Fundamentación en Astronomía 2024 - I PDF

FUNDAMENTACIÓN EN ASTRONOMÍA 2024 - I Maryory Loaiza Agudelo “Espectro Electromagnético” Link: https://astro.unl.edu/classaction/animations/sunsolarenergy/fusion01.html Temperatura ~ 15 millones de grados presión altísima Un gramo de materia solar libera tanta e...

FUNDAMENTACIÓN EN ASTRONOMÍA 2024 - I Maryory Loaiza Agudelo “Espectro Electromagnético” Link: https://astro.unl.edu/classaction/animations/sunsolarenergy/fusion01.html Temperatura ~ 15 millones de grados presión altísima Un gramo de materia solar libera tanta energía como la combustión de 2.5 millones de litros de gasolina.  a ños 0 00 100 ¿Cómo se genera la energía solar? m in 8  ONDAS Ondas Ondas mecánicas electromágneticas Tipo de onda que necesita tipo de onda que no requiere de un medio para de ningún medio para viajar. propagarse, y la sustancia Lo que no significa que no del medio se deforma puedan viajar en líquidos, conforme la onda viaja. gases o en el vacio.  ONDAS Ondas Ondas mecánicas electromagnéticas Tipo de onda que necesita tipo de onda que no requiere de un medio para de ningún medio para viajar. propagarse, y la sustancia Lo que no significa que no del medio se deforma puedan viajar en líquidos, conforme la onda viaja. gases o en el vacio. LA LUZ La luz es una onda electromagnética Tiene velocidad constante de propagación, c Tiene dirección de propagación Tiene longitud de onda, λ Si aumenta la longitud de onda, disminuye la frecuencia, y viceversa relación de planck La hipótesis de Planck establece que la luz está formada por corpúsculos de energía llamados fotones, cuya energía es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación, según una constante de proporcionalidad, h, que es la llamada constante de Planck y es una constante fundamental de la naturaleza. relación de planck La hipótesis de Planck establece que la luz está formada por paquetes de energía llamados fotones, cuya energía es directamente proporcional a la frecuencia de la radiación, según una constante de proporcionalidad, h, que es la llamada constante de Planck y es una constante fundamental de la naturaleza. relación de planck relación de planck  Ley del desplazamiento de Wien En la década de 1890 ¿Cuerpo negro? Wilhelm Wien 22  Ley del desplazamiento de Wien Wilhelm Wien  Ley del desplazamiento de Wien Toda la energía incidente desde el exterior es Wilhelm Wien absorbida, y toda la energía incidente desde el interior es emitida.  Ley del desplazamiento de Wien Utilizó como aproximación a un cuerpo negro ideal, un Wilhelm Wien horno con un pequeño orificio 25  Ley del desplazamiento de Wien Cualquier radiación que ingrese al pequeño orificio se dispersa y se refleja desde las paredes internas del horno con tanta frecuencia que casi toda la radiación entrante se absorbe y la posibilidad de que parte de ella salga nuevamente del orificio puede hacerse extremadamente pequeña. Wilhelm Wien 26  Ley del desplazamiento de Wien Wien descubrió que la energía radiactiva por intervalo de longitud de onda tiene un máximo a una cierta longitud de onda y que el máximo se desplaza a longitudes de onda más cortas a medida que aumenta la temperatura. Wilhelm Wien 27  Ley del desplazamiento de Wien Wilhelm Wien 28  Ley del desplazamiento de Wien Wilhelm Wien Simulación: https://astro.unl.edu/classaction/animations/light/bbexplorer.html 29 Ley del desplazamiento de Wien 30  El ojo http://homepage.physics.uiowa.edu/~pkaaret/s09/L10_st ars.pdf ¿Cómo se aplica esto en las ccd? El efecto fotoeléctrico https://www.youtube.com/watch?v=wj9FRoiRHYc&ab_channel=Fifipedia CCD https://www.youtube.com/watch?v=wj9FRoiRHYc&ab_channel=Fifipedia CCD CCD  La espectroscopia “Es el estudio de la interacción entre la radiación electromagnética y la materia, con absorción o emisión de energía radiante” «En 1672, en el primer artículo que envió a la Royal Society, Isaac Newton describió un experimento en el que permitió que la luz del Sol pasara a través de un pequeño orificio y luego a través de un prisma, Newton descubrió que la luz del sol, que nos parece blanca, en realidad está formado por una mezcla de todos los colores del arcoíris»  Este óptico y físico alemán nació 06 de marzo 1787 en Straubing, Baviera, y murió en Munich Joseph von Fraunhofer observó 07 de junio 1826. Él inventó el por primera vez en 1814 la luz visible espectroscopio en 1815 y fue el primero en del espectro solar, las líneas estudiar la difracción de la luz utilizando llamadas « de Fraunhofer ». redes ópticas (difracción de Fraunhofer). En esta época no se sabía la razón de la presencia de las líneas de Fraunhofer en el espectro visible de la luz.  