Planetas y estrellas

PLANETAS Y ESTRELLAS

Realizado por:

Andrés Agrelo Pereira

Rubén Balsa Díaz

Zaira Sánchez Alonso

Andrea Amenedo Seijas

Thalía Fernández Rodríguez

Uxía Sanjurjo Calvo

María Ansede Novo

Alberto Fraga Miragaya

Jorge Tomé Carreira

David Arias Blanco

Óscar López-Felpeto Beres

María Vidal Rodríguez

(Alumnos de Física y Química de 4º ESO - IES Poeta Díaz Castro)

ÍNDICE

ESTRELLAS - ¿Qué es una estrella?

- Composición de las estrellas - Formación y muerte de las estrellas - Clasificación de las estrellas - Constelaciones

PLANETAS - Teoría sobre la formación de los planetas del Sistema Solar - Planetas del Sistema Solar - Planetas enanos del Sistema Solar

WEBGRAFÍA

ESTRELLAS

¿Qué es una estrella?

Una estrella es todo objeto astronómico que brilla con luz propia. De modo más técnico y preciso, una estrella es una enorme esfera de gas que es atraído hacia su interior por la fuerza gravitatoria. La presión en el interior de la estrella es elevada, lo que origina una serie de reacciones nucleares en su interior que liberan energía hacia el exterior en forma de radiación electromagnética, luz y calor. Por esta razón las vemos brillar.

Composición de las estrellas Una estrella tiene un 75% de hidrógeno y un 23% de helio; el otro 2% está formado por elementos más pesados que formaron parte de otras estrellas que ya habían finalizado su ciclo antes que ella. Como ya hemos comentado, las estrellas están compuestas por hidrógeno, que mediante la reacción protónprotón se transforma en helio. Este proceso consiste en que cada cuatro átomos de hidrógeno se forma uno de helio. La suma de las masas de los núcleos de los átomos de hidrógeno es mayor que la suma de los núcleos de helio. Esta diferencia de masa es la que se transforma en luz y calor. Cuando el helio ya se ha formado, pasan a formarse otros elementos, más pesados, como el nitrógeno, el carbono, el oxígeno… hasta terminar con el hierro.

En resumen, las estrellas brillan quemando hidrógeno para convertirlo en helio en sus núcleos y más tarde en sus vidas crean elementos más pesados.

Estos elementos más pesados son el 2% de una estrella que se formará cuando ésta explote.

La composición de una estrella evoluciona durante su ciclo, a medida que va pasando el tiempo contiene más elementos pesados (mayor es su metalicidad*) mientras que el porcentaje de hidrógeno disminuye. Cuanto más antigua, más baja será su metalicidad. Ésta es una fuente de información para saber los cambios que ha sufrido la galaxia en la que se encuentra la estrella.

* Nota: La metalicidad de una estrella se denomina también electronegatividad y es el concepto astrofísico que se utiliza para describir la abundancia relativa de elementos más pesados que el helio en una estrella. Esos elementos reciben el nombre de metales independientemente de su posición en la tabla periódica.

Formación y muerte de las estrellas Las estrellas no son objetos inmutables: nacen, crecen, envejecen y mueren.Estos procesos suceden tan lentamente que no son apreciables en escalas de tiempo humanas. El nacimiento de una estrella, por ejemplo, dura varios cientos de miles de años y empieza cuando una región del medio interestelar se hace lo suficientemente densa para romper el equilibrio en el que estaba.

Grandes masas de gas que se encuentran en galaxias formando extensas nubes moleculares en el medio interestelar, colapsan para formar estrellas. El proceso de formación de una estrella da lugar a un objeto central muy denso, llamado PROTOESTRELLA, que termina por formar una esfera de gas. Dicha esfera se contrae más rápidamente que el resto de la nube. La densidad de la protoestrella es todavía pequeña y la radiación escapa libremente. Debido a esto, la protoestrella apenas aumenta su temperatura hasta después de cientos de miles de años.

La contracción del gas aumenta la temperatura hasta que en el interior se alcanza el millón de grados centígrados. En este punto tienen lugar las reacciones nucleares (núcleos de hidrógeno se combinan con núcleos de deuterio para formar helio). Estas reacciones liberan gran cantidad de energía y se detiene la contracción de la estrella. Cuando finaliza la liberación de energía, la contracción comienza de nuevo y la temperatura de la estrella vuelve a aumentar. En un momento dado empieza una nueva reacción de fusión entre el hidrógeno y el helio para formar litio y así sucesivamente por lo que de nuevo lilbera energía y se detiene, de nuevo, la contracción. Cuando los materiales más ligeros se consumen, la contracción se reanuda y la estrella entra en la

etapa final de su desarrollo. La reacción termonuclear con el hidrógeno como uno de los reactivos continúa hasta que se consume todo el hidrógeno.

