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Astrobloguers » Entradas de mayo de 2009

El Big Bang, las palomas y el televisor

Dicen los cosmólogos que el Universo nació con una Gran Explosión, o como dicen los anglosajones, un “Big Bang”. En realidad, no fue realmente una explosión, pero eso es otra historia. El hecho es que nuestro cosmos nació hace unos 13700 millones de años, millón más, millón menos, y por lo tanto tuvo un origen definido en el tiempo. De hecho, el tiempo nació junto con el Universo ¿Y cómo podemos estar seguros de que esta teoría es cierta? ¿No es acaso una idea metafísica que se escuda en unas matemáticas complejas y que no tiene mayor relevancia?

Pues obviamente, no. La primera prueba de que el Universo no podía ser estático, como se pensaba en el siglo XIX, vino de la mano de Edwin Hubble, quien se dio cuenta de que el Universo se estaba expandiendo al observar el movimiento de las galaxias cercanas. Si el Universo cada vez era más grande, era obvio que en algún momento tuvo que tener un origen. Claro que la palabra “obvio” no tiene el mismo significado para un científico que para el resto del mundo. Para que fuese un resultado obvio, debía estar respaldado por alguna teoría. Por suerte, esa teoría existía: la Relatividad General de Einstein, la cual predecía que el estado natural del cosmos era inestable. O bien se estaba expandiendo o contrayendo, lo que concordaba con las observaciones de Hubble.

Aunque la teoría estaba de acuerdo con la observación de la expansión del Universo, los cosmólogos no estaban satisfechos. Había que buscar más evidencias. Afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias, ya saben. La segunda evidencia del origen del Universo apareció al analizar una consecuencia lógica de la teoría del Big Bang. Si el Universo había sido originalmente más pequeño, tuvo que ser por fuerza mucho más caliente que en la actualidad, tanto que se originarían reacciones nucleares. Puesto que el Big Bang predecía que en el comienzo del Universo sólo se formó el elemento más simple -hidrógeno-, estas reacciones crearían distintos elementos, como por ejemplo helio y litio. La teoría de la nucleosíntesis primigenia -como así fue denominada- fue propuesta por George Gamow y Ralph Alpher, y encajaba bien con las observaciones de elementos a gran escala, aunque no explicaba la existencia de elementos más pesados. Pero esto último también es otra historia.

Faltaba una prueba concluyente, una que alejase cualquier posibilidad de duda respecto al Big Bang. Y esta prueba, este Santo Grial de la cosmología, era ni más ni menos que el resplandor de la creación. Si el Universo primigenio estuvo tan caliente como la teoría de la nucleosíntesis sugería, este calor no podía haber desaparecido por completo, del mismo modo que un pan recién sacado del horno conserva parte del calor con el que fue creado. Ya en 1948 Gamow y Alpher, junto con Robert Herman, calcularon que este calor residual debía ser de unos 5 Kelvin, o lo que es lo mismo, que en ningún lugar del Universo se podía alcanzar el cero absoluto, pues esta energía primordial impregnaba todos los rincones del cosmos. Poco después, Alpher, Gamow y Herman, volvieron a calcular el calor de fondo y obtuvieron unos 28 K. Esta temperatura podía ser detectada con la tecnología de la época, pero curiosamente nadie prestó atención a este dato. Y eso que había un Premio Nobel esperando a quien corroborase la veracidad de la predicción.

Hubo que esperar a principios de los años 60 cuando Yakov Zeldovich recuperó el dato de la temperatura de fondo del Universo. Como consecuencia, David Wilkinson, Jim Peebles y Robert Dicke, de la Universidad de Princeton, decidieron emplear una antena de microondas para detectar esta radiación. Pero a muy pocos kilómetros de allí, en Crawford Hill, dos ingenieros de los laboratorios Bell estaban trabajando con una antena de comunicaciones. Los dos ingenieros, Arno Penzias y Robert Wilson, tenían un problema: no podían eliminar un ruido de fondo que captaban constantemente con la antena. Tras comprobar que la radiación era homogénea, sólo cabían dos posibilidades: o era una emisión que provenía de todos los lugares de la bóveda celeste, o estaban ante un fallo de la antena. La pareja de ingenieros llegaron en un principio a la conclusión de que la causa del ruido eran los excrementos de una familia de palomas que habían usado la antena como hogar. Pero al limpiar la instalación y desalojar a los inquilinos alados, el ruido persistía. El azar quiso que Penzias y Wilson conociesen la existencia de un artículo pendiente de publicación -escrito por Peebles- sobre la existencia de una radiación de fondo en microondas. Poco después, los dos ingenieros llamaron a Dicke para discutir la relación de sus molestos ruidos con el origen del Universo. En ese mismo momento, Dicke se dio cuenta que el Premio Nobel se les había escapado de las manos. Efectivamente, en 1978 Penzias y Wilson recibieron el preciado galardón de la Academia Sueca.

