Esto te puede sorprender, pero no sabemos de qué está compuesta la mayor parte del universo. De verdad, no lo sabemos. Seguramente estás pensando: ¡Pero, por supuesto que sabemos! ¡Está compuesto de galaxias, estrellas, planetas, agujeros negros, cometas, asteroides y todas esas cosas interesantes del espacio!”
Y sí, existen muchas cosas interesantes en el espacio, pero si sumamos todo, solo es una porción muy pequeña de todo el universo. ¡Hay mucho más por conocer! Y aún no podemos comprender con exactitud de qué se trata.
Energía oscura
Los científicos que han estudiado nuestro universo, han observado que se está expandiendo. Así que si el universo solo estuviera compuesto de galaxias, estrellas, planetas y demás cosas que ya conocemos, ¡no debería estar expandiéndose! Hay algo más allá afuera. Tiene que haber una energía que está haciendo que el universo se expanda. Pero no sabemos qué es, ni de dónde proviene esa energía. Solo sabemos que está allí. Los científicos denominan a esta energía como “energía oscura”.
Dato interesante: El 68% del universo, es decir, casi dos tercios, ¡está compuesto de energía oscura!
Materia oscura
También hay cosas en el espacio exterior que tienen fuerza de gravedad. Podemos ver su atracción sobre la materia, como las estrellas y las galaxias. Pero no materia común. No es un agujero negro. ¡No es nada de lo cual hayamos escuchado jamás! Pero sin duda está allí. Los científicos la denominan materia oscura.
Dato interesante: Un 27% del universo, o cerca de un cuarto, ¡está compuesto de esa cosa extraña!
En conjunto, la energía oscura y la materia oscura componen el 95% del universo. ¡Casi todo el universo! Es decir, que lo que nosotros conocemos y comprendemos es tan solo un 5%. La energía como la luz, el calor y los rayos X, junto con la materia, las personas, los animales, el planeta Tierra, el sol y todas las galaxias ¡son solo un 5% del universo!
La materia oscura y la energía oscura plantean algunos de los interrogantes más importantes en el estudio del espacio y la física. Muchos de los científicos están utilizando observaciones y cálculos para averiguar qué son. Esto nos ayudará a comprender más acerca de nuestro universo, donde siempre hay más por descubrir y mucho más por aprender. ¿No es increíble el misterio que oculta nuestro universo?
Decimos que los planetas orbitan estrellas, pero ¿sabías que esa no es toda la verdad? Los planetas y las estrellas orbitan alrededor de su centro de masa común llamado baricentro o también como el centro de gravedad.
Dato interesante: ¡Los baricentros también ayudan a los astrónomos a buscar planetas más allá de nuestro sistema solar!
Centro de masa
Cada objeto tiene un centro de masa. Es el centro exacto de todo el material del que está hecho un objeto. El centro de masa de un objeto es el punto en que el objeto se puede equilibrar.
En algunos objetos, el centro de masa está situado directamente en el centro. Por ejemplo, intenta mantener un dedo bajo el centro de una regla en diferentes lugares, encontrarás un punto en el que puedes equilibrar la regla solamente con un dedo. ¡Ese es el centro de masa!
Pero a veces el centro de masa no está en el centro del objeto. Algunas de sus partes pueden tener más masa que otras. Por ejemplo, un martillo, tiene la mayor parte de su masa en un extremo, por lo que su centro de masa está mucho más cerca de su extremo pesado.
En el espacio, dos o más objetos que orbitan entre sí también tienen un centro de masa. Es el punto alrededor del cual los objetos orbitan. Este punto es el baricentro de los objetos. El baricentro suele estar más cerca del objeto con mayor masa.
¿Dónde está el baricentro entre la Tierra y el Sol?
Bueno, el Sol tiene mucha masa, en comparación con la masa de la Tierra que es muy pequeña. Eso significa que el Sol es como la cabeza del martillo. Por lo tanto, el baricentro entre la Tierra y el Sol está muy cerca del centro del Sol.
