. [ 59 ]

The characteristics of the resulting star depend primarily upon its starting mass. The more massive the star, the greater its luminosity, and the more rapidly it expends the hydrogen fuel in its core. Over time, this hydrogen fuel is completely converted into helium, and the star begins to evolve . The fusion of helium requires a higher core temperature, so that the star both expands in size, and increases in core density. The resulting red giant enjoys a brief life span, before the helium fuel is in turn consumed. Very massive stars can also undergo a series of decreasing evolutionary phases, as they fuse increasingly heavier elements. [ 61 ]

The final fate of the star depends on its mass, with stars of mass greater than about eight times the Sun becoming core collapse supernovae ; [ 62 ] while smaller stars form planetary nebulae , and evolve into white dwarfs . [ 63 ] The remnant of a supernova is a dense neutron star , or, if the stellar mass was at least three times that of the Sun, a black hole . [ 64 ] Close binary stars can follow more complex evolutionary paths, such as mass transfer onto a white dwarf companion that can potentially cause a supernova. [ 65 ] Planetary nebulae and supernovae are necessary for the distribution of metals to the interstellar medium; without them, all new stars (and their planetary systems) would be formed from hydrogen and helium alone. [ 66 ]

[ edit ] Galactic astronomy

Observed structure of the Milky Way 's spiral arms

Our solar system orbits within the Milky Way , a barred spiral galaxy that is a prominent member of the Local Group of galaxies. It is a rotating mass of gas, dust, stars and other objects, held together by mutual gravitational attraction. As the Earth is located within the dusty outer arms, there are large portions of the Milky Way that are obscured from view.

In the center of the Milky Way is the core, a bar-shaped bulge with what is believed to be a supermassive black hole at the center. This is surrounded by four primary arms that spiral from the core. This is a region of active star formation that contains many younger, population I stars. The disk is surrounded by a spheroid halo of older, population II stars, as well as relatively dense concentrations of stars known as globular clusters . [ 67 ]

Between the stars lies the interstellar medium , a region of sparse matter. In the densest regions, molecular clouds of molecular hydrogen and other elements create star-forming regions. These begin as a compact pre-stellar core or dark nebulae , which concentrate and collapse (in volumes determined by the Jeans length ) to form compact protostars. [ 60 ]

As the more massive stars appear, they transform the cloud into an H II region of glowing gas and plasma. The stellar wind and supernova explosions from these stars eventually serve to disperse the cloud, often leaving behind one or more young open clusters of stars. These clusters gradually disperse, and the stars join the population of the Milky Way. [ 68 ]

Kinematic studies of matter in the Milky Way and other galaxies have demonstrated that there is more mass than can be accounted for by visible matter. A dark matter halo appears to dominate the mass, although the nature of this dark matter remains undetermined. [ 69 ]

[ edit ] Extragalactic astronomy

This image shows several blue, loop-shaped objects that are multiple images of the same galaxy, duplicated by the gravitational lens effect of the cluster of yellow galaxies near the middle of the photograph. The lens is produced by the cluster's gravitational field that bends light to magnify and distort the image of a more distant object.

The study of objects outside our galaxy is a branch of astronomy concerned with the formation and evolution of Galaxies ; their morphology and classification ; and the examination of active galaxies , and the groups and clusters of galaxies . The latter is important for the understanding of the large-scale structure of the cosmos .

Most galaxies are organized into distinct shapes that allow for classification schemes. They are commonly divided into spiral , elliptical and Irregular galaxies. [ 70 ]

As the name suggests, an elliptical galaxy has the cross-sectional shape of an ellipse . The stars move along random orbits with no preferred direction. These galaxies contain little or no interstellar dust; few star-forming regions; and generally older stars. Elliptical galaxies are more commonly found at the core of galactic clusters, and may be formed through mergers of large galaxies.

A spiral galaxy is organized into a flat, rotating disk, usually with a prominent bulge or bar at the center, and trailing bright arms that spiral outward. The arms are dusty regions of star formation where massive young stars produce a blue tint. Spiral galaxies are typically surrounded by a halo of older stars. Both the Milky Way and the Andromeda Galaxy are spiral galaxies.

Irregular galaxies are chaotic in appearance, and are neither spiral nor elliptical. About a quarter of all galaxies are irregular, and the peculiar shapes of such galaxies may be the result of gravitational interaction.

An active galaxy is a formation that is emitting a significant amount of its energy from a source other than stars, dust and gas; and is powered by a compact region at the core, usually thought to be a super-massive black hole that is emitting radiation from in-falling material.

A radio galaxy is an active galaxy that is very luminous in the radio portion of the spectrum, and is emitting immense plumes or lobes of gas. Active galaxies that emit high-energy radiation include Seyfert galaxies , Quasars , and Blazars . Quasars are believed to be the most consistently luminous objects in the known universe. [ 71 ]

The large-scale structure of the cosmos is represented by groups and clusters of galaxies. This structure is organized in a hierarchy of groupings, with the largest being the superclusters . The collective matter is formed into filaments and walls, leaving large voids in between. [ 72 ]

[ edit ] Cosmología

Cosmology (from the Greek κόσμος "world, universe" and λόγος "word, study") could be considered the study of the universe as a whole.

