Enigmas del Universo

Los enigmas del Universo

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Autor: Pablo de la Fuente Tutora: Esther Fernández IES Dr Fleming (Oviedo)

"Todos los hombres desean por naturaleza saber” Aristóteles

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Índice ÍNDICE ......................................................................................................... 3 RESUMEN .................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN. .......................................................................................... 5 OBJETIVOS .................................................................................................. 6 METODOLOGÍA ........................................................................................... 6 ALGO DE HISTORIA ...................................................................................... 7 TIPOS DE TELESCOPIOS .............................................................................. 10 TELESCOPIOS PARA OBSERVATORIOS PROFESIONALES ............................. 12 ¿QUÉ ES EL TAD? ....................................................................................... 12 ¿QUÉ ES LA MAGNITUD DE UN OBJETO CELESTE? ...................................... 13 ASTRONOMÍA DIURNA .............................................................................. 14 MIS OBSERVACIONES ................................................................................ 16 FOTOGRAFÍAS REALIZADAS CON EL TAD .................................................... 16 CONCLUSIONES: ........................................................................................ 18 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 18

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Resumen Este trabajo, es una introducción a la Astronomía y con él se pretende acercar esta ciencia a la gente un poco más, demostrando que, con pocos medios, como son, el acceso a internet y un telescopio relativamente sencillo, se pueden ir haciendo pequeños descubrimientos al comprobar cómo mirando una pequeña parte de nuestro cielo, donde parece no haber nada, hay muchísima naturaleza que investigar.

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Introducción.

Lo que se ve a simple vista no es nada comparado con lo que se puede ver con un telescopio, y es a partir de mi actividad con el telescopio que sentí la necesidad de plasmar en un texto las bases que me permitieran seguir profundizando en el estudio del Universo.

Mi interés por la Astronomía se remonta a hace cuatro años. Desde pequeño, el hecho de mirar el cielo durante las noches me fascinaba, ver la Luna llena o en una de sus fases, observar las constelaciones o la lluvia de estrellas despertaba mi curiosidad. Y aún era más apasionante poder hacerlo a través de un telescopio. Mi primer telescopio, fue un telescopio reflector, con él pude observar con más atención los cráteres de la Luna, los planetas, y los cúmulos de estrellas. Después compre un telescopio catadióptrico, con el pude observar las nebulosas y poder hacer fotografías con mayor nitidez y calidad de imagen.

Finalmente en el IES la profesora de Ciencias de la Naturaleza, conocedora de mi interés y afición por la Astronomía me habló del TAD1 y me animó a que realizara un trabajo de investigación, fue entonces, con todo el tiempo de vacaciones por delante cuando me puse a investigar en el cielo de Canarias, y de allí al espacio estelar.

El TAD era una buena ocasión para adentrarme en el mundo de la astronomía Para mis observaciones me fue de gran utilidad el programa Stellarium2, el cuál me sirvió de base para familiarizarme con la posición de las estrellas y poder así realizar los cálculos que me permitieran orientar el telescopio, el virtual del TAD, o el mío.

Como todo trabajo laborioso, requirió mucho esfuerzo y dedicación. A pesar de las dificultades, nunca me dejé vencer, pues la ilusión de observar me fascina.

Con mi trabajo pretendo despertar en los demás, profesores, amigos y familia el deseo de conocer una parte del Universo, demostrar que puede estar a nuestro alcance.

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http://www.ot-tad.com/ Telescopio Abierto Divulgación del Observatorio de Teide http://www.stellarium.org/es/ Planetario, muestra un cielo realista en 3D tal como se aprecia a simple vista, o con telescopio.

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Objetivos Objetivo principal  Extender y acercar a las personas a la Astronomía y fomentar esta ciencia.

Objetivos específicos   

Aprender a diferenciar los tipos de telescopios, las estrellas de planetas, los cúmulos globulares de los cúmulos abiertos, etc.

Iniciarse en el protocolo de un trabajo científico.

Aprender a trabajar con rigurosidad.

Metodología Para que podamos observar algunas de las maravillas del cielo nocturno, los pasos a seguir son:

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 Para el trabajo realizado con el TAD Descargar el programa Stellarium para obtener las coordenadas.