Hoy en día se considera a este ruido, la llamada radiación cósmica de fondo, como la prueba más contundente del Big Bang. Y todavía podemos detectarlo usando un radiotelescopio casero, más comúnmente conocido como televisor. Y es que si elegimos un canal analógico sin señal, aproximadamente un 1% del ruido blanco que vemos en pantalla se debe al calor residual de la formación del Universo, más concretamente, la radiación generada al crearse los primeros átomos, unos 400 000 años después del Big Bang.

Y esta es la historia de cómo el origen del cosmos pudo ser confirmado pese a los excrementos de unas pequeñas aves y de cómo podemos detectar el calor de formación de los primeros átomos con un simple televisor. Así de asombrosa es la cosmología.

Penzias y Wilson delante de la antena que detectó el calor del Big Bang

Penzias y Wilson delante de la antena que detectó el calor del Big Bang

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Un poco sobre el Universo (I)

Un poco sobre el Universo (I)  

 

Cosmología

 

La palabra Cosmología procede del griego “cosmos” como orden y de “logia” como discurso. Ciñéndonos a los orígenes del vocablo griego, la cosmología trataría del discurso sobre el Cosmos como entidad ordenada, que es tal y como percibían los griegos el Universo.

 

Nuestra interpretación de las cosas depende del momento de la historia en que se realice. La historicidad de la ciencia es un hecho objetivo, aunque los hechos subyacen en todo momento a la interpretación que le demos.

 

 La cosmología es la ciencia que intenta explicar el universo en su conjunto con independencia del momento histórico en que se realice.

 

En cada momento de la historia se han realizado cosmologías del universo que se conocía, y a lo largo de la historia la cosmología ha involucrado a la religión, la filosofía y la ciencia. Pretendemos tener una visión global a lo que subyace a la realidad, con toda la complejidad que implique que el observador forme parte del objeto estudiado; el Universo.

 

 

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Las cosmologías de las diferentes civilizaciones han sido muy variadas. Nos es familiar la cosmología que hemos heredado de la Grecia clásica, pero deberíamos conocer, como recurso muy bello para hablar del universo, que por ejemplo en la cosmología Azteca, destruida tras la conquista de Méjico por Hernán Cortes en 1519, se creía que cuatro mundos o universos habían precedido al universo actual. Estos mundos habían sido destruidos por cataclismos, pero gracias a Dioses como Quetzalcoaltl y Tezcatlipoca, transformados después -tras su sacrificio- en el Sol y la Luna, se había reconstruido el mundo actual con los restos de los mundos anteriores. Hay que decir, que si la cosmología azteca esta dominada por sacrificios y mucha sangre.

 

El Sol, la Luna, Las estrellas, los planetas y la Vial Láctea, la cúpula estrellada en definitiva, han estado siempre presentes en todas las cosmologías a lo largo de la historia.

 

Las galaxias: primera parte del puzzle

 

Necesitamos introducir el concepto de galaxia para hablar del universo y su evolución. Para ello empezaremos hablando de la Vía Láctea.

 

Los romanos llamaron Vía Láctea a esa banda lechosa que cruza el cielo las noches de verano lejos de las luces urbanas. Al igual que todas las civilizaciones han agrupado las estrellas formando figuras llamadas constelaciones y le han dado una simbología relacionada con sus cultos y creencias, a la Vía Láctea también le han dado una interpretación propia, formando en su conjunto parte de la cosmología propia de cada civilización.

 

Para los romanos, con una mitología cargada de las interacciones entre los Dioses tales como infidelidades (quizás algo más pacifica que la de los sacrifios aztecas), Zeus era muy aventurero, en una de sus infidelidades se acostó con alcmena haciéndose pasar por su marido (Anfitrión). De esta unión nació Heracles (Hércules), favorito de Zeus. Hera, esposa de Zeus, cuando se percibió de los favores de Zeus por su hijo, cargo de irá contra el, intento matarlo en varias ocasiones.

