Astronomía

En esta página podrás encontrar información sobre qué es la Astronomía, una breve historia, las aportaciones de Galileo a esta ciencia; así como los tres enigmas más comentados de la Astronomía contemporánea: la formación de las estrellas, la fuente de energía de las galaxias y el porqué de la existencia de la materia. O, si lo prefieres, puedes visitar nuestra galería fotográfica.

¿Qué es la Astronomía?

Es la ciencia que se ocupa del estudio de los cuerpos celestes, sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos, su registro y la investigación de su origen a partir de la información que llega de ellos a través de la radiación electromagnética o de cualquier otro medio. La astronomía ha estado ligada al ser humano desde la antigüedad y todas las civilizaciones han tenido contacto con esta ciencia. Personajes como Aristóteles, Tolomeo, Copérnico, Brahe, Kepler, Galileo, Newton, Kirchhoff y Einstein han sido algunos de sus cultivadores.

La astronomía es una de las pocas ciencias en las que los astrónomos aficionados aún pueden jugar un papel activo, especialmente en el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas de luz de estrellas variables, descubrimiento de asteroides y cometas, etc. No debe confundirse la astronomía con la astrología. Aunque ambos campos comparten un origen común, son muy diferentes; los astrónomos siguen el método científico, mientras que los astrólogos se ocupan de la supuesta influencia de los astros en la vida de los hombres. La astrología es una pseudociencia que no tiene en cuenta la precesión de los equinoccios, un descubrimiento que se remonta a Hiparco.

Volver arriba

Breve historia

En casi todas las religiones antiguas existía la cosmogonía, que intentaba explicar el origen del universo, ligando éste a los elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua como la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de la Física. En Sajonia-Anhalt, Alemania, se encuentra el famoso Disco celeste de Nebra, que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste. Quizá fueron los astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo en constelaciones. En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fueron denominadas constelaciones zodiacales. Los antiguos griegos hicieron importantes contribuciones a la astronomía, entre ellas, la definición de magnitud. La astronomía precolombina poseía calendarios muy exactos y parece ser que las pirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy precisos.

La cultura griega clásica primigenia postulaba que la Tierra era plana. En el modelo aristotélico lo celestial pertenecía a la perfección ("cuerpos celestes perfectamente esféricos moviéndose en órbitas circulares perfectas"), mientras que lo terrestre era imperfecto; estos dos reinos se consideraban como opuestos. Aristóteles defendía la teoría geocéntrica para desarrollar sus postulados. Fue probablemente Eratóstenes quien diseñara la esfera armilar que es un astrolabio para mostrar el movimiento aparente de las estrellas alrededor de la tierra.

La astronomía observacional estuvo casi totalmente estancada en Europa durante la Edad Media, a excepción de algunas aportaciones como la de Alfonso X el Sabio con sus tablas alfonsíes, o los tratados de Alcabitius, pero floreció en el mundo con el Imperio Persa y la cultura árabe. Al final del siglo X, un gran observatorio fue construido cerca de Teherán (Irán), por el astrónomo persa Al-Khujandi, quien observó una serie de pasos meridianos del Sol, lo que le permitió calcular la oblicuidad de la eclíptica. También en Persia, Omar Khayyam elaboró la reforma del calendario que es más preciso que el calendario juliano acercándose al Calendario Gregoriano. A finales del siglo IX, el astrónomo persa Al-Farghani escribió ampliamente acerca del movimiento de los cuerpos celestes. Su trabajo fue traducido al latín en el siglo XII. Abraham Zacuto fue el responsable en el siglo XV de adaptar las teorías astronómicas conocidas hasta el momento para aplicarlas a la navegación de la marina portuguesa. Ésta aplicación permitió a Portugal ser la puntera en el mundo de los descubrimientos de nuevas tierras fuera de Europa.

Volver arriba

Aportaciones de Galileo a la astronomía

En diciembre de 1609 Galileo había construido un telescopio de veinte aumentos, con el que descubrió montañas y cráteres en la Luna. También observó que la Vía Láctea estaba compuesta por estrellas y descubrió los cuatro satélites mayores de Júpiter. En marzo de 1610 publicó estos descubrimientos en El mensajero de los astros. Su fama le llevó a servir como matemático en la corte de Florencia, donde quedó libre de sus responsabilidades académicas y pudo dedicarse a investigar y escribir. En diciembre de 1610 pudo observar las fases de Venus, que contradecían a la astronomía de Tolomeo y confirmaban su aceptación de las teorías de Copérnico.

