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Son objetos astronómicos luminosos que fusionan elementos con reacciones nucleares y crean y liberan energía.

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Diagrama Hertzsprung-Russell: el ciclo vital de las estrellas 

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Tenemos conocimientos sobre la conformación de las estrellas debido a diferentes aportes, como el diagrama de Hertzsprung-Russell (H-R), el cual muestra la relación entre el color (temperatura)que se encuentra en el eje Y  y luminosidad de cada una de las estrellas, que se encuentra en el eje x, de modo que las estrellas que tienen mayor temperatura se encuentran a la izquierda (de color azul), y las más frías a la derecha (rojas).

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Esta investigación se logró gracias al aporte de varias mujeres que trabajaban en el observatorio, haciendo mención específica a Cecilia Payne y Henrietta Leavitt.

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Las estrellas forman patrones, de los cuales destaca la “secuencia principal”, donde se encuentran concentradas el 90% de las mismas, mayoritariamente gigantes rojas, las cuales tienen una alta luminosidad pero baja temperatura.

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El lugar que ocupan las estrellas en el diagrama está definido por sus diámetros, lo cual se pudo concluir a partir del estudio de cúmulos estelares (son agrupación de estrellas que tienen la misma edad, debido a que se formaron al mismo tiempo de una nube de gas).

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Dentro del núcleo de las estrellas que se encuentran en esta secuencia ocurre la fusión termonuclear, donde a partir del hidrógeno pueden formar helio (específicamente isótopos estables), lo que luego será carbono y oxígeno llegando finalmente al hierro (en el caso de las estrellas más pesadas), de modo que se ve como esta va perdiendo masa a partir de esta liberación de energía.

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Esta fusión ayuda a que no colapse la estrella debido a la atracción gravitatoria (equilibrio hidrostático)

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La vida de una estrella depende de su etapa de evolución y masa (a mayor masa menor tiempo de vida  viceversa), es por esto que, a mayor masa, menor será el tiempo en esta secuencia.

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¿Qué relación existe entre la masa y la energía de una estrella?

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¿Qué relación existe entre la masa y la energía de una estrella?

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La energía total que puede generar una estrella fusionando su combustible de hidrógeno es proporcional a su masa (ecuación de Einstein). Sin embargo, cuando este combustible se acaba, es decir, termina esta fusión, la estrella ya no puede generar la presión necesaria para contrarrestar la gravedad.

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Se transformarán en gigantes rojas, donde el helio se fusiona en carbono y oxígeno. Posteriormente, expulsarán sus capas exteriores, formando una nebulosa planetaria, mientras que el núcleo se convertirá en una enana blanca.

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Se convertirán en supergigantes rojas, y algunas de ellas culminarán en una supernova, fusionando elementos hasta llegar al hierro. Esta explosión libera enormes cantidades de energía y elementos pesados, como el oro, la plata y el plomo, que enriquecen el medio interestelar y son esenciales para la formación de planetas y la vida como la conocemos. Dependiendo de la masa del núcleo que queda después de la explosión, el remanente de la estrella puede convertirse en un agujero negro o en una estrella de neutrones.

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A pesar de nuestra pequeñez en comparación con el vasto cosmos, la comprensión de la física y la astrofísica nos permite apreciar nuestra conexión con el universo y comprender nuestra posición en él. A través del estudio de las estrellas y los procesos cósmicos, podemos sentirnos parte de algo más grande y entender la belleza y la complejidad del cosmos en el que vivimos.

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Expansión del universo y formación de las galaxias

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Expansión del universo y formación de las galaxias

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Maneras de conocer más acerca del universo

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Maneras de conocer más acerca del universo

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Consiste en utilizar imágenes, analizando el tamaño, estructura y brillo de las galaxias.

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Consiste en medir sus espectros, como su temperatura superficial.

