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jueves, 13 de septiembre de 2007

¿Tiene un límite el universo?

Cuando se mejoraron los telescopios, los astrónomos empezaron a darse cuenta de que nuestra Galaxia parece formar parte de un cúmulo local que incluye la Nube de Magallanes, La Galaxia de Andrómeda y 3 pequeñas Galaxias satélites, próximas a la misma, más algunas otras pequeñas Galaxias, para un total aproximado de 19 miembros. Entonces se aprecia que las Galaxias forman cúmulos y los cúmulos forman largas cadenas de cúmulos, existiendo un espacio entre ellas. Se sabe que este espacio intergaláctico contiene materia distribuida con muy poca densidad y, de vez en cuando, estrellas desperdigadas. Además, las regiones mas exteriores de algunas de las galaxias que constituyen un cúmulo parecen superponerse y entremezclarse. Quizá lo más sorprendente de todo sea el hecho de que una o dos fotografías han revelado la existencia de ciertas cintas luminosas de materia situada entre galaxias muy separadas. Estas bandas son una prueba definitiva de que los espacios intergalácticos no están vacíos.

Por muy interesante que haya sido el descubrimiento de la materia intergaláctica, su presencia plantea un difícil problema a los astrónomos cuando intentan medir las distancias de las galaxias. La distancia de una galaxia se calcula midiendo la luminosidad de la misma, y aquí es donde surge el problema. Cuanto mayor sea la cantidad de materia intergaláctica existente mayor será la cantidad de luz absorbida al atravesar el espacio que separa la galaxia y el observador terrestre. Esto representa el que las galaxias pueden aparecer más débiles de lo que debieran. Si conociésemos exactamente la cantidad de materia intergaláctica que existe (y como está distribuida en el espacio) podríamos calcular el porcentaje de luz absorbida y luego determinar las distancias a partir de los valores obtenidos. Desgraciadamente, no conocemos aun cuánta materia hay en el espacio intergaláctico ni tampoco la forma en que está distribuida por dicho espacio. Si añadimos este problema a los ya mencionados, comprenderemos en seguida por qué los astrónomos van con tanto cuidado cuando hablan de distancias aunque sea de las galaxias más próximas. Y aun las distancias de estas últimas deben ser consideradas como provisionales.

Tal vez con el tiempo, mediante los radiotelescopios, los astrónomos lleguen a resolver el problema de las distancias. Sabemos que el polvo interestelar no afecta a las ondas radioeléctricas tanto como a las luminosas, y puede ser que ocurra lo mismo con la materia intergaláctica, que probablemente contiene algo de polvo inclusive. Si es así, los radiotelescopios pueden aportar una ayuda muy considerable. Como ejemplo de su poder de penetración con respecto al polvo, basta considerar el estudio de nuestra Galaxia. Debido a la presencia de polvo en la misma, los telescopios ópticos son incapaces de fotografiar las regiones centrales del núcleo o las zonas exteriores de la Galaxia. Pero con los radiotelescopios no influye el polvo y es posible observar dichas regiones. La radioastronomía ha permitido llegar a la conclusión de que vivimos en una galaxia espiral del tipo Sb y de que el Sol y sus planetas están situados en uno de los brazos de dicha espiral. Probablemente no toda la materia intergaláctica es polvo; una parte de la misma debe ser hidrógeno gaseoso, como el que se encuentra en el interior de nuestra Galaxia. Aunque la mayor parte de este gas es invisible para los telescopios ópticos puede ser registrado por los radiotelescopios, puesto que emite ondas radioeléctricas de 21 cm de longitud. Si el hidrógeno intergaláctico emite a una longitud de onda similar, el radiotelescopio será una vez más el instrumento más importante y preciso para estudiarlo. Cualquiera que sea su distancia actual, sabemos que la mayor parte de las galaxias lejanas están situadas a miles de millones de años-luz de nosotros.

Desde el principio ya podemos eliminar la posibilidad de observar el movimiento de galaxias que atraviesen perpendicularmente nuestra visual. Tomemos por ejemplo la galaxia de Andrómeda; hace sólo 40 años que los astrónomos descubrieron que está situada más allá de nuestra propia Galaxia. Supongamos que dicha galaxia se moviera perpendicularmente a nuestra visual a una velocidad de 800 km/seg. En 40 años habría recorrido una distancia igual a la décima parte de un año-luz. Sabiendo que se encuentra a dos millones de años-luz de nosotros, esta "pequeña" distancia sería imposible de registrar. Aunque no podemos ni observar un movimiento muy rápido en sentido perpendicular a nuestra visual, sí es posible medir velocidades mucho más pequeñas en dirección de dicha visual, hacia nosotros o en sentido contrario. Esto puede conseguirse recurriendo al efecto Doppler de las rayas espectrales. Y cuando aplicamos este método de medida nos encontramos con resultados muy sorprendentes. Para empezar, cada galaxia individual (excepto algunas del Grupo Local) muestra un corrimiento hacia el rojo de sus rayas espectrales, lo cual indica que casi todas estas galaxias y cúmulos de galaxias que nos rodean se alejan de nosotros hacia el espacio exterior.

Además los astrónomos americanos Edwin Hubble y Milton Humason descubrieron que esta velocidad de alejamiento, o velocidad de recesión, aumenta a medida que las galaxias están más lejos de nosotros. Por ejemplo, uno de los cúmulos de galaxias de la constelación de la Virgen, que se encuentra a unos 50 millones de años-luz, se aleja de nosotros a una velocidad de 1.000 km/seg. Estas velocidades de recesión son impresionantes, pero al considerar sus valores para galaxias aún más remotas nos encontramos con que son realmente indescriptibles. El cúmulo del Boyero, que está a una distancia de casi 3.500 millones de años-luz, se aleja de nosotros a una velocidad de 100.000 km/seg. Y no hay razón alguna que nos impida creer que haya galaxias más distantes, tales como las que sólo se pueden registrar con un potente radiotelescopio, que se muevan a mayores velocidades. De las observaciones realizadas los científicos han deducido la relación existente entre la distancia de una galaxia y la velocidad con que se mueve. Han resultado que para cada incremento de millones de años-luz en la distancia hay un aumento de unos 150 km/seg en la velocidad. Por ejemplo, si una galaxia se aleja de nosotros a 2.000 km/seg, otra que esté 5 millones de años-luz más alejada se moverá a 2.150 km/seg.

Tales hechos nos llevan a conclusiones que pueden parecer algo extrañas, ¡por ejemplo, que hay un límite a la cantidad de universo observable por nosotros! Siempre nos encontraríamos con el mismo problema, pues éste tiene su origen precisamente en la particular forma de estar constituido el universo. Comprenderemos esto si consideramos una galaxia que se aleje cada vez más de nosotros. Por cada incremento de 5 millones de años-luz en la distancia, su velocidad de recesión aumenta en unos 150 km/seg. Veamos lo que ocurre si consideramos las galaxias del cúmulo de Boyero y continuamos alejándonos. Dichas galaxias, a 3.500 millones de años-luz, están alejándose de nosotros a una velocidad de 100.000 km/seg. Por lo tanto, si imaginamos galaxias situadas millones de años-luz más allá, éstas deben tener una velocidad de 100.150 km/seg. Continuando de esta forma, las galaxias situadas 100 millones de años-luz más lejos que el cúmulo del Boyero estarán moviéndose a 103.000 km/seg. Aquellas que estén a 1.000 millones de años-luz se mueven a una velocidad de 130.000 km/seg, y aquéllas situadas a más de 6.500 millones de años-luz se desplazarán a razón de 300.000 km/seg, que es la velocidad de la luz. Luego las galaxias situadas a 6.500 millones de años-luz más lejos que el cúmulo del Boyero, o sea a unos 10.000 millones de años-luz de nosotros, serán siempre invisibles, porque las ondas luminosas y radioeléctricas que emiten nunca podrán llegar hasta nosotros. No obstante, los astrónomos están descubriendo cada día nuevos hechos que obligarán a una revisión de estos valores, de la misma manera que estos últimos fueron ya corregidos de los datos antiguos. Todas estas consideraciones y razonamientos nos inclinan, pues, a creer que vivimos en un universo del cual sólo podemos observar una parte del mismo. Se trata de un universo en continua expansión, donde las galaxias se alejan de nosotros constantemente y en el cual las más lejanas se mueven a velocidades mayores que las más cercanas.

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