ASTRONÓMICA

Cúmulos de galaxias

Las galaxias son las unidades básicas del Universo. Cuando miramos el Universo desde una gran perspectiva se ve que las galaxias no se encuentran esparcidas al azar sino que forman estructuras. Las galaxias están agrupadas en cúmulos de galaxias. Hay cúmulos de decenas de galaxias y otros de miles de galaxias.

La Vía Láctea forma parte del llamado GrupLocal de Galaxias, formado por dos galaxias grandes: La Vía Láctea, y la Galaxia de Andrómeda; y por todo un conjunto de pequeñas galaxias satélites, muchas de ellas irregulares, que giran alrededor de una de las dos.

Las galaxias de los cúmulos galácticos se encuentran relativamente cerca unas de otras, y pueden interactuar con mucha frecuencia. Hemos visto muchos casos de dos o más galaxias que están "chocante" y fusionándose las unas con las otras. Cuando esto pasa, de las dos galaxias se forma una más grande, y las estrellas que las forman prácticamente ni se enteran (la distancia entre las estrellas sí es relativamente enorme comparada con las propias estrellas). Lo que sí ocurre durante un proceso de fusión, es que el gas y el polvo del medio interestelar se comprime y Haun gran efervescencia de formación estelar.

Sin ir más lejos, la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda, dentro de unos 5 mil millones de años se fusionarán y formarán una nueva galaxia que tendrá la masa de las dos anteriores. Seguramente que la nueva galaxia será una gran galaxia elíptica. De hecho, se cree que este es el proceso natural de evolución de las galaxias. Las primeras que se crearon en el Universo eran pequeñas e irregulares, y medida de choques sucesivos entre ellas fueron creciendo y formando grandes galaxias espirales y elípticas.

Supercúmulos de galaxias

A su vez, los cúmulos se unen entre ellos y forman supercúmulos de galaxias. Así pues, la materia tiende a agruparse, y en contraposición, también aparecen gran espacios vacíos sin materia.

Podría decirse que a gran escala del Universo tiene el aspecto de una esponja o de un queso de gruyere, con grandes zonas vacías alrededor de las cuales hay filamentos de agrupaciones de galaxias.

Esquema de la estructura del Universo

Para estudiar el origen del Universo han hecho falta dos cosas muy importantes y complementarias: una teoría matemática de la gravedad lo suficientemente potente para abarcado todo el Universo y observaciones del Universo más antiguo.

La teoría matemática apareció en 1915 de la mano del gran físico Albert Einstein, y se conoce como Teoría de la Relatividad General. Esta teoría tiene un formalismo matemático bastante complicado que, básicamente, viene a decir que el espacio y el tiempo forman un solo cuerpo y que la presencia de materia produce a su alrededor una deformación en la estructura geométrica de este espacio-tiempo. Esta deformación del espacio-tiempo es la causante de la gravedad. Esta nueva concepción de la gravedad supuso un profundo cambio en el conocimiento del Universo y implicó fuertes cambios en la física.

Con esta potente teoría y una gran cantidad de observaciones ahora ya tenemos cierta idea del origen y evolución del Universo en su mayor escala.

Principales observaciones cosmológicas

Estas son las principales observaciones que se han realizado:

a) El Universo está en expansión
Estudiando los espectros de las galaxias lejanas se observa que se están alejando de nosotros, y cuando más lejos se encuentra una galaxia más rápidamente se aleja de nosotros. Esto es conocido como la ley de Hubble. Así pues, el Universo está en expansión; todas las galaxias se alejan de todas las demás (con la excepción de las galaxias cercanas donde es mucho más fuerte su influencia gravitatoria).

b) La radiación de fondo de microondas
Radiación de fondo de microonesL'any 1965 se descubrió una luz residual muy poco energética (en forma de microondas) que procede de todas las direcciones del Universo. Se conoce como la radiación de fondo de microondas, y sería la luz residual del propio Big Bang. Esta radiación es isotrópica, es decir, tiene la misma intensidad en todo el cielo y es muy homogénea. Sólo tiene una ligera asimetría (diferencia) de una parte en cien mil. Esta radiación ha sido, desde entonces, intensamente estudiada por varios proyectos, como el COBE, BOOMERANG, DASI o WMAP.

