50 descubrimientos, ideas y conceptos en astronomía

GUÍA BREVE

F an Fr anço çois ois is Freessssinn

Título original 30-Second Astronomy Edición Jason Hook, Stephanie Evans Texto de glosarios Charles Phillips Texto de perfiles Viv Croot Ilustraciones Ivan Hissey Diseño Ginny Zeal Traducción Dulcinea Otero-Piñeiro Revisión científica y técnica de la edición en lengua española David Galadí-Enríquez Astrónomo Doctor en Física

Coordinación de la edición en lengua española Cristina Rodríguez Fischer Primera edición en lengua española 2013 Nueva edición en rústica 2017 © 2013 Art Blume, S. L. Carrer de les Alberes, 52, 2.º, Vallvidrera 08017 Barcelona Tel. 93 205 40 00 e-mail info@blume.net © 2013 The Ivy Press Limited East Sussex, Reino Unido I.S.B.N.: 978-84-17056-06-3 Impreso en China Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, sea por medios mecánicos o electrónicos, sin la debida autorización por escrito del editor.

WWW.BLUME.NET Este libro se ha impreso sobre papel manufacturado con materia prima procedente de bosques de gestión responsable. En la producción de nuestros libros procuramos, con el máximo empeño, cumplir con los requisitos medioambientales que promueven la conservación y el uso responsable de los bosques, en especial de los bosques primarios. Asimismo, en nuestra preocupación por el planeta, intentamos emplear al máximo materiales reciclados, y solicitamos a nuestros proveedores que usen materiales de manufactura cuya fabricación esté libre de cloro elemental (ECF) o de metales pesados, entre otros.

CONTENIDO

6 8

Prólogo Introducción

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Los Planetas GLOSARIO Mercurio Venus La Tierra La Luna Marte Júpiter Biografía: Galileo Saturno Urano y Neptuno

32 34 36 38 40

El Sistema Solar GLOSARIO El Sol El viento solar Éride, Plutón y planetas enanos Asteroides Biografía: Copérnico Cometas Meteoros

42 44 46 48

50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70

Las Estrellas GLOSARIO Color y brillo de las estrellas Estrellas binarias Estrellas variables Estrellas gigantes Enanas blancas Púlsares Biografía: Jocelyn Bell Burnell Supernovas Agujeros negros

72 74 76 78 80 82 84 86 88

La Galaxia GLOSARIO Constelaciones Nubes moleculares y nebulosas Objetos Messier La Galaxia Biografía: Wilhelm Herschel Las otras galaxias Estructuras extragalácticas

90 92 94 96 98 100 102 104 106

El Universo GLOSARIO La Gran Explosión El universo en expansión Biografía: Edwin Hubble Fondo cósmico de microondas Más allá de la luz visible Rayos X cósmicos Fuentes explosivas de rayos gamma Cuásares Materia oscura Energía oscura

108 110 112

114 116 118 120 122 124 126 128 130 132

Espacio y tiempo GLOSARIO Años luz y pársecs Elipses y órbitas El espectro de la luz Gravitación Relatividad Lentes gravitatorias Biografías: Fritz Zwicky Agujeros de gusano

134 136 138 140 142 144 146 148 150

Otros mundos GLOSARIO Extraterrestres Biografía: Carl Sagan Exoplanetas Los júpiter calientes Súper-Tierras y planetas oceánicos Hacia otras Tierras Signos de vida extraterrestre

152 154 156 158 160

APÉNDICE Recursos Sobre los autores de este libro Índice Agradecimientos

LA TIERRA astronomía en 30 segundos La Tierra es una esfera densa de EXPLOSIÓN EN 3 SEGUNDOS

El astrónomo Carl Sagan dijo de la Tierra: «Ahí está.

Es nuestro hogar. Somos nosotros... una mota de polvo suspendida en un rayo de sol». ÓRBITA EN 3 MINUTOS

Desde que los primeros satélites artificiales tomaron fotografías de la Tierra, la hemos llamado con frecuencia «el planeta azul» debido al predominio en ella de océanos azules.

Sin embargo, el agua representa tan solo el 0.02 % de la masa de la Tierra; los océanos son como un manto fino de papel azul que cubre una bola marrón. Y tan solo el 0.01 % del agua de la Tierra está accesible en forma de agua dulce, de la que dependen millones de especies, incluido el Homo sapiens.