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Es a partir del siglo XX, donde los astrónomos comenzaron a utilizar la segunda estrategia con mayor frecuencia y  profundidad, y a partir de esto, descubrieron que estos espectros  incluían líneas de absorción (se presentan cuando la luz emitida atraviesa un medio intergaláctico o interestelar que contiene elementos químicos en forma de gas, dejando líneas oscuras) idénticas a las estrellas, de modo que concluyeron que las galaxias estaban conformadas por estrellas.

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Esta ley indica que es posible determinar la velocidad a la que una galaxia se aleja de nosotros observando el corrimiento de sus líneas espectrales hacia el rojo. Cuanto más desplazadas hacia el rojo estén las líneas espectrales, mayor es la velocidad de recesión de la galaxia (corrimiento al rojo), lo que también implica longitudes de onda más largas.

*La constante de Hubble representa la tasa actual de expansión del universo.

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Mientras más lejos está el objeto observado, su frecuencia de onda es menor y su longitud se alarga, y viceversa. De aquí se desprenden dos cosas:

La distancia entre 2 galaxias está aumentando (todas se separan).

Ninguna galaxia se encuentra en el centro de expansión.

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La vía láctea no está en un lugar privilegiado con respecto a las demás galaxias, lo cual se explica por la relatividad de movimiento, lo que se explica por el principio cosmológico, que establece que el universo es homogéneo e isotrópico, lo que implica que todos los observadores, desde cualquier galaxia, llegarán a la conclusión de que las demás galaxias se están alejando a las velocidades predichas por la ley de Hubble.

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La expansión de Hubble se aprecia solo a escalas intergalácticas, ya que los objetos que están unidos por la gravedad, como la Vía Láctea y Andrómeda, no se expanden y, de hecho, se están acercando, lo que genera un corrimiento al azul.

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Medición de distancias

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Método para medir la distancia de objetos astronómicos cercanos, lo que ayuda a calcular distancias dentro de nuestra propia galaxia.

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Relaciona el brillo observado de un objeto con su luminosidad intrínseca para determinar distancias.

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Actúan como candelas estándar, permitiendo medir grandes distancias en el universo. Esto es clave para determinar la velocidad de recesión de galaxias y apoyar la ley de Hubble.

Estas mediciones son esenciales para confirmar la expansión del universo.

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Todos los estudios e investigaciones nos llevan a la misma conclusión. Sí.

Es por esto que, si el universo actual se está expandiendo es evidente que las galaxias tuvieron que estar más cerca una de otras en el pasado.

v=d/t -> t=d/v=d/Hod=1/Ho

El tiempo depende de Ho, no de la distancia -> como si todas las galaxias hubieran estado juntas en algún momento.

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Se trata de dos teorías propuestas por Einstein: la Relatividad Especial (1905) y la Relatividad General (1915)

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Se centra en describir cómo los fenómenos físicos se ven afectados por la velocidad a la que se mueve un observador.

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Es una teoría más amplia que incluye la descripción geométrica de cómo la gravedad afecta el movimiento de los cuerpos en el universo

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El tiempo pasa más lentamente para objetos en movimiento.

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Los objetos en movimiento se ven más cortos desde la perspectiva de un observador en reposo. Este efecto es significativo solo a velocidades extremadamente altas, cercanas a la de la luz

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Las Transformaciones de Lorentz son fórmulas matemáticas que explican cómo el espacio y el tiempo cambian entre observadores que se mueven a diferentes velocidades

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La curvatura del espacio-tiempo es un concepto clave en la Relatividad General de Einstein, donde la gravedad es el resultado de la deformación del espacio y el tiempo por objetos masivos. Por ejemplo, el Sol crea una curvatura en el espacio-tiempo que hace que los planetas, como la Tierra, sigan órbitas curvas a su alrededor

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Regiones del espacio donde la gravedad es tan fuerte que ni la luz puede escapar.

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Ondas que deforman el espacio-tiempo, detectadas por primera vez en 2015

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La relatividad general describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa.