El agotamiento del hidrógeno marca el principio del fin en la vid de una estrella. Ésta se desprende de sus gases exteriores, la estrella se comprime y forma una enana blanca muy densa. A lo largo de billones de años, se enfría y se vuelve invisible.

Las estrellas muy pesadas (ocho o más veces la masa del Sol) terminan sus vidas muy repentinamente. Cuando se les acaba el combustible, se dilatan hasta convertirse en supergigantes rojas (alcanzan su mayor tamaño cuando todo el hidrógeno se ha convertido en helio). Tratan de mantenerse vivas consumiendo diferentes combustibles, pero esto sólo funciona durante unos cuantos miles de años. Después, producen una enorme explosión: la supernova. El brillo de la supernova sobrepasa el de todas las demás estrellas de su galaxia durante aproximadamente una semana. Luego, se desvanece rápidamente. La estrella devuelve al medio interestelar elementos más pesados que el hidrógeno que han sido sintetizados en su interior.

Clasificación de las estrellas Se pueden clasificar de muchas formas, pero en esta ocasión vamos a hacerlo por tamaño: Enanas rojas: Son las más comunes y también las más pequeñas. Su masa es muy inferior a la del Sol. Su temperatura superficial es inferior a 3500 K. Tienen hidrógeno y helio como combustible principal. Son las que tienen un período de vida más extenso. Ejemplo, estrella Ross 154.

Enanas blancas: Son las más pequeñas de todas ellas (tamaño similar a la Tierra). Son las más pesadas. Una cucharadita de su materia pesaría en la Tierra aproximadamente 5,5 toneladas. No tienen combustible y no generan calor. Con el tiempo, llegan a ser tan frías que deberían dejar de emitir calor y luz. Este proceso lleva mucho tiempo, incluso mas que la edad del universo.

Enanas negras: Son el resultados de las enanas blancas consumidas, por lo tanto no emiten luz, son cuerpos fríos e invisibles en el espacio. Se cree que el universo no tiene los suficientes años para que estas estrellas se formen, pues necesitan alrededor de 13700 millones de años y el universo tiene entre 13761 y 13835 millones de años. Son fácilmente confundibles con agujeros negros.

Gigantes rojas: También se llaman subgigantes. Esta fase sucede cuando una estrella ha consumido todo el hidrógeno de su núcleo, lo que provoca que la fusión se vea interrumpida y la estrella no pueda ya generar presión.

Supergigante: Son las estrellas más grandes del universo. Llegan a tener entre 10 y 50 veces la masa del Sol. Al ser tan enormes, consumen el hidrógeno de su núcleo a un ritmo muy rápido; por ello mueren jóvenes y cuando lo hacen, detonan causando una supernova, proceso por el cual se desintegran completamente.

Constelaciones Una constelación es una agrupación convencional de estrellas cuya posición en el cielo nocturno es aparentemente invariable. Las civilizaciones antiguas decidieron conectar diferentes estrellas con líneas imaginarias formando figuras mitológicas virtuales sobre la esfera celeste. En la inmensidad del espacio, en cambio, las estrellas de una constelación no necesariamente están localmente asociadas y pueden encontrarse a cientos de años luz unas de otras. Dichos grupos son completamente arbitrarios pues distintas culturas han ideado constelaciones diferentes incluso vinculando las mismas estrellas.

Existen 88 constelaciones. De ellas, las más conocidas son las del zodíaco: Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpio, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis.

Otras constelaciones también conocidas son: * Osa mayor: conocida también por el nombre de “carro” debido a la figura que forman sus siete estrellas principales. Se puede ver durante todo el año en el hemisferio norte. * Cisne: es fácil de encontrar en el cielo nocturno por su forma de cruz.

Representa la figura de un cisne con las alas abiertas.

* Orión: quizás es la más conocida del cielo. Sus estrellas son brillantes y visibles desde los dos hemisferios terrestres. Durante el invierno es visible a lo largo de toda la noche en el hemisferio norte y en verano, en el hemisferio sur.

