Planetario de Lima | Asociación Peruana de Astronomía

Los Agujeros Negros

El agujero negro es un área en el espacio donde la gravedad es tan fuerte que incluso la luz no puede escapar de él. Los científicos piensan que los hoyos negros están creados en lugares donde la materia es extremadamente densa (donde una gran cantidad de material es comprimida en un espacio extremadamente pequeño). Esto puede suceder en los centros de grandes galaxias o cuando una estrella gigante se colapsa y se encoge durante las fases finales de su vida. Cuando la materia está tan densa que la luz no puede escapar de ella, la región que ella abarca se convierte en un agujero negro.

Los agujeros negros tienen muchos tamaños, dependiendo su masa. Por ejemplo el agujero negro que tenemos en el centro de nuestra galaxia tiene una masa aproximada de 4 millones de soles y está a 26,000 años luz de distancia de la Tierra. Se le denomina como Sagitario A*.

Tipos de agujeros negros según su masa:

Supermasivos: Los forma una masa equivalente a millones de soles y se encontrarían en el centro de las galaxias dando forma a los patrones esféricos o espirales de las mismas.
De masa estelar: Se forman con masas unas 2,5 veces la del sol y es uno de los procesos de transformación de una supernova.
Microagujeros negros: No se ha comprobado su existencia, pero en teoría serían más pequeños e inestables que los convencionales. Entre ellos estarían los primordiales, originados durante los primeros momentos del Big Bang y que todavía existen el universo.

También pueden clasificarse según su carga física:

Agujero negro de Schwarzschild: Ni rota ni tiene carga.
Agujero negro de Reissner-Nordstrøm: Puede poseer carga eléctrica.
Agujero negro de Kerr: Gira, pero no tiene carga.
Agujero negro de Kerr-Newman: Rota y posee carga eléctrica.

Los agujeros negros no son visibles y pueden ser detectados a medida que el material que los rodea (como gas) está siendo comprimido por la fuerza de gravedad, convirtiéndose en un disco alrededor del hoyo negro. Las moléculas de gas en el disco giran alrededor del hoyo negro tan rápido que ellas se calientan y emiten rayos "X" que pueden ser detectados desde la Tierra.

El Sistema Solar

EL SOL

El Sol es el centro de nuestro Sistema Solar. Todos los planetas en nuestro sistema solar, incluyendo la Tierra, giran alrededor de esta enorme estrella que brilla desde hace aproximadamente 4.6 millones de años. La temperatura de la superficie del Sol es alrededor de 6000°C. El Sol contiene 99.8% de toda la masa del Sistema Solar entero. Su diámetro es de 1,392,500 kilómetros (109 veces más que el diámetro de la Tierra).

El Sol es una enorme y brillante esfera de gas caliente. La mayor parte de este gas es hidrógeno (un 70%) y helio (un 28%). Carbono, nitrógeno y oxígeno aparecen en un 1.5% y el otro 0.5% está hecho de pequeñas cantidades de muchos otros elementos tales como neón, hierro, silicio, magnesio y azufre.

El Sol brilla porque está quemando el hidrógeno en helio en su núcleo. Este proceso se llama fusión nuclear.

La fusión sucede cuando los elementos más ligeros son forzados a ser elementos más pesados, creando así una gran cantidad de energía. El famoso científico Alberto Einstein descubrió una fórmula que demuestra cuánta energía puede ser creada desde una pequeña cantidad de masa: E=mc2, donde E es energía, m es masa, y c es la velocidad de la luz. La velocidad de la luz es 300,000 km por segundo. La fusión nuclear puede suceder sólo en lugares que tienen presiones y temperaturas extremadamente altas.

En el centro del Sol, la temperatura alcanza 16.000.000°C y la presión es 250 billones de veces mayor que la presión atmosférica de la Tierra. El Sol convierte aproximadamente 5 millones de toneladas de masa en energía cada segundo. Esta energía calienta al Sol y, a su vez, el Sol calienta a la Tierra y a los demás planetas.

Esto significa que conforme el tiempo avanza, el Sol tiene menos hidrógeno y más helio. En aproximadamente 5 millones de años, el hidrógeno en el centro del Sol se acabará y ya no tendrá suficiente combustible para la fusión nuclear y dejará de brillar.

El Sol tiene un campo magnético que es enrollado alrededor y dentro de él, mientras gira. Hay lugares en el Sol donde este campo magnético sobresale de la superficie y empuja a través de ella, creando las manchas solares. Las manchas solares son magnéticas y frecuentemente tienen un polo norte y un polo sur como un imán. Ellas van y vienen sobre la superficie del Sol y duran desde unos pocos días a unas pocas semanas. Las manchas solares se ven oscuras porque son mucho más frías que el resto de la superficie del Sol. Sin embargo, aún son muy calientes, pues su temperatura es alrededor de 3,500 grados centígrados. Si una mancha solar estuviera sola en el espacio, brillaría fuertemente.