Observations of the large-scale structure of the universe , a branch known as physical cosmology , have provided a deep understanding of the formation and evolution of the cosmos. Fundamental to modern cosmology is the well-accepted theory of the big bang , wherein our universe began at a single point in time, and thereafter expanded over the course of 13.7 Gyr to its present condition. [ 73 ] The concept of the big bang can be traced back to the discovery of the microwave background radiation in 1965. [ 73 ]

In the course of this expansion, the universe underwent several evolutionary stages. In the very early moments, it is theorized that the universe experienced a very rapid cosmic inflation , which homogenized the starting conditions. Thereafter, nucleosynthesis produced the elemental abundance of the early universe. [ 73 ] (See also nucleocosmochronology .)

When the first neutral atoms formed from a sea of primordial ions, space became transparent to radiation, releasing the energy viewed today as the microwave background radiation. The expanding universe then underwent a Dark Age due to the lack of stellar energy sources. [ 74 ]

A hierarchical structure of matter began to form from minute variations in the mass density. Matter accumulated in the densest regions, forming clouds of gas and the earliest stars . These massive stars triggered the reionization process and are believed to have created many of the heavy elements in the early universe, which, through nuclear decay, create lighter elements, allowing the cycle of nucleosynthesis to continue longer. [ 75 ]

Gravitational aggregations clustered into filaments, leaving voids in the gaps. Gradually, organizations of gas and dust merged to form the first primitive galaxies. Over time, these pulled in more matter, and were often organized into groups and clusters of galaxies, then into larger-scale superclusters. [ 76 ]

Fundamental to the structure of the universe is the existence of dark matter and dark energy . These are now thought to be its dominant components, forming 96% of the mass of the universe. For this reason, much effort is expended in trying to understand the physics of these components. [ 77 ]

[ edit ] Interdisciplinary studies

Astronomy and astrophysics have developed significant interdisciplinary links with other major scientific fields. Archaeoastronomy is the study of ancient or traditional astronomies in their cultural context, utilizing archaeological and anthropological evidence. Astrobiology is the study of the advent and evolution of biological systems in the universe, with particular emphasis on the possibility of non-terrestrial life.

The study of chemicals found in space, including their formation, interaction and destruction, is called astrochemistry . These substances are usually found in molecular clouds , although they may also appear in low temperature stars, brown dwarfs and planets. Cosmochemistry is the study of the chemicals found within the Solar System , including the origins of the elements and variations in the isotope ratios. Both of these fields represent an overlap of the disciplines of astronomy and chemistry. As " forensic astronomy ", finally, methods from astronomy have been used to solve problems of law and history.

[ edit ] Amateur astronomy

Amateur astronomers can build their own equipment, and can hold star parties and gatherings, such as Stellafane .

Astronomy is one of the sciences to which amateurs can contribute the most. [ 78 ]

Collectively, amateur astronomers observe a variety of celestial objects and phenomena sometimes with equipment that they build themselves . Common targets of amateur astronomers include the Moon, planets, stars, comets, meteor showers, and a variety of deep-sky objects such as star clusters, galaxies, and nebulae. One branch of amateur astronomy, amateur astrophotography , involves the taking of photos of the night sky. Many amateurs like to specialize in the observation of particular objects, types of objects, or types of events which interest them. [ 79 ] [ 80 ]

Most amateurs work at visible wavelengths, but a small minority experiment with wavelengths outside the visible spectrum. This includes the use of infrared filters on conventional telescopes, and also the use of radio telescopes. The pioneer of amateur radio astronomy was Karl Jansky , who started observing the sky at radio wavelengths in the 1930s. A number of amateur astronomers use either homemade telescopes or use radio telescopes which were originally built for astronomy research but which are now available to amateurs ( eg the One-Mile Telescope ). [ 81 ] [ 82 ]

Amateur astronomers continue to make scientific contributions to the field of astronomy. Indeed, it is one of the few scientific disciplines where amateurs can still make significant contributions. Amateurs can make occultation measurements that are used to refine the orbits of minor planets. They can also discover comets, and perform regular observations of variable stars. Improvements in digital technology have allowed amateurs to make impressive advances in the field of astrophotography. [ 83 ] [ 84 ] [ 85 ]

[ edit ] Unsolved problems in astronomy

Although the scientific discipline of astronomy has made tremendous strides in understanding the nature of the universe and its contents, there remain some important unanswered questions. Answers to these may require the construction of new ground- and space-based instruments, and possibly new developments in theoretical and experimental physics.

[ editar ] Véase también

[ editar ] Referencias

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[ editar ] Bibliografía


[ editar ] Enlaces externos