16. Unidades didácticas

 
 


Las actividades educativas de Celestia permiten aprender de forma divertida con una herramienta como es Celestia; exploran todas las posibilidades del programa Celestia. Dirigidas a alumnos de Primaria, Secundaria, Bachiller y aficionados a la astronomía en general.

  1. El Sistema Solar
  2. El Universo
  3. Vida y Muerte de las Estrellas
  4. La Misión Voyager
  5. La Tectónica de placas (o Deriva de los Continentes)
  6. La Tierra primitiva. La formación de La Luna (en construcción).

EJEMPLO DE ACTIVIDAD EDUCATIVA: Vida y muerte de las estrellas

Objetivos:

  1. Tomar conciencia de la evolución de las estrellas, desde su nacimiento hasta su muerte.
  2. Conocer los lugares dónde se produce el nacimiento de las estrellas.
  3. Conocer cómo se forman las Protoestrellas
  4. Conocer los distintos tipos de estrellas existentes.
  5. Viajar hasta estrellas, nebulosas, agujeros negros, estrellas de neutrones, pulsares, etc. utilizando el programa Celestia.
  6. Conocer el destino de nuestro Sol y de los planetas que lo rodean.
  7. Conocer las Enanas marrones - Estrellas fallidas.
  8. Conocer las Gigantes rojas y Supergigantes.
  9. Conocer cómo se forman las estrellas enanas blancas y enanas negras.
  10. Conocer la muerte de grandes estrellas: supernovas, estrellas de neutrones, púlsares y agujeros negros.

Desarrollo de la unidad

Consta de 16 apartados:

1. Introducción
2. En el corazón de la Vía Láctea
3. Nacimiento de una estrella – La etapa de Nebulosa
4. Etapa de protoestrella
5. La Secuencia Principal
6. Enanas marrones – Estrellas fallidas
7. Gigantes rojas y Supergigantes
8. Muerte de La Tierra (y de los planetas interiores)
9. ¿Un nuevo comienzo en Plutón?
10. Muerte de una Gigante roja – Nebulosa Planetaria
11. Enanas blancas
12. Enanas negras
13. Muerte de grandes estrellas – Supernovas
14. Muerte de grandes estrellas – Estrellas de Neutrones y Púlsares
15. Muerte de grandes estrellas – Agujeros negros
16. Conclusión y Créditos

¿Qué podemos aprender con esta unidad didáctica? Como toda actividad educativa de Celestia, se trata de comprender los distintos conceptos utilizando los medios informáticos. Para ello realizan la unidad didáctica a través de la página web, ejecutando Celestia para contemplar los objetos estelares (en la web aparecen los hipervínculos necesarios que el alumno ha de ejecutar); todo en 3D y de forma interactiva que es donde radica la espectacularidad de la aplicación.

A continuación aparecen un resumen del desarrollo de esta unidad educativa; todas las imágenes mostradas han sido capturadas con el programa Celestia durante la realización de la unidad:

Fig.1: Nave Celestia

La actividad comienza mostrando la nave espacial ficticia de Celestia con la vía láctea al fondo. El alumno se encuentra preparado para realizar el viaje que le llevará a visitar los objetos más increíbles de nuestra galaxia.

Fig. 2: Nebulosa de Orión (M42)

En esta nebulosa podemos apreciar las nubes de gases compuestas por partículas de hidrógeno (cerca del 90%), helio (casi el 10%) y una pequeña cantidad restante de otros elementos químicos, tales como el nitrógeno, oxígeno, carbono, litio, hierro e incluso oro y plata. De hecho, los 90 elementos naturales se pueden encontrar en el espacio en diferentes cantidades. Todos ellos están presentes en estas nubes de gas y del polvo, llamadas nebulosas.

Fig. 3: Nebulosa Roseta(NGC 2237)

En esta nebulosa podemos apreciar estrellas muy jóvenes formadas, hace tan solo 4 millones deaños, a partir de material nebular. Su extensión es de unos 100 años luz y queda a una distancia de 5.000 años luz de nuestro planeta, puede ser vista a través de pequeños telescopios mirando hacia la constelación de Monoceros.

Fig. 4: Nebulosa del Águila(M16)

¡Un precioso lugar! Los gases y el polvo que tenemos delante, se ven de tan numerosos colores porque son particularmente ricos en diversos elementos. De hecho, los 90 elementos de la tabla periódica están presentes aquí. Hay centenares de estrellas formándose en el águila. La mayoría tendrán sistemas solares de planetas, creándose a partir de todo el material presente en la nebulosa.

Fig. 5: Etapa de Protoestrella

Tras muchos miles de años, la fuerza de la gravedad actuará, comprimiendo y comprimiendo los átomos, atrayendo los gases y los elementos pesados hacia sus respectivos centros. Este proceso hará a los átomos golpearse y chocar entre ellos, y en estas regiones se producirá un enorme calor que, a su vez, aumentará la fricción de los átomos que chocarán y chocarán aún más. En este proceso, estas calientes agrupaciones superarán el millón de grados.

Fig. 6: Desarrollo de una Protoestrella

Las protoestrellas comienzan a girar, mientras van recogiendo más y más gases y polvo de la nebulosa. La protoestrella infantil comienza su desarrollo. La gravedad actuará comprimiéndola, y comenzará a brillar más intensamente aumentando su temperatura. A su alrededor hay parte de la nebulosa de la cual se formó, capturada por su gravedad y haciendo que gire también.