Registrarme en la web del Reservar una hora para observar las estrellas con el TAD. Meter las coordenadas del objeto a fotografiar en el TAD. Observar los objetos celestes señalados y hacer las fotos.

 Para el trabajo realizado con mi telescopio Esperar una noche clara y enfocar a las estrellas, realizar las fotografías. 

Investigación bibliográfica, básicamente consultas a través de internet

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Algo de historia Desde la época de los egipcios hasta hoy en día se ha estado observando el cielo. La curiosidad de nuestra especie por saber lo que había allí fuera, y la dificultad para explicarlo hizo que se recurriera a la superstición.

Muchos años después se sentaron las bases científicas de la Astronomía, a partir de la observación rigurosa,

¿Qué es la teoría geocéntrica y la teoría heliocéntrica? 

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La teoría geocéntrica propuesta por los antiguos griegos dice que la Tierra está en el centro del Universo y las estrellas, el Sol, los planetas y la Luna giran alrededor de la Tierra.

La teoría heliocéntrica propuesta por Nicolás Copérnico dice que el Sol está en el centro del Universo y los planetas giran alrededor de él.

Esta teoría fue apoyada en 1610 por Galileo Galilei que observó con su telescopio el movimiento de los planetas y sus lunas.

Las creencias geocentristas apoyadas por grupos religiosos y políticos impusieron durante muchos siglos un sistema erróneo, impidiendo además el análisis y el estudio de otras teorías. Hoy, la evolución y difusión de las teorías científicas han llevado a la definitiva separación entre la superstición (Astrología) y la ciencia (Astronomía). Esta evolución no ha ocurrido pacíficamente, muchos de los primeros astrónomos "científicos" fueron perseguidos, juzgados e incluso condenados a muerte como Giordano Bruno (1548-1600).

Ahora sabemos que ninguna de las teorías es correcta. El Sol no es el centro del Universo, es una estrella más bien pequeña que está en una esquina de nuestra Galaxia, la Vía Láctea.

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Pioneros y pioneras de la astronomía La astronomía es una ciencia que ha fascinado desde muchísimo tiempo, desde final del Neolítico nos han llegado menhires y alineamientos de piedras, la mayor parte de ellos orientados hacia el sol naciente, aunque no de manera exacta sino siempre con una desviación de algunos grados.

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Monumento megalítico de Stonehenge

Pero en este apartado solamente mencionaré algunos astrónomos/as que hicieron historia y que despertaron mi admiración.

Galileo Galilei. 1564 -1642 Italia.

Descubrió que la Luna no era lisa, miro la Vía Láctea y observó que estaba formada de millones de estrellas, fue el primero que apuntó a Júpiter con un telescopio y observó que tenía cuatro lunas girando alrededor de él, demostró que los planetas estaban más cerca que las estrellas.

Isaac Newton 1643 1727 Descubrió la fuerza que atraía los objetos a la Tierra y formuló la ley de la gravedad, así como las tres leyes del movimiento, explico que la Luna causa las mareas en la Tierra, como consecuencia de la atracción gravitatoria y descubrió el espectro de color que se observa cuando la luz blanca pasa por un prisma

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¿Contribuyeron las mujeres al mundo de la Astronomía?

El papel de las mujeres en la Astronomía fue muy importante con su dedicación y amor a la Ciencia nos aportaron muchas cosas, Hipatia de Alejandria (335-415), cuya vida se muestra en la película de Amenabar, Maria Cunitz (1610-1664) que, con su libro Urania Propicia, popularizó la Astronomía de Kepler, Antonia Maury (1866-1952) que desarrolló su propio sistema de clasificación espectral, Henrietta Leavitt (1868-1921) que descubrió la relación entre el periodo y la luminosidad para las estrellas Cefeidas o Vera Rubin (1928- ) cuyos estudios sobre los movimientos de las galaxias espirales indicaron la existencia de una alta proporción de materia oscura en el Universo. Sin ellas la astronomía no sería como la conocemos hoy.

