EL SISTEMA SOLAR | EJERCICIOS

el universo y sus modelos

1. Une cada imagen con el elemento del universo al cual corresponde.

2. Indica si las siguientes oraciones son verdaderas (V) o falsas (F). En el caso de las falsas, justifica tu respuesta.

Las teorías son un conjunto de hipótesis, conocimientos y leyes científicas lógicamente ordenadas y sustentadas en variadas evidencias empíricas (procedentes de la experiencia) que permiten deducir o concluir. ( )

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La teoría del Big Bang explica que en un inicio, hace unos 100.000 años, toda la materia y radiación observable estaba expandida en una gran masa densa y fría que en una trillonésima parte de segundo se comprimió y pasó de ser muy grande a tener un tamaño pequeño. ( )

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La única estrella que existe en la Vía Láctea es el Sol. ( )

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La unidad año luz se refiere a la distancia que la luz puede recorrer en el periodo de un año, el símbolo que lo representa es “ly”. ( )

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La luz es el componente más rápido que existe, viaja a una velocidad de 300 km por segundo en el espacio vacío. ( )

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El elemento químico más abundante en el universo conocido es el oxígeno, seguido por el nitrógeno. ( )

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¿CÓMO ESTÁ FORMADO EL SISTEMA SOLAR?

1. Escribe el nombre del planeta que corresponde a cada imagen. Indica si se trata de un planeta interior (I) o un planeta exterior (E).

2. Responde las siguiente preguntas

¿A qué se denomina sistema solar?

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¿Qué son los planetas?

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¿Qué es un astro?

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¿Qué son los planetas enanos?

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¿En qué consiste el modelo heliocéntrico?

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¿Qué tipo de trayectoria describen los planetas del sistema solar durante su traslación?

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3. Escribe en el siguiente cuadro la duración de los años (en días) en los planetas de nuestro sistema solar.

Duración de los años en los planetas del sistema solar
Planeta	Días terrestres en dar una vuelta sobre su órbita
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno

¿CUÁLES SON LOS MOVIMIENTOS DE LOS PLANETAS?

1. Escribe en el siguiente cuadro la duración (en días) del movimiento de rotación en los planetas de nuestro sistema solar.

Tiempo que tardan los planetas en realizar el movimiento de rotación
Planeta	Días terrestres en dar una vuelta sobre su propio eje.
Mercurio
Venus
Tierra
Marte
Júpiter
Saturno
Urano
Neptuno

2. Escribe las palabras que faltan en cada oración.

Los planetas del sistema solar son cuerpos _____________ sometidos a varios tipos de desplazamiento como la rotación, la __________, la precesión y la _____________.
El eje terrestre es una línea imaginaria, también conocida con el nombre línea de los __________, que atraviesa a la Tierra desde el Polo Norte hasta el Polo ________ en un plano inclinado en 23,5°. El plano de su recorrido recibe el nombre de ______________.
Se denomina movimiento de ______________ al que realiza la Tierra sobre su propio eje en forma de trompo o peonza; es decir, imita el ______________ de estos objetos.
En la Tierra, el movimiento de ________________ se superpone al de precesión y es un pequeño movimiento de vaivén del eje de la Tierra. Este movimiento hace que cada 18,6 ___________ el eje terrestre se incline un poco más o un poco menos respecto a la circunferencia que describe el movimiento de ___________________.
El tiempo que tarda un planeta en dar una vuelta completa alrededor del Sol se denomina periodo _____________.

3. Indica en las etiquetas de la imagen:

Los puntos que corresponden al perihelio y el afelio de los planetas.
La distancia que hay entre esos puntos y el Sol.
Fecha del año en que nos encontramos en las posiciones de perihelio y afelio en la Tierra.

OTROS CUERPOS CELESTES

1. Escribe un ejemplo de estrella de cada color:

2. Define los siguientes términos:

Estrellas:

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Galaxias:

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Constelaciones:

______________________________________________________________________________________________________

Asteroide:

______________________________________________________________________________________________________

Cometas:

______________________________________________________________________________________________________

Exoplaneta:

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3. Según las imágenes, señala si se trata de un meteoroide, un meteoro o un meteorito.