18 g Los planetas

hierro y roca, el mayor cuerpo sólido del Sistema Solar. Se formó hace 4500 millones de años a partir de una masa de polvo y gas que quedó tras la formación del Sol. Aunque la compactación de la Tierra finalizó prácticamente en 10 millones de años, en rigor su formación aún no ha concluido, porque la Tierra aún presenta actividad geológica. La corteza terrestre se encuentra dividida en 15 segmentos llamados placas tectónicas que miden entre 5 y 50 km de grosor, y todas ellas flotan lentamente sobre un manto de silicatos. Bajo el manto reside un núcleo de hierro-níquel. La superficie de la Tierra, esa fina capa sobre un objeto rocoso y pequeño que orbita alrededor de una estrella, un fenómeno muy común en los arrabales de una galaxia cualquiera, es hasta la fecha el único lugar que sepamos que albergue vida. La vida apareció en la Tierra durante los primeros mil millones de años de su historia y evolucionó hasta dar lugar a millones de especies. La vegetación es la forma de vida dominante en la Tierra, al menos en términos de biomasa e impacto ambiental.

Ha modificado la composición atmosférica y podría detectarse desde el espacio lejano gracias a su reflectividad característica en el infrarrojo.

TEMAS RELACIONADOS

Véanse también SÚPER-TIERRAS Y PLANETAS OCEÁNICOS página 146 HACIA OTRAS TIERRAS página 148

MINIBIOGRAFÍAS CARL SAGAN

1934-1996

Astrónomo, astrofísico y escritor estadounidense.

TEXTO EN 30 SEGUNDOS François Fressin

El planeta Tierra es una bola de barro y metal cubierta por una capa fina de agua.

ESTRELLAS GIGANTES astronomía en 30 segundos La amplia variedad de color y brillo EXPLOSIÓN EN 3 SEGUNDOS

Las estrellas gigantes son entre 10 y 100 veces mayores que el Sol, y hasta 1000 veces más brillantes que él. ÓRBITA EN 3 MINUTOS

Las estrellas aún más grandes y brillantes se denominan supergigantes e hipergigantes. El récord de la estrella de mayor tamaño que se conoce hasta ahora lo ostenta VY Canis Majoris, una hipergigante roja alrededor de 2000 veces mayor que el Sol, y 500 000 veces más luminosa que él. Si VY Canis Majoris residiera en el centro del Sistema Solar, su superficie llegaría más allá de la órbita de Júpiter.

60 g Las estrellas

que presentan las estrellas al introducirlas en el diagrama de Hertzsprung-Russell demuestra que muchas de ellas tienen edades, tamaños, luminosidades y masas muy distintas de los del Sol. La clase más rara la constituyen las estrellas gigantes. Las gigantes azules son las estrellas más calientes y masivas. Producen energía a un ritmo prodigioso para contrarrestar el empuje hacia el interior de la gravitación y, por tanto, consumen muy deprisa el combustible disponible y su vida dura tan solo unos pocos millones de años. Su característica y brillante luz azul predomina en los cúmulos abiertos de estrellas que perfilan los brazos de las galaxias espirales con episodios recientes de formación estelar. Las gigantes rojas, en cambio, son más comunes. Son astros con menos masa que han pasado a una fase evolutiva posterior a la producción de energía mediante la mera fusión del hidrógeno en helio en su centro. El núcleo de las gigantes rojas empieza a comprimirse bajo la gravitación y se calienta hasta desencadenar fases ulteriores y más complejas de combustión nuclear.

El incremento de luminosidad resultante infla las capas exteriores del astro gigante, de tal modo que la superficie de la abultada estrella pierde temperatura y muestra un color mucho más rojizo. Estas estrellas se extinguen cuando estallan en forma de nebulosa planetaria o de supernova.

TEMAS RELACIONADOS

Véanse también COLOR Y BRILLO DE LAS ESTRELLAS página 54 SUPERNOVAS página 68

MINIBIOGRAFÍAS EJNAR HERTZSPRUNG

1873-1967

Astrónomo danés.

HENRY RUSSELL

1877-1957

Astrofísico estadounidense.

TEXTO EN 30 SEGUNDOS Andy Fabian

La expresión estrella gigante no es una mera hipérbole: Betelgueuse, por ejemplo, es una estrella que atraviesa sus últimas fases evolutivas y cuyo radio supera unas 1200 veces el del Sol.

LA GRAN EXPLOSIÓN astronomía en 30 segundos Una consecuencia obvia del EXPLOSIÓN EN 3 SEGUNDOS

Se cree que todo lo que existe en el universo surgió durante la Gran Explosión, que marcó el comienzo del espacio y del tiempo.

