Astrofísica Estelar

El Universo está plagado de estrellas y la mayoría de ellas forman sistemas estelares y asociaciones. Entre los muchos sistemas estelares que pueden observarse, los cúmulos estelares (CE) se encuentran entre los objetos cuya investigación tiene relevancia en una gran variedad de estudios astrofísicos. Sólo por citar algunos ejemplos, los CE son importantes para la Astronomía Estelar: puesto que permiten verificar los modelos de formación y evolución de las estrellas; para la Astronomía Galáctica y Extragaláctica: como trazadores de la estructura, historia de formación y evolución química de las diferentes componentes de la Vía Láctea, y de las galaxias en general; para la dinámica: dado que la interacción entre galaxias deja marcas distintivas en las propiedades astrofísicas globales de sus sistemas de CE; para la Cosmología: imponiendo restricciones a los modelos cosmológicos, debido a que, por ejemplo, ningún modelo puede predecir una edad del Universo menor a la edad de los CE más viejos, quienes se encuentran entre los primeros sistemas estelares que se habrían formado en el Universo; etc.

Actualmente, los proyectos incluidos en el Área de Astrofísica Estelar están intimamente relacionados al estudio de CE Galácticos y Extragalácticos. Se centran fuertemente en el estudio de las propiedades químicas y cinemáticas del sistema de CE del bulbo de la Vía Láctea, de las Nubes de Magallanes y de galaxias más lejanas, utilizandolos como trazadores de la historia de formación, la evolución química e historia dinámica de las respectivas componentes que los albergan. Estos estudios observacionales aplican técnicas espectroscópicas y fotométricas basadas en datos obtenidos, principalmente, con diferentes instrumentos de los telescopios GEMINI (Cerro Pachón, Chile) y VLT (Cerro Paranal, Chile), entre otros.

Fuente: https://iate.oac.uncor.edu/academicas-2/investigacion/astrofisica-estelar/

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Astronomía clásica

Los griegos relacionaron los movimientos de los astros entre sí e idearon un cosmos de forma esférica, cuyo centro ocupaba un cuerpo ígneo y a su alrededor giraban la Tierra, la Luna, el Sol y los cinco planetas conocidos; la esfera terminaba en el cielo de las esferas fijas: Para completar el número de diez, que consideraban sagrado, imaginaron un décimo cuerpo, la Anti-Tierra.

Los cuerpos describían, según ellos, órbitas circulares, que guardaban proporciones definidas en sus distancias. Cada movimiento producía un sonido particular y todos juntos originaban la música de las esferas.

También descubrieron que la Tierra, además del movimiento de rotación, tiene un movimiento de traslación alrededor del Sol, sin embargo, esta idea no logró prosperar en el mundo antiguo, tenazmente aferrado a la idea de que la Tierra era el centro del Universo.

Eudoxio y su discípulo Calipo propusieron la teoría de las esferas homocéntricas, capaz de explicar la cinemática del sistema solar. La teoría partía del hecho de que los planetas giraban en esferas perfectas, con los polos situados en otra esfera que a su vez tenía sus polos en otra esfera. Cada esfera giraba regularmente, pero la combinación de las velocidades y la inclinación de una esfera en relación a la siguiente daba como resultado un movimiento del planeta irregular, tal como se observa. Para explicar los movimientos necesitaba 24 esferas.

Calipo mejoró sus cálculos con 34 esferas. Aristóteles presentó un modelo con 54 esferas, pero las consideraba con existencia real propia, no como elementos de cálculo como sus predecesores. Hiparco redujo el número de esferas a siete, una por cada planeta, y propuso la teoría geocéntrica, según la cual la Tierra se encontraba en el centro, mientras que los planetas, el Sol y la Luna giraban a su alrededor.

Claudio Tolomeo adoptó y desarrolló el sistema de Hiparco. El número de movimientos periódicos conocidos en aquel momento era ya enorme: hacían falta unos ochenta círculos para explicar los movimientos aparentes de los cielos. El propio Tolomeo llegó a la conclusión de que tal sistema no podía tener realidad física, considerándolo una conveniencia matemática. Sin embargo, fue el que se adoptó hasta el Renacimiento.

https://www.astromia.com/historia/clasica.htm

Mecánica Celeste, sobre el movimiento de los cuerpos celestes.

