Cuerpos celestes y materia en el universo

La unidad del universo reside en su materialidad, es decir, cada espacio del universo es material o está compuesto de materia. Sin embargo, las formas de existencia de la materia en el universo son diversas: una parte se dispersa en el vasto espacio en estado continuo en forma de ondas electromagnéticas, otra materia se acumula y se amontona; grupos, que muestran diversas formas de acumulación de entidades acumuladas, como la tierra, la luna, los planetas, las estrellas y las nebulosas, etc. Por lo general, todas las estrellas del universo, incluida la materia interestelar y diversas entidades acumuladas, se denominan colectivamente cuerpos celestes. Los satélites artificiales, las naves espaciales, las estaciones espaciales y los detectores que vuelan en el espacio se denominan generalmente cuerpos celestes artificiales.

(1) Estrellas

Las estrellas son los cuerpos celestes más importantes del universo. Concentran una parte considerable de la masa del universo. Las estrellas son objetos esféricos o de aspecto esférico compuestos de gas caliente que pueden emitir su propia luz. El gas que forma las estrellas es principalmente hidrógeno, seguido del helio y muy pocos elementos más. El sol es una estrella típica y ordinaria.

Tener una masa enorme es la razón fundamental por la que las estrellas pueden brillar. Debido a su gran masa, el interior está sometido a altas temperaturas y altas presiones, provocando una reacción termonuclear en la que el hidrógeno se fusiona en helio, liberando enormes cantidades de energía para mantener la luminiscencia. Cuanto mayor es la temperatura de la estrella, más corta es la longitud de onda de la onda electromagnética que irradia energía hacia el exterior, por lo que el color es azul por el contrario, el color es rojo; Las masas de las estrellas no son muy diferentes, en su mayoría entre 0,1 y 10 veces la masa del sol; los tamaños de las estrellas son muy diferentes. El diámetro de las estrellas grandes es aproximadamente 2000 veces el del sol, y el diámetro de las estrellas pequeñas es. menos de 1000 km, más pequeña que la luna. Por tanto, la densidad media de las estrellas también varía mucho;

Las estrellas están muy lejos. El sol es la estrella más cercana a la Tierra y la luz solar tarda más de 8 minutos en llegar a la Tierra, mientras que la luz de Alpha Centauri (es decir, Próxima Centauri), la estrella más cercana al Sol, tarda 4,3 años en llegar a la Tierra; (es decir, la distancia es 4,3 l.a.). Debido a que la distancia entre las estrellas es demasiado grande, los cambios relativos en las posiciones de las estrellas no se pueden observar a simple vista en un corto período de tiempo, por eso se las llama "estrellas". Pero, de hecho, todas las estrellas se mueven a diferentes velocidades y direcciones en el universo. La conocida Osa Mayor (Osa Mayor) ahora parece estar dispuesta como una cuchara, pero se especula que la forma de hace 100.000 años y 100.000 años después será diferente a la actual. Esto se debe al movimiento de los miembros de la Osa Mayor. . Causado por diferentes direcciones y velocidades (Figura 1-1).

Figura 1-1 Diagrama esquemático de los cambios en la forma de la Osa Mayor

El brillo de una estrella observado a simple vista en la Tierra se llama brillo. Los antiguos dividían el brillo de las estrellas en seis niveles, llamados magnitud aparente. Entre ellas, las 15 estrellas más brillantes se denominan estrellas de primera magnitud, y las estrellas más débiles que pueden reconocerse con la visión normal se denominan estrellas de sexta magnitud. Más tarde, debido al desarrollo de la óptica y los instrumentos ópticos, se midió la relación cuantitativa entre la magnitud visual y el brillo: es decir, una estrella de primera magnitud es 100 veces más brillante que una estrella de sexta magnitud, y por cada diferencia de una magnitud en magnitud visual, el brillo es 2.512 veces diferente. El brillo de una estrella se ve afectado por la distancia entre la estrella y la Tierra, por lo que no representa completamente la verdadera capacidad luminosa de la estrella misma. La capacidad de una estrella para emitir luz se llama luminosidad y el nivel de luminosidad se llama magnitud absoluta.

