Descarga de folleto en PDF - Planetario de Madrid
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¿Por qué ca<strong>en</strong> las cosas?<br />
¿Por qué estamos pegados a la Tierra?<br />
¿Por qué giran los planetas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol?<br />
¿Qué son los agujeros negros?<br />
¿Por qué se expan<strong>de</strong> el Universo?<br />
Una <strong>de</strong> las fuerzas fundam<strong>en</strong>tales que <strong>de</strong>termina el <strong>de</strong>stino <strong>de</strong>l Cosmos es la GRAVEDAD. Des<strong>de</strong> que nacemos,<br />
nuestra vida está condicionada por ella. En esta exposición veremos la difer<strong>en</strong>cia <strong>en</strong>tre peso y masa, s<strong>en</strong>tiremos la<br />
inercia, subiremos a la Torre <strong>de</strong> Pisa para repetir el experim<strong>en</strong>to <strong>de</strong> Galileo, apr<strong>en</strong><strong>de</strong>remos que hay planetas fuera<br />
<strong>de</strong> nuestro Sistema Solar, nos divertiremos con los<br />
astronautas, haremos viajes espaciales, y conoceremos<br />
un poco más a Galileo Galilei, Isaac Newton<br />
y Albert Einstein y sus estudios sobre la gravedad.<br />
Veremos también que la causa <strong>de</strong> algo tan cotidiano<br />
como la caída <strong>de</strong> una MANZANA, es la que<br />
manti<strong>en</strong>e a la Luna dando vueltas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> la<br />
Tierra, o a los planetas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol; la misma<br />
que marca el ritmo <strong>de</strong> las mareas y que explica<br />
que el Universo está estructurado <strong>en</strong> planetas, estrellas,<br />
galaxias y cúmulos <strong>de</strong> galaxias. Finalm<strong>en</strong>te,<br />
nos acercaremos a objetos tan asombrosos y peculiares<br />
como los AGUJEROS NEGROS, lugares<br />
<strong>en</strong> los que la gravedad alcanza sus valores límite.
‘La manzana <strong>de</strong> Newton’<br />
“Cuando Isaac Newton vio caer la manzana<br />
<strong>de</strong>l árbol, <strong>en</strong>tró <strong>en</strong> profunda meditación<br />
acerca <strong>de</strong> la causa que arrastra a todos<br />
los cuerpos sigui<strong>en</strong>do una línea que, si se<br />
prolongara, pasaría muy cerca <strong>de</strong>l c<strong>en</strong>tro<br />
<strong>de</strong> la Tierra.”<br />
Voltaire, “Philosophie <strong>de</strong> Newton”, 1738
La exposición está dividida <strong>en</strong> cuatro partes<br />
1 a parte ¿POR QUÉ CAEN LAS COSAS?<br />
1. ¿Cuándo nos caímos por primera vez?<br />
2. ¿Cómo afecta la gravedad a nuestro mundo?<br />
3. ¿Cuánto pesas? ¿El peso y la masa son la misma cosa?<br />
4. ¿Has oído hablar <strong>de</strong> la inercia?<br />
5. ¿Qué cae más rápido: una pluma o una tonelada <strong>de</strong> plomo?<br />
6. ¿Qué pasa si doy un salto <strong>en</strong> la Luna?<br />
2 a parte MANZANAS Y PLANETAS: Newton y la gravedad<br />
7. ¿Cómo giran los planetas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol?<br />
8. ¿Por qué giran los planetas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol?<br />
9. ¿Se pue<strong>de</strong> v<strong>en</strong>cer a la gravedad? ¿Cómo escapar <strong>de</strong> la Tierra?<br />
10. ¿Cuándo se caerá la Torre inclinada <strong>de</strong> Pisa?<br />
11. ¿Por qué vemos siempre la misma cara <strong>de</strong> la Luna? ¿Cómo se pue<strong>de</strong>n explicar las mareas?<br />
12. ¿Cuántos planetas conoces?