LA TIERRA Y EL UNIVERSO | EJERCICIOS

LA TIERRA COMO CUERPO CÓSMICO

1. Describe cada una de las características de la Tierra que se mencionan a continuación:

Posición respecto al Sol:

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Forma geométrica:

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Diámetro medio (km):

______________________________________________________________________________________________________

Inclinación respecto al eje perpendicular de la órbita:

______________________________________________________________________________________________________

Periodo de rotación (tiempo en girar sobre su propio eje):

______________________________________________________________________________________________________

Periodo de traslación (tiempo en completar la vuelta alrededor del Sol):

______________________________________________________________________________________________________

2. Indica 4 factores que hacen posible la vida en la Tierra:

a) ______________________________________________________________________________________________________

b) ______________________________________________________________________________________________________

c) ______________________________________________________________________________________________________

d) ______________________________________________________________________________________________________

3. Indica el nombre de las 3 partes del planeta Tierra, así como el nombre de las 5 partes de la atmósfera:

4. Nombra 8 elementos químicos presentes en la tierra:

1. ____________________________________________________________________________________________________

2. ____________________________________________________________________________________________________

3. ____________________________________________________________________________________________________

4. ____________________________________________________________________________________________________

5. ____________________________________________________________________________________________________

6. ____________________________________________________________________________________________________

7. ____________________________________________________________________________________________________

8. ____________________________________________________________________________________________________

EL DÍA Y LA NOCHE

1. Explica brevemente la relación que existe entre el día y la noche con la rotación de la Tierra.

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2. De acuerdo con la descripción que se presenta, indica el nombre de cada fase lunar:

____________________ : fase en la cual la Luna se ubica entre la Tierra y el Sol, de manera que la cara del satélite (la Luna) está oscura y no es visible.
____________________ : fase en la cual la Tierra se ubica entre el Sol y la Luna, de manera que la cara del satélite más cercana a la Tierra está iluminada y completamente visible.
____________________ : fase en la cual el Sol ilumina solo la cuarta parte de la Luna que es la porción que nos resulta visible desde la Tierra. Esta fase ocurre después de la luna nueva.
____________________ : fase en la cual la superficie visible de la Luna se va oscureciendo hasta quedar solo una cuarta parte de esta visible. Esta fase ocurre después de la luna llena.

LAS ESTACIONES

1. Explica por qué ocurren los años bisiestos

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2. En el siguiente cuadro, indica las características del perihelio y del afelio.

Nombre

Características

Perihelio

Distancia entre la Tierra y el Sol:

Época del año en que ocurre:

Afelio

Distancia entre la Tierra y el Sol:

Época del año en que ocurre:

3. Explica brevemente los siguientes términos:

Traslación:

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Solsticio:

______________________________________________________________________________________________________

Paralelos de la Tierra:

______________________________________________________________________________________________________

Equinoccio:

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4. De acuerdo con el hemisferio de la Tierra donde te encuentras, indica en los recuadros de la imagen las estaciones que se presentan y especifica si se trata de un solsticio o de un equinoccio.

EL SOL

1. Realiza un mapa conceptual referente a las características del Sol.

2. Marca con una X los nombres que corresponden a las partes del Sol

3. Responde brevemente las siguientes preguntas:

¿Qué nombre recibe nuestra galaxia y qué forma tiene?

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¿Cuánto es el diámetro promedio de la Vía Láctea?

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¿A qué distancia promedio se encuentra nuestro sistema solar del centro de la Vía Láctea?

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¿Cuánto dura el periodo de rotación del Sol (en su ecuador), y qué nombre recibe este movimiento?

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¿Quién fue el primer astrónomo en proponer al Sol como el centro del universo en 1543?

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¿Qué es la magnetósfera?

