Presentació d'Ikram El Muhandiz i Patrícia Ruiz de 1r de BAT A d’introducció a la unitat "L'espai que ens envolta" de CMC curs 2012-2013

1. L’espai que ens envolta
Ikram El Muhandiz
Patricia Ruiz
1r A BTX

2. 1. De què està fet l’Univers?
L’Univers és un buit immens en el qual hi ha milions de cossos. Alguns es poden ver a
simple vista, i altres, que són invisibles, i per això s’observen amb telescopi.
1.1. L’Univers observable
L’Univers és un buit on “suren” milers de milions de galàxies. En cada galàxia hi ha milers
de milions d’estels, planetes i nebuloses (formades per gas i pols).
Fórmula del cosmos: 75% hidrogen, 20% heli i 5% resta dels elements.
http://www.eso.org/public/chile/images/comparisons/eso1205a/

3. 1.2. La matèria fosca
Les galàxies i els estels formen el 10% de la matèria total de l’Univers. El 90% és matèria
fosca, és a dir, un tipus de matèria hipotètica, de composició desconeguda, que no
emet ni reflecteix radiació perquè es pugui detectar directament.
El primer a utilitzar el terme fou l'astrofísic Fritz Zwicky el 1933.
• Com sabem que existeix la matèria fosca si no la “veiem”?
Les galàxies col·lideixen per causa de l’atracció
gravitacional que hi ha entre elles, i escalfen el
gas que les envolta. I alguna cosa que no veiem,
la matèria fosca, provoca que s’acostin i que
s’escalfin.

4. • Com sabem de quins elements està fet un estel?
Isaac Newton (1642-1727) va descobrir que la llum del Sol que incideix en un prisma de
cristall es descompon en franges de colors. Aquest arc iris s’anomena l’espectre de la
llum.
El Sol és l’estel més proper i l’espectre de la seva llum ens proporciona informació sobre
els elements que el componen.

5. Supercúmul de Virgo
2. Com està organitzat l’Univers?
La matèria no està distribuïda de manera
uniforme a l’espai.
La Via Làctia forma part d’un grup d’unes
trenta galàxies: el Grup Local.
El Grup Local està integrat en un conjunt de
grups anomenat Supercúmul de Virgo. I
també pot ser que el Supercúmul de Virgo
forma part d’una altra estructura encara més
gran... els astrònoms tenen dificultats per
detectar-la.
Grup Local
El Sol és un estel mitjà situat amb els
planetes en una zona intermèdia d’una
gran galàxia espiral que anomenem Via
Làctia. A la Via Làctia hi ha uns 100.000
milions d’estels i potser planetes.
Via Làctia

6. Constel·lació d’Orió
Tots els estels que veiem formen part de la Via Làctia. Les constel·lacions són estels amb
formes i noms característics.

7. 3. L’Univers en moviment
3.1. La força de la gravetat
La llei de la gravitació diu que els cossos s’atreuen, tan més com més pròxims estiguin i
més sigui la massa.
L’atracció funciona a totes les escales: els membres del Grup Local, juntament amb
altres milers de galàxies es precipiten cap al centre del supercúmul de
Virgo, l’anomenat Gran Atractor.
3.2. Els forats negres
L’atracció gravitacional més intensa es produeix
als forats negres, que són concentracions de
matèria d’altíssima densitat.
Si en coneixem l’existència és per la radiació
(raigs X) que emet la matèria quan accelera, just
abans de caure al gran pou gravitatori.
La paradoxa dels forats negres és: com més
cossos hi caiguin, més gran serà la seva massa
i, per tant, incrementarà l’atracció gravitacional.

8. 4. Del big bang al big rip
L’Univers es va originar fa uns 13.700 milions d’anys en una gran explosió: el big bang.
4.1. Com va sorgir la idea del big bang
Al començament del segle XX els astrònoms van descobrir en l’espectre de la llum
alguna cosa “estranya”.
Les galàxies s’allunyen les unes de les altres. Però per entendre aquest fenomen cal que
coneguem l’efecte Doppler.
• Com sabem que les galàxies s’allunyen? L’efecte Doppler
Quan un objecte emet ones mentre es mou, aquestes ones es distorsionen. Si l’emissor
s’hi acosta, l’ona es comprimeix, i si se n’allunya, l’ona s’estira.
Aquest fenomen s’anomena efecte Doppler.

9. Quan es va conèixer el fet que les galàxies s’allunyen les unes de les altres va sorgir la
teoria del big bang.
Si les galàxies s’allunyen les unes de les altres, cal pensar que en el passat van estar a
prop, i que al principi tota la matèria estava concentrada en una zona molt petita.
4.2. La confirmació del big bang
Mentre treballaven en un nou tipus d’antena comercial, Arno Penzias i Robert
Wilson van descobrir el 1964 que hi arribava una radiació molt feble des de tots els
punts de l’Univers.
Com que procedia de tots el punts de l’Univers, la van anomenar còsmica (de
cosmos, l’Univers dels grecs); i com que era molt feble, havia de tractar-se d’alguna
cosa molt llunyana: per això es va anomenar radiació còsmica de fons.
Aquesta radiació còsmica de fons era l’ “eco”
del big bang. L’ “eco” d’aquella gran
explosió de la qual va sorgir el nostre
Univers havia arribat fins al present.