MERCURIO

Mercurio es el planeta más pequeño y el más cercano al Sol. Forma parte de los denominados planetas interiores o rocosos y crece de satélites. Prácticamente no posee atmósfera y su superficie es seca y abrupta, plagada de cráteres provocados por el impacto de numerosos meteoritos que le confieren un aspecto similar al de la Luna.

Su movimiento de traslación alrededor del Sol es el más rápido de todos los planetas, pero su movimiento de rotación es muy lento, ya que tarda casi 59 días en completar una vuelta sobre su eje.

Distancia desde el Sol: 57.910.000 Km
Densidad: 5,43 g/cm³
Radio: 2.440 Km
Masa: 32,5E21 Kg (0,055 Masa terrestre)
Superficie: 74.797.000 Km²
Edad: 4,5 mil millones de años
Duración del día: 58d 15h 30m
Duración del año: 87 días 23 horas

Sorprende su elevada densidad, que solo está superada por la Tierra.

El planeta Mercurio es constituido por una delgada corteza silícea, bajo la que se encuentra un manto de unos 600 kilómetros de groso, formado también por silicatos. El núcleo tiene un radio de 1.800 kilómetros, está compuesto por hierro y contiene 80% de más del planeta.

VENUS

El segundo planeta más próximo al Sol es Venus, el cuerpo celeste más brillante visto desde nuestro cielo, después del Sol y la Luna. Su aspecto fulgurante se debe a que posee una espesa atmósfera formada por nubes de dióxido de carbono y de azufre que reflejan intensamente la Luz solar.

Venus tiene un medio ambiente terriblemente hostil. Además de nubes que contienen gotas de ácido sulfúrico, es el planeta más caliente de nuestro sistema, con temperaturas que llegan a los 480°C en su superficie. Asimismo, vientos de hasta 360 Km/h recorren la atmósfera venusiana, de modo que las nubes que lo envuelven dan una vuelta completa al planeta cada cuatro días terrestres. El día en Venus es más largo que su año.

Radio: 6.052 Km
Distancia desde el sol: 108.200.000 Km
Superficie: 406.234.317 Km2
Masa: 4,867E24 Kg (0,0815 Masa terrestre)
Edad: 4,5 mil millones de años
Duración del día: 243 días
Duración del año: 224,7 días

Venus describe un movimiento de rotación retrogrado; es decir, al contrario que el Sol y la mayoría de planetas, rota en el sentido de las agujas del reloj. Además, este movimiento es tan lento que no se observa un campo magnético.

Bajo la gruesa capa de nubes, las sondas enviadas a Venus detectaron una superficie cubierta de cráteres, volcanes y dos grandes regiones planas, a las que se le llamo Tierra de Afrodita y Tierra de Ishtar. Se piensa que su estructura interna es similar a la de la Tierra. Posee una corteza de unos 50 kilómetros de grosor, bajo la cual se extiende un manto de unos 3.000 kilómetros.

TIERRA

La presentación de abundante agua, una atmósfera rica en oxigeno, unas temperaturas moderadas y la diversidad de elementos químicos brindan unas condiciones excepcionales para el desarrollo de la vida en la Tierra, el único planeta conocido habitado por seres vivos. Tarda un día en dar una vuelta sobre su eje de rotación y un año en completar una órbita solar. El plano de traslación alrededor del Sol recibe el nombre de ecliptica y se toma como referencia para el resto de planetas. La Tierra posee un satélite, la Luna, el cual es lo suficientemente grande para que el conjunto Tierra-Luna se considere un sistema planetario doble.

Radio: 6.371 Km
Edad: 4,54 mil millones de años
Masa: 5,972E24
Distancia desde el sol: 149.600.600 Km
Duración del día: 23 horas 56 minutos
Duración del año: 365.25 días
Superficie: 510.072.000 Km2
Posee 1 satélite: Luna

La Tierra es el único planeta que tiene agua es estado liquido. Esto es debido a que la atmósfera terrestre actúa como un escudo protector frente a las radiaciones solares, lo que permite que el agua no se evapore. El calor azul característicos de nuestro planeta se debe, preciosamente, a que 70% de la superficie esta cubierta por los océanos. Asimismo, la atmósfera conserva parte del calor del Sol, con lo que se evitan las temperaturas extremas de otros planetas. En la superficie terrestre la temperatura oscila entre los +50°C y los -70°C. La Tierra es el planeta mas denso del Sistema Solar. Su superficie solida esta formada por una delgada corteza de silicatos. Bajo la corteza se encuentra un manto de 2.8000 de grosor y un núcleo de hierro y níquel, de 3.500 kilómetros de radio.