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Proporcionan el marco matemático que justifica fenómenos como la dilatación del tiempo y la contracción de longitud, confirmando que el tiempo y el espacio son relativos

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En la Relatividad General, las ondas gravitacionales son una manifestación de cómo la curvatura del espacio-tiempo se propaga a través del universo

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La Relatividad Especial proporciona la base para la Relatividad General

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Los satélites GPS aplican correcciones de relatividad para calcular posiciones con precisión. La dilatación del tiempo por velocidad y gravedad debe tenerse en cuenta.

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Telescopios y detectores de ondas gravitacionales utilizan principios de relatividad para estudiar fenómenos cósmicos.

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Estudia el universo en su escala más pequeña, las partículas subatómicas, como los electrones, los fotones y los átomos.

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Los agujeros negros se forman cuando una estrella colapsa bajo su propia gravedad, creando una curvatura intensa que forma un horizonte de eventos (límite más allá del cual nada puede escapar)

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En la tierra las condiciones eran muy hostiles, con un ambiente caliente, actividad volcánica y una atmósfera tóxica sin oxígeno. A medida que el planeta se enfriaba, se formaron los océanos. En estos océanos primitivos, los gases y la energía dieron lugar a las primeras moléculas orgánicas, como los aminoácidos. Con el tiempo, algunas de estas moléculas empezaron a replicarse, como el ARN, lo que permitió la formación de estructuras más complejas. Eventualmente, estas estructuras dieron origen a las primeras células simples, marcando el comienzo de la vida en la Tierra.

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Cuando dos cuerpos masivos (como agujeros negros) se mueven y se fusionan, generan ondas que viajan a la velocidad de la luz, alterando el espacio-tiempo a su paso

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Las ondas gravitacionales son evidencia de la teoría de Einstein, confirmando que la gravedad y la curvatura del espacio-tiempo son reales y observables.

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¿En que se relaciona el origen de la vida con las estrellas?

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¿En que se relaciona el origen de la vida con las estrellas?

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Las estrellas crean elementos esenciales como el carbono y el oxígeno. Cuando las estrellas mueren y explotan en supernovas, liberan estos elementos al espacio, que se convierten en nuevos planetas. La Tierra se formó a partir de estos restos estelares, por lo que los ingredientes de la vida provienen de las estrellas. Sin ellas, no existiría la vida.

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Tanto la dilatación del tiempo como la contracción de longitud son consecuencias de la relatividad del movimiento. A medida que un objeto se mueve a velocidades cercanas a la luz, su tiempo y espacio experimentan alteraciones perceptibles. Esto implica que las mediciones de tiempo y distancia dependen del estado de movimiento del observador

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Al igual que la dilatación del tiempo, la contracción de longitud refuerza la idea de que el espacio y el tiempo son relativos y no fijos

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La vida surge a raíz de la presencia de agua en estado líquido, elementos químicos básicos como carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, temperatura adecuada, una fuente de energía para los procesos metabólicos y protección contra la radiación dañina.

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Se considera la posibilidad de que haya vida fuera de la Tierra, analizando las condiciones que podrían existir en otros planetas y lunas del Sistema Solar, así como exoplanetas en otras partes de la galaxia. Marte y Encélado se destacan como posibles candidatos donde la vida microbiana podría haberse desarrollado.

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La Relatividad Especial se basa en dos postulados clave: las leyes de la física son las mismas para todos los observadores, y la velocidad de la luz es constante para todos.

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Estos postulados establecen que el tiempo y el espacio no son absolutos y pueden variar según el estado de movimiento del observador. Para describir cómo cambian el tiempo y la distancia entre diferentes observadores en movimiento, necesitamos fórmulas matemáticas que los relacionen.

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La astrobiología y sus esfuerzos para detectar vida en otros lugares. Se revisan las tecnologías y métodos utilizados para buscar señales de vida, ya sea directamente (mediante la detección de microorganismos) o indirectamente (a través de la observación de biofirmas en atmósferas planetarias).