 

Sin embargo, Hermes una noche llevo al recién nacido una noche a que mamara de la propia Hera mientras ella dormía, cuando se despertó y descubrió al niño mamando lo separó bruscamente y la leche que se derramó se esparció por el universo y formó la Vía Láctea.

Existe una segunda versión, en la que Hera amamanta a Heracles al encontrarlo en el campo, y este le muerde con fuerza, de forma que la Diosa lo separa con brusquedad produciendo el mismo efecto.

 

Es curioso observar que en la cosmología egipcia o incluso en la escandinava, el origen de la vía Láctea también es un reguero de leche que surge de las mamas de diosas.

 

 

Lógicamente, es difícil determinar en que momento y donde surgió la primera cosmología que utilizó el método científico para describir el Universo.

 

         La naturaleza de la Vía Láctea empezó a ser descubierta con la invención del telecopio hace 400 años por parte del astrónomo Italiano Galileo Galilei. Descubrió que la Vía Láctea está conformada por miles y miles de estrellas.

 

 El problema del tamaño de la Vía Láctea ya interesó a W. Herschel en 1785, que supuso que el Sol estaba dentro de una gran nube de estrellas uniformemente distribuidas. Contando el número de estrellas que podía ver en una dirección determinada podía saber la situación aproximada del Sol. Con este recuento de estrellas él y su hermana Carolina determinaron la forma aproximada de la Vía Láctea.

 

Pero determinado aproximadamente el tamaño de nuestro sistema estelar, existían dudas sobre si ese era todo el universo, o por el contrario existía algo más.

 

El descubrimiento de numerosas nebulosas espirales, ya indujo a filósofos como Kant (1755) a formular la teoría de que existían otros complejos estelares, otros “universos”  (citado en su “tratado de los cielos”).

        

         En 1845, conforme se iban desarrollando telescopios reflectores de más diámetro, Lord Rosse observó nebulosas espirales y nebulosas elípticas.

 

         El descubrimiento de algunas novas en la galaxia de Andrómeda en 1917 por parte de H. Curtis, le indujo a pensar que la nebulosa espiral de Andrómeda se encontraba a una distancia tal que quedaría situada fuera de nuestra galaxia.

 

Mientras, se abría un debate a principios del XX sobre si nuestra Vía Láctea era o no la totalidad del Universo

 

En 1920 y gracias principalmente a las aportaciones de Kapteyn, se sugirió una forma galáctica similar a la de un elipsoide de 15 kilopársec de diámetro con el Sol cerca de su centro. Sin embargo el astrónomo H. Shapley demostró que la Vía Láctea era mucho más grande de lo que creía basándose en un estudio de la distribución de  los cúmulos abiertos y cúmulos globulares .Además de aumentar el tamaño a 70 kilopársec, la figura sugerida era la de un disco plano con el Sol alejado de su centro. Habría que esperar a 1930 para que Trumpler acertara con la forma y tamaño más próximos a los actualmente aceptados

 

Sin embargo, es especialmente significativo el llamado gran debate sobre la naturaleza de la Vía Láctea se produjo en 1920 entre los astrónomos Shapley y Curtis. Curtis afirmaba que las nebulosas espirales eran en realidad objetos extragalácticos y argumentaba la debilidad de las novas observadas en M31.

 

Henrieta Leavitt descubría la relación periodo luminosidad de las estrellas variables cefeidas, y le daba una herramienta perfecta a E. Hubble para que en 1925 pudiera calcular la distancia a NGC 6822 donde había observado la presencia de una cefeida. Efectivamente las nebulosas espirales y elípticas descubiertas eran otros sistemas estelares inmensos, otras galaxias.

 

En 1929 Hubble publicó un análisis sobre la velocidad radial de algunas de las nebulosas extragalácticas, en adelante galaxias, cuya distancia se había podido calcular, demostrando que mayoritariamente presentaban un corrimiento hacia el rojo de sus líneas espectrales. Asumiendo que ese corrimiento se debía a que se estaban alejando, más sorprende fue el hecho que determinara que existía una relación lineal entre el valor de la velocidad y su distancia; cuanto más lejos se situaba una galaxia, más rápidamente parecía alejarse.