3 a parte EL RINCÓN DE EINSTEIN: Otra forma <strong>de</strong> <strong>en</strong>t<strong>en</strong><strong>de</strong>r la gravedad<br />
13. ¿Por qué las estrellas son esféricas? ¿Y por qué brillan?<br />
14. ¿Sabes qué es el espacio-tiempo?<br />
15. ¿Se pue<strong>de</strong> doblar un rayo <strong>de</strong> luz?<br />
16. Gravedad y... ¿antigravedad?<br />
4 a parte AGUJEROS NEGROS: La gravedad al límite<br />
17. ¿Qué es un agujero negro?<br />
18. ¿Cómo se cocina un agujero negro?<br />
19. ¿Cuánto pesa un agujero negro?<br />
20. ¿Qué pasa si me acerco a un agujero negro?<br />
21. Pero... si los agujeros negros son negros, ¿cómo verlos?, ¿dón<strong>de</strong> están?
Primera Parte ¿POR QUÉ CAEN LAS COSAS?<br />
“No puedo creer<br />
que el mismo Dios<br />
que nos ha dado<br />
s<strong>en</strong>tido común, capacidad<br />
<strong>de</strong> p<strong>en</strong>sar<br />
e intelig<strong>en</strong>cia, nos<br />
obligue a la vez a<br />
olvidar cómo usarlos.”<br />
Galileo Galilei (1564-1642)
En este módulo se respon<strong>de</strong><br />
a preguntas que afectan<br />
a nuestra experi<strong>en</strong>cia<br />
cotidiana: ¿por qué la Tierra<br />
ti<strong>en</strong>e atmósfera y la Luna<br />
no?, ¿por qué los árboles<br />
y las plantas crec<strong>en</strong> <strong>en</strong> dirección vertical?, ¿podrían existir<br />
seres humanos 10 veces más gran<strong>de</strong>s que nosotros?, ¿por<br />
qué se produc<strong>en</strong> los huracanes y los tornados?, ¿qué es lo<br />
que marca el curso <strong>de</strong> los ríos?<br />
¿Cuándo nos caímos por primera vez?<br />
Nuestro primer <strong>en</strong>fr<strong>en</strong>tami<strong>en</strong>to con la gravedad lo sufrimos <strong>en</strong> el mom<strong>en</strong>to <strong>en</strong><br />
que nacemos. Antes, <strong>en</strong> el útero <strong>de</strong> nuestra madre, flotamos <strong>en</strong> el líquido <strong>de</strong><br />
la plac<strong>en</strong>ta: la fuerza <strong>de</strong> la gravedad actúa sobre nuestra pequeña masa, pero<br />
ese líquido proporciona un empuje hacia arriba que elimina la s<strong>en</strong>sación <strong>de</strong> peso.<br />
Los bebés, durante los primeros seis meses <strong>de</strong> vida, se si<strong>en</strong>t<strong>en</strong> cómodos<br />
bajo el agua; bracean y se muev<strong>en</strong> felices <strong>en</strong> ese <strong>en</strong>torno. Es muy posible que<br />
los nueve meses <strong>de</strong>sarrollándose <strong>en</strong> el vi<strong>en</strong>tre <strong>de</strong> la madre, don<strong>de</strong> la gravedad<br />
es contrarrestada por la flotación, contribuyan a esa misteriosa habilidad.<br />
¿Cómo afecta la gravedad a nuestro mundo?
10<br />
¿Has oído hablar <strong>de</strong> la inercia?<br />
Si un objeto está <strong>en</strong> reposo, opone resist<strong>en</strong>cia a ser puesto<br />
<strong>en</strong> movimi<strong>en</strong>to; y si está <strong>en</strong> movimi<strong>en</strong>to, se resiste a ser <strong>de</strong>t<strong>en</strong>ido.<br />
Esto lo experim<strong>en</strong>tamos cuando vamos <strong>en</strong> un vehí-<br />
¿Cuánto pesas? ¿El peso y la masa<br />
son la misma cosa?<br />
La masa y el peso no son la misma cosa. La masa es la cantidad <strong>de</strong> materia<br />
<strong>de</strong> un objeto y es in<strong>de</strong>p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te <strong>de</strong>l lugar <strong>en</strong> que éste se <strong>en</strong>cu<strong>en</strong>tre:<br />
es la misma aquí que <strong>en</strong> la Luna, <strong>en</strong> Júpiter o <strong>en</strong> regiones muy alejadas <strong>de</strong>l<br />
espacio. El peso es la fuerza con la que un objeto es atraído por otro. Y sí<br />
<strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong>, por tanto, <strong>de</strong>l lugar don<strong>de</strong> esté. Una persona no pesa lo mismo<br />
<strong>en</strong> la Tierra, que <strong>en</strong> la Luna o que <strong>en</strong> Júpiter.<br />
Este módulo se compone <strong>de</strong> dos balanzas. La primera compara nuestro<br />
peso <strong>en</strong> la Tierra con el que t<strong>en</strong>dríamos <strong>en</strong> Júpiter, la Luna y Phobos (satélite<br />
<strong>de</strong> Marte). La segunda permite comparar nuestro peso a nivel <strong>de</strong>l mar<br />
con el que t<strong>en</strong>dríamos<br />
a ciertas distancias<br />
<strong>de</strong>l c<strong>en</strong>tro<br />
<strong>de</strong> la Tierra, incluido<br />
<strong>en</strong> el propio<br />
c<strong>en</strong>tro terrestre.