Radiación de fondo de microondas

c) La proporción entre la materia y la radiación del Universo es de 1/109
Desde hace tiempo se han llevado a cabo numerosos proyectos de investigación destinados a hacer el recuento de la radiación que hay en el Universo, que va desde las ondas de radio, pasando por las microondas, el infrarrojo, el espectro visible, el ultravioleta, los rayos X y terminando en los rayos gamma y, por otra parte, se han desarrollado otros proyectos destinados a hacer el recuento de la materia -visible y oscura- que hay en el Universo. Si se analizan los resultados obtenidos en estos proyectos se obtendrá como resultado una proporción bastante sorprendente:

Radiación / Materia = 10⁹

Es decir, por cada partícula de materia hay mil millones de fotones. No se conoce ningún mecanismo por el que durante el transcurso de la evolución posterior del Universo se pudiera generar esta proporción tan contundente. Esta enorme producción de fotones se tuvo que producir, casi sin duda, en el mismo inicio de la formación del Universo, justo en los primeros instantes de vida cuando aún no había estrellas ni galaxias.

d) El Universo está formado por hidrógeno (75%) y helio (25%)
Medir qué elementos químicos forman el Universo y en qué proporción es una tarea realmente larga y pesada. Desde el siglo pasado se han reforzado los proyectos dirigidos hacia este propósito y los resultados que dan son bastante claros: nuestro Universo está formado por un 75% de hidrógeno (1H), un 25% de helio (4He) y la resto de elementos químicos son casi anecdóticos.
Como se sabe que en el interior de las estrellas el hidrógeno se transforma en helio, se puede pensar que este porcentaje de helio (25%) se ha ido formando en los núcleos estelares, pero no es así. En los primeros estadios de la evolución de nuestro Universo se dieron las condiciones necesarias para que se pudiera formar esta proporción entre elementos químicos.

e) La distribución de materia en el Universo no es uniforme
Como ya se ha dicho, la materia en el Universo no está distribuida de forma uniforme, sino que se agrupa y forma una especie de queso de gruyere, con grandes agujeros vacíos, rodeados de unas paredes formadas por supercúmulos de galaxias.

f) La Teoría de la Relatividad General ha superado todas las pruebas
Desde entonces son muchos los experimentos que se han hecho para verificar esta teoría: medidas detalladas de la precesión de la órbita de Mercurio, desplazamiento óptico de la posición de las estrellas en los eclipses de Sol, desplazamiento el rojo de los espectros de objetos masivos, medidas precisas de la transmisión de ondas entre satélites alrededor de la Tierra y muchos más.
Pues bien, todos estos experimentos han corroborado la Teoría General de la Relatividad, reafirmándose como la teoría que establece los mecanismos de actuación y comportamiento del Universo a gran escala.

g) El Universo ha cambiado en el tiempo
Cuando observamos los astros más lejanos también estamos observando en el pasado para que la luz ha tardado más en llegar hasta nosotros; por tanto observando diferentes partes del Universo también podemos observar en diferentes etapas del mismo.
Por ello podemos ver que el Universo más antiguo es muy diferente del Universo más actual y cercano. El Universo antiguo estaba formado por pequeñas galaxias irregulares que iban chocando entre sí para formar galaxias más grandes. Después se observa una época en que las galaxias eran muy activas; es la época de los quásares, blazars etc. Y actualmente las galaxias ya están tranquilas.

El modelo cosmológico estándar

Con estas pruebas observacionales y la teoría de la Relatividad General se ha construido un modelo del origen del Universo conocido como modelo cosmológico estándar, popularmente el Big Bang. Este es el modelo: El Universo nació hace 13.700 millones de años en una enorme explosión. Antes de la explosión no sabemos qué había ni podemos explicarlo; pero toda la materia y energía que conocemos se encontraba en un espacio muy pequeño, y por lo tanto con una densidad y una temperatura enormes.

En explotar, el Universo se fue expandiendo y enfriando. Como la temperatura inicial era enorme no podía existir la materia tal como la conocemos, inicialmente todo era energía.