Se distingue muy bien por las tres estrellas que forman el cinturón de Orión o las tres Marías.

PLANETAS

El Sistema Solar es nuestro sistema planetario. Está formado por el Sol, nuestra estrella, planetas y diferentes elementos como satélites (que acompañan a algunos planetas), cometas y asteroides.

Teorías sobre la formación de los planetas del Sistema Solar Existen dos teorías sobre la formación de los planetas del Sistema Solar.

La primera y más ampliamente aceptada, la acreción (agregación de materia) del núcleo, funciona bien explicando la formación de los planetas terrestres pero tiene problemas para explicar los planetas gigantes. La segunda, basada en la inestabilidad del disco, sí explica la formación de los planetas gigantes.

Los científicos continúan estudiando planetas dentro y fuera del Sistema Solar en un esfuerzo para tener una mejor comprensión de cuál de estas dos teorías es la más precisa. ⇒ Acreción del núcleo. Hace 4600 millones de años, el Sistema Solar era nebulosa solar. La gravedad colapsó el material sobre sí mismo, formando el Sol en el centro de la nebulosa. El material restante comenzó a agruparse. Las partículas pequeñas se agruparon unidas por la fuerza de la gravedad. El viento solar barrió los elementos más ligeros, desde las regiones cercanas, dejando sólo los materiales rocosos para crear los mundos terrestres más pequeños . En las regiones lejanas, el viento solar tuvo un menor impacto en los elementos más ligeros, permitíendoles unirse para formar gigantes de gas. Así, se crearon los cometas, planetas y lunas.

⇒ Inestabilidad del disco. Aunque el modelo de acreción del núcleo funciona bien para los planetas terrestres, los gigantes de gas habrían necesitado evolucionar rápidamente para capturar la gran cantidad de masa de gases más ligeros que contienen. Sin embargo, las simulaciones no han sido capaces de explicar esta rápida formación. Según los modelos, el proceso tarda varios millones de años, más del tiempo que los gases ligeros estuvieron disponibles

en el joven Sistema Solar. Al mismo tiempo, el modelo de acreción del núcleo enfrenta un problema de migración, dado que probablemente los planetas “bebés” caerían en espiral hacia el Sol en un corto período de tiempo.

Según una teoría relativamente nueva, la de inestabilidad del disco, los terrones de polvo y gas se unen temprano en la vida del sistema solar. Con el paso del tiempo, estos terrones se compactan lentamente en un planeta gigante. Estos planetas pueden formarse más rápido que aquellos que lo hacen por acreción del núcleo, algunas veces en unos pocos miles de años, permitiéndoles retener los gases más ligeros que se escapan velozmente.

También alcanzan rápidamente una masa que estabiliza su órbita, impidiendo que se precipiten hacia el Sol.

Conforme los científicos continúen estudiando los planetas dentro del Sistema Solar y alrededor de otras estrellas, mejor comprenderán cómo se forman dichos cuerpos.

Planetas del Sistema Solar Nuestro Sistema Solar está formado por ocho planetas muy diferentes entre ellos respecto a su tamaño, distancia respecto al Sol, temperatura en la superficie, composición… Los planetas del Sistema Solar, desde el más cercano al Sol al más lejano son: MERCURIO Con un diámetro de casi 5000 km, es menor que la Tierra pero más grande que la Luna. no tiene atmósfera que pueda dispersar la luz.

Los romanos le pusieron el nombre del mensajero de los dioses porque se movía más rápido que los demás planetas. Da la vuelta al Sol en menos de tres meses. En cambio,

Mercurio gira lentamente sobre su eje, una vez cada 58 días y medio. Antes lo hacía más rápido, pero la influencia del Sol le ha ido frenando. No tiene satélites. Su núcleo está formado, en parte, por hierro fundido. En el lado que está de cara al Sol, la superficie llega a temperaturas superiores a los 425ºC. Las zonas en sombra bajan hasta los −170ºC. VENUS Venus es el segundo planeta del Sistema Solar y el más semejante a La Tierra por su tamaño, masa, densidad y volumen. Sin embargo, tiene una composición diferente. Venus no tiene océanos y su densa atmósfera (compuesta principalmente por dióxido de carbono y prácticamente nada de vapor de agua, las nubes contienen gotas de ácido sulfúrico) provoca un efecto invernadero que eleva la temperatura hasta los 480 ºC. Es abrasador. Venus gira sobre su eje muy lentamente y en sentido contrario al de los otros planetas. El Sol sale por el oeste y se pone por el este, al revés de lo que ocurre en La Tierra. Además, el día en Venus (243 días terrestres) dura más que el año (225 días terrestres).