culo y hay un fr<strong>en</strong>azo brusco. Si no estamos bi<strong>en</strong> sujetos, nuestro cuerpo ti<strong>en</strong><strong>de</strong> a seguir <strong>en</strong> movimi<strong>en</strong>to: <strong>de</strong>cimos<br />
que ti<strong>en</strong>e inercia.<br />
Este módulo nos permite girar dos ruedas, una <strong>de</strong> ellas con mucha más masa <strong>en</strong> el exterior que la otra, y comprobar<br />
los efectos <strong>de</strong>l giro. Asimismo, po<strong>de</strong>mos mover horizontalm<strong>en</strong>te dos cilindros <strong>de</strong> masas muy difer<strong>en</strong>tes y<br />
comprobar cuál es el que opone más resist<strong>en</strong>cia a ser <strong>de</strong>splazado.<br />
¿Qué cae más rápido: una pluma o una<br />
tonelada <strong>de</strong> plomo?<br />
La velocidad <strong>de</strong> caída <strong>de</strong> los cuerpos no <strong>de</strong>p<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong> su masa ni <strong>de</strong>l<br />
material <strong>de</strong> que están hechos. Si <strong>de</strong>jamos caer a la vez dos objetos<br />
distintos <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la misma altura llegarán al suelo exactam<strong>en</strong>te al<br />
mismo tiempo. El experim<strong>en</strong>to habría que hacerlo <strong>en</strong> el vacío, para<br />
evitar que el rozami<strong>en</strong>to con el aire los fr<strong>en</strong>e <strong>de</strong> manera difer<strong>en</strong>te.<br />
Repetimos el experim<strong>en</strong>to <strong>de</strong> Galileo <strong>en</strong> el que subió a la Torre <strong>de</strong><br />
Pisa y <strong>de</strong>jó caer dos bolas <strong>de</strong> distinta masa. Accionando un pulsador<br />
se <strong>de</strong>jarán caer dos bolas a la vez y se comprobará cuál <strong>de</strong> ellas<br />
llega antes al suelo.<br />
11
12<br />
¿Qué pasa si doy un salto<br />
<strong>en</strong> la Luna?<br />
La fuerza <strong>de</strong> la gravedad <strong>en</strong> la Luna es seis veces<br />
m<strong>en</strong>or que <strong>en</strong> la Tierra y, por tanto, la aceleración <strong>de</strong><br />
los cuerpos <strong>en</strong> caída libre <strong>en</strong> nuestro satélite es también<br />
seis veces m<strong>en</strong>or.<br />
El módulo nos permite simular la caída <strong>de</strong> dos bolas<br />
iguales <strong>en</strong> la Tierra y <strong>en</strong> la Luna y comprobar que su<br />
aceleración <strong>de</strong> caída es muy difer<strong>en</strong>te.
Segunda Parte MANZANAS Y PLANETAS: Newton y la gravedad<br />
“No se cómo me verán<br />
los <strong>de</strong>más, pero a<br />
mí mismo me contemplo<br />
como un chiquillo jugando<br />
a la orilla <strong>de</strong>l mar,<br />
asombrándome <strong>de</strong> <strong>en</strong>contrar<br />
un canto rodado<br />
más suave o una concha<br />
más bonita que las<br />
<strong>de</strong>más, mi<strong>en</strong>tras que el<br />
gran océano <strong>de</strong> la verdad<br />
se exti<strong>en</strong><strong>de</strong> <strong>de</strong>lante<br />
<strong>de</strong> mi, inexplorado.”<br />
Isaac Newton (1642 - 1727)<br />
13
1<br />
¿Cómo giran los planetas<br />
alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol?<br />
Las órbitas <strong>de</strong> los planetas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol son<br />
elípticas. Las órbitas <strong>de</strong> los cometas que nos visitan<br />
<strong>de</strong>s<strong>de</strong> los confines <strong>de</strong>l Sistema Solar pue<strong>de</strong>n ser<br />
muy elípticas, incluso <strong>en</strong> algunos casos son órbitas<br />
abiertas parabólicas o hiperbólicas.<br />
El módulo nos informa <strong>de</strong> forma interactiva sobre las<br />
tres leyes <strong>de</strong>l movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> Kepler: ‘los planetas<br />
se muev<strong>en</strong> <strong>en</strong> órbitas elípticas alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol’;<br />