10. 4.3. El big bang i la història de l’Univers
1. Etapa d’inflació
2. Formació de la matèria
3. Els primers àtoms
4. L’incendi de l’Univers
5. La formació d’estels i galàxies
6. L’energia fosca

11. 5. L’origen dels elements
Els estels són fabriques de nous elements químics;
per exemple, cada segon el Sol produeix 695 milions
de tones d’heli a partir de l’hidrogen.
Els estels: Fàbriques d’elements químics
l’hidrogen és l’element més abundant de
l’Univers, a partir del qual han sorgit la resta
dels elements químics.
Supernova: fonts de matèria
El ferro es l’últim element estable que es forma en un estel. Així, doncs, un cop s’ha
format, de l’interior de l’estel ja no en surt energia. La gravetat actua i les enormes
pressions i temperatures provocades per aquest col·lapse gravitatori tan ràpid
ocasionen una fusió nuclear instantània i es generen la resta dels elements químics de
la taula periòdica.
L’energia produïda causa una explosió violenta (supernova) que llança a l’espai
gairebé tota la massa de l’estel.

12. 6. L’origen del sistema solar
6.1 L’origen del sol
L’origen del sol es deu a que fa 4.570 milions d’anys, en un braç d’una galàxia
espiral, un núvol de gas i pols es va començar a contreure. Aquesta contracció es
deguda a que va explotar una supernova prop de la nebulosa. L’explosió genera una
ona de xoc i aquesta s’apropa a la nebulosa i es comprimeix, de manera que es
col·lapsa. Al centre de la nebulosa les partícules estan més a prop les unes de les
altres i, per tant, hi ha més col·lisions entre si de manera que l’interior s’escalfa. A
partir d’una temperatura d’uns 10 milions de graus, els nuclis d’hidrogen es mouen a
una velocitat enorme i es poden fusionar: fabriquen heli i alliberen energia. I aquí es
on neix el Sol.

13. 6.2. La formació dels planetes
De la nebulosa inicial comprimida per l’explosió
de la supernova no tan sols va sorgir el Sol:
al voltant seu hi orbiten els planetes.
Fa 4570 milions d’anys, la nebulosa es comprimís,
es col·lapsa i es transforma en un disc.
Com que al centre del disc hi ha més
col·lisions i més calor, per tant hi ha més partícules
i els més lleugers emigren cap a la part exterior, més freda.
A cada zona del disc comença a créixer un planeta, que atreu la matèria que té a
prop. Els planetes exteriors es van formar primer i tenen més massa ja que es van
formar amb els elements més abundants de la nebulosa.
A les zones internes del disc es formen cossos petits, que col·lideixen entre si i donen
origen a planetes que se estan formant com la Terra. Aquest procés va durar uns 10
milions d’anys.
Amb el matèria “que va sobrar” de la construcció dels planetes es van formar els 166
satèl·lits coneguts, tret de la Luna, que és un cas particular

14. No tots els planetes són iguals:
Els anomenats planetes gegants,
que són Júpiter, Saturn, Urà
i Neptú es van formar sobretot
a partir de gas.
Els interiors, Mercuri, Venus, la Terra
i Mart, que són els terrestres,
es van formar a partir de material sòlid:
roca i metall.
Als planetes externs hi ha diferències: Júpiter i Saturn són principalment hidrogen i
heli, Urà i Neptú predominen l’aigua amb amoníac i metà. Però tots quatre tenen nuclis
de roca.
Els planetes terrestres es diferencien sobretot per la massa. La Terra i Venus tenen
atmosfera en canvi Mercuri i la Lluna són cossos sense atmosfera. Mart es un cas
intermedi, amb una atmosfera molt tènue.

15. • La Lluna, un satèl·lit singular
La Lluna es va formar per la col·lisió d’un planeta
menor contra la Terra.
Aquest origen està sòlidament avalat
per la composició de les roques lunars i terrestres.
La matèria lunar va sofrir un procés de
temperatura alta (conseqüència d’una col·lisió)
que va expulsar els matèria volàtils i es van concentrar els compostos amb una
temperatura de fusió més elevada.

16. 7. Exoplanetes: la gran sorpresa
7.1 Descobriment dels exoplanetes
El 1995 dos astrònoms havien descobert el primer planeta en òrbita al voltant d’un
estel que no era el Sol. En poc més d’ uns anys, la detecció d' exoplanetes s’ha
convertit en una de les àrees amb més futur de l’astronomia.
La majoria dels exoplanetes detectats són planetes gegants: fins a l’any 2007 no es van
començar a detectar el que s’ha anomenat superterres, cossos amb masses una mica
més grans que la del nostre planeta.
L’ensenyament principal que ens aporten els exoplanetes és que mols sistemes
planetaris són força diferents del nostre, amb planetes gegants molt propers a l’estel.

17. 7.2. Condicions per a la vida als planetes
Les circumstàncies que afavoreixen el desenvolupament i la permanència d’una vida
complexa en un planeta són, entre altres:
• La distancia del planeta a l’estel.
• Una gravetat suficient al planeta.
• Un nucli metàl·lic fos.
• La presencia d’un satèl·lit gran.
• El temps de vida de l’estel.
• L’existència de planetes gegants propers.
• La situació dins la Via Làctia.

18. 8. Observació del cel
8.1. L’esfera celeste
Hi ha dos factors que determinen quins astres podem veure cada nit:
• La latitud.
• L’època de l’any.

19. 8.2. Els mapes celestes
Per observar el cel són útils els planisferis o mapes celestes. En un planisferi es
representa l’esfera celeste sobre un plànol. Els estels més lluents es dibuixen amb més
gruix.