Einstein junto al personal del observatorio Yerkes en 1921. Sorprende la proporción de mujeres.

Caroline Lucretia Herschel 1750- 1848 Alemania

Descubrió ocho cometas entre los que destaca el correo 35P/Herschel-Rigollet, que lleva su nombre. A los 85 años, recibió el nombramiento de miembro honorario de la Royal Astronomical Society.

En su honor llevan su nombre el cráter de la Luna (Ø13km, 34.5N 31.2W) C.Herschel y un asteroide 281 Lucretia

Annie Jump Cannon

1863-1941 Estados Unidos de América

Desde el Harvard College Observatory descubrió 300 estrellas variables. Colaboró en la preparación del gran catálogo estelar Henry Draper.

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Tipos de telescopios Hay varios tipos de telescopios los refractores, los newtonianos o reflectores, y los catadióptricos. Aquí explicaremos brevemente sus características.

Refractores Los telescopios refractores fueron los primeros telescopios el primero que lo uso fue Galileo Galilei en el siglo XVII, la luz entra por la lente aumentando la imagen y llega hasta el ocular Son fáciles de transportar por ser livianos y compactos;

Entre las ventajas que ofrecen los refractores están que al ser un tubo cerrado no entra polvo o humedad en la trayectoria de los rayos de luz.

Reflectores El telescopio reflector fue un invento de Isaac Newton. Consta de un espejo cóncavo (esférico o parabólico) en lugar de una lente como objetivo.

Telescopio reflector

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El esquema muestra la trayectoria de los rayos de luz los cuales llegan paralelos a la superficie del espejo primario, donde rebotan hacia el espejo secundario plano cuya misión consiste en desviar 90º los rayos reflejados hacia el ocular.

. Catadióptricos Un tercer grupo de instrumentos lo configuran aquellos que combinan espejos cóncavos y lentes correctoras. Uno de ellos es el Newtoniano Catadióptrico, similar al descripto anteriormente al que se le agrega una lente en la entrada del ocular Existen varias modelos los denominados SchmidtCassegrain y los Maksutov, consistentes ambos en un espejo primario como en los reflectores tradicionales, los cuales poseen en la parte anterior del instrumento una placa correctora..

Esquema Schmidt-Cassegrain

Catadióptrico Schmidt-Cassegrain

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Telescopios para observatorios profesionales -Telescopios magic Son telescopios capaces de captar rayos gamma), de muy alta energía, que son muy difíciles de detectar con instrumentos situados a bordo de satélites pues su débil flujo hace necesarias áreas de detección muy grandes.

El de la fotografía se encuentran en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la Palma, Islas Canarias su diámetro es de 17 m.

Telescopios Ritchey-Chrétien Están diseñados para conseguir imágenes de un gran campo, y de muy buena calidad pues prácticamente no presentan aberraciones.

Estos telescopios son los más utilizados en los observatorios profesionales, el de la fotografía corresponde al observatorio de Calar Alto en Almería, pero hay algunas marcas que proporciona estos tipos de telescopios al alcance del aficionado o veterano.

Telescopio Abierto Divulgación TAD El TAD es un telescopio totalmente robótico que se puede controlar por internet, usando un simple navegador web. Está instalado en el Observatorio del Teide (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife).

El TAD está formado por dos telescopios el TADn (nocturno) y el TADs (solar). Esatan en funcionamiento desde mediados del año 2011.

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La peculiaridad de este telescopio es que no ha sido concebido solo para uso de astrónomos profesionales sino que cualquier persona puede observar con este telescopio.

Observatorio astronómico del Teide

¿Qué es la magnitud aparente de un cuerpo celeste?

La magnitud aparente representada por el número (m) de un objeto es una medida de la cantidad la luz que se recibe del objeto. Como la cantidad de luz depende del grueso de la atmósfera, se normalizan a los valores que tendrían, fuera de la atmósfera. La escala, tiene su origen en la práctica helenística de dividir las estrellas visibles al ojo desnudo en seis magnitudes, pues en un cielo totalmente oscuro, sin contaminación lumínica, podemos ver los objetos de hasta la magnitud 6. El sistema moderno no está limitado a 6 magnitudes. Los objetos realmente brillantes tienen magnitudes negativas. Por ejemplo Sirius, la estrella más brillante, tiene una magnitud aparente de -1,5.

