La ley de gravitación universal es una ley física clásica que describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa.
¿Qué son las estrellas?
Es un esferoide luminoso de plasma que mantiene su forma gracias a su propia gravedad. La estrella más cercana a la Tierra es el Sol. Otras estrellas son visibles a simple vista desde la Tierra durante la noche, apareciendo como una diversidad de puntos luminosos fijos en el cielo debido a su inmensa distancia de la misma.
Las estrellas son esferas de gas caliente y muy brillante que se encuentran en todo el espacio exterior, en nuestra galaxia, en las otras galaxias y en nuestro universo. Ellas son calientes y brillantes porque en ellas se produce un proceso físico que se llama fusión. Esto, en pocas palabras, es que los elementos livianos son forzados a convertirse en elementos pesados.
¿Cómo se clasifican de acuerdo a su tamaño?
Estrellas de la secuencia principal (V) -
La secuencia principal es el grado de evolución de una estrella durante la cual se mantiene una reacción nuclear estable quemando hidrógeno. Esta es la etapa en la que una estrella pasa la mayor parte de su vida. Nuestro Sol es una estrella de secuencia principal. Una estrella de secuencia principal experimentará pequeñas fluctuaciones en la luminosidad y la temperatura. La cantidad de tiempo que una estrella pasa en esta fase depende de su masa. Estrellas más pequeñas, como el Sol, se queman en varios miles de millones de años durante su etapa de secuencia principal.
Estrellas subgigantes (IV)-
Muchas subgigantes son ricas en metales, y por lo general albergan planetas en órbita. En parte por estas razones, y también porque la fase de subgigante puede durar hasta unos pocos millones de años, las subgigantes son el único tipo de estrellas aparte de las estrellas de la secuencia principal que se cree que son capaces de albergar planetas con vida.
Estrellas gigantes y luminosas (II y III)-
Son estrellas que dejaron la secuencia principal. Es decir que han agotado sus reservas de hidrógeno en su núcleo y queman helio, entonces empiezan a hincharse y a decrecer su temperatura que es inferior en cada espectro a las de la secuencia principal. Normalmente tienen 100 veces el diámetro que tuvieron originalmente. Tienen diámetros que oscilan entre los 10 y 1000 veces el del Sol y hasta 1000 veces más luminosas, Hay estrellas gigantes en todos los espectros. Gigantes rojas, amarillas, naranjas, blancas y azules. La ilustración de abajo representa algunas estrellas gigantes comparadas con el Sol. Hay muchos tamaños para un mismo tipo espectral.
Estrellas supergigantes (I)-
Son estrellas mucho más grandes que el Sol y mucho más luminosas, auténticos monstruos en el espacio aunque muy escasas. Llegando incluso algunas a más de 1000 veces el tamaño del Sol. Una de ellas llenaría todo el sistema solar.
Subenana
Las estrellas subenanas siendo del mismo tipo espectral que las de la secuencia principal tienen menos luminosidad y también son más pequeñas. Son generalmente de tipo espectral 0, B, G y M.
Enanas blanca
Una enana blanca es una pequeña, muy densa y caliente estrella que está compuesta principalmente de carbono. Estas estrellas débiles son lo que queda después de que una estrella gigante roja pierda sus capas exteriores.
¿Describa la naturaleza geométrica de la rotación de los cuerpos celestes?
Las propiedades central y conservativa de la fuerza de atracción entre un cuerpo celeste y el Sol, determinan un sistema de dos ecuaciones diferenciales de primer orden, que cuando se expresan en coordenadas polares, conducen a la ecuación de la trayectoria, una cónica.
El programa de ordenador procede de otro modo, calcula las componentes de la aceleración a lo largo del eje X, y a lo largo del eje Y, dando lugar a un sistema de dos ecuaciones diferenciales de segundo orden que se integran numéricamente mediante el procedimiento de Runge-Kutta.
El cuerpo celeste de masa m está sometido a una fuerza atractiva cuya dirección es radial y apuntando hacia el centro del Sol, cuya masa es M.
El módulo de la fuerza viene dado por la ley de la Gravitación Universal
Siendo r la distancia entre el centro del cuerpo celeste y el centro del Sol, y x e y su posición respecto del sistema de referencia cuyo origen está situado en el Sol.
Las componentes de la fuerza son :
Aplicando la segunda ley de Newton, y expresando la aceleración como derivada segunda de la posición, tenemos un sistema de dos ecuaciones diferenciales de segundo orden.
Dadas las condiciones iniciales, el sistema de dos ecuaciones diferenciales se puede resolver aplicando un procedimiento numérico, en nuestro se ha considerado más adecuado el procedimiento de Runge-Kutta.