En 1624 Galileo empezó a escribir un libro que quiso titular Diálogo sobre las mareas, en el que abordaba las hipótesis de Tolomeo y Copérnico respecto a este fenómeno.

En 1630 el libro obtuvo la licencia de los censores de la Iglesia católica de Roma, pero le cambiaron el título por Diálogo sobre los sistemas máximos, publicado en Florencia en 1632. A pesar de haber obtenido dos licencias oficiales, Galileo fue llamado a Roma por la Inquisición a fin de procesarle bajo la acusación de "sospecha grave de herejía". Galileo fue obligado a abjurar en 1633 y se le condenó a prisión perpetua (condena que le fue conmutada por arresto domiciliario). Los ejemplares del Diálogo fueron quemados y la sentencia fue leída públicamente en todas las universidades.

Tuvieron mucha influencia sus libros como El mensajero de los astros y el Diálogo, que abrieron nuevos campos en la astronomía. Ha quedado el papel de Galileo como defensor de la investigación científica sin interferencias filosóficas y teológicas.

Volver arriba

Tres enigmas de la astronomía contemporánea

La astronomía ha enfrentado enigmas en todos los tiempos. Hace cientos de años los astrónomos debatían si el Sol giraba alrededor de la Tierra o la Tierra alrededor del Sol. Durante el siglo pasado comenzó a hacerse la espectroscopia de los objetos cósmicos. Estos estudios revelaban que algunas nebulosas tenían rayas espectrales que no correspondían a las que emiten los elementos químicos que conocemos en la Tierra. Se especuló que existían elementos como el nebulio y el coronio, que se producirían solamente en otras regiones del Universo. El avance en nuestros conocimientos de física atómica aclaró la situación. Las rayas espectrales provienen de los mismos átomos que existen en la Tierra (y en todo el Universo), pero éstos tienen condiciones de excitación muy especiales (bajas densidades y altas temperaturas) que no se pueden reproducir en los laboratorios terrestres. Así, el nebulio resultó ser el familiar oxígeno y el coronio una forma altamente ionizada del hierro.

A principios de nuestro siglo parecía no haber explicación para las grandes cantidades de energía que producen las estrellas. ¿Cómo podían éstas persistir por miles de millones de años sin consumirse? Los mecanismos de combustión que se conocían entonces implicaban que el Sol debería de haberse apagado hace mucho y sin embargo estaba ahí brillando, ajeno a las conclusiones de los distinguidos científicos de la época. La solución sólo se encontró cuando se descubrió la enorme eficiencia de los procesos de energía nuclear. Las estrellas sacan su energía de la fusión termonuclear y no de la combustión clásica, que es muy poco eficiente.

Muchos de los problemas de épocas anteriores se han resuelto, pero su lugar ha sido ocupado por otros. En este capítulo describiremos tres enigmas de la astrofísica contemporánea. La comunidad científica mundial los deberá de resolver en las décadas venideras.

Volver arriba

1.-¿Cómo se forman las estrellas?

El dogma central de la formación estelar es que las estrellas se forman mediante la contracción gravitacional de nubes que existen en el medio interestelar. Existen muchas evidencias indirectas que favorecen este punto de vista. Por ejemplo, las estrellas jóvenes están siempre embebidas o muy cerca de las nubes interestelares. Sin embargo, la demostración definitiva de que la contracción gravitacional es el mecanismo que forma a las estrellas sería el observar a un fragmento de nube contrayéndose. Aun cuando se han realizado muchos experimentos encaminados a detectar esta etapa, todos han sido infructuosos. Siempre se observa expansión y no contracción en los alrededores de las estrellas jóvenes. Esto ha llevado al astrofísico Soviético Viktor Ambartsumian a especular que las estrellas se originan, no de una contracción, sino de la expansión de embriones de materia superdensa que quedaron como remanentes de la Gran Explosión.