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La mecánica cuántica es fundamental para la vida y la química de las moléculas que sustentan la vida. Las interacciones a nivel cuántico entre átomos permiten las reacciones químicas en sistemas vivos, como la formación de ADN, proteínas y otras biomoléculas.

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La Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años a partir de un disco de gas y polvo que rodeaba al Sol. Los procesos de acreción y colisiones intensas, incluido el impacto que dio lugar a la Luna, marcaron esta época.

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En sus primeros cientos de millones de años, la Tierra era un lugar muy diferente al actual. La superficie estaba en constante cambio debido al bombardeo de meteoritos, intensa actividad volcánica y una atmósfera reductora, compuesta principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno, vapor de agua y compuestos de azufre.

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La curvatura del espacio-tiempo, descrita en la Relatividad General, es fundamental para entender cómo se forman los agujeros negros

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Una de las etapas clave fue la formación de los océanos, probablemente a partir de la condensación del vapor de agua liberado por los volcanes y el agua aportada por cometas. Estos océanos serían cruciales para la química prebiótica.

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La importancia del cambio gradual en la composición de la atmósfera, especialmente con la aparición de oxígeno tras la evolución de los primeros organismos fotosintéticos. Este proceso, conocido como la "Gran Oxidación", fue clave para la evolución de formas de vida más complejas.

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Se discuten los primeros indicios de vida en la Tierra, que datan de hace unos 3.800 millones de años. Se cree que la vida surgió en este ambiente hostil, probablemente en las profundidades de los océanos, cerca de fuentes hidrotermales, donde la energía y los compuestos químicos necesarios para la vida eran abundantes.

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La hipótesis del mundo de ARN, que sugiere que el ARN fue una de las primeras moléculas que pudo autorreplicarse y desempeñar funciones catalíticas. También se mencionan las teorías que consideran la vida extraterrestre transportada por meteoritos (panspermia).

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Es un ácido presente en todas las células vivas que tiene similitudes estructurales con el ADN.

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Experimento de doble rendija: se deberían observar dos franjas de luz, pero como la luz se comporta como onda, las ondas interfieren entre sí y se crea un patrón.

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El mismo experimento de Young se repitió utilizando electrones (materia). Se observa lo mismo, la luz es partículas y ondas al mismo tiempo.

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Mecánicas: necesitan medio para propagarse, como las ondas del agua.

Electromagnéticas: pueden propagarse por el vacío, como luz, ondas radio, otros.

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cuando los electrones vibran con una mayor frecuencia, emiten más radiación a esa misma frecuencia.

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Propuesta de Planck: La intensidad de la radiación no aumenta indefinidamente, se emite por cuantos.

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Planck: la energía de la radiación no se emite continuamente, se emite en unidades de paquetes de energía, los cuantos.

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La mecánica cuántica describe a las partículas en términos de la probabilidad de encontrarlas en un lugar y momento determinado.

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Hace aproximadamente 65 millones de años, propuesta por Walter Alvarez y Frank Asaro.

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Extinción masiva que terminó el periodo Cretácico y dio inicio al periodo Terciario gracias al impacto de un asteroide.

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-Se encontró un elemento común en los meteoritos y raro en la tierra en muchos sectores de esta, Iridio.

-Marcas de choque, como en el cuarzo, con presencia de basalto.

-Estos se encuentran en varias partes del mundo y en una capa específica de sedimento, lo que nos habla que fue en el mismo periodo.

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-Tormentas, tsunamis y temblores, destruyendo y separando la tierra.

-Polvo, cenizas y gases, bloqueando la luz solar, por lo que genero un escudo e la tierra impidiendo la luz solar, y por ende:

-Oscuridad, impidiendo fotosíntesis y colapso de la cadena alimentaria.

-Lluvia acida, disolviendo conchas marinas.