En 1860, el físico Gustav Kirchhoff y el químico Robert Bunsen, tras un laborioso trabajo para obtener muestras puras de los elementos conocidos, ya habían mostrado que las líneas oscuras en el espectro solar correspondían con las líneas brillantes en los espectros de algunos gases conocidos, siendo líneas específicas que correspondían a elementos químicos únicos presentes en la atmósfera del Sol: cada elemento emitía y absorbía luz a ciertas frecuencias fijas que lo caracterizaban. Kirchhoff dedujo que las líneas oscuras en el espectro solar eran causadas por la absorción de elementos químicos en la atmósfera solar. De esta manera se comprobó que los elementos químicos que se encuentran en el Sol y en las estrellas también se encontraban en la Tierra y fue la prueba de que la materia de los objetos celestes era la misma que la de la Tierra. Este descubrimiento también condujo a un nuevo método de análisis indirecto, que permitía conocer la constitución química de las estrellas lejanas y clasificarlas.  Trabajo de laboratorio de Kirchhoff y Bunsen (~1860) Descomposición de la luz proveniente de distintos compuestos químicos Al calentarse, un gas emite luz como una función continua de la longitud de onda y la temperatura Stokes: Partículas que absorbieron luz de alguna longitud de onda especial tambien podían emitirlas  ¿Qué son las ondas? ¿Qué es la óptica? https://youtu.be/zQcbLwGT8w0 Espectro del Sol ¿Qué es la óptica? El Universo Térmico NASA Del Visible Al Infrarojo  Lo Invisible Radio (1 mm - 100 km) Radio Usado en transmisiones, onda EM a sonido y viceversa La atmósfera es transparente a esos fotones No se usan lentes, sino antenas Movimiento de electrones a través de un metal - antena  Radio El estudio del universo en radio ha dado lugar al descubrimiento de nuevos objetos y procesos físicos. El descubrimiento de la radiación no térmica y sincrotrón se basa en las observaciones en radio de la Nebulosa del Cangrejo y fuentes extragalácticas. Los cuásares y púlsares fueron descubiertos mediante observaciones en radio; este tipo de objetos emiten esencialmente en longitudes muy largas y a muy altas energías; no son visibles en el rango óptico. Sólo se los pudo estudiar en radio hasta que Fuentes de emisión de ondas de radio se tuvo la capacidad tecnológica para salir al espacio y detectarlos en rayos X y Los núcleos de galaxias activas y los púlsares poseen posteriormente en rayos gamma. chorros de partículas cargadas que emiten radiación de sincrotrón. Otra notable contribución de la La radiación de fondo de microondas es emisión de la radiastronomía ha sido la posibilidad de radio de cuerpo negro. determinar la estructura espiral de la Vía Láctea mediante mapeos de la distribución Los remanentes de supernova emiten radiación difusa de hidrógeno neutro. en radio. El Universo Ruidoso Jansky (USA) detecta emisiones de radio provenientes de la Galaxia (1931-1933) El Universo Ruidoso Reber (USA) detecta emisiones de radio extra-galácticas (1937-1938) Lo Invisible Microondas −2 ( < 10 m) Microondas  https://science.nasa.gov/ems/06_microwaves El Universo Ruidoso Penzias y Wilson (1964) descubren la Radiación de Fondo de Microondas NASA / WMAP Science Team Min S. Yun, UMass  https://science.nasa.gov/ems/06_microwaves El Universo Ruidoso The image from the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) shows a detailed, all-sky picture of the infant universe at 380,000 years of age. This light, emitted 13.7 billon-years ago, is ∼2.7 Kelvin today. The observed +/-200 microKelvin NASA / WMAP Science Team temperature fluctuations, shown as color differences in the image, are the seeds that grew to become clusters of galaxies.  Lo Invisible Infrarrojo (700 nm - 1 mm) El Universo Térmico La astronomía infrarroja utiliza telescopios equipados con sensores para penetrar en regiones polvorientas del espacio como las nubes moleculares, para detectar objetos como planetas y para ver objetos altamente desplazados al rojo de los primeros tiempos del universo  El Universo Térmico (1983) IRAS - Infrared Astronomical Satellite: Primeras observaciones de Sistemas Planetarios en Formación NASA Bosques de Líneas en el IR  Lo Invisible UV (10-390 nm)  La atmósfera como un paraguas cósmico NASA  UV (10-390 nm) NASA  UV (10-390 nm) NASA Los científicos pueden estudiar la formación de estrellas en el ultravioleta, ya que las estrellas jóvenes emiten la mayor parte de su luz en estas longitudes de onda. Esta imagen de la nave espacial Galaxy Evolution Explorer (GALEX) de la NASA revela nuevas estrellas jóvenes en los brazos espirales de la galaxia M81.  UV (10-390 nm) NASA The Hubble Space Telescope captured this image of Jupiter's aurora in ultraviolet wrapping around Jupiter's north pole like a lasso. Lo Invisible Rayos X (0.01 - 10 nm) El Universo Energético Cohetes Aerobee (1962-1966) detectan fuentes de Rayos X (incluso Messier 87) En Rayos X observamos objetos muy energéticos como supernovas y estrellas binarias de rayos X El Universo Energético The x-ray data reveal hot gases at about ten million degrees Celsius that were created when ejected material from the supernova smashed into surrounding gas and dust at speeds of about ten million miles per hour. By comparing infrared and x-ray images Astronomers are learning more about how relatively cool dust grains can coexist within the super-hot, x-ray producing gas. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI; Infrared: NASA/JPL-Caltech/Steward/O.Krause et al. Lo Invisible Rayos Gamma (