El punto de vista ortodoxo argumenta, justificadamente, que la etapa de contracción es muy difícil de detectar puesto que ocurre de una manera poco conspicua. Los fenómenos de expansión que se detectan frecuentemente corresponden a etapas posteriores, cuando la estrella ya está formada. Los nuevos radiotelescopios para la observación de ondas de radio milimétricas que se han instalado en Japón y en España tienen la capacidad de detectar por primera vez la etapa de contracción gravitacional. Es pues muy probable que este "eslabón perdido" de la evolución estelar sea observado por primera vez en los próximos años. ¿Pero qué sucederá si no ocurre esta detección? Tendremos que replantearnos todo el problema de la formación estelar. Después de todo, las especulaciones de Ambartsumian podrían ser correctas.

Volver a enigmas

Volver arriba

2.- ¿Cuál es la fuente de energía de los núcleos de las galaxias activas?

Así como a principios de nuestro siglo los astrónomos no podían explicar cómo se las arreglaban las estrellas para producir tanta energía, ahora enfrentamos un problema similar pero de mucha mayor magnitud. Los núcleos de algunas galaxias (llamadas activas) y los cuasares generan potencias extraordinarias, llegando en ciertos casos a billones de veces las que genera el Sol. El problema no puede explicarse proponiendo simplemente que ahí residen un billón de estrellas porque los espectros de los núcleos de las galaxias activas y los cuasares son muy diferentes a los de las estrellas. Más aún, las regiones involucradas son relativamente pequeñas y sería imposible empacar ahí un billón de estrellas.

Ante estas dificultades se cree que es necesario pensar en una "máquina" cósmica radicalmente distinta a las que conocemos (estrellas, explosiones de supernova, etc.). El modelo más favorecido involucra a un hoyo negro muy masivo (con cientos de millones de masas solares) a cuyo alrededor gira un disco de gas. Al rotar alrededor del hoyo negro, el gas se calienta a muy altas temperaturas y emite energía en cantidades copiosas antes de ser tragado. Sin embargo, aún no se ha podido ratificar observacionalmente este modelo. Los hoyos negros se han propuesto para explicar una gran variedad de fenómenos porque son muy eficientes en transformar energía gravitacional en radiación. Pero aun su existencia es especulativa. Los nuevos telescopios incluyen siempre en sus programas experimentos que buscan ahondar en el problema de la existencia de los hoyos negros. También esperamos avances fundamentales en la solución de este enigma antes del año 2000.

Volver a enigmas

Volver arriba

3.- ¿Por qué existe materia en el Universo?

La mayoría de los astrónomos está de acuerdo en que el Universo tuvo su origen en la Gran Explosión. Cuando el Universo era extremadamente joven y caliente debió, por argumentos de simetría, de haber igual cantidad de partículas y antipartículas. Si no tomamos en cuenta algún proceso de simetría, con el paso del tiempo la materia y la antimateria se hubieran aniquilado mutuamente y ahora sólo habría radiación y nada de materia (o de antimateria). Pero sabemos que el Universo es de materia. Se ha propuesto que durante aquellos momentos brevísimos existieron procesos asimétricos que permitieron se estableciera un ligero desbalance en las cantidades de materia y antimateria (digamos que había, por cada billón de antipartículas, un billón un partículas). Esto explicaría que, concluida la aniquilación, quedara algo de materia. Los procesos que causaron esta afortunada asimetría siguen actuando hoy, pero de una manera muy poco frecuente. De hecho, su extrapolación a la actualidad lleva a una predicción perturbadora: el protón, uno de los bloques básicos de la materia, no debe existir infinitamente. Estas teorías proponen que debe tener una vida media de 1031 años antes de desintegrarse en otras partículas. Uno puede diseñar un experimento para poner a prueba este concepto con dos acercamientos extremos: observar un protón por 1031 años u observar 1031 protones durante un año. Obviamente, es el segundo enfoque el que se ha seguido y varios grupos monitorean con detectores especiales grandes masas de agua, hierro y otros materiales. Existe gran controversia sobre los resultados preliminares, con algunos grupos reportando que algunos protones se han desintegrado y otros diciendo que no. Si la desintegración del protón se comprueba tendremos una explicación para la existencia de la materia en el Universo. Pero también tendremos que cambiar nuestros esquemas para el futuro del Universo, en los que se supone que el protón perdura infinitamente.

Volver a enigmas

Volver arriba