Semana 30
Evolución estelar
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Indicadores de logro:
Caracteriza los tipos de galaxias por tamaño y formas.
Explica la interacción entre nebulosas y estrellas.
Clasifica estrellas según el momento en su evolución.
Cuando observamos el cielo nocturno podemos notar que hay muchísimas estrellas, pero al observarlas sin utilizar ningún tipo de instrumento, la mayoría parecen ser iguales en tamaño y brillo. Pero, ¿realmente lo son? En realidad, existen 7 tipos de estrellas en el universo visible, las cuales se distinguen por su tamaño, su temperatura y su luminosidad (color). En esta lección aprenderemos un poco más sobre las estrellas, las galaxias y las nebulosas. ¿Alguna vez has escuchado algunos de sus nombres?
Carlos: Sabemos que nuestro hogar, el sistema solar, se encuentra dentro de la Vía Láctea, una galaxia de tantas otras en el universo. ¿Conoces el nombre de otras galaxias? ¿Crees que todas son iguales? ¿Qué tan grandes pueden llegar a ser? ¿De qué están formadas? ¿Sabes qué es una nebulosa?
Fíjate que...
Según su forma, las galaxias se clasifican en tres grandes categorías: espirales, elípticas e irregulares. Entre las que se han detectado, el 80 % son galaxias espirales; 15 %, elípticas; y 3 %, irregulares. Solo un 2 % no entra en ninguna de las categorías anteriores.
A. Lluvia de ideas
En esta lección estudiaremos el origen y el desarrollo de las estrellas; por lo tanto, es necesario que tengamos una buena idea sobre diferentes conceptos importantes en este tema.
Procedimiento:
Se armarán equipos para realizar la actividad.
Tu docente les indicará que deben realizar una lluvia de ideas respecto a los siguientes conceptos:
Estrella.
Galaxia.
Vía Láctea.
Cúmulo estelar.
Nebulosa.
Glóbulos.
Protoestrellas.
Enana blanca.
Supernova.
Estrella de neutrones.
Agujero negro.
B. Haz tu propia nebulosa
Una nebulosa es una nube interestelar de polvo y gas. Algunas nebulosas se denominan «viveros de estrellas» porque ahí es donde se forman o «nacen» las estrellas. ¡Nuestro propio Sol nació hace 4 600 millones de años!
Analiza: Planteamiento del problema: ¿Cómo es el proceso de nacimiento y desarrollo de las estrellas?
a. Formula y escribe tu hipótesis.
Materiales: frasco de vidrio transparente con tapa, cuchara de plástico, agua, pintura témpera (se recomiendan al menos 2 colores, azules, púrpuras o rosas), brillantina, bolas de algodón (usarás alrededor de 18).
Procedimiento:
Llena un tercio de tu frasco con agua.
Agrega unas gotas de pintura témpera al frasco y revuélvelo.
Luego, agrega de 3 a 6 bolas de algodón (según el tamaño del frasco) a la mezcla de agua en el frasco, presionando con la cuchara.
Después, rocía aproximadamente una cucharadita de brillantina.
Repite los pasos del 1 al 4 dos veces más o hasta que el frasco esté lleno.
Enrosca firmemente la tapa y tu frasco de nebulosa estará listo para mostrarse.
Ahora muéstrale a toda tu familia tu nueva nebulosa y explícales qué es.
Responde con tus propias palabras las siguientes preguntas sobre las nebulosas:
a. ¿Qué es una nebulosa?
b. ¿Cómo se crean las estrellas en el interior de las nebulosas?
c. ¿Dónde están las nebulosas?
d. ¿Cómo sabemos cómo se ven las nebulosas?
Ojo al dato...
Las nebulosas están muy lejos, la más cercana a la Tierra se llama Nebulosa Helix y está a 208.5 pc, equivalentes a unos 700 años luz de distancia. Eso significa que, incluso si pudieras viajar a la velocidad de la luz, ¡te tomaría 700 años llegar allí!
Fíjate que...