MARTE

Marte es el cuarto planeta del Sistema Solar más cercano al Sol. Llamado así por el dios de la guerra de la mitología romana Marte, recibe a veces el apodo de Planeta rojo debido a la apariencia rojiza. Visto desde la Tierra, es un punto brillante de color rojo-anaranjado. Debe su color a los minerales de hierro ricos en su suelo. Este color es también parecido al color de la oxidación, que se compone de hierro y oxígeno.

La superficie de Marte tiene muchas características espectaculares, incluyendo un sistema de cañones mucho más profundos y más largos que el Gran Cañón en los Estados Unidos. Marte también tiene montañas que son más mucho altas que el Everest, el pico más elevado de nuestra Tierra.

Radio: 3.390 Km
Masa: 639E211 Kg (0,107 Masa terreste)
Superficie: 144.798.500 km2
Edad: 4,5 mil millones de años
Duracion del dia: 1d 0 h 40m
Duración del año: 686.9 días
Posee 2 satélites: Fobos y Deimos

Encima de la superficie de Marte se encuentra una atmósfera que es alrededor de 100 veces menos densa que la atmósfera de la Tierra. Pero la atmósfera marciana es bastante consistente como para sostener un clima que incluye nubes y fuertes vientos. Las tormentas de polvo de Marte son tan tremendas que a veces cubren el planeta entero.

No hay pruebas concluyentes acerca de la existencia de agua en Marte, aunque un estudio publicado en septiembre de 2013, basado en los datos recogidos por la Mars Curiosity Orbiter, afirma que en su superficie habría entre un 1,5 y un 3% de agua.

JÚPITER

Júpiter es el quinto planeta del Sistema Solar. Forma parte de los denominados planetas exteriores o gaseosos. Recibe su nombre del dios romano Júpiter. Se trata del planeta que ofrece un mayor brillo a lo largo del año dependiendo de su fase. Es el mayor entre los planetas del Sistema Solar, con una masa de más de 310 veces la terrestre, y un diámetro unas 11 veces más grande.

Júpiter es un cuerpo masivo gaseoso, formado principalmente por hidrógeno y helio, carente de una superficie interior definida. Entre los detalles atmosféricos se destacan la Gran mancha roja, un enorme anticiclón situado en las latitudes tropicales del hemisferio sur, la estructura de nubes en bandas y zonas, y la fuerte dinámica de vientos zonales con velocidades de hasta 140 m/s.

Radio: 69.911 km
Superficie: 61.418.738.571 km2
Masa: 1,898E27 kg (317,8 Masa terrestre)
Distancia desde el Sol: 778.500.000 km
Edad: 4,5 mil millones de años
Duración del día: 9 horas 55 minutos
Duración del año: 11 años 315 días 1 hora
Principales Satélites: Ío, Europa, Ganímedes y Calisto

Júpiter también posee la velocidad de rotación más rápida de los planetas del Sistema Solar: gira sobre su eje en poco menos de 10 horas. Esta velocidad de rotación se deduce a partir de las medidas de campo magnético del planeta. La atmósfera se encuentra dividida en regiones con fuertes vientos zonales y está permanentemente cubierta de nubes que permiten trazar la dinámica atmosférica y muestran un alto grado de turbulencia.

SATURNO

Saturno es el sexto planeta del Sistema Solar, el segundo en tamaño y masa después de Júpiter y el único con un sistema de anillos visible desde nuestro planeta. Su nombre proviene del dios romano Saturno.

Forma parte de los denominados planetas exteriores o gaseosos. El aspecto más característico de Saturno son sus brillantes anillos. Antes de la invención del telescopio, Saturno era el más lejano de los planetas conocidos y, a simple vista, no parecía luminoso ni interesante. El primero en observar los anillos fue Galileo en 1610,1 pero la baja inclinación de los anillos y la baja resolución de su telescopio le hicieron pensar en un principio que se trataba de grandes lunas.

Christiaan Huygens con mejores medios de observación pudo en 1659 observar con claridad los anillos. James Clerk Maxwell en 1859 demostró matemáticamente que los anillos no podían ser un único objeto sólido sino que debían ser la agrupación de millones de partículas de menor tamaño. Las partículas que habitan en los anillos de Saturno giran a una velocidad de 48 000 km/h, 15 veces más rápido que una bala.