Su núcleo está formado por una mezcla de hierro y níquel líquido.

LA TIERRA Es el más conocido de todos y el mayor de los planetas rocosos. El único que alberga vida en el Sistema Solar. Eso hace que pueda retener una capa de gases, la atmósfera, que dispersa la luz y absorbe calor. De día evita que la Tierra se caliente demasiado y, de noche, que se enfríe.

Siete de cada diez partes de la superficie terrestre están cubiertas de agua. Los mares y océanos también ayudan a regular la temperatura. La temperatura media superficial es de 15ºC. Su núcleo tiene dos partes, una sólida y otra exterior líquida , compuestas ambas por hierro y níquel. Su atmósfera está formada por nitrógeno, oxígeno, dióxido de carbono y ozono fundamentalmente y, en pequeñas cantidades, por hidrógeno, helio, metano y vapor de agua.

MARTE Es el cuarto planeta del Sistema Solar. Conocido como el planeta rojo por sus tonos rosados, los romanos lo identificaban con la sangre y le pusieron el nombre de su dios de la guerra. Su diámetro es de 6779 km. Su núcleo es de hierro sólido rodeado de un núcleo más externo y líquido de sulfuro de hierro. En este planeta las temperaturas son tan frías y la presión tan baja que el agua no puede existir en estado líquido. Su atmósfera, poco densa está formada por dióxido de carbono, nitrógeno, argón y, en menores cantidades, oxígeno, vapor de agua, agua pesada, criptón y ozono. La temperatura media superficial es de −63ºC. Los veranos son cortos y calurosos mientras que los inviernos son largos y fríos. Las grandes diferencias de temperatura provocan vientos muy fuertes. Además, la erosión del suelo ayuda a formar tempestades de polvo y arena que degradan todavía más la superficie del planeta.

JÚPITER Es el planeta más grande del Sistema Solar, tiene casi dos veces y media materia que todos los otros planetas juntos y su volumen es mil veces el de la Tierra. Su composición es semejante a la del Sol. Su atmósfera está formada por hidrógeno, helio y metano, principalmente. También aparecen amoníaco, vapor de agua o etano.

Contiene nubes de color pastel que revelan fuertes corrientes atmosféricas y tempestades, por ello muestra franjas de diversos colores y algunas manchas.

La Gran Mancha Roja de Júpiter es una tormenta mayor que el diámetro de la Tierra situada en las latitudes tropicales del hemisferio sur. Dura desde hace 300 años y provoca vientos de 500 Km/h.

El núcleo es una mezcla de níquel, hierro y materiales rocosos. Recibe su nombre del dios romano Júpiter. Tiene muchos satélites. Cuatro de ellos fueron descubiertos por Galileo (Ío, Europa, Ganímedes y Calisto). Su rotación es la más rápida entre todos los planetas del Sistema Solar. La temperatura media superficial es de −120ºC.

SATURNO Saturno es el segundo planeta más grande del Sistema Solar y el único con anillos visibles desde la Tierra. Se ve claramente achatado por los polos a causa de la rápida rotación. Tiene 17 satélites. Su pequeño núcleo está formado por roca, hierro y níquel, rodeados de hidrógeno metálico líquido e hidrógeno gaseoso líquido. Sus famosos anillos tienen una composición dudosa, pero se sabe que contienen agua. Podrían ser icebergs o bolas de nieve mezcladas con polvo. La atmósfera es de hidrógeno, con un poco de helio y metano. Es el único planeta que tiene una densidad menor que el agua. Si encontrásemos un océano suficientemente grande, Saturno flotaría. Cerca del ecuador de Saturno el viento sopla a 500 Km/h. La temperatura media superficial es de −125ºC. URANO Es el séptimo planeta desde el Sol, el tercero más grande y el cuarto con más masa del Sistema Solar. La atmósfera de Urano está formada por hidrógeno, metano y otros hidrocarburos. El metano absorbe la luz roja, por eso refleja los tonos azules y verdes. Su núcleo es rocoso y está rodeado de agua, metano y amoníaco. Su distancia al Sol es el doble que la de Saturno. Está tan lejos que, desde Urano, el Sol parece una estrella más. Aunque, mucho más brillante que las otras. Su radio ecuatorial es unas cuatro veces el de la Tierra. Urano, descubierto por William Herschel en 1781, es visible sin telescopio. En 1977 se descubrieron los 9 primeros anillos de Urano. En 1986, la visita de la nave Voyager permitió medir y fotografiar los anillos, y descubrir dos nuevos. Los anillos de Urano son distintos de los de Júpiter y Saturno. El exterior, Epsilon está formado por grandes rocas de hielo y tiene color gris. Parece que hay otros anillos, o fragmentos, no muy amplios, de unos 50 metros. Tiene 27 satélites. De ellos, los más grandes son Titania, Miranda, Ariel, Umbriel y Oberon. La temperatura media superficial es de −210ºC.