Los científicos han descubierto que los brazos espirales a menudo se extienden mucho más lejos de lo que se pensaba. Si haces galaxias de diferentes tamaños, las más pequeñas parecerán estar más lejos.
C. Modela tu propia galaxia
Haremos una colorida obra de arte galáctico.
Materiales: 2 a 6 filtros para café, pliego de cartulina negra, pliego de cartulina blanco o color claro, bolígrafos de acuarela, o acuarelas, o plumones y resaltadores de texto, lámina de plástico, gotero o pajilla, tijeras, barra de pegamento, brillantina (opcional) y agua.
Procedimiento:
Con los bolígrafos de acuarela (acuarelas, o plumones y agua), dibuja diseños coloridos en los filtros. Pueden ser estrellas, planetas, lunas, cometas, etc. Podrías pedir a un adulto que planche los filtros antes de dibujar para que sea más fácil.
Extiende la lámina de plástico y coloca los filtros de café sobre ella.
Usa la pajilla o el gotero para escurrir unas gotas de agua en los filtros. El agua hará que los colores se fundan. Deja secar los filtros.
Cuando los filtros estén secos, córtalos en forma de galaxias. Es posible que desees hacer que los «brazos» de las galaxias espirales sean muy largos. Ten en cuenta que las galaxias pueden ser de muchas formas, espirales, elípticas, irregulares y de algunas otras formas curiosas.
Organiza tus galaxias en la hoja de cartulina negra y pégalas con la barra de pegamento.
Puedes usar la barra de pegamento para agregar algunos reflejos de brillo azul a tus galaxias.
El brillo azul puede representar las miles de nuevas estrellas que están naciendo en la galaxia.
Las galaxias espirales representan hasta el 70 % del número total de galaxias en el universo. La Vía Láctea pertenece a este tipo de galaxias.
D. Evolución estelar
Las fases concretas por las que pasa una estrella dependen fundamentalmente de su masa. Cuanto mayor es la masa de la estrella, más rápida es su evolución y más corta su vida. Su destino final es también diferente, dependiendo de la masa: las estrellas de mayor masa se convertirán en supernovas y dejarán tras de sí un agujero negro o una estrella de neutrones, mientras que las de menor masa se convertirán en enanas blancas, estrellas pequeñas y calientes, que irán enfriándose eternamente.
Materiales: Cinta adhesiva, servilletas y rollo de algodón, guía de luces navideñas para interiores con bombillas blancas, rojas, naranjas y amarillas, 4 bombillos de luz esféricos de diferentes tamaños, ya sean transparentes o blancos (que varíen de 1 a 5 pulgadas de diámetro), bola negra opaca (o podrías pintar un globo de luz).
Procedimiento:
Haz 6 agujeros en un trozo de cartón e inserta una luz en cada uno de ellos. Es posible que debas pegarlas con cinta adhesiva.
Para mostrar el nacimiento de una estrella como una nube de gas caliente, envuelve el exterior de un globo en algodón y colócalo sobre la primera bombilla de la cadena de luces.
Para una estrella recién nacida, ten una luz naranja dentro de un globo de 3 pulgadas.
Para una estrella estable, ten una luz amarilla dentro de un globo de 2 pulgadas.
Para un gigante rojo, pon una luz roja dentro de un globo de 5 pulgadas.
Para una nebulosa planetaria, ten una luz roja dentro de un globo de 3 pulgadas. Envuelve unas servilletas arrugadas alrededor del globo.
Para una enana blanca, ten una luz blanca dentro de un globo de 1 pulgada.
Para una enana negra, tenga un globo negro opaco de 1 pulgada. No se deben utilizar luces para la enana negra. Los globos utilizados para las distintas etapas no están a escala.
Investiga los elementos que desconozcas y completa el siguiente diagrama de la evolución estelar. Ten en cuenta que puede haber dos finales, dependiendo del tamaño de estas.
Lee atentamente la siguiente información, y explica con tus propias palabras el proceso de la evolución estelar.
