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Universidad de chile curso as42A


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UNIVERSIDAD DE CHILE Curso AS42A


Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Profesores: José Maza / Mario Hamuy

Departamento de Astronomía 5 de Julio del 2006



EXAMEN Tiempo: 120 minutos



Profesor José Maza
Preguntas:
1.- ¿En qué formas se presenta el medio interestelar en la Vía Láctea?.
2.- a)¿Qué son las galaxias cD?.

b) ¿Qué son las galaxias ScI y cómo se diferencian de las ScIII?.

c) ¿Qué son las galaxias N?

d) ¿Qué son las galaxias S0?


3.- ¿En qué consiste la relación período-luminosidad para las cefeidas?
4.- Describa el modelo de un núcleo activo.
Problemas:
1.- a) Para galaxias espirales se observa una relación entre la luminosidad total y la velocidad máxima de rotación L  vnmax. Asumiendo que para un cierto tipo de galaxia espiral la razón masa-luminosidad es constante y su brillo superficial es constante determine el valor esperado del exponente “n”.

b) Muestre que se obtiene la misma relación en el caso menos restrictivo en que sólo el producto entre la razón masa-luminosidad por la densidad superficial de masa es constante.


2.- Si una galaxia estuviese formada solamente por estrellas de 10 masas solares y por estrellas de 0,1 masas solares y se cumpliera que L  M3:

a) Calcule la razón M/L para puras estrellas de 10 masas solares.

b) Calcule la razón M/L para puras estrellas de 0,1 masas solares.

c) Calcule la razón en que deben estar las estrellas de 10 masas solares por número a las estrellas de 0,1 masas solares para que M/L sea de 1. Comente.



Profesor Mario Hamuy:
Problema 1: Considere una galaxia a una distancia r de la Tierra y derive la aceleración sobre esa galaxia debido a la atracción de la materia dentro de la esfera de radio r centrada en la Tierra. Asuma simetría esférica y use el Teorema de Gauss para reemplazar la masa dentro de la esfera por una masa puntual en el centro de la esfera. Integre la aceleración para obtener la forma . Reemplace la constante de integración por –kc2/2. Esta es la ecuación de Friedmann obtenida de la física clásica. En el caso de una expansión dominada por materia en donde , ¿cuál es el valor límite de a medida que t para un universo hiperbólico (k=-1) y para un universo plano (k=0)?


Problema 2: A partir de la ecuación de Friedmann demuestre que la curvatura espacial esta dada por . Evalue esta ecuación para el instante actual para demostrar que . Demuestre que si > 0 (Universo en aceleración) entonces  se acerca al valor critico, y que si <0 (Universo en desaceleración) entonces  se aleja del valor critico.
El Universo hoy día tiene un parámetro  muy cercano a 1. Explique porqué la hipótesis de una etapa de expansión exponencial (denominada inflación) durante en Universo temprano permite explicar el valor actual de Omega.
Preguntas:
1. ¿Cuáles son los ingredientes fundamentales para la nucleosíntesis primordial? ¿Cuál es el factor que permite explicar porqué el Universo dejó 75% de los protones en forma de Hidrógeno? ¿Cuál es el primer isótopo que resulta de la nucleosíntesis? ¿A qué temperatura y edad ocurre esta etapa? ¿Cuál es el principal elemento atómico que se forma a continuación? ¿Cuáles son los elementos y las proporciones de los cuatro elementos atómicos que se forman luego de la nucleosíntesis primordial? Si la nucleosíntesis primordial hubiese sido completa, ¿cual sería la composición química del Universo?
2. Explique en qué consiste el problema del horizonte.
3. Ordene cronológicamente (en orden creciente) los siguientes hitos en la evolución del Universo: hoy día, recombinación, inflación, nucleosíntesis, y big-bang y seňale el tiempo en el que ocurre cada uno de estos hitos.
4. Explique el origen físico del Fondo de Radiación Cósmico y mencione brevemente 3 de sus características.
5. Explique cuáles son las evidencias de que el Universo contenga una componente no bariónica de materia.





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