Los Fundamentos del Cosmos: Un Viaje por el Universo y sus Componentes

1. Los Pilares del Universo

• Materia y Energía: Los cuatro componentes fundamentales del universo son la materia, la energía, el espacio y el tiempo. En los inicios del universo, choques entre materia y antimateria provocaron su destrucción mutua, dejando un excedente de materia que se esparció por el universo.
• Isótopos: Son átomos de un mismo elemento químico cuyo número másico varía.
• Espacio-Tiempo: El espacio y el tiempo forman un tejido que se altera por la gravedad y se creó con la expansión del universo.
• Densidad: La densidad es crucial para la agregación de materia.
• Galaxia: Una galaxia es una vasta masa de gas y polvo que forma estrellas.

2. Pioneros de la Astronomía y la Cosmología

• Eratóstenes: Demostró que la Tierra no era plana y calculó su diámetro, área y volumen utilizando un pozo y la sombra del sol.
• Hiparco: Estimó los tamaños del Sol y la Luna en grados, minutos y segundos.
• Ptolomeo: Propuso el modelo geocéntrico, donde los astros se movían en bucles llamados epiciclos alrededor de la Tierra.
• Copérnico: Estableció el modelo heliocéntrico, con el Sol en el centro y los planetas moviéndose en la línea de la eclíptica.
• Galileo Galilei: Realizó observaciones pioneras con el telescopio, apoyando el modelo heliocéntrico.
• Johannes Kepler: Formuló las leyes del movimiento planetario, incluyendo que las órbitas son elípticas y que el radio vector de cualquier planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
• Isaac Newton: Desarrolló la ley de la gravitación universal, que describe la relación entre dos cuerpos en función de su masa y distancia.

3. Medición de Distancias Cósmicas

• Unidades de Medida:
  • Unidad Astronómica (UA): Dentro del Sistema Solar, 1 UA equivale a 150 millones de kilómetros.
  • Año Luz: Entre estrellas, 1 año luz equivale a 9.46 billones de kilómetros.
  • Pársec (pc): 1 pársec equivale a 3.26 años luz.
• Ley de Titius-Bode: Una regla empírica que predijo la existencia de objetos y zonas a investigar en el Sistema Solar.
• Paralaje: Método de medición que se lleva a cabo mediante triangulación en función de arcos. Cuanto más cerca esté un objeto, mayor será su desplazamiento aparente. Se aprecia el cambio de ángulo cada 6 meses. Halley utilizó el paralaje para medir distancias al Sol y planetas durante los tránsitos (el paso de planetas extrasolares por delante de sus estrellas).

4. Más Allá del Sistema Solar

4.1. Objetos Transneptunianos y la Nube de Oort

• Cinturón de Kuiper: Conjunto de objetos transneptunianos, incluyendo asteroides y cometas de periodo corto.
• Nube de Oort: Materia formada por restos de la formación del Sistema Solar, situada en sus confines.

4.2. Estrellas Variables y Supernovas

• Estrellas Variables (Cefeidas): También conocidas como "velas estándar", varían su brillo cada cierto tiempo. Tienen límites y su periodicidad depende de su brillo real.
• Supernovas Tipo Ia: Las supernovas del tipo Ia en galaxias lejanas siguen el mismo principio que las velas estándar. Detectar estas supernovas tuvo gran importancia en la teoría de la expansión universal del Big Bang.

4.3. El Efecto Doppler y la Expansión del Universo

• Efecto Doppler: Causado por un emisor de ondas en movimiento con respecto a un receptor. Las ondas cambian debido a la compresión y elongación. Cuando una fuente de sonido se acerca, el sonido es más agudo; en el espectro electromagnético, se desplaza al violeta (corrimiento al azul).
• Corrimiento al Rojo: Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan de nosotros debido al desplazamiento de su luz hacia el rojo, lo que apoya la expansión del universo.