ÓRBITA EN 3 MINUTOS

Curiosamente, la expresión Gran Explosión la usó por primera vez como descripción despectiva una de las personas que más se opuso a esa teoría, Fred Hoyle. Aunque él defendía la alternativa de la cosmología del estado estacionario con una creación constante de materia, Hoyle y sus colegas demostraron que la cantidad tan grande y uniforme de helio que existe en todo el cosmos debió formarse en el universo primordial, y no solo mediante meras reacciones nucleares en el seno de las estrellas.

94 g El universo

descubrimiento de que el espacio se está expandiendo es que el universo tuvo que tener un comienzo. Toda la materia, el espacio y el tiempo empezaron a existir en un mismo punto de partida que denominamos la Gran Explosión (Big Bang).

Esta idea fue propuesta en un principio por Georges Lemaître como una solución posible a las ecuaciones einsteinianas de la relatividad general, y adquirió aceptación universal con el descubrimiento del fondo cósmico de microondas en 1964. Observaciones posteriores del modo en que cambia con el tiempo la población de galaxias que contienen fuentes de radio potentes respaldaron la idea de un universo en evolución. La comunidad astronómica no cuenta con una explicación sólida de qué desencadenó la Gran Explosión, porque los conocimientos actuales sobre las leyes físicas no son capaces de describir una fase tan caliente y densa de la materia, y en absoluto brindan descripción alguna de lo que pudo suceder «antes» de ese hecho. En una fracción diminuta de segundo el universo experimentó un breve período de inflación, lo que incrementó su tamaño con gran rapidez y dio lugar a la expansión continuada ulterior y al enfriamiento de su contenido.

Entonces empezaron a formarse las primeras partículas elementales, y las fuerzas fundamentales se separaron y adoptaron su naturaleza actual.

TEMAS RELACIONADOS

Véanse también EL UNIVERSO EN EXPANSIÓN página 96 FONDO CÓSMICO DE MICROONDAS página 100

MINIBIOGRAFÍAS ALEXANDR FRIDMAN

1888-1925

Matemático y físico ruso soviético.

GEORGES LEMAÎTRE

1894-1966

Astrónomo belga.

FRED HOYLE

1915-2001

Astrónomo británico.

MARTIN RYLE

1918-1984

Radioastrónomo británico.

TEXTO EN 30 SEGUNDOS Andy Fabian

La Gran Explosión alude al monumental suceso que tuvo lugar 13 700 millones de años atrás y que desencadenó la aparición del universo.

¿Cuá ¿C uánt uá ntto cal calor lor ha hace ce en Ve ce Venu n s? s? ¿Saabe b ustted e dife dife di fere reenc n iaar un un púl úlsar sar ddee un cu sa c ás ásar arr? ¿H ar? ¿Haayy un uunnivverssoo, o uunn mu multtiver mult iverrso iv so? o? ¿Q ¿ ué luggaarr noss coorrres corr espo pond ndee de nd dent n ro nt ro del el esqquueem maa innfi finita niita tam ment ment me ntee grande gr anndee de laas co cosa saas? s ¿Có Cómo mo se ca cart r ooggraf rt rafía ra e fonndo el do cós ósmi mico co de mi micr croo cr ooonddass? Y lo lo mááss a ract at raact ctiv ivo vo ddee tod odo: o: ¿ha hayy al a gu guiie ien máás aahhí ffuuer ien era? a??

Tien Ti enee us uste teed eenntr tree laas m maanoos la las as reesppue uest sttaass a es esta tas y much muchhass otr mu tras a cue as uest sttion stio one nes dee la ci cien enci cia ia mode odern deern rna. a. Tod a. odos doss obser bser bs erva vamo va moos ell cieelo m lo, pero peroo pe un via un iajjee por looss con onteni teeni n do dos os este esste tela lare la rees de d este stte liibr bro deja dejaarráá attóóni de nito to a cuaalqqui u erra.

50 desscu 50 cubr ubr brim im mie i ntos ntto oss, id dea eass y conc connccep co epto os en en astr as tron onnom míaa connceent n raa la pa p vo voro rosa ro saa inm nmen mensi ennsida ida dadd del ccoosm de del smos mos o en pe pequ pequ q eñños os boc ocad ocad ados os com os ompr pren pr ensi en sibl si b es bl paara mer eross ter errí rícoolaas: 50 de desc scub cub ubri rimi ri mien mi ento en toss to inncr creí eíbl b es quuee des bl esci ciien cien e de denn a la l Tie ierrra enn no máás de dos de os pág ágin inaass, unas inas unaass 300 00 pal a ab abrraas as y unna im imaaggen imag en..