La mecánica celeste se encarga de estudiar los movimientos de los cuerpos celestes. Éstos son estudiados en virtud de los efectos gravitatorios que otros cuerpos ejercen sobre él. Diferentes ciencias como la sismología, la geofísica, la geología o la meteorología son nutridas por continuos avances de la astronomía.

La mecánica celeste en la Edad Media:

Durante la Edad Media, la astronomía fue profundamente denostada. Esto fue debido a la teoría del sistema geocéntrico. La iglesia católica no admitía ninguna teoría opuesta. Tomás de Aquino, Averroes o Ibn Bajjah realizaron trabajos sobre la inercia de las esferas celestes. Sin embargo, Jean Buridan o Avicena realizaron trabajos sobre su impulso.

Fue Nicolás Copérnico quien dio paso a la astronomía moderna, al elaborar su revolucionaria teoría heliocéntrica del Sistema Solar.

La mecánica celeste de Kepler:

La mecánica celeste estudia el movimiento entre dos cuerpos. Mediante observaciones realizadas por Tycho Brahe, su discípulo Johannes Kepler dedujo el movimiento de los astros. El estudio del movimiento entre dos cuerpos, se conoce como problema de Kepler.

Las leyes de Kepler:

Los planetas se desplazan alrededor del sol formando una elipse. El sol está situado en uno de los focos de esa elipse.

Si trazamos una línea entre el planeta y el sol (radio vector) recorrerá siempre la misma superficie. Esto será realizado de forma proporcional al tiempo empleado para describir la órbita.

La relación entre el cuadrado del período de revolución sobre el cubo del tamaño de la elipse es la misma para todos los planetas.

La mecánica celeste de Isaac Newton:

Las leyes de Kepler sirvieron a Newton para desarrollar su teoría de la Ley de Gravitación Universal (Principia). Esta ley física describe la interacción gravitatoria entre distintos cuerpos con masa. Así dedujo que la fuerza con que dos objetos con masa se atraen, depende del valor de sus masas, así como, del cuadrado de la distancia que los separa.

Descubrimientos de la mecánica celeste:

El matemático y físico Euler realizó cálculos muy precisos sobre los movimientos de la luna.

El astrónomo francés calculó el efecto que producían los planetas sobre el cometa Halley.

Los científicos U. Leverner y J. C Adams localizaron el planeta Neptuno, a través de las perturbaciones medidas sobre el planeta Urano.

Actualmente es posible calcular las trayectorias de las sondas para la exploración del Sistema Solar.

Albert Einsten y su aportación a la mecánica celeste:

El físico aplicó su teoría de la Relatividad General a esta ciencia. Demostró la radiación gravitacional, afirmando que la gravedad tenía su origen en una curvatura producida en el espacio-tiempo.

La mecánica celeste nos permite conocer la posición de los cuerpos celestes. Esto contribuye a predecir cometas, eclipses o el descubrimiento de nuevos planetas.

La astronomía logra constantes avances. El desarrollo de la tecnología y los grandes observatorios situados por todo el mundo, producen grandes descubrimientos. Nuevos sistemas planetarios, estrellas, cometas o proto-estrellas son descubiertos cada día.

https://www.universidadviu.com/es/actualidad/nuestros-expertos/mecanica-celeste-sobre-el-movimiento-de-los-cuerpos-celestes

Planetología

La Planetología es una rama de la Astrofísica que estudia los planetas, o sistemas planetarios, incluyendo al Sistema Solar y los planetas extrasolares.

