Programa de ejercicios de Astronomía (ESA/ESO)

La Agencia Espacial Europea (ESA) y el Observatorio Europeo del Sur (ESO) han producido un programa de ejercicios de astronomía para su uso en secundaria. El objetivo principal de este programa de ejercicios es presentar varios pequeños proyectos que transmitirán a los estudiantes parte de la satisfacción y excitación de los descubrimientos científicos.

Los primeros cuatro ejercicios se centran en la medida de distancias en el Universo, uno de los problemas más básicos en la astrofísica actual. Los estudiantes tendrán que aplicar diferentes métodos para determinar la distancia a cuatro objetos astronómicos:

- Supernova SN 1987A
- Galaxia espiral Messier 100
- Nebulosa planetaria Ojo de Gato
- Cúmulo globular Messier 12.

Es posible hacer estimaciones bastante precisas de la edad del Universo y de su velocidad de expansión, entre otras magnitudes, sin tener que usar ordenadores con programas sofisticados.

Introducción General

La Introducción General contiene información de los propios ejercicios, del Telescopio Espacial Hubble y del Telescopio VLT del ESO.

Se dispone de la Introducción General en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales de la Introducción General, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Introducción General en alta resolución. (3.7 MB)
Introducción General en baja resolución. (1.6 MB)

Herramientas

Las Herramientas se dividen en dos partes, una Herramienta Astronómica y una Herramienta Matemática. La Herramienta Astronómica contiene información sobre conceptos astronómicos tales como magnitudes, color o luminosidad. La Herramienta Matemática introduce conceptos como la aproximación de ángulos pequeños y proporciona un cuadro con las unidades astronómicas más usadas y los factores de conversión a otras unidades.

Se dispone de las Herramientas en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales de las Herramientas, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Las Herramientas en alta resolución. (4.1 MB)
Las Herramientas en baja resolución. (1.7 MB)

Ejercicio 1 - Medida de la distancia a la Supernova 1987A

Se presenta la geometría del anillo más cercano alrededor de la Supernova 1987A (SN1987A). Se define a continuación la escala de la imagen del Hubble de la supernova, de forma que puede obtenerse tanto el diámetro angular del anillo como su inclinación respecto al plano del cielo. Observaciones desde tierra muestran cómo la luz de la supernova alcanzó las diferentes partes del anillo. Usando las medidas de la intensidad de la luz y la velocidad de la luz, se determinan las dimensiones físicas del anillo. Una vez determinados tanto el tamaño físico como angular del anillo, se puede calcular la distancia a la propia SN1987A.

Se dispone del Ejercicio 1 en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales del Ejercicio 1, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Ejercicio 1 en alta resolución. (10.5 MB)
Ejercicio 1 en baja resolución. (3.6 MB)

Ejercicio 2 - La Distancia a M100 determinada por las estrellas Variables Cefeidas

En este ejercicio se mide el periodo y la magnitud aparente de varias estrellas variables Cefeidas de la galaxia M100. La magnitud absoluta se obtiene usando la relación Periodo-Luminosidad y la distancia a M100 se determina a continuación usando la relación de distancia. Por último, se calcula un valor para la constante de Hubble (usando un valor para la velocidad de recesión de M100 observada por otros científicos) y se estima la edad del Universo.

Se dispone del Ejercicio 2 en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales del Ejercicio 2, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Ejercicio 2 en alta resolución (6.7 MB)
Ejercicio 2 en baja resolución (2.7 MB)

Ejercicio 3 - Medida de la distancia a la Nebulosa Ojo de Gato

Se mide la velocidad de expansión angular de la Nebulosa Ojo de Gato investigando cuidadosamente las dos imágenes del Hubble tomadas en 1994 y 1997. Con la ayuda de las medidas de la velocidad tangencial a partir de artículos científicos anteriores, es posible determinar la distancia a la nebulosa. También se obtiene la distancia viendo cuánto han cambiado entre 1994 y 1997 los perfiles de intensidad radial de los elementos prominentes de las dos imágenes.

Se dispone del Ejercicio 3 en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales del Ejercicio 3, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Ejercicio 3 en baja resolución. (4.8 MB)
Ejercicio 3 en alta resolución. (2.4 MB)

Ejercicio 4 - Medida de la distancia y la edad de un cúmulo globular de estrellas

Se miden las magnitudes en el azul (mB) y en el verde (visual, mV) de estrellas seleccionadas en las regiones externas del cúmulo globular mostrado en las imágenes del VLT, se convierten los valores (mB-mV) en temperatura superficial estelar (T) y se representan los valores de mV en función de los valores de T en un diagrama de Hertzsprung-Russell. La Secuencia Principal del cúmulo en la representación gráfica se compara con la Secuencia Principal estándar calibrada en distancia del cúmulo cercano de Hyades. Se puede determinar la distancia al cúmulo a través del ajuste de la Secuencia Principal y del módulo de distancias. La edad del cúmulo, lo que representa por cierto un límite inferior en la edad el Universo, puede ser estimado a partir de la posición del punto de giro de la Secuencia Principal.

Se dispone del Ejercicio 4 en un archivo en formato pdf para verlo en pantalla o para imprimirlo en papel. Aquellos profesores que quieran usar las imágenes individuales del Ejercicio 4, las tienen disponibles aquí. Se puede elegir entre diferentes resoluciones.

Ejercicio 4 en alta resolución (10.8 MB)
Ejercicio 4 en baja resolución (3.1 MB)

Más información en:
Programa de ejercicios de Astronomía (ESA/ESO)

Créditos:
- Supernova 1987A. Hubble Heritage Team (AURA/STSci/NASA).
- Messier 100. ESO.
- Nebulosa planetaria Ojo de Gato. APOD, NASA.
- Messier 12. IPAC, CALTECH.