‘un planeta se mueve tanto más rápido <strong>en</strong> su órbita<br />
cuanto más se acerca al Sol’; ‘cuanto más pequeña<br />
es una órbita, m<strong>en</strong>os tiempo tarda un planeta <strong>en</strong> recorrerla<br />
completam<strong>en</strong>te’.<br />
¿Por qué giran los planetas<br />
alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol?<br />
Los planetas giran alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol porque siempre<br />
lo han hecho. Se formaron hace unos 5000 millones<br />
<strong>de</strong> años a partir <strong>de</strong> una nube <strong>de</strong> gas <strong>en</strong> rotación. Esa<br />
rotación se ha conservado a lo largo <strong>de</strong> todos esos<br />
años y hoy se manifiesta <strong>en</strong> el movimi<strong>en</strong>to <strong>de</strong> tras-
lación <strong>de</strong> los planetas <strong>en</strong> torno al Sol. La fuerza <strong>de</strong><br />
la gravedad es la que nos hace estar pegados a la<br />
Tierra, la que hace caer los cuerpos, la que manti<strong>en</strong>e<br />
la Luna <strong>en</strong> órbita alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> la Tierra, y también<br />
la que manti<strong>en</strong>e a los planetas girando alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l<br />
Sol.<br />
El módulo es una manzana gigante con tres monitores<br />
interactivos <strong>en</strong> lo que a través <strong>de</strong> pulsadores<br />
se visualizan las leyes <strong>de</strong> Newton y su ley <strong>de</strong> Gravitación<br />
Universal: <strong>en</strong> él se observa cómo ca<strong>en</strong> difer<strong>en</strong>tes<br />
objetos <strong>en</strong> la Tierra y <strong>en</strong> otros planetas; se<br />
explica qué hay que hacer para poner <strong>en</strong> órbita un<br />
objeto; se ve qué supone la inercia <strong>de</strong>l movimi<strong>en</strong>to<br />
<strong>de</strong> los planetas <strong>en</strong> su movimi<strong>en</strong>to alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong>l Sol<br />
y qué pasaría si <strong>de</strong>saparece el Sol o si se <strong>de</strong>tuvieran<br />
estos movimi<strong>en</strong>tos.<br />
¿Se pue<strong>de</strong> v<strong>en</strong>cer a la gravedad?<br />
¿Cómo escapar <strong>de</strong> la Tierra?<br />
La gravedad es una fuerza y po<strong>de</strong>mos superarla<br />
ejerci<strong>en</strong>do otra fuerza <strong>en</strong> s<strong>en</strong>tido contrario. Para que<br />
los cohetes espaciales puedan escapar <strong>de</strong> la Tierra<br />
han <strong>de</strong> ser sufici<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te pot<strong>en</strong>tes para lograr un<br />
1
esfuerzo sost<strong>en</strong>ido que les impida caer <strong>de</strong> nuevo a nuestro planeta. Ningún cohete es capaz <strong>de</strong> alcanzar la velocidad<br />
<strong>de</strong> escape <strong>de</strong>s<strong>de</strong> tierra instantáneam<strong>en</strong>te, por eso ti<strong>en</strong><strong>en</strong> <strong>en</strong>ormes <strong>de</strong>pósitos <strong>de</strong> combustible que les permit<strong>en</strong><br />
acelerar hasta alcanzarla <strong>en</strong> algún mom<strong>en</strong>to su trayectoria. Con un impulso instantáneo inm<strong>en</strong>so también es posible<br />
abandonar la Tierra: si lanzáramos una piedra hacia arriba con una velocidad <strong>de</strong> 40 320 kilómetros por hora o<br />
mayor, la piedra escaparía a la atracción <strong>de</strong> la Tierra y no volvería a caer.<br />
El módulo es un pin-ball <strong>en</strong> el que se lanza una bola metálica para superar una p<strong>en</strong>di<strong>en</strong>te que simula la gravedad.<br />
En función <strong>de</strong> la pot<strong>en</strong>cia con la que se la impulse, la bola escapará o no a la atracción <strong>de</strong> la Tierra.<br />
¿Cuando se caerá la Torre inclinada <strong>de</strong> Pisa?<br />