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El Universo es inmenso y nosotros ocupamos una mínima porción. Hay galaxias, quásares, estrellas, agujeros negros… Aprendamos más sobre las galaxias y, en particular, sobre la Vía Láctea que es en la que vivimos.

Galaxia en forma de espiral llamada Andrómeda.

Las Galaxias son conjuntos o agrupaciones de estrellas, gas y polvo. Se las conoce también por universos islas. Contienen más de mil estrellas y el diámetro varía de los 1.500 a 3.000 años luz. Las galaxias tienen un movimiento de rotación en torno a su eje. Se clasifican de acuerdo con su forma en tres grupos:

Galaxias elípticas: son las que tienen forma ovalada o de esfera achatada. Aproximadamente el 17 % de las galaxias mantienen esta forma, en su mayoría se conforman de estrellas viejas.

Galaxias espirales: el 80 % de las galaxias tienen esta forma que es similar a un disco achatado; se distingue un núcleo del que nacen varios brazos. Se constituye por estrella viejas, estrellas jóvenes, gas y polvo.

Galaxias irregulares: no tienen un formato específico porque los agregados están revueltos y rodeados por nebulosas. Están constituidas de gas, polvo y estrellas jóvenes. Representan el 3 % de las galaxias.

LAS GALAXIAS MÁS CONOCIDAS

NÚMERO DE
ESTRELLAS

FORMA

DIÁMETRO MEDIO
(años luz)

Pequeña Nube de Magallanes

Gran Nube de Magallanes

Vía Láctea

Andrómeda

1.500 millones

5.000 millones

Entre 200 mil y 400 mil millones

400 billones

Irregular

Espiral

20.000

30.000

100.000

150.000

Una de las millones de galaxias existentes.

MÁS DATOS SOBRE LAS GALAXIAS

• Las primeras se formaron hace 1.000 millones de años atrás luego de que se produzca la gran explosión (Big-Bang, la explosión que dio origen al Universo).
• Se mueven constantemente y muchas veces generan choques violentos.
• Existen más de 100 mil millones en el universo observable.
• En la actualidad, los astrónomos están descubriendo galaxias muy pequeñas que contienen menos de un millón de estrellas, posiblemente solo un millar.
• El Observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, ha descubierto ricos depósitos de neón, magnesio y silicio en un par de galaxias en colisión llamadas Las Antenas. Los depósitos están localizados en vastas nubes de gas caliente. Cuando las nubes se enfríen, dicen los científicos, se debería formar una gran cantidad de estrellas y planetas. Estos resultados podrían augurar el destino de nuestra propia Vía Láctea y su futura colisión con la galaxia Andrómeda.

LA GALAXIA MÁS LEJANA DEL UNIVERSO

En noviembre de 2012 un equipo de astrónomos descubrió la galaxia más lejana jamás identificada en el Universo con ayuda de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer, y una técnica conocida como “lente gravitacional”. La llamaron MACS0647-JD; se localiza a 13.3 mil millones de años luz de la Tierra.

Habría nacido 420 millones de años luz después de que se produjera el Big Bang. Esto permite concluir que la galaxia recién descubierta habría aparecido cuando nuestro Universo tenía solo 3 % de su edad actual (13.700 millones de años).

La galaxia aparece tan pequeña en las imágenes captadas que los científicos piensan que se trata de las primeras etapas de formación de una galaxia. De acuerdo a las observaciones, su diámetro es apenas de 600 años luz, lo que no es casi nada, comparado con el diámetro de la Vía Láctea.

Edwin Hubble (1889-1953)

Astrónomo estadounidense. En 1924 demostró por primera vez la existencia de otras galaxias. Mediante un telescopio muy potente de 254 cm (100 pulgadas) en el observatorio del Monte Wilson (California, EE UU), descubrió que un grupo de estrellas considerado como integrante de la Vía Láctea era, en realidad, una galaxia independiente, hoy conocida como Andrómeda. Hubble descubrió también muchas otras galaxias espirales y constató que las galaxias más distantes se alejan de nosotros a mayor velocidad. A partir de esta observación, conocida como ley de Hubble, dedujo que el Universo se encuentra en expansión, hecho que resulta determinante para la naturaleza del mismo.