Brillo. Aparente m

Objeto celeste

-26,8

Sol

-12,6

Luna llena

-4,4

Brillo máximo de Venus

-2,9

Brillo máximo de Júpiter

-2,8

Brillo máximo de Marte

-1,9

Brillo máximo de Mercurio

-1,5

Estrella más brillante: Sirio

-0,24

Brillo máximo de Saturno

+3,0

Estrellas débiles que son visibles en una vecindad urbana

+6,0

Estrellas débiles visibles al ojo humano

+12,6

Quasar más brillante

+30

Objetos más débiles observables con T. Espacial Hubble

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Astronomía diurna Es la Astronomía en la que el Sol adquiere el protagonismo. El Sol es una estrella joven de magnitud -26,8, situado en el centro del Sistema solar, planetas, cometas, meteoros y polvo giran a su alrededor. Se encuentra a 150 millones de km de la Tierra, es decir a 1 UA (unidad astronómica).

Esta formado por principalmente por hidrogeno, helio, oxígeno, carbono, hierro, neón, nitrógeno, azufre, magnesio, silicio, y dada su masa en su interior, por reacciones termonucleares solamente pueden formarse hasta el hierro.

Partes del sol 1.

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Núcleo Zona radiactiva Zona convectiva Fotosfera Cromosfera Corona Mancha solar Granulación Protuberancia

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Manchas solares y número de Wolf Dentro de la astronomía diurna, el estudio de las manchas solares tiene gran interés. Las manchas solares son regiones del Sol con una temperatura más baja y con una intensa actividad magnética. Están formadas de dos partes: la umbra, parte más oscura rodeada por una zona más clara la penumbra. Hay un periodo de 11 años en el que el Sol cambia su polaridad y se produce una tormenta magnética o agujero en la corona produciendo una eyección de masa coronal (CME), se produce entonces un viento solar que nos llega a la Tierra entre 24 y 36 horas después del suceso. Justamente en 2012 coincide este momento.

La actividad solar se mide a partir del recuento del número de manchas solares visibles, mediante el índice de Wolf (o Sunspot Number).

La fórmula de Wolf es:

W = K (10 G + f)

K= es un factor de corrección estadístico lo aplica el centro internacional que coordina y reduce las observaciones. G= es el grupo de manchas que hay en la fotosfera, f= es el número total de focos que hay en cada mancha.

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VIDEO DE LAS MANCHAS SOLARES En la dirección de Youtube indicada más abajo, está el video que hice de los cambios que se van produciendo en las manchas solares durante todo el mes de Noviembre del 2011, en los primeros 6 días se puede apreciar el cambio de la mancha solar 1339 una de las manchas más grandes de este mes, esta mancha tiene 20 focos y cuando va evolucionando aparecen más focos. http://www.youtube.com/watch?v=N8Drw64eP-Y

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El vídeo lo realicé a partir de Las fotografías de las manchas solares tomadas de la siguiente página web: del National Solar Observatory. http://www.nso.edu/latest_images/gong_current_int.jpg En la parte superior de los fotogramas se puede ver el nombre de los diferentes observatorios de los que proceden las fotos, eso es porque el Gong (Global Oscillation Network Group ) no es solo un telescopio, son 6 telescopios repartidos por el mundo: The Big Bear Solar Observatory en California, USA.· The High Altitude Observatory at Mauna Loa en Hawaii, USA.· The Learmonth Solar Observatory in Western Australia.· The Udaipur Solar Observatory, en la India.· El Observatorio del Teide en las Islas Canarias.

The Cerro Tololo Interamerican Observatory in Chile.

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Mis observaciones Mis observaciones con el TAD

(Telescopio Abierto Divulgación)

Para hacer las fotografías con el telescopio TAD cuyo uso es gratuito y a disposición de todos los ciudadanos, tuve que registrarme en su página web. Una vez conseguido el nombre de usuario y la contraseña sobre el calendario se realiza la reserva de día y hora.