4.4. Detección de Exoplanetas y Galaxias

• Detección de Exoplanetas: Si las estrellas "bailan" (oscilan), es porque hay un objeto orbitando. Si son dos estrellas y solo se ve una, la otra es muy brillante. Si es un planeta, se sabe por la masa. Este método se usa para buscar planetas extrasolares midiendo el "baile" de la estrella.
• Galaxias: Pueden chocar entre sí. El bulbo central de nuestra galaxia, la Vía Láctea, es Sagitario A*.
• Cúmulos: Existen cúmulos estelares y agujeros negros, así como cúmulos galácticos.

5. La Vida de las Estrellas

• Características Principales: Las estrellas son astros muy masivos, compuestos principalmente de hidrógeno y helio, que fabrican elementos químicos más pesados. Pueden formar sistemas binarios o grupos.
• Nacimiento: Se forman por la condensación de nubes de gas y polvo comprimidas, que dan lugar a discos protoplanetarios y embriones de protoestrellas.
• Evolución Estelar:
  • Estrellas como el Sol: Una estrella amarilla de aproximadamente 5 mil millones de años, compuesta de hidrógeno y un 20% de helio. Su vida finaliza como gigante roja y luego como enana blanca.
  • Estrellas Masivas: Una nebulosa masiva evoluciona a gigante roja, luego a supernova y finalmente a un agujero negro o estrella de neutrones.

6. Nuestro Sistema Solar

6.1. El Sol: Nuestra Estrella Central

• Composición y Edad: Estrella amarilla de 5 mil millones de años, compuesta principalmente de hidrógeno y helio.
• Manchas Solares: Puntos fríos en la fotosfera.
• Estructura Interna:
  • Núcleo: 14 millones de Kelvin. Reacciones termonucleares generan energía a altas presiones y temperaturas.
  • Zona Radiativa: Transmite calor y radiación (100 millones de Kelvin).
  • Zona Convectiva: Corrientes de plasma transportan energía.
• Atmósfera Solar:
  • Fotosfera: 6000 Kelvin, donde se emiten los fotones que nos dan luz y color.
  • Cromosfera: Capa visible durante los eclipses.
  • Corona: Gases que rodean el Sol.
• Radiación y Campo Magnético: Emite radiación desde el infrarrojo. Calienta los planetas próximos. Su campo magnético invierte su polaridad cada 11 años.

6.2. Los Planetas del Sistema Solar

• Mercurio: El planeta más interno, rocoso, rico en metales, con cráteres de impacto y actividad volcánica pasada.
• Venus: Atmósfera densa a 480°C, pocos cráteres, fuerte efecto invernadero, sin agua líquida.
• Marte: Atmósfera tenue, volcanes grandes, hemisferio norte llano, casquetes polares, estaciones extremas. Gravedad de 1/3 de la Tierra. Posible agua subterránea o congelada.
• Júpiter: El planeta de mayor masa, con una capa interna de hidrógeno y helio y un núcleo rocoso. Rotación rápida, anillos oscuros y opacos.
• Saturno: Menor densidad, achatado, capa externa de gases ligeros. Anillos fijos con ondas de densidad y lunas pastoras. Presenta auroras polares.
  • Titán: El segundo satélite más grande, con atmósfera densa.
  • Encélado: Presenta fisuras con agua.
• Urano: Anillos verticales, eje de rotación perpendicular, compuesto de gases ligeros y metales. Sus satélites rotan verticalmente.
  • Titania: El satélite más grande.
  • Miranda: Geología inusual, con signos de regeneración.
• Neptuno: Fuertes vientos, nubes de agua.
  • Tritón: Su satélite más grande.
• Plutón: Planeta enano.

6.3. Otros Cuerpos del Sistema Solar

• Cometas: Objetos con órbitas excéntricas. Son residuos del Sistema Solar, compuestos de hielo, que desprenden colas al acercarse al Sol.
• Meteoritos: Objetos sólidos que impactan sobre la Tierra.
  • Aerolitos (rocas): Condritas y acondritas.
  • Sideritos: Compuestos principalmente de hierro.
  • Siderolitos: Compuestos de hierro y magnesio.