 

 Esta ley, conocida como ley de Hubble-Humason (Monte Wilson 1936), o muchas veces sólo como ley de Hubble, tendría una gran importancia para comprender el universo, y en buena parte no sólo sería gracias el ingenio de Hubble, si no a la destreza en las mediciones de los desplazamientos espectrales que Humason obtenía.

 

         En 1936 Hubble propuso un sistema de clasificación de las galaxias, basado en su morfología, que aún hoy en día se utiliza. Se le conoce como el diagrama del diapasón,
que no constituye en principio un diagrama de la posible evolución de las galaxias.

 clasificacion_galaxias

 

         En él, el 70% de las galaxias son elípticas y se denotan por la letra E seguido de una letra entre el 0 y 7 que indica su nivel de achatamiento.

 

Se observó que no eran visibles trazas de gas y polvo y que entre sus estrellas, condensadas en las partes centrales, no se encontraban estrellas brillantes y calientes, sino más bien viejas y frías. Las estrellas jóvenes murieron hace tiempo y no se han formado nuevas generaciones estelares.

 

Las galaxias espirales resultaban ser sólo el 15%, pero sin duda son las más espectaculares por presentar un disco rico en gases y polvo con formación estelar presentando estrellas jóvenes y calientes.

 

Entre las espirales clasificadas en el diagrama del diapasón encontramos las S0 que no muestran brazos (se semejan a las elípticas), las espirales normales Sa, Sb o Sc según el abultamiento central, que constituyen las más comunes entre las espirales, y una minoría llamadas espirales barradas cuya clasificación es SBa, SBb o SBc según desde donde partan los brazos.

 

El resto de galaxias se consideran “Irregulares”.

 

Hablaremos más del Universo, de su origen y de su previsible final el mes que viene.

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Herschel & Planck

Logo ESASi todo marcha como está previsto, en dos días, 14 de mayo, serán puestos en órbita los satélites Herschel y Planck de la ESA. Ambos tienen misiones diferentes, pero puede decirse que su misión conjunta es la de estudiar el origen y la evolución del universo. Para ello lo que harán será observar el universo en frecuencias diferentes, centrándose Herschel en el infrarrojo lejano y Planck en las microondas. Ambos satélites serán lanzados juntos a las 15:12 hora española a bordo de un Ariane 5 desde Kourou en la Guayana Francesa. Veamos más en detalle las características y objetivos de estos dos satélites de la Agencia Espacial Europea.

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Observadores_cometas

Observadores_cometas

 

El tema de este mes son los cuerpos menores y me ha parecido interesante contaros que hacemos en Observadores_cometas.

 

El 5 de Julio de 2002, a petición de algunos observadores, un gran amante y un gran entendido del mundo de los cometas, el Dr. Mark Kidger, fundo en yahoogroups Observadores_cometas.  La lista fue creada para poder compartir y aprender técnicas de observación, tanto visual como CCD, de asteroides y Cometas, poder sacar el máximo de provecho de las observaciones de estos cuerpos, compartir experiencias observacionales y enseñar que la astronomía puede ser útil y divertida, todo esto en un ambiente distendido. El grupo tiene el castellano como idioma oficial pero se aceptan mensajes en otros idiomas ya que lo importante es compartir.

En el grupo tenemos observadores visuales, observadores con observatorio en casa, observadores esporádicos, observadores urbanos, con grandes telescopios, con pequeño instrumental, hay de todo, todos ellos unidos por la afición a los cometas y asteroides.

Básicamente los observadores hacen astrometría y fotometría de cometas, asteroides y Neos. Con la astrometría, que envían al MPC, se calculan y afinan las orbitas de estos cuerpos. Con la fotometría intentamos entender un poco más el comportamiento de estos cuerpos, el Dr. Mark Kidger recopila la fotometría y hace curvas de luz para que podamos ver gráficamente la evolución de cada cometa. En este momento en nuestra web http://www.observadores-cometas.com , contamos con información de más de 400 cometas, con una de las galerías de imágenes de cometas más completa que se puede encontrar, también hay información sobre cometas fragmentados, cometas desaparecidos, asteroides, PHA’s y Neos, Cuasares, Tno’s y exoplanetas, técnicas de observación, artículos y presentaciones, imágenes de eclipses y ocultaciones,… Os invitamos a entrar en ella y a introduciros en el fantástico mundo de los cuerpos menores.

cometa

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