Al enfriarse, la energía creó materia y antimateria. Hubo un hecho muy destacable: hubo una pequeña asimetría ya que se creó un poco más de materia que de antimateria (no sabemos porque). Esta asimetría fue casi inapreciable. Para cada mil millones de partículas generadas había una menos de antipartículas.

Más tarde, al enfriarse, la materia y la antimateria se aniquilaron mutuamente volviéndose a convertir en energía, pero debido a la pequeña asimetría inicial, quedó un poco de materia en el Universo. Así pues, en ese momento el Universo estaba formado por energía y por materia. La materia era la más elemental: quarks, electrones y neutrinos básicamente.

Los quarks se fueron juntando y formaron nucleones: protones y neutrones.

Pasados ​​unos 300 mil años después del Big Bang, se pudieron formar átomos neutros con núcleo y electrones a su alrededor. En este momento el Universo pasó de ser opaco a ser transparente, y la luz se despegó (técnicamente desacoplar) de la materia. Esta luz que comenzó a ir sola es la radiación de fondo de microondas que todavía vemos hoy en día.

Luego vino una época oscura porque todavía no había ningún astro que brillara en el cielo, hasta la aparición de las primeras galaxias con las primeras estrellas en su interior. Estas fueron evolucionando hasta llegar al Universo actual, lleno de galaxias, estrellas, planetas y quizás vida.

Grandes incógnitas actuales

Aunque creemos saber más o menos como es el Universo, cómo se formó y cómo ha evolucionado, tenemos enormes dudas y grandes incógnitas que contar. Las principales son la aceleración del Universo, la materia oscura y la energía oscura.

a) La aceleración del Universo
Como hemos visto, el Universo está en expansión. Siempre se había pensado que el efecto de la gravedad iría frenando esta expansión, y que el Universo tendría tres finales posibles: una frenada total y una posterior contracción del Universo, una frenada hasta detenerse y dejar un Universo más o menos estático, o un frenazo insuficiente que no frenaría la expansión nunca, pero si la disminuiría mucho.
Pues en 1999 se descubrió un hecho que dejó la cosmología en estado de shock: el Universo está en expansión acelerada !!! Es decir, que se expande cada vez más rápidamente. Si esto no cambia, las galaxias se alejarán las unas de las otras cada vez más rápidamente y el Universo será un lugar muy frío con galaxias muy separadas. Desde entonces se está buscando la posible causa de este efecto pero no se tiene ni idea.

b) La composición del Universo
Estudiante con mucho detalle la radiación de fondo de microondas, entre otros, se ha visto que toda la materia y energía que conocemos sólo el 4% del total. En el Universo debe haber un 23% más de materia que desconocemos; llamamos la Materia Oscura. Pero además debe haber un 73% de energía que desconocemos, responsable de la aceleración del Universo; llamamos la energía Oscura.

No tenemos ni idea qué puede ser ni la Materia Oscura ni la Energía Oscura. Desde hace muy poco, con la puesta en marcha del nuevo acelerador de partículas del CERN, el LHC, se intentará encontrar algún tipo de materia exótica que explique al menos que puede ser la materia oscura del Universo.

¿Tienes alguna duda astronómica? Te podemos ayudar !

Este servicio está pensado sobre todo para los estudiantes de primaria y secundaria que necesitéis ayuda con vuestros trabajos de astronomía, para los maestros y profesores que tengáis alguna duda, o para cualquier persona que quiera saber más sobre el Universo.  

Los astrónomos de la Astronómica de Sabadell estaremos encantados de ayudarte en todo lo que necesites. Para ponerte en contacto con nosotros, sólo hace falta que nos envíes un correo electrónico a: Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.. Esperamos tu consulta !

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Te podemos ayudar con todo lo que necesites! Ta ayudamos en la parte teórica y en la parte práctica de tu trabajo. Si estás interesado ponte en contacto con nosotros, envíanos un correo electrónico a: astronomia@astrosabadell.org.