Júpiter es mucho más grande que la Tierra. Tiene 318 veces más masa. Como resultado, el baricentro de Júpiter y el Sol no está en el centro del Sol, ¡está fuera de la superficie del Sol!
¡Todo nuestro sistema solar tiene un baricentro!
Todos los planetas del sistema solar orbitan alrededor de este baricentro. Es el centro de masa de todos los objetos en el sistema solar combinados.
El baricentro de nuestro sistema solar cambia constantemente de posición. ¿Por qué? Pues, su posición depende de dónde están los planetas en sus órbitas. El baricentro del sistema solar puede estar cerca del centro del Sol y fuera de la superficie del Sol. Cuando el Sol orbita este baricentro en movimiento, se tambalea.
¿Cómo nos ayudan los baricentros a encontrar otros planetas?
Si una estrella tiene planetas, la estrella órbita alrededor de un baricentro que esta fuera del centro de la estrella. Esto hace que parezca que la estrella se tambalea.
Un planeta grande y una estrella orbitan su centro compartido de masa, o baricentro, vistos desde arriba.
Un planeta grande y una estrella orbitan su centro compartido de masa, o baricentro, vistos desde un lado. El baricentro ligeramente descentrado es lo que hace que la estrella oscile hacia adelante y hacia atrás.
Los planetas que giran alrededor de otras estrellas, los llamados exoplanetas, son muy difíciles de ver directamente. Están ocultos por el resplandor brillante de las estrellas alrededor de las que orbitan. Los astrónomos han detectado muchos planetas que se encuentran alrededor de otras estrellas al estudiar los baricentros y otras técnicas.
Todos los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol. Los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas se llaman exoplanetas. Los exoplanetas están ocultos por el resplandor brillante de las estrellas que orbitan y son muy difíciles de ver directamente con telescopios.
Para detectar y estudiar estos planetas distantes, los astrónomos estudian su impacto en las estrellas por las que orbitan.
Representación artística de Kepler-11, una estrella pequeña y fría alrededor de la cual orbitan seis planetas. Fuente: NASA/Tim Pyle
¡Estrellas tambaleantes!
Una estrella que tiene planetas no orbita perfectamente alrededor de su centro. Por ello, una manera de buscar exoplanetas, es buscar estrellas "tambaleantes". Desde lejos, esta órbita descentrada hace que la estrella parezca una estrella tambaleante.
Un planeta en órbita (la pequeña bola azul), hace que una estrella (la gran bola amarilla), orbite ligeramente fuera del centro. Desde lejos, esto hace que parezca que la estrella se tambalea.
No obstante, solo se pueden ver de esta manera los planetas grandes como Júpiter, o incluso más grandes. Los planetas más pequeños, como la Tierra, son más difíciles de encontrar, porque solo crean pequeñas oscilaciones que son difíciles de detectar.
Entonces, ¿Cómo podemos encontrar planetas similares a la Tierra en otros sistemas solares?
En 2009, la NASA lanzó una nave espacial llamada Kepler para buscar exoplanetas. Kepler buscó planetas de varios tamaños y órbitas. Estos planetas, orbitaban alrededor de estrellas de distinto tamaño y temperatura. Y algunos de ellos, son planetas rocosos que están a una distancia muy especial de su estrella, llamada “la zona habitable”, ¡donde la vida podría ser posible!
Interpretación artística de la nave espacial Kepler. Fuente: NASA/Kepler mission/Wendy Stenzel
¡Brillo de una estrella!
El tránsito es cuando un planeta pasa delante de su estrella. Cuando el planeta transita frente a la estrella, cubre un poco su luz. Por esta razón, la estrella se verá menos brillante cuando el planeta pase por delante de ella.
Los astrónomos pueden observar cómo cambia el brillo de una estrella durante un tránsito. Esto puede ayudarles a conocer el tamaño del planeta.