Si imaginamos un cuerpo dividido <strong>en</strong> pequeñas porciones po<strong>de</strong>mos suponer que la fuerza <strong>de</strong> la gravedad actúa<br />
individualm<strong>en</strong>te sobre cada una <strong>de</strong> ellas. La suma <strong>de</strong> todas esas pequeñas fuerzas nos da el peso <strong>de</strong>l cuerpo<br />
y existe un punto, llamado c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad don<strong>de</strong> se pue<strong>de</strong> consi<strong>de</strong>rar que <strong>de</strong>scansa todo el peso <strong>de</strong> ese<br />
objeto. En objetos <strong>de</strong> forma regular, el c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad está situado <strong>en</strong> sus c<strong>en</strong>tros <strong>de</strong> simetría, pero si la<br />
distribución <strong>de</strong> masa no es homogénea, el c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad está <strong>de</strong>splazado siempre hacia don<strong>de</strong> la acumulación<br />
<strong>de</strong> materia es mayor. Saber la posición <strong>de</strong>l c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad <strong>de</strong> un objeto es muy importante para<br />
calcular su estabilidad.<br />
El módulo permite int<strong>en</strong>tar equilibrar una barra <strong>de</strong> distribución irregular <strong>de</strong> masa: buscar su c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad.<br />
En otra sección <strong>de</strong>l módulo vemos un equilibrista moviéndose sobre un alambre <strong>en</strong> una bicicleta utilizando<br />
un contrapeso que sitúa su c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> gravedad muy bajo. Así las posibilida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> caerse son mucho más<br />
pequeñas.<br />
1
1<br />
¿Cómo se pue<strong>de</strong>n explicar las mareas? ¿Por qué vemos siempre la<br />
misma cara <strong>de</strong> la Luna?<br />
Las zonas más cercanas <strong>de</strong> la Luna son atraídas por la Tierra con más fuerza que las más lejanas. Esto ha hecho<br />
que, con el tiempo, la rotación <strong>de</strong> la Luna sobre su eje se haya sincronizado con su traslación alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> la Tierra:<br />
la Luna tarda el mismo tiempo <strong>en</strong> dar una vuelta sobre sí misma que <strong>en</strong> girar alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> la Tierra. Las mareas<br />
que vemos <strong>en</strong> los océanos y mares, que hac<strong>en</strong> que el nivel <strong>de</strong>l agua suba y baje con regularidad, son un efecto<br />
combinado <strong>de</strong> las atracciones <strong>de</strong> la Luna y<br />
el Sol sobre las masas <strong>de</strong> agua <strong>de</strong> la Tierra<br />
y <strong>de</strong> las posiciones relativas <strong>de</strong> la Tierra, la<br />
Luna y el Sol.<br />
El módulo muestra la causa <strong>de</strong> las mareas<br />
como <strong>de</strong>bidas a este efecto combinado y<br />
<strong>en</strong> otra sección explica que este efecto <strong>de</strong><br />
marea también es responsable <strong>de</strong> que veamos<br />
siempre la misma cara <strong>de</strong> la Luna.
¿Cuántos planetas conoces?<br />
A<strong>de</strong>más <strong>de</strong> los planetas <strong>de</strong>l nuestro Sistema Solar, <strong>en</strong> el cielo hay muchos más planetas. En 1995 se <strong>de</strong>scubrió<br />
el primer planeta orbitando alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> una estrella distinta al Sol. La estrella se llama 51 Pegasi y el planeta ti<strong>en</strong>e<br />
una masa aproximadam<strong>en</strong>te dos veces la <strong>de</strong> Júpiter. Des<strong>de</strong> <strong>en</strong>tonces la lista <strong>de</strong> planetas extrasolares girando<br />
<strong>en</strong> torno a otras estrellas ha ido aum<strong>en</strong>tando. Es muy difícil obt<strong>en</strong>er imág<strong>en</strong>es <strong>de</strong> ellos, al ser el brillo <strong>de</strong> la estrella<br />