La Planetología es una disciplina de reciente creación. Alimentada por la gran masa de informaciones recogidas en el curso de las exploraciones espaciales,

Las Ciencias Planetarias, también llamadas Planetología o Astronomía Planetaria, son el conjunto de materias interdisciplinares implicadas en el estudio de los planetas, o sistemas planetarios, incluyendo al Sistema Solar, de cuyos planetas se tienen más datos, por lo que sus modelos son más elaborados, pero también a los planetas extrasolares. Las ciencias planetarias estudian objetos que van desde el tamaño de un meteorito hasta los gigantes de gas del tamaño de varias veces el planeta Júpiter.

Objeto de estudio

La Planetología estudia el origen y la evolución de los planetas, de los mecanismos que en el tiempo han modelado sus superficies. Se basa en las ciencias de la Tierra, pero convenientemente generalizadas para incluir las distintas masas, atmósferas, temperaturas, o energía recibida desde el astro central y que es el motor de la máquina planetaria. A grandes rasgos la Ciencias Planetarias estudian la formación de los sistemas planetarios y de sus satélites; se ocupan en particular de estudiar su masa, tamaño, gravedad superficial, velocidad de rotación, achatamiento, estructura interna, densidad, antigüedad de su superficie, erosión, evolución, actividad tectónica, vulcanismo, campo magnético, auroras, interacción de la magnetosfera con el viento solar, estaciones del planeta y su atmósfera, velocidad de escape y búsqueda de vida entre otros objetivos de estudio. En cuanto al estudio de la atmósfera se comprende el estudio de su composición, formación, presión superficial, densidad, circulación general, temperaturas, vientos, actividad erosionadora de la atmósfera, transporte de energía, perfiles en altura de temperatura, densidad y presión, entre otras.

Fuente de información

Los datos a incluir en la teoría de las Ciencias Planetarias provienen de:

• La Astronomía y la exploración espacial: datos procedentes de sondas espaciales, análisis comparados de meteoritos y polvo cósmico, estructuras y eventos de impacto meteorítico.

• Existe un importante componente teórico que utiliza como herramienta la simulación por computadora: simulaciones de laboratorio de varios procesos planetarios y también estudios de campo sobre análogos terrestres útiles para la exploración y modelización de los mecanismos y procesos geológicos que tienen lugar más allá de las fronteras de nuestro planeta.

Principales áreas de estudio

• Asteroides, cometas y meteoroides (incluidos meteoritos y tectitas)

• Atmósfera planetaria

• Geología planetaria

• Física planetaria

• Campos magnéticos planetarios

• Planetas, incluidos planetas extrasolares

• Satélites, incluida La Luna

• Otras aplicadas, como la Astrobiología, Geoquímica, Geofísica

Componentes que se incluyen en la investigación

En Planetología existen varias componentes relativas a la investigación de los materiales y recursos, con respecto a:

1) Su aplicación e importancia, bien científica, económica, o ambas

2) Su procedencia: los que existen en la Tierra, de utilidad para el espacio y los propiamente extraterrestres: fundamentalmente los centrados en el denominado Espacio Cercano a la Tierra: Luna, Marte y asteroides.

https://www.ecured.cu/Planetolog%C3%ADa

Astrometría

La astrometría o astronomía de posición es la parte de la astronomía que se encarga de medir y estudiar la posición, paralajes y el movimiento propio de los astros. Es una disciplina muy antigua, tanto como la astronomía.

A pesar de que casi son sinónimos, normalmente se considera la astrometría como la parte experimental o técnica que permite medir la posición de los astros y los instrumentos que la hacen posible, mientras que la astronomía de posición usa la posición de los astros para elaborar un modelo de su movimiento o definir los conceptos que se usan. Sería pues la parte teórica. Se han englobado las dos partes en la misma categoría. Esta parte de la astronomía no está obsoleta, porque la teoría forma parte de los rudimentos de la ciencia, mientras que la práctica intenta medir cada vez con mayor precisión la posición de los astros usando medios modernos como el satélite Hipparcos o los sistemas de interferometría.

Puede dividirse en dos partes:

La astrometría global que se ocupa de la catalogación de posiciones sobre grandes partes del cielo dando lugar a catálogos estelares y a un sistema de referencia de estrellas brillantes, donde las menos brillantes pueden situarse por interpolación. Los instrumentos típicos son el telescopio meridiano y el astrolabio. En la actualidad el uso de interferómetros ópticos mejora la precisión.

La astrometría de campo pequeño, en la que las posiciones relativas eran medidas en el campo observable por medio de placas fotográficas y actualmente en imágenes digitales, manteniéndose la denominación de resolución de placa. La astrometría de campo pequeño usa como marco de referencia los catálogos generados por la astrometría global para calcular los coeficientes de transformación necesarios que permiten el cambio entre coordenadas de imagen (píxeles XY) y coordenadas reales (ecuatoriales). Gracias a las funciones de transformación generadas se pueden identificar objetos y calcular sus posiciones dentro de las imágenes de pequeño campo.

Las observaciones hechas a través de la atmósfera tienen el problema de la inestabilidad de la luz recibida. Para evitarla, se inventó la óptica adaptativa, que permite evitar gran parte de la imprecisión que aporta la refracción atmosférica. Para subsanar este problema, se lanzó en 1989 el satélite Hipparcos, que elaboró un catálogo estelar con una precisión desconocida hasta entonces.

Astronaútica

La astronáutica es la teoría y práctica de la navegación más allá de la atmósfera terrestre, es decir en el espacio exterior, por parte de objetos artificiales, ya sean tripulados o no. Se fundamenta en el estudio de las trayectorias, navegación, exploración y supervivencia humana en el espacio exterior. Abarca el diseño y construcción de los vehículos espaciales y los lanzadores que habrán de ponerlos en órbita, o llevarlos hasta otros planetas, satélites naturales, asteroides, cometas u otros lugares del cosmos.

Se trata de una rama amplia y de gran complejidad, debido a las condiciones difíciles bajo las que deben funcionar los aparatos que se diseñen. En la astronáutica colaboran diversas especialidades científicas y tecnológicas, como la astronomía, matemáticas, física, cohetería, robótica, electrónica, computación, bioingeniería, medicina o ciencia de materiales. La astronáutica, en combinación con la astronomía y la astrofísica, ha originado e impulsado nuevas disciplinas científicas como la astrodinámica, la astrogeofísica o la astroquímica.

Fuente:https://es.wikipedia.org/wiki/Astron%C3%A1utica

Astrogeología

La Astrogeología es la rama de la ciencia dedicada al estudio de la estructura y composición de los planetas y otros sólidos del Universo, así como de los procesos que los forman y modifican. Una especialidad de esta ciencia, que al mismo tiempo cubre casi la totalidad de su rango de estudio, es la Planetología o Geología planetaria, limitada exclusivamente a los planetas y sus satélites. La Geología planetaria puede definirse como “el estudio a distintas escalas del origen, evolución y distribución de la materia condensada en el Universo en forma de planetas, satélites, cometas, asteroides y partículas de distintas dimensiones y génesis. Esto conlleva la incorporación y estudio pormenorizado de datos procedentes de sondas espaciales, análisis comparados de meteoritos y polvo cósmico, estructuras y eventos de impacto meteorítico, simulaciones de laboratorio de varios procesos planetarios y también estudios de campo sobre análogos terrestres útiles para la exploración y modelización de los mecanismos y procesos geológicos que tienen lugar más allá de las fronteras de nuestro planeta”.

La Astrogeología es una nueva especialización científica impulsada por el extraordinario desarrollo de la Astronáutica. Así como la Geología se ocupa de la estructura, composición y evolución de la Tierra, la Astrogeología trata los mismos temas pero aplicados a los otros planetas del Sistema Solar. Su finalidad es conocer la evolución de los planetas. Estudia los cuerpos celestes (planetas, sus satélites, cometas y asteroides) y los analiza con las herramientas de la Geología, no se centra en sus órbitas, sino por ejemplo, en sus componentes y su composición.

La Astrogeología se nutre de la Física, la Química, la Biología y de otras disciplinas en un mestizaje científico-técnico que, además de enriquecer el área de las ciencias de la Tierra y del espacio, es una base fundamental para la evolución del conocimiento en su sentido más amplio.

