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La materia interestelar

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (4)

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File:Proton-antiproton collision.gif - Wikimedia Commons

Todos sabemos que un protón, cuando se encuentra con un antiprotón (materia con antimateria) ambos se destruyen.

Una vez destruidos todos los pares materia antimateria, quedó el sobrante de partículas positivas que es la materia de nuestro universo.

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De esa manera se formaron, con esas partículas positivas y los electrones (hadrones y leptones), se originaron grandes conglomerados de gas y polvo que giraban lentamente, fragmentándose en vórtices turbulentos que se condensaban finalmente en estrellas.

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                                                    Distintas regiones de la Nebulosa de Orión

Estos conglomerados de gas y polvo podían tener extensiones de años luz de diámetro y, en algunas regiones donde la formación de estrellas fue muy activa, casi todo el polvo y el gas fue a parar a una estrella u otra. Poco o nada fue lo que quedo en los espacios intermedios. Esto es cierto para los cúmulos globulares, las galaxias elípticas y el núcleo central de las galaxias espirales.

Dicho proceso fue mucho menos eficaz en las afueras de las galaxias espirales. Las estrellas se formaron en números muchos menores y sobró mucho polvo y mucho gas.

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Nosotros, los habitantes del planeta Tierra, nos encontramos en los brazos espirales de nuestra galaxia (exactamente en el interior del Brazo de Orión), estamos situados en la periferia a unos 30.000 años luz del centro galáctico y vemos las manchas oscuras que proyectan las nubes de polvo contra el resplandor de la Vía Láctea. El centro de nuestra propia galaxia queda oscurecido por tales nubes.

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Estas nubes enormes de polvo cósmico es el material primario del que hacen las estrellas. Este material del que está formado el universo consiste en su mayor parte, como se ha dicho anteriormente, de hidrógeno y helio.  Los átomos de helio no tienen ninguna tendencia a juntarse unos con otros.  Los de hidrógeno sí, pero sólo en parejas, formando moléculas de hidrógeno (H2). Quiere decirse que la mayor parte del material que flota entre las estrellas consiste en pequeños átomos de helio o en pequeños átomos y moléculas de hidrógeno. Todo ello constituye el gas interestelar, que forma la mayor parte de la materia que circula en el universo entre las estrellas.

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El polvo interestelar o polvo cósmico, que se halla presente en cantidades mucho más pequeñas, se compone de partículas diminutas, pero mucho más grandes que átomos o moléculas, y por tanto deben contener átomos que no son ni de hidrógeno ni de helio, son átomos de materiales más complejos.

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El tipo de átomo más común en el universo, después del hidrógeno y el helio, es el de oxígeno. El oxígeno puede combinarse con hidrógeno para formar grupos oxidrilo (HO) y moléculas de agua (H2O), que tienen una marcada tendencia a unirse a otros grupos y moléculas del mismo tipo que encuentren en el camino, de forma que poco a poco se van constituyendo pequeñísimas partículas compuestas por millones y millones de tales moléculas. Los grupos oxidrilo y las moléculas de agua pueden llegar a constituir una parte importante del polvo cósmico.

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En 1.965 se detectó por primera vez grupos oxidrilo en el espacio  y se comenzó a estudiar su distribución. Desde entonces se ha informado también de la existencia de moléculas más complejas que contienen átomos de carbono, así como de hidrógeno y oxígeno. El polvo cósmico contiene también agrupaciones atómicas formadas por átomos menos comunes y más complejos que los ya mencionados. Los materiales más pesados y complejos se fabrican en los hornos termonucleares, los núcleos de las estrellas, y cuando al final de su existencia como tales estrellas explotan en súper novas, estos materiales son lanzados al espacio a velocidades increíbles y siembra el vacío estelar de materiales complejos que más tarde sirven de material para formar nuevas estrellas de II generación.

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El origen de los átomos - INVDES2020 abril 20 : Blog de Emilio Silvera V.

En el espacio estelar se han detectado también átomos de calcio, sodio, potasio e hierro, observando la luz que esos átomos absorben.