c<strong>en</strong>tral <strong>de</strong>masiado gran<strong>de</strong> comparado con la int<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong> la luz reflejada por el planeta.<br />
Este módulo múltiple permite, por un<br />
lado, <strong>en</strong>t<strong>en</strong><strong>de</strong>r cómo se buscan estrellas<br />
alre<strong>de</strong>dor <strong>de</strong> las cuales hay pequeños<br />
objetos –planetas- orbitando a su<br />
alre<strong>de</strong>dor, cuyo efecto gravitatorio provoca<br />
que la estrella no esté quieta, sino<br />
que t<strong>en</strong>ga un pequeño movimi<strong>en</strong>to giratorio<br />
que ocasiona un cambio <strong>de</strong> su<br />
color según se mira <strong>de</strong>s<strong>de</strong> la Tierra. Por<br />
otro lado, <strong>en</strong> un contador luminoso se<br />
van registrando los nuevos planetas extrasolares<br />
que se <strong>de</strong>scubr<strong>en</strong>, y se compara<br />
con el número <strong>de</strong> planetas conocidos<br />
<strong>en</strong> la fecha <strong>de</strong> inauguración <strong>de</strong> la<br />
exposición.<br />
1
3 a Parte EL RINCÓN DE EINSTEIN: Otra forma <strong>de</strong> <strong>en</strong>t<strong>en</strong><strong>de</strong>r la gravedad<br />
20<br />
“La imaginación<br />
es más<br />
i m p o r t a n t e<br />
que el conocimi<strong>en</strong>to”<br />
Albert Einstein<br />
(1879 - 1955)
¿Sabes qué es el espacio-tiempo?<br />
¿Por qué las estrellas son esféricas?<br />
¿Y por qué brillan?<br />
Si nos situamos <strong>en</strong> el c<strong>en</strong>tro <strong>de</strong> una estrella, la gravedad<br />
actúa <strong>de</strong> la misma manera <strong>en</strong> todas las direcciones,<br />
por eso toda su materia ti<strong>en</strong><strong>de</strong> a caer al c<strong>en</strong>tro y<br />
su forma es esférica. Las estrellas brillan porque <strong>en</strong> su<br />
núcleo, que está a millones <strong>de</strong> grados, la materia sufre<br />
reacciones nucleares don<strong>de</strong> parte <strong>de</strong> esa materia se<br />
transforma <strong>en</strong> <strong>en</strong>ergía.<br />
El módulo muestra como la gravedad ti<strong>en</strong><strong>de</strong> a colapsar<br />
la <strong>en</strong>orme cantidad <strong>de</strong> masa que conti<strong>en</strong>e la estrella,<br />
mi<strong>en</strong>tras que la presión ejercida por el gas cali<strong>en</strong>te<br />
manti<strong>en</strong>e la estructura estable. La vida <strong>de</strong> una estrella<br />
es una batalla continua <strong>en</strong>tre la presión y la gravedad.<br />
Des<strong>de</strong> Aristóteles hasta Newton el espacio y el tiempo eran absolutos. La medida <strong>de</strong>l tiempo era algo separado <strong>de</strong><br />
la medida <strong>de</strong>l espacio. A partir <strong>de</strong> Einstein, las i<strong>de</strong>as <strong>de</strong>l espacio y <strong>de</strong>l tiempo se han <strong>en</strong>tremezclado y hemos empezado<br />
a hablar <strong>de</strong> un nuevo concepto, el espacio-tiempo. La pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> una masa produce una distorsión <strong>en</strong><br />
la estructura <strong>de</strong>l espacio-tiempo.<br />
Esta mesa <strong>de</strong> billar es una bu<strong>en</strong>a forma <strong>de</strong> <strong>en</strong>t<strong>en</strong><strong>de</strong>r la gravedad <strong>de</strong> Einstein. Si la mesa fuera plana, al impulsar una<br />
bola, ésta se movería <strong>en</strong> línea recta. El tapete repres<strong>en</strong>ta el espacio-tiempo y hay <strong>de</strong>presiones más curvadas que<br />
21
22<br />
correspon<strong>de</strong>n a la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> objetos masivos que <strong>de</strong>forman<br />
ese espacio-tiempo. La gravedad es una <strong>de</strong>formación<br />
<strong>de</strong>l espacio-tiempo. Al lanzar una bola se ve que,<br />
al acercarse a las zonas <strong>de</strong>l espacio-tiempo más curvadas,<br />
la bola es atraída hacia ellas o tragada.