Este peq Es eque que ueño ñoo vol olum meenn ofrrec e e un unaa ggiira ra por or el cos el o moos quue ar a ro roja ja luz ja u sobree los os obj bjet etos oss y luga luga lu g re ress má más form ffoorm midab idable able ab les, s, porq s, orqu que ex e pl pliic ica g an gr andees id ande idea eas, s, con once cept ptos pt os y des escu c br b im mieent ntos,, ntos y pr p es eseenntaa a loss cie ient ntífi nt ífi ífico ficoos y ob obse bse serv rvvad ador ores or es es que haan ttrrab qu abaj a addo taant aj ntoo pa p ra r esc scla scla l re rece cerr laa viddaa,, ce el uni el n veers rsoo y el el tod o oo.. Bieenv nven vennid idoss a bordo ordo or do..

E taa eddiición Es ciióónn es de del doct doctor do ctoorr Frran ct anç nço çoiss Fre çois ress ssin ss in,, in d l Ce de Centtro ro S m miith thsso soni nian ano de de Astro stro st rofí ofí físi físi sica ca de Harrvvarrd, Ha d Massa asssaach as chus uusset e ts ts, un unoo de de loss ast stró róóno nomo moss mo ddeel eeqqqui u po que ui u tra raba bajjaa en la mis isió sióón Kepl Kepl Ke pler de laa NASA. NA SA A El E doc o to tor or FFrres esssiin in desc desc de scub ubri rió loos prrim ri mer eros ooss ppllaanneettas tas del el tam amaño ddee la Ti Tierra errraa en ór ó bi b taa a rede al deedo dor ddee ottrraass est do stre reellllas rell a. as

Pre reser errva vam amos os se ell med dio io amb a ie am ien en nte te •R Reci cicl iclamoss y reuti icl eutiliz liza z mos mos. os • Ussamo amos mos pap pap pel e de de bo b bosque squ s gestio gestio tio on nado nad do d os de e mane an aner nera re ner ne esspon sp pon o sa sable. sab sabl

ISBN S BN 978-84-17 SBN 978- 8 4-170 978-8 4 -17 056-06 56-06 56-06-3 6 -3 3

9 788417 056063

m rcur me rccur uri rio io vveenuus laa tieerrra la luna la un na mart ma rte júúpi pitteer sattu sa turrn no uurrano ano y nept an nept ne ptuun no e sol el el vie el ien ntto so sola lar éérrid idee, e, plu lutó tón n y pl plaan anetas anet ettas as enaanoos aassste tero te roid ro iddeess coomeeta come tas as mete me teoorros o colo co olo lorr y brilllo lo de la lass es e trel trelllaas tr esstr trel e la el las bbiinari naarias as estr es trel elllaas vvaari r able ables ab lees estrrellla es lass gigaant ntes ntes es enanas en anas an as blanc laanccaass púls pú lssar ares eess supeern supe su r ovvass a uj ag ujerross neg egroos coons cons n te tela elaci laci c on o es e nuube bes mole moole l cu cula ullaare res y ne res nebu b lo losa osas oobbje jeto tos mes tos mess me ssie ssi ier ier llaa gaallaaxxia las ot las la otra raas ga galaxi laaxxiiaass esstr t ucctura tuu as exxtr trag aggal a ác ácti tica ti cas cas laa gran rraan ex expl plossió ión el uni el n ve verrsso en n exp x an ansi ssiión ó foond fon ndo có ndo cósm smic micco de de miccrooon nda dass más al a lá lá de la luzz vis issible ible ib le r yo ra yoss x cóóssm miccooss fuuen nte tess ex expllos osiv ivvaass de raayo yos ga gamm mmaa cuuásare arres es maate m teri ria os oscu ccuura ra en nerrgí g a osscuura ra aañ ños os luz uz y pár á seeccss eelllip ippses ips ses y órrbita tas ell esppectr ecctr tro ddee la luuz grav gr grav avit ittac ació ióón rela rela re lati t vi ti vida dad lentteess gra le ravi av tato taattoori ori rias as as aguj ag ujer eros de gu gusaan noo exxtr trat ater at erre er rreesttrrees es exxop oplan laane netaas lloos júpi júúpiitteer ca caliieen cali nte tes tes súpe sú perpe err-ti tieerrra rass y pl plan anet etas etas as oce ceán ánic icos coss h ci ha cia ot o rraas ttiiieerras ras ra sign sign si gnos nos o de vviida iddaa extra xttra rate aterr rres estr es ttrre