NEPTUNO Neptuno es el planeta más exterior de los gigantes gaseosos y el primero que fue descubierto, en septiembre de 1846, gracias a predicciones matemáticas. El interior de Neptuno es hierro,roca y níquel fundidos con agua, metano y amoníaco líquidos. El exterior es hidrógeno, helio, vapor de agua y metano, que le da el color azul. Neptuno es un poco más pequeño que Urano, pero más denso. Neptuno es un planeta dinámico, con manchas que recuerdan las tempestades de Júpiter. La más grande, la Gran Mancha Oscura, tenía un tamaño similar al de la Tierra, pero en 1994 desapareció y se ha formado otra. Los vientos más fuertes de cualquier planeta del Sistema Solar son los de Neptuno. Cerca de la Gran Mancha Oscura se han medido vientos de 2.000 Km/h.

Tiene un sistema de cuatro anillos estrechos, delgados y muy tenues, difíciles de distinguir con los telescopios terrestres. Los anillos de Neptuno se formaron a partir de partículas de polvo, arrancadas de las lunas interiores por los impactos de meteoritos pequeños.

Hasta agosto de 2004 se habían

descubierto un total de 13 satélites de Neptuno. La temperatura media superficial es de −200ºC.

Planetas enanos del Sistema Solar Los planetas enanos, esencialmente y como su propio nombre indica, son planetas más pequeños que el resto de planetas. ¿Cómo de pequeños? Sin entrar en cifras concretas, se sitúan en un punto intermedio entre los planetas “normales” y el resto de asteroides.

En total son cinco. Estas son sus principales características: Ceres. Descubierto en 1801 por Giuseppe Piazzi. Se encuentra entre las órbitas de Marte y Júpiter. Se consideró como un cometa, como un planeta y, finalmente, como un planeta enano. Su masa es la tercera parte del total del cinturón de asteroides. Tiene un diámetro de aproximadamente la distancia entre Gibraltar y Gijón. Se trata de un planeta con agua en su interior, un hallazgo realizado por la Agencia Espacial Europea durante el pasado año 2014.

Plutón. Descubierto en 1930 por Clyde William Tombaugh. Se trata de un planeta enano situado muy próximo a la órbita de Neptuno. Durante diversos años se consideró un planeta más del Sistema Solar, pero, tras la Asamblea General de Praga de 2006, pasó a categorizarse como planeta enano. Plutón tiene un diámetro de algo más de la sexta parte del diámetro del planeta Tierra.

Al igual que Ceres, cuenta con una corteza de agua helada y una atmósfera azul. Tiene cinco satélites.

Eris. Junto con Makemake, se trata de uno de los planetas enanos descubiertos más recientemente. Su diámetro es ligeramente inferior al de Plutón. Pertenece al grupo denominado como “Plutoide”, porque su órbita está más allá de

Neptuno. Se encuentra en el denominado “cinturón de Kuiper”, un conjunto de cuerpos de cometa que orbital alrededor del Sol a una distancia de entre 30 y 100 ua (unidades astronómicas).

Makemake. Descubierto en marzo de 2005, se trata de otro plutoide, siendo además uno de los objetos más grandes del cinturón de Kuiper. Su diámetro es de algo más de la mitad del de Plutón.

Haumea. Al igual que los tres anteriores, se sitúa en el cinturón de Kuiper, más allá de la órbita de Neptuno (siendo considerado así un plutoide). Fue descubierto en 2003 por Jose Luiz Ortiz Moreno en el Observatorio de Sierra Nevada (España). Es un planeta con forma elíptica.

WEBGRAFĂ?A

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