¿Notas ese pequeño círculo negro? Es Venus en tránsito por nuestro Sol en 2012. Fuente: Observatorio de Dinámica Solar de la NASA
De igual manera, los astrónomos pueden averiguar qué tan lejos está el planeta de su estrella, al estudiar el tiempo entre los tránsitos. Esto nos da información sobre la temperatura del planeta. Si un planeta está a la temperatura adecuada, podría contener agua líquida, ¡un ingrediente esencial para la vida!
Hasta ahora, la misión Kepler ha descubierto miles de planetas; y se han programado más misiones de la NASA en el futuro para descubrir muchos más
¡Ahora lo sabes! Los exoplanetas son muy comunes en el universo.
Nuestro sistema solar es sólo un sistema planetario, una estrella con planetas en órbita alrededor de ella. Nuestro sistema planetario es el único llamado oficialmente "sistema solar". Hasta ahora, los astrónomos han descubierto más de 2,500 otras estrellas con planetas en órbita en nuestra galaxia. ¡Posiblemente hay muchos más sistemas planetarios por descubrir!
Nuestro Sol es sólo una de aproximadamente 200 mil millones de estrellas en nuestra galaxia. Eso les da a los científicos un montón de lugares para buscar exoplanetas, planetas fuera de nuestro sistema solar. Pero nuestras habilidades sólo han recientemente avanzado hasta el punto de que los astrónomos pueden encontrar tales planetas.
En esta ilustración, puedes ver tres planetas jóvenes que rastrean órbitas alrededor de una estrella llamada HR 8799 que se encuentra a unos 130 años luz de la Tierra.
Pero, ¿Por qué es difícil encontrar planetas fuera de nuestro sistema solar?
Incluso estrellas vecinas más cercanas están a billones de kilómetros de distancia. Todas las estrellas son enormes y extremadamente brillantes en comparación con los planetas que las rodean. Detectar un exoplaneta alrededor de una estrella lejana es como ver una luciérnaga junto a un faro. La luz del faro es tan brillante que le resultaría difícil detectar el parpadeo de una luciérnaga.
Entonces, ¿Cómo es en otros sistemas planetarios?
Los planetas fuera de nuestro sistema solar han demostrado ser fascinantes y diversos. Un planeta, conocido como HD 40307g, es una "súper Tierra", con una masa aproximadamente ocho veces mayor que la de la Tierra. La fuerza de gravedad sería mucho más fuerte que aquí en la Tierra. ¡Pensarías el doble que en la Tierra!
Otro planeta, llamado Kepler-16b, resulta orbitar ¡dos estrellas!
Ilustración que muestra cómo se puede ver la superficie de Kepler-16b. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.
En un sistema planetario, llamado TRAPPIST-1, no hay uno ... ni dos ... sino ¡siete planetas del tamaño de la Tierra!, y podrían estar cubiertos de agua líquida. Los planetas también están relativamente juntos.
Ilustración que muestra cómo podría ser estar en la superficie de TRAPPIST-1f, uno de los siete planetas en el sistema TRAPPIST-1. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.
¿Cómo seguirán los astrónomos encontrando sistemas solares distantes?
El satélite Kepler de la NASA ha encontrado más de 2,500 exoplanetas. Además de 5,000 exoplanetas adicionales que los astrónomos necesitan estudiar más detenidamente para asegurarse de que realmente son planetas.
La NASA también está trabajando en nuevas misiones espaciales que continuarán la búsqueda de exoplanetas. Mientras Kepler ha buscado dentro de una región particular del cielo. La misión llamada Satélite de Sondeo de Exoplanetas en Tránsito (Transiting Exoplanet Survey Satellite) observa todo el cielo para localizar miles de planetas que orbitan alrededor de las estrellas más cercanas y brillantes.