¿Se pue<strong>de</strong> doblar un rayo <strong>de</strong> luz?<br />
El espacio-tiempo es como un ‘tejido’ y la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> un cuerpo muy masivo produce una <strong>de</strong>formación <strong>de</strong> sus<br />
fibras. Un rayo <strong>de</strong> luz, que <strong>en</strong> el vacío absoluto avanza <strong>en</strong> línea recta, al acercarse a ese cuerpo masivo se curva<br />
sigui<strong>en</strong>do el camino que le marca el espacio-tiempo. La luz ‘pesa como si tuviera masa’<br />
En este módulo se repres<strong>en</strong>tan tres regiones <strong>de</strong>l espacio: una libre <strong>de</strong> masas con la trayectoria <strong>de</strong> un haz <strong>de</strong><br />
luz, otra don<strong>de</strong> se ha colocado un<br />
planeta poco masivo, y una tercera<br />
con una estrella muy masiva. Las<br />
propieda<strong>de</strong>s son difer<strong>en</strong>tes: el tejido<br />
que forma el espacio-tiempo se <strong>de</strong>forma<br />
tanto más, cuanto mayor sea<br />
la masa pres<strong>en</strong>te.<br />
Gravedad y...<br />
¿antigravedad?<br />
La gravedad domina el Universo a<br />
gran<strong>de</strong>s escalas: los planetas, el Sistema<br />
Solar, las estrellas, las galaxias<br />
y los cúmulos <strong>de</strong> galaxias <strong>de</strong>b<strong>en</strong> su<br />
estructura a la gravedad. Sin embargo,<br />
<strong>de</strong>scubrimi<strong>en</strong>tos reci<strong>en</strong>tes apuntan<br />
a que el Universo está <strong>en</strong> una fa-<br />
23
2<br />
se <strong>de</strong> expansión acelerada que sólo se pue<strong>de</strong> explicar si una fuerza <strong>de</strong> antigravedad, <strong>de</strong> orig<strong>en</strong> <strong>de</strong>sconocido,<br />
actúa a escalas mucho mayores. La exist<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> ese efecto antigravitatorio pue<strong>de</strong> llegar a marcar el <strong>de</strong>stino <strong>de</strong>l<br />
Cosmos.<br />
En paneles gráficos el módulo explica las cuatro fuerzas <strong>de</strong> la naturaleza. A gran escala, la gravedad es la fuerza<br />
dominante. A escalas <strong>de</strong> tamaño más pequeñas, la gravedad es mucho más débil que las fuerzas electromagnéticas.<br />
Los constituy<strong>en</strong>tes <strong>de</strong> los núcleos atómicos (protones y neutrones) se un<strong>en</strong> <strong>de</strong>bido a una fuerza <strong>de</strong>nominada<br />
fuerte cuya int<strong>en</strong>sidad es muy superior a la <strong>de</strong> la gravedad. La fuerza fuerte es <strong>de</strong> muy corto alcance: sus efectos<br />
son nulos fuera <strong>de</strong>l núcleo. Existe otro tipo <strong>de</strong> fuerza <strong>en</strong>tre partículas, llamada fuerza débil, que actúa <strong>en</strong> algunas<br />
<strong>de</strong>sintegraciones y su rango espacial <strong>de</strong> actuación es muy corto, semejante al <strong>de</strong> las fuerzas nucleares.
4 a Parte AGUJEROS NEGROS: La gravedad al límite<br />
2
2<br />
¿Qué es un agujero negro?<br />
Un agujero negro es un objeto cuya gravedad es tan int<strong>en</strong>sa<br />
que nada pue<strong>de</strong> escapar <strong>de</strong> su atracción, ni siquiera la luz.<br />
La materia que cae <strong>en</strong> un agujero negro nunca podrá escapar.<br />
Por eso <strong>de</strong> los agujeros negros <strong>de</strong>cimos que son agujeros.<br />
La luz tampoco pue<strong>de</strong> escapar <strong>de</strong>l interior <strong>de</strong> un agujero<br />
negro. Por eso los agujeros negros son negros.<br />
En este módulo se simula la caída <strong>de</strong> un objeto a un agujero<br />
negro, lanzando una bola <strong>en</strong> una <strong>de</strong>terminada trayectoria<br />
sobre la superficie <strong>de</strong> un hiperboloi<strong>de</strong>.<br />
¿Cómo se cocina un agujero<br />
negro?<br />
Las estrellas muy masivas acaban su vida con una viol<strong>en</strong>tísima<br />
explosión llamada supernova. En ella se expulsa al espacio<br />
una gran cantidad <strong>de</strong> masa, mi<strong>en</strong>tras que la materia<br />
que queda forma un objeto extraordinariam<strong>en</strong>te pequeño y<br />
compacto, que pue<strong>de</strong> ser una estrella <strong>de</strong> neutrones o, si su<br />
masa final es mayor que tres veces la masa <strong>de</strong>l Sol, un agujero<br />
negro.<br />
En una animación <strong>en</strong> gran formato vemos la formación <strong>de</strong> un<br />
agujero negro: resultado <strong>de</strong> la explosión <strong>de</strong> una estrella muy