¿Qué proceso se llevó a cabo en las estrellas para la creación de los elementos?
Procesos de fusión nuclear que tienen lugar en el centro de las estrellas, el Sol inclusive, y que son fundamentales para la comprensión de nuestro origen y destino en el universo. Es la reacción nuclear de fusión entre cuatro núcleos de átomos de hidrógeno, con la creación de un núcleo del átomo de helio, la que mantiene a las estrellas brillando por la mayor parte de sus vidas.
En las etapas de "vejez" de las estrellas, y particularmente en estrellas de alta masa, elementos químicos progresivamente más pesados (como carbono, oxígeno, magnesio, silicio, etc., hasta el fierro) van formándose a partir de la fusión de núcleos más livianos, como en descomunales "calderas cósmicas". La explosión de esas calderas –explosión de supernova–, al final de la vida de esas estrellas, produce todavía más (y más pesados) elementos químicos. Esos procesos son clave para explicar por qué el universo no está compuesto sólo de hidrógeno y helio, que son prácticamente los únicos elementos formados en el Big Bang. También nos permiten entender que los átomos que componen nuestros mismos cuerpos han formado parte, alguna vez, del interior de las estrellas. Somos, casi literalmente, “polvo de estrellas”. Aunque la hipótesis de Eddington se confirmó, la ecuación de Einstein no lo explica todo, ya que nada dice sobre cómo cuatro núcleos de hidrógeno pueden fusionarse hacia un núcleo de helio. Para entenderlo, es necesario invocar otro concepto clave de la física moderna: el llamado efecto túnel.
Proceso de fusión nuclear y sus consecuencias
La fusión nuclear es una reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado. Generalmente esta unión va acompañada con la emisión de partículas (en el caso de núcleos atómicos de deuterio se emite un neutrón). Esta reacción de fusión nuclear libera o absorbe una gran cantidad de energía en forma de rayos gamma y también de energía cinética de las partículas emitidas. Esta gran cantidad de energía permite a la materia entrar en estado de plasma.
Consecuencias:
• La liberación de grandes cantidades de material radiactivo tiene graves efectos sobre la salud pública y el medio ambiente.
• En el núcleo de un reactor nuclear existen más de 60 contaminantes radiactivos a partir de la fisión del uranio con capacidad de acumulación en el organismo humano.
• El yodo, el estroncio 90 y el cesio (C-137) son algunos de los contaminantes más perjudiciales para la salud humana.
• El medio ambiente también sufre las consecuencias potenciales de las radiaciones desencadenadas por la fusión del núcleo.
• La contaminación nuclear se deposita en el suelo y en el mar y se incorpora a la cadena alimentaria de los seres vivos mediante un proceso de bioacumulación.
¿Qué son elementos pesados?
Las condiciones que permiten la formación de elementos pesados en los interiores estelares pueden relacionarse con la lucha que mantienen la gravedad y la presión de energía generada en las reacciones nucleares por hacer, respectivamente, que la estrella colapse o se hinche.
Nebula=nebulosa, protostar=protoestrella, increasing temperatura = incremento de temperatura
¿Qué es una supernova?
Es una explosión estelar que puede manifestarse de forma muy notable, incluso a simple vista, en lugares de la esfera celeste donde antes no se había detectado nada en particular, es la explotación más grande que uno pudiera imaginarse, el brillante y último suspiro de una estrella que tiene al menos cinco veces más masa que nuestro Sol.
¿Qué son las estrellas de neutrones?
Las estrellas de neutrones son los objetos más densos que conocemos de nuestro universo. Tanto que solo unas sutiles propiedades cuánticas evitan que se conviertan en agujeros negros.
Una estrella de neutrones es un tipo de remanente estelar resultante del colapso gravitacional de una estrella supergigante masiva después de agotar el combustible en su núcleo Como su nombre indica, estas estrellas están compuestas principalmente de neutrones, más otro tipo de partículas tanto en su corteza sólida de hierro, como en su interior, que puede contener tanto protones y electrones, como piones y kaones. Las estrellas de neutrones son muy calientes y se apoyan en contra de un mayor colapso mediante presión de degeneración cuántica, debido al fenómeno descrito por el principio de exclusión de Pauli. Este principio establece que dos neutrones (o cualquier otra partícula fermiónica) no pueden ocupar el mismo espacio y estado cuántico simultáneamente.
9. Que son los agujeros negros y su relación con la luz y la gravedad?
Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada y densa como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella.
Relación con la gravedad
Recordemos primero que para tener una fuerza de gravedad muy grande podemos hacer que la masa sea muy grande pero también que la distancia sea
muy pequeña. O sea, si tenemos un objeto cuya masa esté muy concentrada en poco volumen, tendrá en su superficie una gravedad muy intensa.