Las escuelas podéis venir a nuestro observatorio para que los alumnos profundicen en sus conocimientos sobre el Universo, conozcan cómo es un observatorio astronómico moderno y observen algún astro en directo con nuestros potentes telescopios. Nos adaptamos al nivel de los alumnos.

Empezamos con una explicación, siempre actualizada del Sistema Solar o del tema que nos pidáis. Los alumnos pueden preguntar todas las dudas que tengan. Después subimos al observatorio astronómico donde os enseñamos cómo es un observatorio astronómico moderno, cómo son los telescopios y cómo trabajan los astrónomos. Finalmente miramos el Sol (si es de día) o la Luna o algún planeta (si es de noche) directamente con nuestros grandes telescopios.

Esta sesión tiene una duración aproximada de una hora y media por grupo. Se pueden hacer varios grupos simultáneamente. 

Además podéis complementar la sesión con un taller donde cada alumno hará una manualidad astronómica. Los tallers som complementarios de la sessión de astronomía.

 NIVEL I3-I4 

· Breve explicación con imágenes del Sol, la Luna i lod cohetes · Planetas a escala para que los toquen los niños y niñas · Visita al observatorio astronómico · Observación de un astro a través de los telescopios Duración: 1h 30m aprox. Precio: 180 € por grupo clase

Además on enviaremos un dosier de material de soporte didáctico. Podéis venir más de un grupo al mismo día. 

NIVEL I5-2º Primaria

	· Explicación con imágenes y vídeos de los planetas · Coloquio con un astrónomo para resolver todas las dudas · Planetas a escala para que los toquen los alumnos · Visita al observatorio astronómico + Observación de un astro Duración: 1h 30m aprox. Precio: 180 € por grupo clase
	· Explicación con imágenes y vídeos de los planetas · Coloquio con un astrónomo para resolver todas las dudas · Planetas a escala para que los toquen los alumnos · Visita al observatorio astronómico + Observación de un astro · Realización del taller (ver talleres disponibles más abajo) Duración: 2h aprox. Precio: 180 € por grup clase + 4 €/alumno

Además on enviaremos un dosier de material de soporte didáctico. Podéis venir más de un grupo al mismo día. 

NIVEL 3º-6º Primaria

	· Explicación con imágenes y vídeos de los planetas · Coloquio con un astrónomo para resolver todas las dudas · Planetas a escala para que los toquen los alumnos · Visita al observatorio astronómico + Observación de un astroro Duración: 1h 30m aprox. Precio: 180 € por grupo clase
	· Explicación con imágenes y vídeos de los planetas · Coloquio con un astrónomo para resolver todas las dudas · Planetas a escala para que los toquen los alumnos · Visita al observatorio astronómico + Observación de un astro · Realización del taller (ver talleres disponibles más abajo) Duración: 2h aprox. Precio: 180 € por grup clase + 4 €/alumno

Además on enviaremos un dosier de material de soporte didáctico. Podéis venir más de un grupo al mismo día. 

 Los talleres que os ofrecemos son los siguientes: 

	Taller del Sol		Cada alumno hace unas gafas con filtros solares para poder ver el Sol con toda seguridad.	Recomendado: A partir 1º
	Taller de la Luna		Cada alumno hace un selenoscopio (aparato para saber en qué fase se encontrará la Luna cualquier día).	Recomendado: A partir 1º
	Taller de los planetas		Cada alumno pinta un planeta 3D y pone sus características principales.	Recomendado: A partir I5
	Taller de las constelaciones		Cada alumno hace un planisferio (aparato para saber qué constelaciones se pueden ver cualquier día a cualquier hora).	Recomendado: A partir 1º
	Taller de las  estrellas		Cada alumno hace una representación de la vida de una estrella, desde que nace hasta que muere.	Recomendado: A partir 3º
	Taller del Big Bang		Cada alumno hace una representación de la vida del Universo, desde el Big Bang hasta la actualidad.	Recomendado: A partir 3º
	Taller de los cohetes		Cada alumno decora su cohete y los hacemos volar en el patio (cohetes de agua inofensivos).	Recomendado: A partir I5
	Taller de los asteroides		Cada alumno hace su propio asteroide.	Recomendado: A partir I5