Dentro de nuestro sistema solar hay un material parecido, aportado quizás por los cometas. Es posible que fuera de los límites visibles del sistema solar exista una conglomeración grande de cometas, y que algunos de ellos se precipiten hacia el Sol (atraídos por la gravedad). Los cometas son formaciones de fragmentos sólidos de metal y roca, unidos por una mezcla de hielo, metano y amoníaco congelados y otros materiales parecidos. Cada vez que un cometa se aproxima al Sol, se evapora parte de su materia, liberando diminutas partículas sólidas que se esparcen por el espacio en forma de larga cola. En última instancia, el cometa se desintegra por completo.

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A lo largo de la historia del sistema solar se han desintegrado innumerables cometas y han llenado de polvo el espacio interior del sistema solar.  La Tierra recoge cada día miles de millones de partículas de polvo (“micrometeoroides”). Los científicos espaciales se interesan por ellas por diversas razones; una de ellas es que los micrometeoroides de mayor tamaño podrían suponer un peligro para los futuros astronautas y colonizadores de la Luna.

La Tierra en el Universo - Actividad nº 19

Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, etc.

Pensemos por ejemplo que un átomo tiene aproximadamente 10-8 centímetros de diámetros. En los sólidos y líquidos ordinarios los átomos están muy juntos, casi en contacto mutuo. La densidad de los sólidos y líquidos ordinarios depende por tanto del tamaño exacto de los átomos, del grado de empaquetamiento y del peso de los distintos átomos.

Es el hidrógeno renovable una amenaza para el gas natural? - World ...Osmio - El material mas pesado del universo

Actividades catalíticas del tantalato de sodio en la producción de ...Icono Del Osmio Del Elemento De Tabla Periódica Stock de ...

De los sólidos ordinarios, el menos denso es el hidrógeno solidificado, con una densidad de 0’076 gramos por cm3. El más denso es un metal raro, el osmio, con una densidad de 22’48 gramos/cm3.

Si los átomos fuesen bolas macizas e incompresibles, el osmio sería el material más denso posible, y un centímetro cúbico de materia jamás podría pesar ni un kilogramo, y mucho menos toneladas.

Geometría | Geometría, Geometría sagrada, Ilusiones

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1.909 que los átomos eran en su mayor parte espacio vacío. La corteza exterior de los átomos contiene sólo electrones ligerísimos, mientras que el 99’9% de la masa del átomo está concentrada en una estructura diminuta situada en el centro: el núcleo atómico.

Un viaje: desde los átomos hasta las estrellas : Blog de Emilio ...Los átomos, el núcleo atómico : Blog de Emilio Silvera V.

El núcleo atómico tiene un diámetro de unos 10-15 cm (aproximadamente 1/100.000 del propio átomo). Si los átomos de una esfera de materia se pudieran estrujar hasta el punto de desplazar todos los electrones y dejar a los núcleos atómicos en contacto mutuo, el diámetro de la esfera disminuiría hasta un nivel de 1/100.000 de su tamaño original.

Tamaños comparativos de los planetas y estrellas — Astronoo

                  Reducir la Tierra a cualquiera de estos objetos la haría muy densa

De manera análoga, si se pudiera comprimir la Tierra hasta dejarla reducida a un balón de núcleos atómicos, toda su materia quedaría reducida a una esfera de unos 130 metros de diámetro. En esas mismas condiciones, el Sol mediría 13’7 km de diámetro en lugar de los 1.392.530 km que realmente mide. Y si pudiéramos convertir toda la materia conocida del universo en núcleos atómicos en contacto, obtendríamos una esfera de sólo algunos cientos de miles de km de diámetro, que cabría cómodamente dentro del cinturón de asteroides del Sistema Solar.

“Es la región con mayor temperatura en nuestra estrella y en el sistema solar. Tiene una densidad de 150 g/cm³ (150 veces la densidad del agua en estado líquido), justo en el centro, y una temperatura de alrededor de 15 700 000 K;2​”

El calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

Física nuclear - Monografias.com

Los núcleos atómicos se componen de protones y neutrones. Ya hemos dicho antes que todos los protones tienen carga eléctrica positiva y se repelen entre sí, de modo que en un lugar dado no se pueden reunir más de un centenar de ellos. Los neutrones, por el contrario, no tienen carga eléctrica y en condiciones adecuadas pueden estar juntos y empaquetados un enorme número de ellos para formar una “estrella de neutrones”. Los púlsares, según se cree, son estrellas de neutrones en rápida rotación.