Radio: 58.232 km
Masa: 568,3E24 kg (95,16 Masa terrestre)
Edad: 4,5 mil millones de años
Superficie: 42.700.000.000 km2
Distancia desde el Sol: 1.433.000.000 km
Duración del año: 29 años 167 días 6,7 horas
Día: 10 horas 14 minutos
Principales Satélites: Mimas, Encélado, Tetis, Dione, Rea, Titán, Hiperión, Jápeto y Febe

El interior del planeta es semejante al de Júpiter, con un núcleo sólido en el interior. Sobre él se extiende una extensa capa de hidrógeno líquido, debido a los efectos de las elevadas presiones y temperaturas. Los 30 000 km exteriores del planeta están formados por una extensa atmósfera de hidrógeno y helio.

La atmósfera del planeta posee fuertes vientos en la dirección de los paralelos alternantes en latitud y altamente simétricos en ambos hemisferios. Al igual que en Júpiter, ocasionalmente se forman tormentas en la atmósfera de Saturno, y algunas de ellas han podido observarse desde la Tierra.

La característica más notable de Saturno son sus anillos, que dejaron muy perplejos a los primeros observadores, incluido Galileo. Los anillos de Saturno se extienden en el plano ecuatorial del planeta desde los 6630 km a los 120 700 km por encima del ecuador de Saturno y están compuestos de partículas con abundante agua helada. El tamaño de cada una de las partículas varía desde partículas microscópicas de polvo hasta rocas de unos pocos metros de tamaño.

URANO

Urano es el séptimo planeta del Sistema Solar, el tercero en cuanto a mayor tamaño, de mayor a menor, y el cuarto más masivo. Se llama así en honor de la divinidad griega del cielo Urano el padre de Cronos y el abuelo de Zeus. Urano posee 27 satélites.

Urano es similar en composición a Neptuno, y los dos tienen una composición diferente de los otros dos gigantes gaseosos (Júpiter y Saturno). Por ello, los astrónomos a veces los clasifican en una categoría diferente, los gigantes helados. La atmósfera de Urano, aunque es similar a la de Júpiter y Saturno por estar compuesta principalmente de hidrógeno y helio, contiene una proporción superior tanto de hielos como de agua, amoníaco y metano, junto con trazas de hidrocarburos.

Posee la atmósfera planetaria más fría del Sistema Solar, con una temperatura mínima de -224°C. Asimismo, tiene una estructura de nubes muy compleja, acomodada por niveles, donde se cree que las nubes más bajas están compuestas de agua y las más altas de metano. En contraste, el interior de Urano se encuentra compuesto principalmente de hielo y roca.

Radio: 25.362 km
Edad: 4,5 mil millones de años
Masa: 86,81E24 kg (14,54 Masa terrestre)
Superficie: 8.083.079.690 km2
Distancia desde el Sol: 2.877.000.000 km
Duración del año: 84.3 años
Duración del día: 17 horas 14 minutos
Satélites Principales: Titania, Oberón, Umbriel, Ariel y Miranda

Como los otros planetas gigantes, Urano tiene un sistema de anillos, una magnetosfera, y satélites numerosos. El sistema de Urano tiene una configuración única respecto a los otros planetas puesto que su eje de rotación está muy inclinado, casi hasta su plano de revolución alrededor del Sol.

El eje de rotación de Urano está de lado con respecto al plano del Sistema Solar, con una inclinación del eje de 97,77°. Esto produce cambios en las estaciones de un modo completamente diferente al de los demás planetas mayores. Se puede visualizar la rotación de otros planetas como peonzas inclinadas respecto al plano del Sistema Solar, mientras que Urano rota más bien como una pelota rodando inclinada.

Cuando se acercan los solsticios de Urano, un polo mira continuamente en dirección al Sol mientras que el otro está en el sentido contrario. Sólo una banda estrecha alrededor del ecuador experimenta un ciclo rápido de día y noche, pero con el Sol muy bajo sobre el horizonte como en las regiones polares de la Tierra. Al otro lado de la órbita de Urano, la orientación de los polos en dirección al Sol es inversa. Cada polo recibe alrededor de 42 años de luz solar ininterrumpida, seguidos por 42 años de oscuridad.

NEPTUNO

Neptuno es el octavo planeta en distancia respecto al Sol y el más lejano del Sistema Solar. Forma parte de los denominados planetas exteriores o gigantes gaseosos, y es el primero que fue descubierto gracias a predicciones matemáticas. El planeta Neptuno tiene 14 satélites conocidos.

Radio: 24.622 km
Edad: 4,5 mil millones de años
Masa: 102,4E24 kg (17,15 Masa terrestre)
Superficie: 7.618.272.763 km2
Distancia desde el Sol: 4.503.000.000 km
Duración del año: 164 años 288 días 13 horas
Duración del día: 16 horas 7 minutos
Principales Satélites: Tritón, Proteo, Nereida, Náyade, Talasa, Despina, Galatea y Larisa

La estructura interna de Neptuno se parece a la de Urano: un núcleo rocoso cubierto por una costra helada, oculto bajo una atmósfera gruesa y espesa. Los dos tercios interiores de Neptuno se componen de una mezcla de roca fundida, agua, amoníaco líquido y metano. El tercio exterior es una mezcla de gas caliente compuesto de hidrógeno, helio, agua y metano.

Al igual que Urano y a diferencia de Júpiter y de Saturno, la composición de la estructura interna de Neptuno se cree que está formada por capas distintas. La capa superior está formada por nubes de hidrógeno, helio y metano, que se transforman de gas en hielo a medida que aumenta la profundidad. El manto rodea un núcleo compacto de roca y hielo.

Al orbitar tan lejos del sol, Neptuno recibe muy poco calor. Su temperatura en la superficie es de -218 °C (55 K). Sin embargo, el planeta parece tener una fuente interna de calor. Se piensa que puede ser un remanente del calor producido por la concreción de materia durante la creación del mismo, que ahora irradia calor lentamente hacia el espacio. Esta fuente de calor interno produce potentísimos sistemas climáticos en torno al planeta, como la Gran Mancha Oscura que la sonda Voyager 2 descubrió a su paso por el sistema de Neptuno en 1989.

Otra de las teorías apunta a que en las profundidades de Neptuno se dan las condiciones idóneas para que los átomos de carbono se combinen en cristales, liberando calor en el proceso. Esta hipótesis plantea pues la posibilidad de que en Neptuno "lluevan" literalmente los diamantes.

El color de Neptuno difiere del de Urano debido a la cantidad de helio contenida en su atmósfera, que es ligeramente mayor. Debido a esto, Neptuno absorbe más luz roja del Sol que su planeta vecino, por tanto refleja un azul mucho más intenso.

La atmósfera de Neptuno tiene una estructura de bandas similar a la encontrada en los otros gigantes gaseosos. En este planeta se producen fenómenos como huracanes gigantes, con un diámetro igual al de la Tierra, y otras formaciones de nubes, incluyendo algunos extensos, y muy bellos cirros. De este modo Neptuno tiene un sistema de nubes muy activo, posiblemente más activo que el de Júpiter. La velocidad del viento en la atmósfera de Neptuno, es de hasta 2.000 km/h, siendo la mayor del sistema solar.

Acerca de las Nebulosas

Una nebulosa oscura (también llamada nebulosa de absorción o de inspiración), es una acumulación de gas o polvo interestelar no relacionado con ninguna estrella o alejado de éstas, de tal forma que no es perturbada por su energía. En este caso la nebulosa no emite ni refleja ninguna luz por estar lejos de las estrellas, pero sí absorbe la luz de objetos que están detrás de ella. Su visualiza como región oscura que destaca sobre el fondo de cielo estrellado.

Una nebulosa de reflexión es una nube de polvo que refleja la energía procedente de una o más estrellas cercanas. Esta energía no es insuficiente para ionizar el gas que le conforma y así transformarse en una nebulosa de emisión, pero suficiente para permitir la necesaria dispersión de la luz que le haga visible. Como es luz reflejada, el espectro de la nebulosa es similar al de las estrellas iluminantes. Las nebulosas de este tipo suelen ser de color azul o blanco azulado.

Una nebulosa planetaria es creada cuando una estrella expele sus capas más externas después de que se le ha acabado el combustible que había estado quemando. Estas capas más externas de gas se expanden hacia el espacio, formando una nebulosa que tiene frecuentemente la forma de un anillo o burbuja. Aproximadamente hace 200 años, William Herschel llamó a estas nubes esféricas nebulosas planetarias porque eran redondas como los planetas.

Las nebulosas de emisión poseen un color más intenso que el resto de las nebulosas. Esto se debe a que en su interior hay estrellas en formación. Estas estrellas jóvenes proporcionan suficiente luz para brillar. Los colores característicos son el rojo y el ocre. Estas nubes de gas poseen altísimas temperaturas, dado a que se encuentran en la cercanía de estrellas muy calientes. Muchas nebulosas de emisión aparecen mezcladas con nebulosas de reflexión y oscuras.