En 2019, se lanzó el Telescopio Espacial James Webb, que también observa muchos de los exoplanetas descubiertos y ayuda a los científicos a revelar detalles sobre estos mundos distantes.
Al estudiar exoplanetas y sistemas solares distantes, los astrónomos esperan responder a la intrigante pregunta: ¿Hay vida en otra parte de nuestra galaxia?
Una nebulosa es una nube gigante de polvo y gas en el espacio. Algunas nebulosas provienen del gas y el polvo expulsado por la explosión de una estrella moribunda, como una supernova; otras, ¡son regiones donde comienzan a formarse nuevas estrellas! Por este motivo, algunas nebulosas son conocidas como "viveros de estrellas".
Estas torres de polvo y gas cósmico forman parte de la Nebulosa del Águila. Estos Pilares de la Creación son parte de una región activa de formación de estrellas dentro de la nebulosa. Créditos de imagen: NASA, ESA y Hubble Heritage Team
¿Te imaginas cómo se forman las estrellas en una nebulosa?
Las nebulosas están hechas de polvo y gases, mayormente de hidrógeno y helio. El polvo y los gases en una nebulosa están muy dispersos, pero la gravedad puede unir grupos de polvo y gas. A medida que estos grupos aumentan su tamaño, su fuerza gravitacional también aumenta.
Finalmente, el grupo de polvo y gas se vuelve tan grande que se colapsa por su propia gravedad, lo que provoca que el material en el centro de la nube se caliente, ¡y este núcleo caliente es el comienzo de una nueva estrella! ¿No es asombroso?
Imagen de la Nebulosa Carina, donde puedes observar diminutos puntos amarillos y blancos dentro de las nubes de polvo rosa. ¡Esos pequeños puntos son estrellas recién formadas! Crédito NASA/JPL-Caltech/University de Colorado
¿Dónde se encuentran las nebulosas?
¡Las nebulosas se encuentran en el espacio interestelar! Es decir, entre las estrellas, en el espacio.
La nebulosa Helix es la más cercana a la Tierra, la cual, es el restante de una estrella moribunda, muy parecida al Sol. Está aproximadamente a 700 años luz de la Tierra.
¿Te has preguntado cómo se han obtenido imágenes de las nebulosas?
Estas imágenes han sido capturadas por Telescopios espaciales de la NASA como el Telescopio Espacial Spitzer y el Telescopio Espacial Hubble. ¡Los astrónomos usan telescopios muy potentes para tomar imágenes de nebulosas lejanas!
Esta imagen puede parecer un espeluznante globo ocular, ¡pero en realidad es una nebulosa! El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA capturó esta imagen de la Nebulosa Helix, que se encuentra en la constelación de Acuario, a unos 700 años luz de la Tierra. Crédito de imagen: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona
Imagen de galaxias distantes tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Fuente: ESA/Hubble & NASA, RELICS; Agradecimientos: D. Coe et al.
¿Sabías que para medir la distancia de la mayoría de los cuerpos del espacio usamos los años luz? Un año luz es la distancia que la luz recorre en un año terrestre. Un año luz equivale aproximadamente a 9 billones de kilómetros.
¡Una mirada al pasado!
Cuando usamos los telescopios más potentes para observar objetos en el espacio, ¡en realidad estamos mirando al pasado! ¿Cómo es posible?
La luz viaja a una velocidad de 300 000 kilómetros por segundo. Parece que se mueve muy rápido, pero los cuerpos del espacio están tan lejos que su luz tarda mucho en llegar hasta nosotros. Cuanto más distante se encuentre el objeto, más tiempo tarda en llegar la luz y, por esta razón, lo que vemos está aún más lejos en el pasado.
Nuestro Sol es la estrella más cercana a nosotros. Está a 150 millones de kilómetros de distancia. Así que la luz del Sol se toma 8,3 minutos para llegar hasta la Tierra. ¡Esto significa que siempre vemos el Sol como era hace 8,3 minutos en el pasado!