Astrofísicos descubren una de las estrellas de neutrones más densa ...Científicos detectan la estrella de neutrones más gigantesca del ...

Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en oxígeno, el oxigeno en carbono, etc, y explotan en supernovas. Las capas exteriores se volatilizan y son expulsados al espacio; el resto de la estrella (su mayor parte), al quedar a merced de la fuerza gravitatoria, es literalmente aplastada bajo su propio peso hasta tal punto que los electrones se funden con los protones y se forman neutrones que se comprimen de manera increíble hasta que se degeneran y emiten una fuerza que contrarresta la gravedad, quedándose estabilizada como estrella de neutrones.

Púlsar - Wikipedia, la enciclopedia libre

Si el Sol se convirtiera en una estrella de neutrones, toda su masa quedaría concentrada en una pelota cuyo diámetro sería de 1/100.000 del actual, y su volumen (1/100.000)3, o lo que es lo mismo 1/1.000.000.000.000.000 (una milmillonésima) del actual. Su densidad sería, por tanto, 1.000.000.000.000.000 (mil billones) de veces superior a la que tiene ahora.

La densidad global del Sol hoy día es de 1’4 gramos/cm3. Una estrella de neutrones a partir del Sol tendría una densidad que se reflejaría mediante 1.400.000.000.000.000 gramos por cm3. Es decir, un centímetro cúbico de una estrella de neutrones puede llegar a pesar 1.400.000.000 (mil cuatrocientos millones de toneladas). ¡Qué barbaridad!

Según Stephen Hawking, los agujeros negros no son tal y como los ...Los mayores agujeros negros del universo | Astronomía

Objetos como estos pueblan el universo, e incluso más sorprendentes todavía, como es el caso de los agujeros negros explicado en páginas anteriores de este mismo trabajo.

Cuando hablamos de las cosas del universo estamos hablando de cosas muy grandes. Cualquiera se podría preguntar, por ejemplo: ¿hasta cuándo podrá mantener el Sol la vida en la Tierra?

Está claro que podrá hacerlo mientras radie energía y nos envie luz y calor que la haga posible tal como la conocemos.

Radiación Solar en Colombia - HG Ingeniería y Construcciones S.A.S

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 654.600.000 toneladas de hidrógeno en 650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600.000 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene encuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000.000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

De qué está hecho el Sol? - Biorígenes

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado -, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 654 millones de toneladas  por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Astrónomos identifican una verdadera reliquia estelar

“La segunda generación de estrellas incluye materiales del Big Bang y de los procesos de combustión de la primera generación de estrellas. … El contenido en “metales” (los astrónomos se refieren como metales a todos los elementos más pesados que el helio) crece desde una generación a la siguiente.”

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás.  Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

Belxab on Twitter: "El núcleo del Sol es donde se producen las ...

A medida que el Sol siga radiando, irá adquiriendo una masa cada vez mayor ese núcleo de helio y la temperatura en el centro aumentará. En última instancia, la temperatura sube lo suficiente como para transformar los átomos de helio en átomos más complicados. Hasta entonces el Sol radiará más o menos como ahora, pero una vez que comience la fusión del helio, empezará a expandirse y a convertirse poco a poco en una gigante roja. El calor se hará insoportable en la Tierra, los océanos se evaporarán y el planeta dejará de albergar vida en la forma que la conocemos.

La esfera del Sol, antes de explotar para convertirse en una enana blanca, aumentará engullendo a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra, que para entonces será un planeta yermo.

Los astrónomos estiman que el Sol entrará en esta nueva fase en unos 5 ó 6 mil millones de años. Así que el tiempo que nos queda por delante es como para no alarmarse todavía. Sin embargo, el no pensar en ello… no parece conveniente.

emilio silvera

 

  1. 1
    Pedro
    el 9 de agosto del 2020 a las 9:15

    Resulta que de un agujero negro estelar o no, ni la mismísima luz puede escapar del mismo, ya que su gravedad tan intensa se lo impide, esto es lo que nos cuentan.
    Resulta que son consecuencia del colapso definitivo de estrellas masivas.
    Correcto, resulta que una estrella masiva antes de colapsar en agujero negro, su gravedad intrínseca es aún más mayor que después del colapso, ya que posee todavía sus capas exteriores, y siguen produciendo se reacciones termonucleares en su interior y radiaba luz sin ningún problema. 
    Conclusion:no es la gravedad en un agujero negro  la que impide que nada pueda escapar del mismo, sino la transición de fase a que está sometida todo lo que allí colapsa, al cambiar su identidad pierde sus propiedades iniciales, todo resulta espacio-tiempo, osea el último eslabón de las distintas fases de la materia. 
    Conclusion:La materia es la imagen especular del espacio-tiempo y viceversa, el espacio-tiempo es el reverso de dicho espejo. 