Constituye un ámbito temático específico reconocido oficialmente en el contexto internacional de campos, disciplinas y subdisciplinas científicas de la UNESCO (código UNESCO: 2104.04), cuya revisión, reorganización y actualización ha sido propuesto (Martínez Frías y Hochberg, 2007). De acuerdo con estos autores, dado que la mayor parte de los estudios y tópicos de investigación sobre Geología planetaria involucran principalmente a geólogos, es decir, caen dentro del campo 25 de la UNESCO “Earth and Space Sciences”, se ha sugerido que sería muy apropiado asignar un nuevo código adicional UNESCO (2512.04) para la Geología planetaria (con referencias cruzadas entre ambos: 2104.04 y 2512.04)

La Geología planetaria o Astrogeología es crucial en la proyección hacia el espacio de las investigaciones más vanguardistas, pero también para comprender nuestros orígenes, el origen de la Tierra y el de la vida, en su relación con la Astrobiología.

Fuente: https://www.ecured.cu/Astrogeolog%C3%ADa

Astrofísica

La astrofísica es la unión de dos ramas de la ciencia, la física y la astronomía, con los cuales se pueden explicar la estructura, composición, fenómenos y propiedades de los astros y demás cuerpos estelares.

Los estudios científicos han determinado que las leyes de la física y química son universales, por ello pueden ser aplicadas a los cuerpos celestes del espacio, de ahí que la física y la astronomía puedan trabajar de la mano.

La astrofísica es una ciencia experimental, se basa en la observación de los fenómenos y las propiedades de los cuerpos estelares a través de la astronomía, los cuales se pueden explicar a través de las leyes y fórmulas de la física.

Antecedentes de la astrofísica

El científico J. von Fraunhofer es uno de los padres de la astrofísica moderna. Sus observaciones y análisis durante el siglo XIX se puntualizaron en la observación de la luz del sol a través un espectroscopio (instrumento científico que descompone la luz en sus colores fundamentales).

Estos estudios y observaciones dieron paso a un nuevo método de análisis por el cual se puede determinar la composición química de las estrellas más distantes y clasificarlas.

Qué estudia la astrofísica

La astrofísica es una ciencia experimental que centra sus estudios en la observación, teorías e hipótesis de las composiciones físicas de los cuerpos estelares como las estrellas y la estructura de la materia interestelar (nubes, gases y polvo del espacio). Los telescopios que utilizan los astrofísicos tienen unas propiedades especiales que les permiten capturar imágenes que concentran la luz y la temperatura de las estrellas.

Sistema solar: los estudios astrofísicos se ocupan de comprender cómo se compone el sistema solar y los sistemas relacionados a éste.

Estrellas: se observa y analiza la composición interna de las estrellas y de las explosiones conocidas como rayos gamma.

La astrofísica estudia la estructura y composición de la galaxia y del agujero central que hay en ella. También se encarga de realizar estudios sobre la física extragaláctica y del universo como un todo.

La astrofísica es una ciencia interdisciplinaria, porque no solo relaciona la astronomía con la física, sino que también recurre a otras ciencias como la química, la matemática y la geología.

En tanto, es una ciencia que genera gran interés y por ello es cursada por gran cantidad de estudiantes, en especial porque busca dar respuestas acerca del origen de diversos aspectos de la naturaleza y porque implica un importante desarrollo tecnológico.

Astrofísica termonuclear

La astrofísica termonuclear estudia los procesos nucleares que liberan grandes cantidades de energía en forma de partículas o de radiación electromagnéticas, es decir las reacciones termonucleares.

Existen dos tipos de reacciones termonucleares. Las reacciones de fusión nuclear que se producen en el sol y en las estrellas generando energía y, las reacciones de fisión nuclear que un proceso utilizado en las centrales nucleares.

La energía termonuclear es por poco inagotable y mucho más económica, por su proceso de extracción, en comparación con otras fuentes de energía.

Fuente: https://www.significados.com/astrofisica/