La segunda estrella más cercana a la Tierra, después del Sol, está a 4,3 años luz. Y cuando la vemos hoy, ¡en realidad la vemos como era hace 4,3 años en el pasado! Todas las otras estrellas que vemos en el cielo son aún más distantes, a miles de años luz.
Las estrellas se agrupan en lo que llamamos galaxias. Cada galaxia puede tener millones o billones de estrellas. La galaxia más cercana a nosotros es Andrómeda, la cual, se encuentra a 2,5 millones de años luz. Así que, estamos viéndola como era hace 2,5 millones de años en el pasado. El universo está lleno de miles de millones de galaxias, todas aún más distantes que Andrómeda, y algunas a miles de millones años luz.
Imagen de la galaxia Andrómeda, vista por el observatorio GALEX de la NASA. Fuente: NASA/JPL-Caltech
En 2016, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA observó la galaxia más distante, llamada GN-z11. Es una de las primeras galaxias que se formaron en el universo. Está a 13 400 millones de años luz, lo cual significa que la estamos viendo como era hace 13 400 millones de años en el pasado: ¡solo 400 millones de años después del Big Bang!
Pero, ¿te has preguntado por qué es importante conocer sobre esto? Aprender más cosas y observar las primeras galaxias que se formaron después del Big Bang, nos ayuda a entender cómo era el universo en el pasado.
Fotografía que muestra cientos de galaxias antiguas y distantes. La más antigua, hasta el momento, es GN-z11. La imagen está un poco borrosa porque esta galaxia está muy lejos. Fuente: NASA, ESA, P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P. van Dokkum (Yale University) y G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)
Imagen de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La Vía Láctea es una galaxia que nació pocos cientos de millones de años después de la gran explosión del Big Bang. Crédito: NASA/JPL
La mayoría de las galaxias tienen entre 10 mil millones y 13.6 mil millones de años. Nuestro universo tiene aproximadamente 13.8 mil millones de años, ¡así que la mayoría de las galaxias se formaron cuando el universo era bastante joven!
Los astrónomos creen que nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene aproximadamente 13.6 mil millones de años. La galaxia más joven que conocemos se formó hace aproximadamente 500 millones de años.
Crédito: NASA/JPL-Caltech
¿Alguna vez te has preguntado cómo pueden los astrónomos estudiar objetos tan lejanos?
Los astrónomos usan la luz para observar cosas que están muy lejos. ¡La luz nos ofrece una forma de ver hacia atrás en el tiempo!
La luz siempre viaja a cierta velocidad: cerca de 186,000 millas (300,000 kilómetros) por segundo. Esto significa que la luz puede viajar a una velocidad cercana a 6 billones de millas (cerca de 10 billones de kilómetros) en un año terrestre. A esa distancia la llamamos un año-luz.
¿Qué significa esto? Significa que cuando más lejano este algo, más tardará en llegarnos la luz de ese objeto.
Pero… ¿Cuál es la galaxia más lejana que conocemos?
En el año 2016, los astrónomos usaron el Telescopio Espacial Hubble de la NASA para medir una galaxia llamada GN-z11 que se encuentra a una distancia de 13.4 mil millones de años luz. Debido a que se encuentra tan lejos, el Telescopio Hubble ve la luz de esa joven galaxia como era cuando el universo tenía tan sólo 400 millones de años.
Esta animación muestra la ubicación de la galaxia más lejana jamás vista, llamada GN-z11. Créditos: NASA, ESA, and P. Oesch (Yale University), G. Brammer (STScI), P.van Dokkum (Yale University) and G. Illingworth (University of California, Santa Cruz)
Entonces… ¿Qué podemos aprender estudiando galaxias lejanas?
Los Astrónomos han observado muchas galaxias a diferentes distancias. Al compararlas podremos entender cómo se originan las galaxias y sus estrellas, cómo se transforman y cómo mueren con el paso del tiempo.
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