Las estrellas surgen a partir de inmensas nubes de gas interestelar, llamadas nebulosas, que se van agrupando como consecuencia de la atracción gravitatoria entre sus partículas. A medida que el tiempo transcurre, la masa se concentra y se calienta, hasta el momento en que se inicia una reacción nuclear transformando hidrógeno en helio.
Las estrellas queman su combustible durante millones de años convirtiendo al hidrógeno y al helio en elementos más pesado. Y, dependiendo de la cantidad de masa que la conforme y su composición química, puede tomar uno de varios caminos evolutivos.
Completa la siguiente imagen escribiendo el nombre de cada proceso:
Ojo al dato...
El Sol gira alrededor del centro de la Vía Láctea a una rapidez de 900 000 km/h. Demora, al menos, 240 millones de años en dar una vuelta completa a nuestra galaxia. Desde su formación, el Sol debe de haber dado una veintena de vueltas.
Clasificación de las galaxias
Espiral. Las galaxias espirales se caracterizan por un disco espiral aplanado distinto con un centro brillante llamado núcleo. Nuestra propia Vía Láctea es una galaxia espiral. Las galaxias espirales están representadas por la letra S y se dividen en cuatro subgrupos. Estos son S0, Sa, Sb y Sc. Las galaxias S0 tienen un núcleo brillante pero no tienen brazos espirales. Las galaxias Sa tienen brazos espirales que se enrollan firmemente alrededor del núcleo, mientras que los brazos de las galaxias Sc se enrollan mucho más sueltos.
Espiral barrada. La galaxia espiral barrada es muy similar a la galaxia espiral por una diferencia importante. Los brazos salen en forma de espiral desde una barra recta de estrellas en lugar de hacerlo desde el centro. Aproximadamente un tercio de todas las galaxias espirales tienen forma de espiral barrada. Están representadas por las letras SB y se organizan en tres subgrupos de acuerdo con la apertura de los brazos. Estos subgrupos se denominan SBa, SBb y SBc. Las galaxias SBa tienen una barra corta de estrellas que se extiende desde el centro, mientras que las galaxias SBc tienen una barra larga y bien definida.
Elíptica. Las galaxias elípticas varían en forma, desde óvalos completamente redondos, hasta unos extremadamente alargados; y, a diferencia de las galaxias espirales, no tienen un núcleo brillante en su centro. Las galaxias elípticas están representadas por la letra E y se dividen en siete subgrupos según su forma. Estos subgrupos están etiquetados de E0 a E7. Las galaxias E0 tienen una forma casi circular, mientras que las galaxias E7 son extremadamente alargadas o estiradas.
Irregular. Un cuarto tipo de galaxia se conoce como galaxia irregular. Estas galaxias no tienen forma o estructura discernible. Las galaxias irregulares se dividen en dos clases, Im e IO. Las galaxias de clase Im son las más comunes y muestran solo una pizca de estructura. A veces se pueden ver los débiles restos de brazos espirales. Las galaxias de clase IO tienen una forma completamente caótica. Las Nubes de Magallanes grandes y pequeñas son ejemplos de galaxias irregulares de clase Im.
Como acabamos de ver, las nebulosas dan lugar al nacimiento de las estrellas. A partir de allí, las estrellas inician un proceso de desarrollo y evolución; así estas cambian de apariencia exterior y de estructura interna con el paso del tiempo. El motor de los cambios de una estrella es la nucleosíntesis, la transformación de unos elementos químicos en otros mediante reacciones nucleares. Así, tras nacer, las estrellas pasan la mayor parte de su vida en una fase tranquila, mientras queman hidrógeno en el interior y lo transforman en helio. Esta es la fase de mayor duración, la secuencia principal, que abarca el noventa por ciento de la vida de la estrella, y durante esta fase la estrella sufre pocos cambios. Pero, en tanto se agota el hidrógeno, la estrella acelera su evolución y sufre cambios notables, mientras produce nuevos elementos químicos en el interior, cada vez con más rapidez.
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