LA VÍA LÁCTEA

Es una galaxia grande, con forma de espiral donde se concentran entre 200 mil y 400 mil millones de estrellas, entre ellas, el Sol. También dentro de esta galaxia se encuentra la Tierra. La Vía Láctea tiene un diámetro aproximado de 100 mil años luz y cuenta con más de 300 mil millones de estrellas.

Los griegos la denominaron Vía Láctea (camino de leche), por el aspecto blanquecino y porque supusieron que era leche derramada del pecho de la diosa Hera. En el siglo V a.C, Demócrito, un antiguo griego, supuso que se trataba de una concentración de estrellas. En 1609 d.C aquella vieja teoría de Demócrito es científicamente comprobada tras la invención del telescopio, una herramienta que permite observar al cielo en detalle.

La Vía Láctea tiene forma convexa; en el núcleo, de 8.000 años luz de diámetro, se distingue una zona central de forma elíptica, allí las estrellas están más agrupadas que en los brazos. Cubre a esta galaxia una nube de hidrógeno, algunas estrellas y cúmulos estelares.

Hay un brazo que se distingue de los demás, se llama Orión y en él se ubica el Sistema Solar o planetario donde se encuentra el Sol, los planetas, los satélites naturales, los asteroides, los cometas, gas y polvo.

El Sistema Solar forma parte de La Vía Láctea.

¿Sabías qué...?

Hoy orbitan la Tierra más de mil satélites artificiales.

¿Cómo es?

Para decirlo con palabras sencillas: es una porción de Universo con forma de espiral. Posee un núcleo y un disco aplastado que recubre al núcleo. Además se compone de un sistema esférico o halo.

Halo y núcleo: se componen de estrellas viejas aisladas entre sí y de aglomeraciones globulares menores. Aquí se concentran el 99 % de las estrellas de la galaxia, esto sería entre 100 mil millones y 200 mil millones de estrellas.

Disco: presenta una estructura en espiral y brazos que parecen brotar del núcleo. Los brazos están compuestos de gases que son despedidos del núcleo de la galaxia y de un polvo que oscurece el plano central de la galaxia y de casi mil millones de estrellas. Por la rotación diferencial de la galaxia, los brazos se forman y deshacen continuamente, a pesar de los campos magnéticos que tienden a conservarlos.

Sol: se encuentra cerca del borde exterior de uno de los brazos espirales, llamado Brazo de Orión.

¿Cómo se formó?

Nuestra galaxia se formó en su mayor parte en un proceso rápido, que duró entre 500 y 1.000 millones de años, solo un 5 por ciento de su edad total. Estos datos contradicen lo que sostenían algunos resultados científicos publicados en los últimos años, que establecían períodos de hasta 4.000 ó 5.000 millones de años. Investigadores del grupo de Poblaciones Estelares del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y del grupo de Cúmulos Estelares de la Universidad de Padua (Italia) han llegado a esta conclusión, que ayuda a esclarecer el debate sostenido en los últimos veinte años entre quienes opinaban que la Vía Láctea se formó lentamente y los defensores de un esquema de formación rápida. El estudio aporta además nuevos datos sobre las características del Universo primitivo. Los resultados, efectivamente, concluyen que la Vía Láctea se formó en unos pocos cientos de millones de años -entre 500 y 1.000- y que la mayor parte de nuestra galaxia se originó a partir del rápido colapso de una protogalaxia primigenia. Los investigadores han establecido estas cifras tras estudiar las edades de 52 cúmulos globulares de nuestra galaxia, los conjuntos de estrellas más viejos conocidos.

¿Qué dimensión tiene?