Una vez hecha, a la madrugada cuando todavía era de noche en Canarias cogí el TAD y abrí las puertas del observatorio. Previamente gracias al programa Stellarium, ya tenía claras las coordenadas del objeto que quería ver y por tanto los parámetros con los que debería jugar. A través de la webcam que tienen, instalada pude ver como el telescopio se movía dirigiéndose al objeto cuyas coordenadas había introducido, después con los mandos centré el objeto en el buscador del telescopio y después con el tubo óptico y la cámara hice las fotografías, pero no es solo eso antes de hacer las fotografías tuve que poner el telescopio a 10ºC para que la imagen fuera más nítida. Después quite el filtro que tenía pues quería hacer la fotografía sin filtro; a continuación, indiqué el tiempo de exposición y por fin apreté el botón para hacer la fotografía.

Fotografías realizadas con el TAD Andrómeda (M 31) Andrómeda es una de las galaxias más conocidas, está en la constelación de Andrómeda al lado de la constelación de Pegaso, tiene una magnitud de 3, es decir puede observarse a simple vista.

Cúmulo abierto (NGC 884) NGC 884 es un cumulo abierto de magnitud 4.

Conocido también cómo χ Persei. Está situado en la constelación de Perseo a una distancia de algo más de 2300 parsecs (7600 años luz) del Sol. Este cúmulo también puede verse a simple vista pero no debe haber contaminación lumínica.

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Mis observaciones con el telescopio Maksutov- Cassegrain Júpiter Este maravilloso planeta es el quinto planeta desde el Sol y el más grande de todos ellos su diámetro es de 142.984 km y su masa es 318 veces la de la Tierra. Es el que ofrece un mayor brillo a lo largo del año está formado principalmente por hidrógeno y helio. Entre los detalles atmosféricos destacan la Gran mancha roja, un enorme anticiclón situado en las latitudes tropicales del hemisferio sur, y la estructura de nubes en bandas brillantes y zonas oscura., Los vientos tienen una velocidad de unos 600 km/h, y se extienden a miles de kilómetros hacia el interior. Están producidos por el calor interno del planeta, en vez de ser debidos a la influencia del Sol, tal como ocurre en la Tierra.

Su órbita se sitúa aproximadamente a 5 UA, unos 750 ·106 Km del Sol. En esta imagen hecha con mi telescopio un Maksutov- Cassegrain de 90mm de diámetro y 1250 de distancia focal, se aprecian las nubes de Júpiter y la GMR (Gran Mancha Rojo) situada en la banda superior.

Telescopio Maksutov- Cassegrain

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Conclusiones: -Gracias a la elaboración de este trabajo he podido profundizar y ampliar mis conocimientos en el mudo de la Astronomía, ahora soy más consciente de que apenas he empezado a ver un poquito de todo este Universo que nos rodea, creo que esta será una afición que cultivaré el resto de mi vida. También me dio la oportunidad de profundizar en el manejo de programas informáticos y de tratamiento de la imagen.

- Gracias a este estudio puedo valorar más el esfuerzo físico e intelectual que representó para los astrónomos/as de siglos pasados el descubrir y analizar los enigmas que se escondían en el cielo.

He aprendido ha ordenar mis ideas, a tomar decisiones y cumplir con los plazos del trabajo que me había propuesto.

Estoy contento de ofrecer este trabajo a mis padres, pues les agradezco todas las horas que me dedicaron, llevándome por la noche a lugares alejados de la ciudad y de su contaminación lumínica, así como su paciencia y comprensión.

Y finalmente agradecer a todas las personas que han contribuido a que este trabajo sea conocido y valorado.

Bibliografía Parker Janet “Astronómica” Editorial: h.f.ullmann 1998

Páginas webs http://aapod.astronomy.fm/ página con imágenes extraordinarias http://www.iac.es/ Página del instituto astrofísico de Canarias http://es.wikipedia.org Información sobre la biografía de científicos. http://www.nso.edu/ Observatorio Solar Nacional.

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LaTierra:43.3579649511212/-5.8733862770