-Frio

A esto se le conoce como invierno de impacto, que duro varios meses

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-Se extinguieron más del 50% de las especies.

-Los más pequeños y capaces sobrevivieron por su rápida adaptación al ambiente.

-La evolución tomo un papel primordial para aquellas especies que sobrevivieron a los cambios del ambiente.

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El principio de incertidumbre de Heisenberg

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El principio de incertidumbre de Heisenberg

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A mayor precisión en la medición de la posición de la partícula, menos presición tendrá su momentum.

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"La evolución es la explicación última de la mayoría de los fenómeno biológicos que conocemos y que influyen en nuestra vida"

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Es el cambio de las especies a lo largo del tiempo para adaptarse al medio amiente.

Nos ayuda a entender distintas cosas, como las enfermedades genéticas, el comportamiento de los humanos, enfermedades que tenemos en la actualidad que antes no, entre otras.

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-Los individuos que tienen características más adaptadas a su entorno tienen más posibilidades de sobrevivir, por lo tanto, reproducirse.

-Ellos son los que transmiten estas características ventajosas a su decendencia y mantienen a la especie.

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¿Cómo se relaciona la selección natura con la evolución?

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¿Cómo se relaciona la selección natura con la evolución?

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-La selección natural dirige a la evolución.

-La evolución depende de las variaciones genéticas, y la que actúan sobre estas es la selección natural, favoreciendo a las características que mejor se adapten-compatibilicen al ambiente.

-La selección natural nos dice que no todos los individuos sobrevivirán y se reproducirán, solo los más adaptados, dejando descendencia con características distintivas, dando paso a la evolución.

-Con el tiempo las características distintivas se irán "acumulando", dejando solo decendencias "fuertes" y adaptadas, evolucionando a la especie.

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Antes debemos conocer también el concepto de ley, para Darwin es “la sucesión de hechos, en cuanto son conocidos con seguridad por nosotros”. En la actualidad la "ley es como una expresión de relaciones constantes o invariantes entre dos o más variables". Entonces:

-Teoría: "Cuando dos o más leyes generales son conectadas o articuladas entre sí, los científicos llaman teoría a ese conjunto de proposiciones bien verificadas"

-Hipótesis: "Una hipótesis científica se puede definir como una explicación plausible y tentativa a una pregunta o problema"

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Pilares fundamentales de la física moderna:

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Pilares fundamentales de la física moderna:

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Relatividad general: escala máxima desde estrellas, galaxias, cúmulos (o clusters) de galaxias, hasta la expansión del propio universo.

Mecánica cuántica: comprensión del universo a escalas mínimas, desde moléculas, átomos, y así hasta las partículas subatómicas, como los electrones y los quarks.

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La fuerza gravitatoria (GRAVITON): permite la atracción entre los objetos con masa.

La más débil, alcance infinito, afecta a objetos de todo tamaño.

La fuerza electromagnética (FOTON): encargada de la atracción y repulsión entre las cargas eléctricas. Tiene alcance limitado.

La fuerza nuclear débil (BOSONES GAUGES): responsable de la desintegración de ciertos núcleos atómicos y procesos de radiactividad.

Muy débil, alcance corto.

La fuerza nuclear fuerte (GLUON): mantiene unidos los núcleos atómicos.

La más fuerte, distancias MUY cortas.

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El universo no está compuesto de partículas. Sino por objetos unidimensionales llamados cuerdas. Tienen una frecuencia y vibración.

La teoría: hay más de tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal, hay dimensiones adicionales enrolladas en estructuras manifold.

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Los dinosaurios vivieron durante la era Mesozoica, hace entre 248 millones y 65 millones de años

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Los dinosaurios vivieron durante la era Mesozoica, hace entre 248 millones y 65 millones de años

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Vida y muerte de estrellas está influida por la Relatividad General que describe cómo la gravedad afecta el colapso estelar, la formación de agujeros negros y la dispersión de elementos para formar planetas.