Durante mucho tiempo se pensó que la vía láctea no tenía límites, sin embargo, entre 1920 y 1924 el astrónomo estadounidense Edwin P. Hubble demostró que algunas nubes galácticas, manchas de luz apenas visibles entre la multitud de estrellas, eran en realidad grandes universos estelares situados mucho más allá de la Vía Láctea. Hubble demostró especialmente que la nebulosa de Andrómeda es otra galaxia formada por sus propias estrellas. Esto permitió calcular también su longitud, que resultó ser de 700.000 años luz (mediciones actuales proponen una distancia mucho mayor). Así, se demostró que la Vía Láctea no se extiende hasta el infinito, como algunos astrólogos pensaban, y que no era todo el universo, sino solo una parte casi despreciable en comparación con las distancias intergalácticas. Aún antes de Hubble, entre 1916 y 1919, se había descubierto que el Sol no se encuentra en el centro de la galaxia, como había supuesto Herschel, sino que ocupa una posición periférica.

¿Se mueve? ¿Cómo?

Sí, lógicamente se perciben movimientos. Pero no como un todo, sino a diversas velocidades, según la distancia del centro. Así, mientras que el Sol y las estrellas próximas a él presentan una velocidad de 220 km/s, y emplean unos 250 millones de años en realizar un giro completo en torno del centro, las estrellas más próximas a éste son más veloces, en tanto que las más lejanas son más lentas.
Por tanto, el Sol y las estrellas próximas viajan conjuntamente en un gran torbellino espiral, con muchas diferencias en la dirección y la velocidad. Estas diferencias, de varias decenas de kilómetros por segundo, producen un cambio gradual en el aspecto de las constelaciones actuales.

Compañeras de la Vía Láctea

Recientemente se ha descubierto que existen dos galaxias, muy débiles y oscuras, bastante cerca de la Vía Láctea. La primera fue encontrada por el investigador Daniel Zucker, en la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y la otra por Vasily Belokurov, compañero de Zucker. Zucker explica que estaba observando detenidamente el nuevo mapa de estrellas distantes en el cielo galáctico boreal, cuando notó una sobredensidad en Canes Venatici. Analizándola con mayor detalle, descubrió que es una galaxia enana previamente desconocida. Está aproximadamente a 640.000 años-luz de nosotros. Esto la hace una de las más distantes galaxias compañeras de la Vía Láctea.

Zucker envió un correo electrónico a Belokurov con la noticia, y en uno de esos casos en los que un descubrimiento propicia otro, Belokurov le respondió en otro mensaje unas horas después, anunciándole el descubrimiento de otra galaxia enana nueva, y más débil. Esta otra galaxia, en la constelación del Boyero, que Belokurov llamó “Boo”, muestra una estructura distorsionada que sugiere que está siendo desgarrada por las mareas gravitatorias de la Vía Láctea.

Características de las estrellas

Básicamente, las estrellas son grandes bolas de gas en explosión, principalmente hidrógeno y helio. Nuestra estrella más cercana, el Sol, está tan caliente que la enorme cantidad de hidrógeno experimenta una reacción nuclear constante en toda la estrella, como en una bomba de hidrógeno.

¿Qué son las estrellas?

Las estrellas son astros gaseosos e incandescentes (por ejemplo, el Sol) y aparecen como simples puntos de luz a causa de la enorme distancia a que se encuentran. En una noche sin luna se pueden observar a simple vista entre 2.500 y 3.000 estrellas en cada hemisferio. El catálogo estelar o mapa celeste más antiguo conocido es el confeccionado por Claudio Tolomeo (hacia el 150 d. C.), basado probablemente en el de Hiparco (130 a. C.). Tolomeo catalogó 1.022 estrellas y las subdividió en seis clases de magnitudes: desde las más brillantes, Sirio y Vega, que definen la primera magnitud, hasta llegar a las más débiles, que corresponden a la sexta magnitud. El término galaxia designa los sistemas independientes de estrellas que se hallan situados fuera del nuestro, la denominada Vía Láctea. Contienen entre 3.000 millones y un billón de estrellas, además de una gran cantidad de polvo y gas interestelar.

¿Sabías qué...?