La mayoría de las estrellas tienen características similares, pero algunas son únicas de alguna manera. Por ejemplo, la luminosidad de la mayoría de las estrellas es casi constante durante un corto período de tiempo, como es el caso del Sol. Sin embargo, algunas estrellas sufrirán cambios evidentes, especialmente periódicos, en unos pocos años, días o incluso horas. Estas estrellas se denominan estrellas variables. Las estrellas variables se dividen en tres categorías: variables geométricas, variables pulsantes y variables explosivas. Las estrellas geométricas variables se refieren a estrellas variables que cambian su luz debido a cambios en su posición geométrica. Las variables pulsantes son estrellas variables cuya luminosidad cambia debido a la expansión y contracción periódica de la propia estrella. Se vuelven brillantes cuando se expanden y, a la inversa, se vuelven oscuras cuando se contraen. Las variables explosivas son estrellas variables que sufren cambios bruscos de luminosidad debido a la explosión de la propia estrella. Las estrellas variables explosivas ordinarias se denominan novas. Su luminosidad aumenta repentinamente en unos pocos días y cambian de estrellas oscuras a estrellas brillantes, o incluso de estrellas invisibles a estrellas brillantes. La luminosidad cayó gradualmente al estado anterior a la explosión. Una estrella que explota con más violencia que una nova se llama supernova. En términos generales, la luminosidad de una estrella está relacionada tanto con la temperatura de la superficie como con el área de la superficie (volumen). Cuando los volúmenes son similares, cuanto mayor es la temperatura de la estrella, mayor es la luminosidad; cuando las temperaturas son similares, cuanto mayor es el volumen de la estrella, mayor es la luminosidad.

Algunas estrellas no son muy calientes, pero tienen una luminosidad muy alta debido a su gran tamaño y su baja densidad. Otras estrellas son muy calientes, pero tienen una luminosidad muy alta debido a su pequeño tamaño y su alta densidad. Las estrellas se llaman enanas blancas.

(2) Materia interestelar, nubes interestelares y nebulosas

Existe un espacio extremadamente vasto entre las estrellas, llamado espacio interestelar. El material extremadamente delgado que impregna el espacio interestelar se llama materia interestelar. Hay dos tipos principales de material interestelar, el gas interestelar y el polvo interestelar. El gas interestelar incluye átomos, moléculas, electrones e iones gaseosos, de los cuales el hidrógeno es el más abundante, seguido del helio y muy pocos elementos más. El polvo interestelar son pequeñas partículas sólidas con un diámetro de aproximadamente 10 -5 a 10 -6 cm. Están dispersas en el gas interestelar. Su masa total sólo representa aproximadamente 1/10 de la materia interestelar. Sus componentes principales son agua, similar al hielo. sustancias de amoníaco y metano, así como minerales como sílice, silicato de hierro y óxido férrico. El polvo interestelar puede absorber y dispersar la luz visible, especialmente la luz azul. Por lo tanto, el polvo interestelar oscurece y enrojece la luz de las estrellas.

En general, la materia interestelar es muy fina. La densidad de la materia interestelar se expresa en términos del número de partículas por centímetro cúbico, que generalmente no supera las 0,1 partículas por centímetro cúbico. Sin embargo, en algunas regiones del espacio interestelar, la densidad puede superar las 10 o incluso las 1.000 partículas por centímetro cúbico. Utilizando técnicas de observación modernas (como observaciones de radio e infrarrojas), estas regiones pueden descubrirse y denominarse nubes interestelares.

El ser humano descubrió las nebulosas mucho antes de descubrir la materia interestelar y las nubes interestelares. La gente alguna vez llamó nebulosas a todos los cuerpos celestes nublados en el cielo. Posteriormente, se descubrió que en realidad existen dos tipos de objetos nubosos: uno está compuesto por gas interestelar y polvo interestelar, el otro está compuesto por una gran cantidad de estrellas; En la astronomía moderna, la primera se llama nebulosa, como la Nebulosa de Orión (Figura 1-2), mientras que la segunda pasa a llamarse galaxia, como la Galaxia de Andrómeda. Por lo tanto, lo que hoy se llama nebulosa es en realidad una forma densa de material interestelar. En comparación con las nubes interestelares, las nebulosas son formas más grandes y densas de material interestelar.

Figura 1-2 Nebulosa de Orión

(3) Sistemas celestes y galaxias

El material en el universo se mueve, y la principal forma de movimiento es que los cuerpos celestes se mueven según Ciertos sistemas y leyes se atraen y giran entre sí, formando sistemas celestes en diferentes niveles. Por ejemplo, la Luna y la Tierra forman el sistema Tierra-Luna, la Tierra es el cuerpo celeste central del sistema Tierra-Luna y la Luna gira alrededor de la Tierra. La Tierra y otros planetas giran alrededor del Sol, y ellos y el Sol forman un sistema celeste de nivel superior. Este sistema celeste centrado en el Sol se llama sistema solar. El sistema solar es un sistema celeste de nivel superior: una parte muy pequeña de la Vía Láctea. En la Vía Láctea hay más de 200 mil millones de estrellas como el Sol. Estas estrellas se mueven solas alrededor del centro de la Vía Láctea. . Fuera de la Vía Láctea, hay muchos sistemas celestes enormes que son comparables en tamaño a la Vía Láctea, llamados galaxias extragalácticas (galaxias para abreviar). Dentro del universo que los humanos podemos observar hoy en día, hay aproximadamente más de mil millones de galaxias de este tipo. Estas galaxias varían en tamaño y normalmente constan de miles de millones a cientos de miles de millones de estrellas. Habitualmente, la parte del universo que observamos actualmente se denomina galaxia total, que es el sistema celeste de mayor nivel conocido actualmente.