    Responder
    • 1.1
      Pedro
      el 9 de agosto del 2020 a las 12:09

      En definitiva, los agujeros negros son la causante de la expansión, la cuestión faltante es la equivalencia entre un gramo de materia y un gramo de espacio tiempo o saber que magnitud lo representa graviton, y la materia oscura un travestido del electromagnetismo,  representado por un foton invertido con sobrepeso. 

      Responder
      • 1.1.1
        emilio silvera
        el 10 de agosto del 2020 a las 5:10

        Amigo pedro, aquí sí que me he perdido. Si el agujero negro es el causante de la expansión… ¿Es que genera Gravedad negativa? hablas de equivalencia entre un gramo de materia y otro de espacio-tiempo y de la magnitud del gravitón, señalas la “materia oscura” como un travestido del electromagnetismo que está representado por un fotón invertido con sobrepeso…

        Amigo mío, me descubro ante tu inmensa imaginación. La facilidad que tienes para ligar conceptos no conexos… ¡Es inaudita!

        Saludos.

        Responder
    • 1.2
      emilio silvera
      el 10 de agosto del 2020 a las 5:02

      Esos pensamientos son los que surgen al aplicar el sentido común que nos lleva a esa lógica de que la estrella masiva cuando está en posesión de todo su material debe generar más fuerza Gravedad que cuando ha soltado sus capas exteriores para “regar” el Espacio Interestelar de material nebuloso. Sin embargo, aquí nos tenemos que parar a pensar en lo siguiente:

      La estrella está fusionando Hidrógeno en Helio,  lo cual, hace que la estrella tienda a expandirse (como cuando la leche hierve en el puchero), y, dicha fuerza de expansión es frenada por la Gravedad, así encuentra la estrella el equilibrio que se mantiene hasta que agotado el combustible nuclear de fusión, queda a merced de la fuerza de Gravedad, y el resultado es que toda aquella ingente masa es literalmente comprimida más y más hasta que se convierte en la “singularidad” que está en las profundidades del horizonte de sucesos, y, en aquel lugar singular, el Tiempo se ha detenido y el espacio también quedó “comprimido”, de allí nada puede salir y lo que circunde al “monstruo” se verá atraído y atrapado para siempre.

      Bueno, al menos así nos lo cuenten y, mientras que no se demuestre lo contrario… Tendremos que dejar que siga siendo la historia oficial del origen de los agujeros negros que ni la luz dejan escapar.

      En todo esto podemos especular lo que cada cual se pueda imaginar. Cuando dices:

      “No es la Gravedad en un agujero negro lo que impide que nada pueda escapar del mismo, sino la transición de fase a que está sometida todo lo que allí colapsa, al cambiar su identidad pierde sus propiedades iniciales, todo resulta espacio-tiempo, osea el último eslabón de las distintas fases de la materia.”

      ¿¡todo resulta espacio-tiempo!? No creo que sea lo más acertado, allí no está presente ni el espacio ni el tiempo, y, desde luego, cuesta imaginar que el espacio-tiempo sea la imagen especular de la materia. La materia del Universo en expansión es la que va creando el Espacio y esa es, la íntima relación que mantienen la una con con “otros”.

      Es cierto que todos estos fenómenos naturales nos puedan resultar extraños al no estar en nuestro familiar entorno cotidiano, se producen muy alejado de nosotros y sus mecanismos los vamos desentrañando a base de formular teorías y observaciones que no siempre podemos comprobar, lo cual, nos lleva a dejar muchos de estos postulados en cuarentena hasta que puedan ser confirmados con las debidas garantías.

      De todas las maneras, el disentir de algunas cuestiones y exponer otros puntos de vista, por lo menos a mí no me resulta negativo, a veces, de la discusión y perspectivas contradictorias ha surgido la luz.

      Responder

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