Con un pequeño telescopio se pueden ver unas 300.000 estrellas; con uno de tamaño mediano hasta 250 millones, y más de 3.000 millones con los más perfeccionados.

Las estrellas constituyen uno de los principales tipos de cuerpos que pueblan el universo. Una estrella es una bola caliente de gas que brilla como consecuencia de las reacciones de fusión nuclear que se producen en su núcleo. Al igual que los demás cuerpos celestes, están compuestas en su mayor parte por hidrógeno, el más simple y ligero de los elementos.

Resto de la supernova conocida como Casiopea.

Características de las estrellas

Además del brillo, las características físicas más importantes de una estrella son el color, el diámetro y la masa.

El color

A mediados del siglo pasado se clasificaban las estrellas por su color, se creía que éste dependía de la temperatura superficial, del mismo modo que una barra de hierro calentada hasta la incandescencia se vuelve primero roja, luego anaranjada, más tarde amarilla y finalmente blanca, a medida que la temperatura aumenta. En la actualidad está correctamente establecida la relación entre la temperatura y el color.

El espectro del Sol y las estrellas forma un continuo surco de rayas oscuras, a veces brillantes, a partir de las cuales es posible identificar los elementos químicos presentes y el porcentaje de los mismos. De tales rayas es posible obtener también la temperatura y características físicas como la presión o los campos magnéticos y eléctricos.

Por tanto, es evidente que debe existir también una relación entre el color y las características del espectro lineal, siendo ambos esencialmente dependientes de la temperatura.

El diámetro y la masa

Determinar el diámetro de las estrellas es también un gran problema ya que los mayores telescopios muestran sólo puntos y no discos. En 1930, Albert Michelson (1852-1931), mediante el uso de interferómetros (aparatos para realizar mediciones muy precisas basadas en los fenómenos de interferencia de la luz que incide sobre ellos), logró medir el diámetro de algunas estrellas supergigantes relativamente cercanas, como Antares y Betelgeuse; resultaron tener, respectivamente, unos diámetros 400 y 300 veces mayores que el del Sol.

Existen estrellas con diámetros centenares de veces mayores que el del Sol y otras con diámetros casi iguales al de éste. Puede afirmarse que los diámetros estelares varían desde 10.000 kilómetros a 1.000 millones de kilómetros, pero la mayoría de las estrellas de la secuencia principal tienen diámetros comprendidos entre 0,5 (enanas rojas) y 10 veces el diámetro del Sol.

La estrella Beta Pictoris, segunda en importancia de la constelación del Pintor, está a 50 años luz de la Tierra. Como puede apreciarse en la imagen, la rodea un disco de materia que se extiende hasta 60 billones de km.

Para calcular las masas de las estrellas, Arthur Stanley Eddington (1882-1944), en 1924, halló de manera teórica la existencia de una relación entre masa y luminosidad (las estrellas de masa mayor son también las más luminosas), relación que había sido ya demostrada empíricamente a partir de las pocas estrellas cuyas masa y luminosidad se conocían.

Las variaciones de las distintas masas son bastante más reducidas que las de los volúmenes, pasando de unas 0,2 a 50 veces la masa solar. Por consiguiente, la densidad media de las estrellas gigantes rojas resulta del orden de 0,0001 g/cm3, y la de las enanas blancas es de 105 g/cm3. Véanse algunos ejemplos: el Sol, que es una estrella, tiene una densidad poco mayor que la del agua, o sea 1,41 g/cm3; Antares, una estrella supergigante roja, una millonésima parte de la densidad del agua; una estrella enana blanca, como la compañera de Sirio, llamada Sirio B, con la misma masa que el Sol y un diámetro sólo cuatro veces el de nuestro planeta, la Tierra, tiene una densidad de 1.000 000 veces la del agua. Con tan enorme densidad, el gas que constituye la enana blanca se encuentra en un estado degenerado.

S. Eddington

Astrónomo y físico británico (1882-1944). Desarrolló métodos para la determinación de la masa, la temperatura y la constitución interna de las estrellas.