masiva <strong>de</strong>spués <strong>de</strong> una trem<strong>en</strong>da explosión conocida como<br />
supernova. Una bu<strong>en</strong>a parte <strong>de</strong> la masa <strong>de</strong> la estrella es<br />
expulsada al espacio, y la materia restante forma un objeto<br />
muy compacto, que pue<strong>de</strong> ser una estrella <strong>de</strong> neutrones o,<br />
si su masa final es mayor que aproximadam<strong>en</strong>te tres veces<br />
la <strong>de</strong>l Sol, un agujero negro.<br />
¿Cuánto pesa un agujero negro?<br />
Las <strong>de</strong>nsida<strong>de</strong>s <strong>de</strong> los agujeros negros son formidables:<br />
imaginemos toda la materia <strong>de</strong> cinco o diez soles conc<strong>en</strong>trada<br />
<strong>en</strong> un punto <strong>de</strong> un tamaño más pequeño que la cabeza<br />
<strong>de</strong> un alfiler. Si quisiéramos recoger una cucharada <strong>de</strong>l<br />
material que compone un agujero negro t<strong>en</strong>dríamos que t<strong>en</strong>er<br />
la fuerza sufici<strong>en</strong>te para levantar miles <strong>de</strong> cuatrillones <strong>de</strong><br />
toneladas.<br />
Las <strong>en</strong>anas blancas, las estrellas <strong>de</strong> neutrones y los agujeros<br />
negros son objetos muy <strong>de</strong>nsos comparados con la<br />
<strong>de</strong>nsidad <strong>de</strong> la Tierra. Si pudiéramos colocar <strong>en</strong> un platillo<br />
<strong>de</strong> una balanza un c<strong>en</strong>tímetro cúbico <strong>de</strong> material proce<strong>de</strong>nte<br />
<strong>de</strong> estos objetos, el peso <strong>en</strong> el otro platillo para equilibrarlos<br />
sería gigantesco.<br />
2
2<br />
¿Qué pasa si me acerco a<br />
un agujero negro?<br />
Los agujeros negros ti<strong>en</strong><strong>en</strong> propieda<strong>de</strong>s fascinantes:<br />
<strong>de</strong>s<strong>de</strong> el punto <strong>de</strong> vista puram<strong>en</strong>te físico, el<br />
acercami<strong>en</strong>to a un agujero negro sería catastrófico:<br />
no viviríamos para contarlo, nuestro cuerpo<br />
quedaría completam<strong>en</strong>te <strong>de</strong>spachurrado por<br />
la gravedad <strong>de</strong>l agujero. Un reloj viajando <strong>en</strong> un<br />
cohete que se aproxima a un agujero negro se<br />
retrasaría con respecto a un reloj situado mucho<br />
más lejos.<br />
El módulo está concebido como un juego <strong>de</strong><br />
or<strong>de</strong>nador <strong>en</strong> el que, al pilotar un nave cerca<br />
<strong>de</strong> un agujero negro, se pue<strong>de</strong>n comprobar sus<br />
efectos.
Pero... si los agujeros negros son negros, ¿cómo po<strong>de</strong>mos verlos?<br />
¿dón<strong>de</strong> están?<br />
Si observamos galaxias o quásares lejanos, y <strong>en</strong>tre ellos y nosotros existe un agujero negro, la curvatura <strong>de</strong>l espacio<br />
hace que su luz no viaje <strong>en</strong> línea recta, sino que se curve. A<strong>de</strong>más la int<strong>en</strong>sidad <strong>de</strong> esa luz se amplifica por la<br />
<strong>en</strong>orme masa <strong>de</strong>l agujero negro. Este efecto, conocido como l<strong>en</strong>te gravitatoria, pue<strong>de</strong> ser usado para <strong>de</strong>scubrir<br />
agujeros negros: no los vemos directam<strong>en</strong>te, pero apreciamos<br />
su efecto sobre objetos luminosos.<br />
En este módulo se ilustra cómo los astrónomos <strong>de</strong>duc<strong>en</strong><br />
la pres<strong>en</strong>cia <strong>de</strong> agujeros negros a través <strong>de</strong>l efecto que<br />
produc<strong>en</strong> sobre otros objetos que están <strong>en</strong> su misma línea<br />
<strong>de</strong> visión pero situados más lejos.<br />
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Comisario<br />
Telmo Fernán<strong>de</strong>z<br />
i<strong>de</strong>a original, diseño y guión<br />
Telmo Fernán<strong>de</strong>z, B<strong>en</strong>jamín Montesinos, Toño Bernedo<br />
<strong>de</strong>sarrollo y realizaCión<br />
Javier Palacios, Patricia García, José Ruiz, José Mª Cruz, José Latova, Alcoarte S.L.<br />
asesorami<strong>en</strong>to<br />
Asunción Sánchez, Pablo Durán, Mariano E. Piñeiro<br />
ProduCida Por<br />
<strong>Planetario</strong> <strong>de</strong> <strong>Madrid</strong>. Ayuntami<strong>en</strong>to <strong>de</strong> <strong>Madrid</strong><br />
<strong>Planetario</strong> <strong>de</strong> madrid<br />
Parque Tierno Galván – 28045 <strong>Madrid</strong><br />
[T] 91 467 34 61 – 91 467 38 98<br />
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Fotos: Toño Bernedo