Fig. 7: El Sol

La gravedad comprime la protoestrella volviéndola más y más densa, el núcleo central alcanza presiones increíbles forzando a sus átomos a chocar entre ellos. El resultado es un gran aumento en temperatura. Cuando la temperatura en el núcleo alcanza una temperatura superior a los 5’5 millones de grados, los protones del hidrógeno se funden uno con otro con tal fuerza y energía que comienzan a fusionarse. Este proceso se conoce como Fusión de Hidrógeno. Ha nacido una nueva estrella.

Fig. 8: Estrellas enanas marrones (estrellas fallidas)

Una enana marrón comienza a brillar intensamente con la fricción, pero nunca puede alcanzar una temperatura suficiente para iniciar la fusión del hidrógeno. Nunca se “enciende”. Podemos decir que es una estrella abortada. La fricción gravitacional la mantendrá caliente durante un largo plazo, y rotará, pero su resplandor será justo un rojo parduzco embotado y amortiguado, y prácticamente invisible entre todas las demás estrellas.

Fig. 9: Supergigantes rojas

Cuando las estrellas acaban su combustible nuclear (el hidrógeno), los núcleos de helio, con tan alta temperatura, también comienzan a fusionarse en carbono, oxígeno y neón. La energía combinada infla rápidamente el Sol hacia el exterior hasta entre 100 y 200 veces su tamaño original, o incluso más. Se convierte en una estrella SUPERGIGANTE. El color rojizo se debe a que está muy fría, en comparación con el núcleo de la estrella.

Fig. 10: Nebulosa del Anillo

Las capas enteras del sol gigante rojo se verán impelidas tan lejos que serán lanzadas al espacio, generándose una especie de anillo de las ruinas de la estrella, que se denominará una Nebulosa Planetaria. Así, capa a capa, nuestro sol irá enviando sus pedazos hacia afuera, al espacio; explosionando y contrayéndose, irá enviando sus elementos varias veces, como anillos de humo, marcando el final de nuestro Sistema Solar.

Fig. 11: Enanas Blancas

Las estrellas que estallan en una Nebulosa Planetaria dejarán tras ellas, como restos, una enana blanca muy caliente. Esto es todo lo que queda del núcleo central de una estrella gigante roja muy masiva. Tras el estallido, parte de su núcleo interno, más denso, permaneció, compactandose en una esfera minúscula de unos pocos miles de kilómetros de diámetro. Este material muy denso, comprimido en una bola sumamente caliente de materia, se conoce como “Enana Blanca”.

Fig. 12: Enanas Negras

Mientras va enfriándose lentamente, el brillo y el color de una Enana Blanca va cambiando. Tras miles de millones de años, evolucionará hacia un apagado marrón, e incluso, finalmente aún se volverá más oscuras todavía. Se enfriará hasta una temperatura por debajo de los -268° C, próxima al cero absoluto, y se convertirá en un “peñasco” negro y frío, muy denso, de escombros estelares vagando por el espacio, con un diámetro similar al de la Tierra.

Fig. 13: Supernovas del Cangrejo (M1)

Cuando una ENORME Supergigante Roja finaliza su provisión de combustible de helio, la gravedad la hace colapsarse hasta un diámetro minúsculo; la fricción en el núcleo la calienta hasta unos niveles casi imposibles de concebir, con temperaturas de cerca de mil millones de grados. Comienza entonces la fusión de elementos más y más pesados, virtualmente TODOS al mismo tiempo, lo que la hace estallar con una fuerza que supera con creces lo imaginable. Esta explosión se conoce como una Supernova.

Fig. 14: Estrellas de neutrones

Después de la explosión de supernova,el núcleo central de la Supergigante Roja masiva original queda tan comprimido que cambian su estructura nuclear. Los electrones y protones se estrechan juntos tan íntimamente, que se combinan y se convierten en neutrones. El núcleo central completo de la Supernova que ha estallado se convierte en una masa increíblemente densa, aplastada, y muy caliente de neutrones.

Fig. 15. Púlsar del Cangrejo

Las estrellas de neutrones recién formadas a veces aceleran hasta unas velocidades enormes, debido a que la materia que circunda la estrella, cae atraída hasta ella, y parte de la misma es arrojada a chorros por detrás, a gran velocidad lejos de ella, de una forma acanalada producida por campos magnéticos, en dos ejes estrechos de materia, denominados “jets”, que parecerán pulsar o centellear, como un faro. En estos casos, recibe el nombre de Púlsar.

Fig. 16. Agujeros negros. Cygnus X1.

A veces el núcleo de una estrella se comprimirá hasta un tamaño tan pequeño, que el objeto llega a ser “imposiblemente” denso. Todas sus partículas atómicas, de hecho, quedan literalmente aplastadas, “fuera de la existencia”. Dejan de ser materia. Desaparecen realmente de nuestro Universo. Crean un “agujero” en el mismo espacio. Este agujero es tanminúsculo que puede llegar a ser aún más pequeño que el núcleo de un átomo. Se le llama una Singularidad.

AUTOEVALUACIONES

Al finalizar cada uno de los apartados en los que se divide la Unidad los alumnos realizan una autoevaluación para comprobar que están entendiendo los conceptos de la unidad. Estas autoevaluaciones están disponibles en la página web, son archivos en formato flash que incluyen preguntas de distintos tipo: verdadero/falso, selección de una o varios opciones, autocompletar, relacionar, etc. Puedes visualizar una de ellas: