Amigo lector,

Amigo lector,

Bienvenido a este blog dedicado a la Astronomía y a la Astrofotografía, dos de mis grandes pasiones. Aquí podrás encontrar las noticias más recientes relacionadas con la Astronomía , así como mis últimos trabajos en fotografía astronómica. Quiero dedicar esta bitácora a la memoria de Carl Sagan, gran científico y excelente divulgador. Gracias a él varias generaciones de lectores y telespectadores se interesaron por la Astronomía en todo el mundo, hizo asequible a todos los públicos los conocimientos de la época sobre el cosmos y transmitió su pasión por la ciencia y el respeto al método científico.

______________________________________________________________________________________________________Jesús Canive

miércoles, 31 de agosto de 2011

NGC 8635 Nebulosa de la burbuja

Una de mis últimas imágenes es la conocida como nebulosa de la burbuja o NGC 7635 que se encuentra en la constelación de Casiopea.  Se trata de una burbuja de unos 6 años luz de diámetro producida por la presión del viento solar de una estrella masiva situada en su centro sobre una inmensa nube de gas molecular.  Su posición aparente está próxima al cúmulo abierto M 52 que puede apreciarse en la parte inferior derecha de la imagen. Hay controversia en cuanto a la distancia que nos separa de este cúmulo, pero parece ser que es en torno a los 5.200 años luz.

La imagen tiene una exposición de tres horas y media.


Detalle de la burbuja


M 52



FICHA TÉCNICA:

Telescopio: Takahashi FSQ-106 ED
Montura: Takahashi  EM 200 Temma 2
Cámara: SBIG STL 11000 M
Resolución: 2,19 seg/pix.
Exposición: L 24x300, R 6x300, G 6x300, B 6x300
Calibración, integración y procesado: PixInsight Core 1.7
Lugar: Sigüenza, Guadalajara
Fecha: 27 de agosto 2011

domingo, 28 de agosto de 2011

NGC 7023 Iris nebula

He terminado de procesar unas tomas del mes pasado. Se trata de NGC 7023, tambien conocida como "Nebulosa Iris".  En realidad su nombre correcto es LBN 487, ya que NGC 7023 incluye en cúmulo abierto que hay en su interior. Las tomas están repartidas en dos noches y suman un total de más de 6 horas de exposición. La nebulosa del Iris es una nebulosa de reflexión situada en la constelación de Cefeo, ocupa una extensión de 6 años luz y dista 1300 años luz de nosostros. Está compuesta por gas y polvo interestelar iluminado desde su interior por un compacto grupo de estrellas, especialmente SAO 19158, una estrella de magnitud 6,8.  Las zonas más oscuras de la periferia son nubes de polvo y gas molecular frío que bloquean el paso de la luz.


FICHA TÉCNICA:

Telescopio: Takahashi FSQ-106 ED - F8
Montura: Takahashi  EM 200 Temma 2
Cámara: SBIG STL 11000 M
Exposición: L 14x300, R 8x300, G 8x300, B 8x300
Calibración, integración y procesado: PixInsight Core 1.7
Lugar: Sigüenza, Guadalajara
Fecha: 28 y 29 de julio 2011




viernes, 26 de agosto de 2011

Estrella devorada por un agujero negro

Dos estudios publicados en el número del 25 de agosto de la revista Nature aportan nuevos datos sobre un accidente cósmico que ha estado transmitiendo rayos X hacia la Tierra desde finales de marzo. El satélite SWIFT de la NASA alertó por primera vez de una intensa e inusual fuente de emisión de alta energía en la constelación de Draco.
En esta imagen se combinan el ultravioleta (púrpura) con los rayos X (rojo). Imagen: NASA/Swift/Stefan Immler
El origen de esta radiación es  conocido como Swift J1644 57, y es el resultado de un suceso realmente extraordinario, se trata del despertar del agujero negro inactivo situado en una galaxia lejana que hace jirones mientras absorbe a una estrella próxima. La galaxia está tan lejos que la luz de estos acontecimientos tardó en llegar a la Tierra alrededor de 3.900 millones de años.
La mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, poseen en su centro un agujero negro de tamaño gigante con una masa de millones de veces la masa del Sol. De acuerdo con los nuevos estudios, el agujero negro en la galaxia de alojamiento de Swift J1644 57 puede ser el doble de la masa del agujero negro de cuatro millones de masas solares que se encuentra en el centro de la Vía Láctea. A medida que una estrella que cae hacia un agujero negro, es desgarrada por las tremendas fuerzas gravitatorias generadas por el agujero negro. El gas es atrapado en un disco que gira alrededor del agujero negro que se calienta rápidamente alcanzando temperaturas de millones de grados.
En la zona interior del disco espiral más próxima al agujero negro,  el rápido movimiento del gas y el magnetismo crean dos “embudos”, en direcciones opuestas, a través de los cuales pueden escapar algunas partículas. Los chorros impulsan la materia a velocidades superiores a 90 por ciento de la velocidad de la luz a lo largo del eje de rotación del agujero negro. Sucede, que en el caso de Swift J1644 57, uno de estos chorros apunta hacia la Tierra.

La emisión de radio se produce cuando el chorro de salida choca contra el medio interestelar. Por el contrario, los rayos X surgen mucho más cerca del agujero negro, probablemente cerca de la base de la reacción. La detección de rayos X la realizó el Monitor of All-sky X-ray Image (MAXI), un equipo instalado en la Estación Espacial Internacional.


video


Cuando se detectó por primera vez el fenómeno, el 28 de marzo, se asumió que era un estallido de rayos gamma, uno de los estallidos de radiación de alta energía que se detectan casi a diario, y que a menudo están  asociados con la muerte de una estrella masiva y el nacimiento de un agujero negro en el universo lejano. Sin embargo, a medida que la emisión continuaba aumentando su intensidad y brillo, los astrónomos se dieron cuenta de que la explicación más plausible era la alteración gravitacional de una estrella similar al Sol, vista como una emisión en forma de haz.

El 30 de marzo, el equipo de observaciones del EVLA (Expanded Very Large Array)  mostró una fuente de radio centrada en una tenue galaxia cerca de la posición de Swift por las llamaradas de rayos-X. Estos datos proporcionan la primera evidencia concluyente de que la galaxia, la fuente de radio y el caso de Swift estaban vinculados.

Para saber más:




miércoles, 24 de agosto de 2011

Hallada la estrella más fría

Haciendo uso de los datos obtenidos por el telescopio espacial Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA (WISE), un grupo de científicos ha descubierto el tipo de estrella más frío conocido hasta la fecha, con una temperatura similar a la del cuerpo humano.

Tres tipos distintos de enana marrón. Imagen: NASA/JPL-Caltech.
Este tipo de objetos, conocidos como enanas Y, han sido rastreados, sin éxito, durante una década. La enanas Y son casi imposibles de ver con telescopios en luz visible, pero la visión infrarroja del WISE,  ha permitido detectar el débil brillo de seis de ellas, relativamente cerca de nuestro Sol, a una distancia aproximada de 40 años luz.
Las enanas Y son los miembros más fríos de la familia enana marrón. A estos objetos  a veces se les denomina estrellas "fallidas”, ya  no han logrado alcanzar la masa necesaria para hacer posible la fusión de átomos en sus núcleos y por lo tanto no disponen de la energía que mantienen a las estrellas, como nuestro Sol, brillando de manera constante durante miles de millones de años. Por el contrario, la luminosidad de estos objetos fríos, se desvanece con el tiempo, hasta que la poca luz que emiten lo hace en longitudes de onda del infrarrojo.

Imagen del WISE en el que se aprecia la enana marrón más fria encontrada hasta la fecha. Imagen: NASA/JPL-Caltech
El estudio de las enanas marrones busca comprender cómo se forman las estrellas, así como entender mejor las atmósferas de ciertos planetas fuera de nuestro sistema solar. Las atmósferas de las enanas marrones son similares a las de los planetas gigantes gaseosos como Júpiter, pero son más fáciles de observar debido a que están solas en el espacio, lejos de la cegadora luz de una estrella madre.
Hasta ahora, los datos del WISE han hecho visibles 100 nuevas enanas marrones, y se esperan más descubrimientos a medida que se siga examinando la enorme cantidad de datos que proporciona el EISE. Este telescopio ha realizado el estudio más avanzado del cielo hasta la fecha en longitudes de onda infrarroja. De estas 100 enanas marrones, seis están clasificadas como enanas Y. Una de ellas, llamada WISE 1828+2650, posee el récord de la enana marrón más fría, con una temperatura de menos de unos 80 grados Fahrenheit (25 grados Celsius).
En el entorno inmediato de nuestro sistema solar, de unos  40 años luz de distancia, hay unos nueve objetos de este tipo.  Uno de ellos, en concreto, WISE 1541-2250, puede convertirse en la séptima estrella más cercana a nosotros. La estrella más cercana a nuestro sistema solar es Próxima Centauri, situada a unos cuatro años luz de distancia.

Fuente: NASA/WISE

martes, 23 de agosto de 2011

Revisión del modelo para medir distancias cósmicas

Las distancias cósmicas son difíciles de entender y no menos difíciles de medir. Cuando se trata de medir la distancia a otras galaxias o incluso a zonas remotas de nuestra propia Vía Láctea, las mediciones no son otra cosa que evaluaciones realizadas en función de indicios indirectos.

Imágen de M-100 en la que se aprecia la explosión de la supernova sn2006x, utilizada en esta investigación. Imagen: ESO

En esta evaluación de las distancias juegan un gran papel las explosiones de supernovas. La distancia a una supernova de un tipo particular, llamado de tipo Ia, se puede calcular a partir de su brillo, cuanto más brillante es la supernova, más cercana está al observador. Gracias a este tipo de supernovas se sabe que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado, lo que sugiere la existencia de una energía oscura misteriosa. Estos cálculos, sin embargo, se basan en la suposición de que todas las supernovas de tipo Ia tienen la misma luminosidad. Pero ¿Puede afirmarse que todas esas explosiones son realmente iguales?

Se cree que las supernovas Tipo Ia se producen cuando una estrella muy densa llamada enana blanca recibe más masa de una estrella cercana, hasta que el aumento de masa la hace explotar. Un nuevo estudio publicado en la revista Science y dirigido por investigadores del Instituto Weizmann, proporciona un mejor conocimiento de la naturaleza de estos “donantes” de masa. El estudio ha sido realizado por el Dr. Avishay Gal-Yam y el becario postdoctoral Dr. Assaf Sternberg del Departamento de Física de Partículas y Astrofísica del Instituto Weizmann, en colaboración con científicos de más de una docena de centros de investigación en Estados Unidos, Europa y Australia.

La investigación ha revelado que en el caso de galaxias espirales, una cuarta parte de los casos, quizás más, la estrella compañera que 'dona' su masa a la enana blanca es, probablemente, una estrella de tamaño mediano, muy similar a nuestro Sol. Se ha llegado a esta conclusión mediante el análisis del flujo de salida de gas típico de estrellas como el Sol, observado durante el proceso de "donación" de masa. Estos resultados constituyen un importante paso hacia la determinación de la naturaleza de todos los “donantes" estelares, con el objetivo final de establecer si las supernovas evolucionan en todas partes de la misma manera, con la misma luminosidad, en varias etapas. La comprensión de su evolución, a su vez, puede mejorar enormemente nuestra capacidad para medir las distancias, el mapa de evolución y la geometría del cosmos.


Artículo original: Science

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lunes, 22 de agosto de 2011

Perseidas desde la Estación Espacial Internacional


Esta impresionante imagen nos muestra, entre otras cosas, una Perseida vista desde el exterior de la atmósfera terrestre, en cuyo interior se produce este fenómeno, para ser más precisos, la fotografía fue tomada desde la Estación Espacial internacional.


Imágen: Ron Garan / ISS expedition crew / NASA

La fotografía fue tomada por el astronauta Ron Garan el 13 de agosto de 2011 desde la EEI, a una distancia de 380 km de la superficie terrestre.

El fenómelo de las Perseidas está causado por pequeños granos del polvo procedentes del cometa Swift-Tuttle que se incineran debido al calor causado por la fricción al penetrar en nuestra atmósfera a la increible velocidad de 60 kilómetros por segundo (216.000 Km/h).

Pero además de la estela causada por este fenómeno, que se aprecia en el centro de la imágen, tambien puede verse la fina capa de la atmósfera terrestre y cómo la luz del Sol penetra en ella por la derecha de la imágen. En el momento de tomar la fotografía, la EEI se encontraba sobre China a unos 400 km al noroeste de Pekín.

domingo, 21 de agosto de 2011

Auroras boreales transmitidas en directo por Internet


Una expedición científica española transmitirá por Internet desde el sur de Groenlandia, durante nueve días de agosto, el maravilloso espectáculo celeste de las auroras boreales, que en esta época del año adquieren especial belleza. La retransmisión vía Internet, que se podrá seguir a través de fecyt.tv, es posible merced a la colaboración de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid.


Del 21 al 29 de agosto, una expedición de científicos observará las auroras boreales desde el sur de Groenlandia, en concreto desde los alrededores del glaciar de  Qaleraliq. La observación de las auroras boreales se transmitirá en directo cada uno de esos días por internet a la misma hora, desde las 3.30 las 3.45, hora peninsular española, y de 23.30 a 23.45, hora local del día anterior en Groenlandia. La emisión será bilingüe en castellano e inglés.

La expedición científica se denomina Shelios 2011 y está coordinada por el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Miquel Serra. La retransmisión vía Internet es posible merced a la colaboración del profesor de la Facultad de Informática de la Universidad Politécnica de Madrid, Francisco Sánchez, responsable del grupo de investigación Ciclope.

La retransmisión forma parte del proyecto educativo de la FECYT (Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología) 'Astronomía Ciudadana', cuyo principal objetivo es introducir la ciencia en los centros de enseñanza españoles a través de la Astronomía. Fomentar la cultura de la innovación con un proyecto basado en nuevas tecnologías, como Internet y los telescopios robóticos, así como aumentar las vocaciones científicas entre la juventud, son las metas que se persiguen con esta iniciativa. En la web http://www.fecyt.tv/ se podrá seguir el evento.


Las Auroras

El maravilloso espectáculo celeste de las auroras se produce cuando partículas muy energéticas originadas en el Sol (viento solar) alcanzan la atmósfera terrestre. La entrada de estas partículas está influida por el campo magnético terrestre y, por esta razón, sólo pueden penetrar por el polo Norte (Auroras Boreales) y el Sur (Auroras Australes).
Foto: NASA

Las auroras forman inmensas cortinas luminosas, rápidamente cambiantes y de varias tonalidades. La emisión de luz se produce en la baja atmósfera (entre 100 y 400 km) y se debe a los choques del viento solar (esencialmente electrones) con átomos de oxígeno (tonos verdosos) o moléculas de nitrógeno (tonos rojizos).

En el año 2000 se detectaron intensas auroras coincidiendo con un periodo de máxima actividad solar. El ciclo de actividad solar es de aproximadamente 11 años y, por tanto, a principios del año 2012, momento en que nuestro astro rey volverá a tener máxima actividad, las auroras volverán a mostrar una inusual belleza.
Nuevo periodo de máxima actividad solar

Según las últimas previsiones a finales de 2011 el Sol entrará en su 24º periodo de máxima actividad. La actividad solar se define a partir del número de manchas solares detectadas sobre la superficie del Sol. Al acercarnos al máximo el número de manchas solares va creciendo.

Una de las consecuencias de los máximos solares es que el Sol incrementa la emisión de partículas elementales muy energéticas (el viento solar) en lo que se conoce como tormentas solares. Los principales efectos de los máximos solares en la Tierra son los siguientes:

  1. Problemas de interferencias en las redes de comunicación (terrestres y satélites)
  2.  Posibles problemas en el suministro eléctrico debido a la llegada masiva de electrones a la superficie terrestre.
  3. Posibles efectos en el clima terrestre.
  4. Aumento de la frecuencia y luminosidad de las auroras polares.

Antecedentes de máximos solares

Es conocido que en el máximo solar ocurrido en el año 1989, y durante intensas tormentas solares, varias ciudades del norte de los Estados Unidos y Canadá tuvieron graves problemas en el suministro eléctrico. También varios satélites sufrieron anomalías temporales en el transcurso de las citadas tormentas. La relación entre la actividad solar y el clima terrestre es un tema a debate en los últimos años. Hay indicios que hacen pensar que durante los mínimos de actividad solar la Tierra sufre un enfriamiento.

Entre los años 1645 y 1715 se cree que existió un mínimo solar prolongado (el mínimo de Maunder) que provocó una pequeña edad de hielo en el planeta, con efectos constatados en el Norte de Europa.

Finalmente durante los máximos solares hay un aumento del viento solar y, por tanto, crece el flujo de partículas elementales que al llegar a la Tierra y que son dirigidas hacia los polos magnéticos provocando, al interaccionar con la atmósfera terrestre, las auroras boreales (hemisferio norte) y las auroras australes (hemisferio sur).

 
La mejor zona para la observación de las Auroras Boreales se localiza en un círculo alrededor del polo norte magnético (entre 60 y 70 grados de latitud norte). Debido a que el polo norte magnético se encuentra situado al noroeste de Groenlandia (no coincide con el polo norte geográfico), concretamente al noreste de Canadá en la isla de Ellef Ringnes, el sur de Groenlandia es una de las mejores plataformas de observación.



viernes, 19 de agosto de 2011

La región central de la Vía Láctea

El centro de nuestra galaxia se encuentra a unos 27.000 años luz en dirección a la constelación de Sagitario. En el mismo centro de la galaxia se encuentra un agujero negro cuya masa multiplica por cuatro millones la masa del Sol. En torno a él hay una estructura con forma tórica (de rosquilla) de ocho años-luz de extensión que rodea el volumen interno de gas neutro y se estima que hay también miles de estrellas. Alrededor de ese, extendiéndose hasta los 700 años luz, hay una densa zona molecular con gran actividad, única en toda la galaxia, con cúmulos masivos de formación de estrellas muy luminosas, enormes nubes moleculares y otras muchas regiones de las que se aun conocemos poco.

Imagen en falso color de la región central de la Vía Láctea que abarca una extensión de 50 años luz y se muestra por primera vez en su integridad en el infrarrojo lejano.  Se han etiquetado muchas de las estructuras conocidas con anterioridad.  El agujero negro se ha marcado como “SagA*”, y la rosquilla interior como “CND”.  El material más frío se muestra en rojo, el más caliente (aunque también relativamente frío) en azul.  Imagen: NASA, ESA, M. Etxaluce.
Entre esa región y nosotros, hay tanto polvo que la luz visible se oscurece en un factor de un billón. Sin embargo, la radiación infrarroja, la radiofrecuencia y parte de la radiación de rayos X, pueden penetrar este velo, y han permitido desarrollar la imagen que podemos apreciar ahora. Un tramo del espectro infrarojo de especial interés para los astrónomos es el adyacente al espectro visible. Es precisamente en esta zona donde gran parte del universo emite la mayor parte de su radiación. La razón es que el polvo, omnipresente y frío, absorbe luz de las estrellas (y muchos otros tipos de radiación) de sus fuentes de emisión y  la vuelve a radiar hasta nosotros, en esta banda del infrarrojo lejano. El telescopio espacial Herschel, lanzado el año pasado, es un instrumento capaz de detectar esta luz.

Los astrónomos Mireya Extaluze, Howard Smith, Peajes Volker, Tony Stark, y Eduardo González Alfonso del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, han utilizado los datos de esta región, recientemente obtenidos por el Herschel, para completar esta imagen del interior de la galaxia. La imagen muestra arcos, cúmulos de estrellas y cúmulos de material, que en su mayoría ya se conocían por observaciones de radiofrecuencia anterioree, pero ahora se pueden ver en las emisiones de luz del polvo frío que contienen. Los astrónomos han modelado la emisión de polvo, y han encontrado que las observaciones anteriores no habían sido capaces de detectar un componente frío pero masivo, cuya temperatura es de sólo 23 grados sobre el cero absoluto. El equipo también ha descubierto que el carácter de la emisión de polvo varía a lo largo de la región, y que la producción total de radiación, solamente de la región interior de la formación tórica, es de dos millones de veces la luminosidad del Sol. Estos resultados marcan sólo el comienzo de un análisis detallado de las diversas estructuras frías de polvo encontradas cerca del núcleo de nuestra galaxia.

Noticia: Phsyorg
Traducción y edición: Jesus Canive

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jueves, 18 de agosto de 2011

Una galaxia espectacular en Leo

Esta nueva imagen del TelescopioVTL del Observatorio Europeo Austral (ESO) muestra NGC 3521, una galaxia espiral situada a unos 35 millones de años luz de distancia en la constelación de Leo. Esta galaxia que abarca unos 50 000 años luz, tiene un espectacular núcleo brillante y compacto, rodeado por una estructura espiral rica en detalles.

Imágen: ESO / S. Maliy

Las características más distintivas de la galaxia NGC 3521 son sus largos y brillantes brazos espirales que están salpicados de regiones de formación estelar entrelazadas con franjas de polvo. Los brazos son más bien irregulares, por lo que NGC 3521 es un típico ejemplo de una galaxia espiral.

NGC 3521 es un objeto brillante y relativamente cercano, fácilmente obervable con un telescopio pequeño, como el utilizado por Messier para confecionar el catálogo que lleva su nombre, constituido por una serie de objetos como nebulosas, glaxias y cúmulos y realizado en el siglo XVIII. Curiosamente, el astrónomo francés parece que no observó esta galaxia a pesar de que identificó otras galaxias de brillo similar, en la misma constelación de Leo.

En el año 1784 Messier publicó la versión final de su catálogo. Ese mismo año, otro famoso astrónomo William Herschel, descubrió NGC 3521 al inicio de su estudios para detallar con más precisión los cielos del hemisferio norte. Haciendo uso de un telescopio de mayor apertura (47 cm), Herschel vio un "centro brillante rodeado por una nebulosidad", según figura en las notas de su observación.

En esta nueva imagen del VLT, los brazos espirales reemplazan la “nebulosidad" que describía Herschel. Las estrellas más viejas dominan la zona roja en el centro, mientras que las estrellas jóvenes, azules, más calientes, impregnan los brazos más lejanos del núcleo.

Para componer esta estupenda imagen se han utilizado exposiciones tomadas a través de tres filtros diferentes que permiten el paso de la luz azul (color azul), amarillo/verde (color verde), y la luz del infrarrojo cercano (color rojo) y se han combinado para obtener la imagen final. Los tiempos de exposición total fue de 300 segundos por cada uno de los filtros.


Noticia: ESO

Traducción y edición: Jesús Canive

martes, 16 de agosto de 2011

Biografía de Galileo Galilei

Nació en Pisa (hoy Italia) el 15 de febrero de 1564.

Murió cerca de Florencia (hoy Italia) el 8 de Enero de 1642.




Los padres de Galileo Galilei fueron Vincenzo Galilei y Giulia Ammannati. Vincenzo, que nació en Florencia en 1520, era profesor de música y un excelente intérprete de laúd. Tras estudiar música en Venecia llevó a cabo experimentos con las cuerdas para apoyar sus teorías musicales. Julia, que nació en Pescia, se casó con Vincenzo en 1563 y establecieron su hogar en el campo, cerca de Pisa. Galileo fue su primer hijo y pasó sus primeros años con su familia en Pisa.

En 1572, cuando Galileo tenía ocho años, su familia regresó a Florencia, ciudad natal de su padre. Sin embargo, Galileo permaneció en Pisa y vivió durante dos años con Muzio Tedaldi que era pariente de la madre de Galileo por matrimonio. A la edad de diez años, Galileo abandonó Pisa para unirse a su familia en Florencia y allí fue instruido por Jacopo Borghini. Una vez que tuvo edad suficiente para ser educado en un monasterio, sus padres lo enviaron al monasterio Camaldolese en Vallombrosa que está situada en una colina boscosa a 33 km al sureste de Florencia. La Orden Camaldolese era independiente de la orden benedictina de la que se había separado en 1012. La orden combinaba la vida solitaria del ermitaño con la estricta vida del monje y pronto, al joven Galileo, empezó a gustarle este tipo de vida. Se convirtió en un novicio, con la intención de unirse a la Orden, pero esto no fue del agrado de su padre, quien ya había decidido que su hijo primogénito, sería médico.

Vincenzo dispuso la vuelta de Galileo a Florencia y le hizoabandonar la idea de unirse a la orden Camaldolese. Continuó con sus estudios en Florencia, aunque, en una escuela dirigida por los monjes Camaldolese. En 1581 Vincenzo envió Galileo de nuevo a Pisa para vivir de nuevo con Muzio Tedaldi, esta vez para inscribirse, a fin de obtener un título de medicina, en la Universidad de Pisa. Aunque la idea de seguir la carrera de medicina nunca pareció haber atraído a Galileo, el deseo de su padre era comprensible ya que había habido un médico distinguido en su familia en el siglo anterior. Galileo nunca pareció tomar en serio los estudios de medicina, asistía sin embargo a cursos que realmente le interesaban como las matemáticas y la filosofía natural. Su profesor de matemáticas en Pisa fue Filippo Fantoni, que ocupó la cátedra de matemáticas. Galileo regresó a Florencia para las vacaciones de verano y allí continuó estudiando matemáticas.



En el año 1582-83 Ostilio Ricci, que era el matemático de la corte de Toscana y un antiguo alumno de Tartaglia, impartió un curso sobre los Elementos de Euclides en la Universidad de Pisa al que Galileo asistió. Durante el verano de 1583 Galileo regresó a Florencia con su familia y Vincenzo le animó a leer a Galeno para ampliar sus estudios de medicina. Sin embargo Galileo, todavía reacio a estudiar medicina, invitó a Ricci (quien también estaba en Florencia, donde la corte de Toscana pasaba el verano y el otoño) a su casa para conocer a su padre. Ricci intentó persuadir a Vincenzo para que permitiera a su hijo estudiar matemáticas ya que era eso lo que le interesaba. A Vincenzo no le gustó la idea y se resistió con fuerza pero al final cedió un poco y Galileo pudo estudiar las obras de Euclides y Arquímedes a partir de las traducciones al italiano que había hecho Tartaglia. Por supuesto que aún estaba oficialmente inscrito como estudiante de medicina en Pisa, pero finalmente, en 1585, abandonó el curso y se fue sin completar sus estudios.

Galileo comenzó a enseñar matemáticas, primero en privado, en Florencia y luego en 1585-86 en Siena, donde ocupó un puesto público. Durante el verano de 1586 enseñó en Vallombrosa, y en este año escribió su libro científico La Balancitta (La Pequeña Balanza) en el que se describe el método de Arquímedes “de encontrar las gravedades específicas” (es decir, las densidades relativas) de las sustancias con una balanza. Al año siguiente viajó a Roma para visitar a Clavius que era profesor de matemáticas en el Colegio Romano Jesuita. Un tema que era muy popular entre los matemáticos jesuitas de la época, era el centro de gravedad y Galileo trajo consigo algunos resultados que había descubierto sobre este tema. A pesar de causar a Clavius una impresión muy favorable, Galileo no consiguió ser nombrado para enseñar matemáticas en la
Universidad de Bolonia.

Después de dejar Roma, Galileo permaneció en contacto por correspondencia con Clavius, igualmente mantuvo correspondencia de forma regular con Guidobaldo del Monte. Ciertamente los teoremas que Galileo había probado sobre los centros de gravedad de los sólidos, y que dejó en Roma, fueron discutidos en esta correspondencia. También es probable que Galileo recibiera apuntes de los cursos impartidos en el Colegio Romano, ya que hizo copias de ese material que aún sobreviven en la actualidad. La correspondencia comenzó alrededor de 1588 y continuó durante muchos años. También en 1588 Galileo recibió una prestigiosa invitación para dar una conferencia sobre las dimensiones y la ubicación del infierno en el Inferno de Dante en la Academia de Florencia.


Fantoni abandonó la cátedra de matemáticas en la Universidad de Pisa en 1589 y Galileo fue nombrado para ocupar el puesto (aunque esto era sólo una posición nominal para proporcionar apoyo financiero a Galileo). No sólo recibió recomendaciones por parte de Clavius, sino que también había adquirido una excelente reputación a través de sus conferencias en la Academia de Florencia en el año anterior. El joven matemático había conseguido rápidamente la reputación necesaria para obtener un puesto como ese, aunque tenía aspiraciones aún más altas. Galileo pasó tres años en este puesto en la
universidad de Pisa y durante este tiempo escribió De Motu una serie de ensayos sobre la teoría del movimiento que nunca publicó. Es probable que nunca publicara este material porque no estaba completamente satisfecho con él, algo que parece razonable, ya que a pesar de que contiene algunos avances importantes, también contenía algunas ideas incorrectas. Tal vez la idea innovadora más importante que contiene Motu, es que se pueden probar las teorías realizando experimentos. En concreto, la obra contiene la importante idea de que uno podría poner a prueba las teorías sobre la caída de los cuerpos usando un plano inclinado para ralentizar la velocidad de descenso.

En 1591, murió Vincenzo Galilei, padre de Galileo, y dado que Galileo era el hijo mayor, tuvo que proporcionar apoyo financiero para el resto de la familia y en particular, facilitar los medios financieros necesarios para proveer de dotes a sus dos hermanas menores. Ser profesor de matemáticas en Pisa no estaba bien pagado, por lo que Galileo buscó un puesto mejor remunerado. Con buenas recomendaciones de Guidobaldo del Monte, Galileo fue nombrado profesor de matemáticas en la Universidad de Padua (la universidad de la República de Venecia) en 1592 con un salario tres veces superior a lo que había recibido en Pisa. El 7 de diciembre 1592, dio su conferencia inaugural y comenzó un período de dieciocho años en la universidad, periodo que más tarde describió como el más feliz de su vida. En Padua sus obligaciones eran principalmente enseñar la geometría de Euclides y la astronomía estándar (geocéntrica) a los estudiantes de medicina, que tendrían que saber algo de astronomía con el fin de hacer uso de la astrología en su práctica de la medicina. Sin embargo, Galileo argumentó en contra de la idea de Aristóteles de la astronomía y la filosofía natural, en tres conferencias públicas que dio en relación con la aparición de una nueva estrella (ahora conocida como la supernova de Kepler) en 1604. La creencia en este momento era la de Aristóteles, es decir, que todos los cambios en los cielos tenían que ocurrir en la región lunar cerca de la Tierra, el reino de las estrellas fijas, que era permanente. Galileo usó argumentos de paralaje para probar que la Nueva Estrella no podía estar cerca de la Tierra. En una carta personal escrita a Kepler en 1598, Galileo afirmó que era un copernicano (creyente en las teorías de Copérnico). Sin embargo, ninguna señal pública de esta creencia habría de aparecer hasta muchos años después.

En Padua, Galileo comenzó una larga relación con María Gamba, que era de Venecia, pero no se casaron quizá porque Galileo sentía que su situación financiera no era lo suficientemente holgada. En 1600 nació su primera hija, Virginia, seguida de una segunda hija, Livia, en el año siguiente. En 1606 nació su hijo Vincenzo.

Ya hemos mencionado un error en la teoría de Galileo sobre el movimiento tal como lo expuso en De Motu alrededor de 1590. Estaba muy equivocado en su creencia de que la fuerza que actúa sobre un cuerpo era la diferencia relativa entre su peso específico y el de la sustancia a través del cual se movía. Galileo escribió a su amigo Paolo Sarpi, un excelente matemático, consejero del gobierno de Venecia, en 1604 y se desprende de su carta que en ese momento ya se había dado cuenta de su error. De hecho, había vuelto a trabajar en la teoría del movimiento en 1602 y durante los siguientes dos años, a través de su estudio de los planos inclinados y el péndulo, había formulado la ley correcta de la caída de los cuerpos y había calculado que un proyectil sigue una trayectoria parabólica. Sin embargo, estos famosos resultados no serían publicados hasta 35 años más tarde.

En mayo de 1609, Galileo recibió una carta de Paolo Sarpi hablándole de un catalejo que un holandés había mostrado en Venecia. Galileo escribió en El Mensajero de las Estrellas (Sidereus Nuncius) en abril de 1610:

Hace unos diez meses llegó a mis oídos que un tal Fleming había construido un catalejo por medio del cual los objetos visibles, aunque se encuentren muy lejos del observador, pueden verse claramente como si estuvieran cerca. De este efecto realmente destacable se contaron varias experiencias, en las que algunas personas creen, mientras que otros se las niegan. Pocos días después, la información fue confirmada por una carta que recibí de un francés de París, Jacques Badovere, que hizo que me pusiera a investigar con gran dedicación los medios por los cuales se podría llegar a la invención de un instrumento similar, cosa que logré poco después, siendo mi base la doctrina de la refracción.



A partir de estos informes, y usando sus propias habilidades técnicas como matemático y como artesano, Galileo comenzó a construir una serie de telescopios cuyo rendimiento óptico era mucho mejor que el del instrumento holandés. Su primer telescopio fue hecho a partir de lentes disponibles proporcionando casi cuatro aumentos. Para obtener mejores resultados, Galileo aprendió a esmerilar y pulir sus propias lentes y en agosto de 1609 construyó un instrumento que daba entre ocho y nueve aumentos. Galileo vio inmediatamente las aplicaciones comerciales y militares de su telescopio (que él llamó un perspicillum) para los buques en el mar. Mantuvo informado de sus progresos a Sarpi y este organizó una demostración para el Senado de Venecia. Quedaron muy impresionados y, a cambio de un gran aumento en su salario, Galileo cedió los derechos exclusivos de fabricación de telescopios al Senado de Venecia. Al parecer, una gran jugada por su parte, ya que él seguramente sabía que tales derechos carecían de sentido, sobre todo porque siempre reconoció que el telescopio no era su invento.

A finales de 1609, Galileo dirigió su telescopio hacia el cielo nocturno y comenzó a hacer descubrimientos notables. Swerdlow escribe:

En unos dos meses, diciembre y enero, hizo más descubrimientos que cambiaron el mundo de lo que nadie ha hecho nunca antes ni después.

Los Descubrimientos astronómicos que realizó con sus telescopios fueron descritos en un libro breve llamado El Mensajero de los Astros Publicado en Venecia en mayo de 1610. Este Trabajo causo sensación. Galileo afirmó haber visto montañas en la luna, haber demostrado que la Vía Láctea estaba formada por diminutas estrellas, y haber visto cuatro pequeños cuerpos orbitando
Júpiter. Nombró a estos últimos “Estrellas Médici” con miras a obtener un puesto en Florencia. Con el mismo propósito envió un excelente telescopio a Cósimo de Médici, El Gran Duque de La Toscana.

El Senado de Venecia, quizá dándose cuenta de que los derechos para fabricar telescopios que Galileo les había dado eran inútiles, congeló su salario. Sin embargo, él había logrado impresionar a Cósimo y, en junio de 1610, sólo un mes después de su famoso libro fuera publicado, Galileo renunció a su puesto en Padua y se convirtió en Jefe Matemático en la Universidad de Pisa (sin deberes de enseñanza) y Matemático y Filósofo para el Gran Duque de Toscana. En 1611 visitó Roma donde fue tratado como una celebridad, y el Colegio Romano organizó una gran cena con discursos sobre los notables descubrimientos en honor a Galileo. También fue nombrado miembro de la Accademia dei Lincei (de hecho el sexto miembro) y esto fue un honor que era especialmente importante para Galileo quien a partir de ese momento firmará como “Galileo Galilei Linceo".

Durante su estancia en Roma, y tras su regreso a Florencia, Galileo continuó realizando observaciones con su telescopio. Ya en el Mensajero de los Astros había dados períodos“grosso modo” de las cuatro lunas de Júpiter, pero los cálculos más precisos no resultaron fáciles, ya que era difícil determinar a partir de una observación qué luna se está observando, cual era la II, cual era la III y cual la IV. Hizo una larga serie de observaciones y fue capaz de dar periodos precisos en 1612. En un momento del cálculo se vio muy confundido ya que los datos que había grabado parecían estar en consonancia, pero se había olvidado de tener en cuenta el movimiento de la Tierra alrededor del Sol.



Galileo dirigió su telescopio hacia Saturno por primera vez el 25 de julio de 1610 observando lo que parecían ser tres cuerpos (su telescopio no era lo suficientemente preciso para mostrar los anillos y los hacía aparecer como lóbulos a cada lado del planeta). Observaciones continuadas resultaron desconcertantes para Galileo cuando los cuerpos laterales se desvanecieron al disminuir el ángulo del plano de los anillos. También en 1610 descubrió que, visto en el telescopio, el planeta Venus mostraba fases como las de la Luna, y por lo tanto debía orbitar el Sol no la Tierra. Esto no le permite a uno decidir entre el sistema de Copérnico, en el que todo gira alrededor del Sol, y el propuesto por Tycho Brahe en el que todo, excepto la Tierra (y la Luna) gira alrededor del Sol que a su vez gira alrededor de la Tierra. La mayoría de los astrónomos de la época, de hecho, favoreció el sistema de Tycho Brahe y ciertamente poder distinguir entre los dos mediante la experimentación estaba fuera del alcance de los instrumentos de la época. Sin embargo, Galileo sabía que todos sus descubrimientos apoyaban el copernicanismo, aunque no eran una prueba. De hecho, fue su teoría de la caída de los cuerpos, que fue la más significativa en este sentido porque los opositores de un movimiento de la Tierra argumentaban que si la Tierra giraba y un cuerpo se deja caer desde una torre, este debe caer detrás de la torre dado que la Tierra gira mientras el cuerpo cae. Como esto no se observó en la práctica, se tomó como una fuerte evidencia de que la Tierra era estacionaria. Sin embargo Galileo ya sabía que un cuerpo caería en la forma observada sobre una Tierra en rotación.

Otras observaciones hechas por Galileo incluyeron la observación de las manchas solares. Se informó de estas en Discurso de los Cuerpos Flotantes que publicó en 1612 y con más detalle en Cartas sobre las Manchas Solares que apareció en 1613. En los años siguientes, sus dos hijas entraron en el convento franciscano de San Mateo las afueras de Florencia, Virginia tomando el nombre de Hermana María Celeste y Livia el nombre de Hermana Arcángela. Dado que habían nacido fuera del matrimonio, Galileo creyó que ellas mismas tampoco deberían casarse. Aunque Galileo presentó muchas teorías revolucionarias correctas, no estuvo acertado en todos los casos. En particular cuando aparecieron tres cometas en 1618 se vio envuelto en una controversia sobre la naturaleza de los cometas. Sostuvo que estaban cerca de la Tierra y causados por la refracción óptica. Una consecuencia grave de este argumento desafortunado fue que los jesuitas comenzaron a ver a Galileo como un peligroso oponente.

A pesar de su apoyo privado al copernicanismo, Galileo intentó evitar la controversia no realizando declaraciones públicas sobre el tema. Sin embargo, se vio envuelto en la controversia por medio de Castelli quien había sido nombrado para la cátedra de matemáticas en Pisa en 1613. Castelli había sido un estudiante de Galileo y era también un partidario de Copérnico. En una reunión en el palacio de los Médicis en Florencia en diciembre de 1613 con el Gran Duque Cósimo II y su madre, la Gran Duquesa Cristina de Lorena, Castelli le pidió que explicara las aparentes contradicciones entre la teoría copernicana y la Sagrada Escritura. Castelli defendió la posición copernicana vigorosamente y escribió a Galileo después contándole lo acertado que había estado en la argumentación. Galileo, menos convencido de que Castelli había ganado la discusión, escribió la carta a Castelli argumentando que la Biblia tenía que ser interpretada a la luz de lo que la ciencia había demostrado que es verdad. Galileo tenía varios adversarios en Florencia y estos se aseguraron de que una copia de la carta a Castelli fuera enviada a la Inquisición en Roma. Sin embargo, después de examinar su contenido encontraron poco a lo que podían objetar.



La figura más importante de la Iglesia Católica en este momento en lo referente a las interpretaciones de la Sagrada Escritura era el Cardenal Roberto Bellarmino. Parece que en este momento vio pocas razones para que la Iglesia se preocupara por la teoría de Copérnico. La cuestión era si Copérnico simplemente había propuesto una teoría matemática más simple que permitía el cálculo de las posiciones de los cuerpos celestes o si estaba proponiendo una realidad física. En este momento Belarmino vio la teoría como una teoría matemática elegante que no amenazaba la creencia cristiana establecida en lo relativo a la estructura del universo.



En 1616 Galileo escribió la Carta a la Gran Duquesa, en la que atacaba vigorosamente a los seguidores de Aristóteles. En este trabajo, que se dirigió a la Gran Duquesa Cristina de Lorena, defendía con fuerza una interpretación no literal de las Sagradas Escrituras, cuando la interpretación literal estuviera en contradicción con los hechos sobre el mundo físico probados por la ciencia matemática. En esta carta Galileo afirma claramente que para él la teoría de Copérnico no es sólo una herramienta matemática de cálculo, sino una realidad física:

Yo sostengo que el Sol está situado en el centro de las revoluciones de los orbes celestes y no cambia de lugar, y que la Tierra gira sobre sí misma y se mueve a su alrededor. Además ... Puedo confirmar este punto de vista no sólo refutando los argumentos de Ptolomeo y de Aristóteles, sino también produciendo muchos por el lado opuesto, sobre todo algunos relacionados con los efectos físicos cuyas causas quizá no se pueden determinar de otra manera, y otros descubrimientos astronómicos, estos descubrimientos claramente refutan el sistema de Ptolomeo, y están de acuerdo admirablemente con esta otra posición y la confirman.

El Papa Pablo V ordenó a Bellarmino que la Sagrada Congregación del Índice decidiera sobre la teoría copernicana. Los cardenales de la Inquisición se reunieron el 24 de febrero 1616 y recabaron pruebas de los expertos en teología. Estos condenaron las enseñanzas de Copérnico y Bellarmino comunicó su decisión a Galileo que no había estado implicado personalmente en el juicio. A Galileo se le prohibió mantener los puntos de vista de Copérnico, pero los acontecimientos posteriores hicieron disminuir su preocupación por esta decisión de la Inquisición. El más importante fue la elección de Maffeo Barberini, que era un admirador de Galileo, como el Papa Urbano VIII. Esto sucedía cuando el libro de Galileo Il Saggiatore (El Ensayador) estaba a punto de ser publicado por la Accademia dei Lincei en 1623 y Galileo se apresuró a dedicar este trabajo al nuevo Papa. La obra describe el nuevo método científico de Galileo y contiene una famosa cita en relación con las matemáticas:

La filosofía está escrita en este gran libro, el universo, que permanece continuamente abierto a nuestra mirada. Pero el libro no puede entenderse a menos que primero se aprenda a comprender el idioma y leer los caracteres en que está escrito. Está escrito en el lenguaje de las matemáticas y sus caracteres son triángulos, círculos y otras figuras geométricas sin las cuales es humanamente imposible entender una sola palabra de él, sin los cuales uno está metido en un oscuro laberinto.

El papa Urbano VIII invitó a Galileo a audiencias papales en seis ocasiones y llevó a Galileo a creer que la Iglesia católica no sería un problema para la teoría copernicana. Galileo, por lo tanto, decidió publicar sus puntos de vista creyendo que podía hacerlo sin consecuencias graves por parte de la Iglesia. Sin embargo en esta etapa de su vida, la salud de Galileo era precaria, con frecuentes episodios de enfermedad grave y por lo tanto a pesar de que comenzó a escribir su famoso Diálogo en 1624, le llevó seis años completar la obra.

Galileo intentó obtener permiso de Roma para publicar el Diálogo en 1630, pero esto no resultó fácil. Con el tiempo recibió permiso de Florencia, y no de Roma. En febrero de 1632 Galileo publicó Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo, el de Tolomeo y el de Copérnico. Tomando la forma de un diálogo entre Salviati, quien argumenta a favor del sistema copernicano, y Simplicio que es un filósofo aristotélico. El clímax del libro es un argumento por Salviati a favor de que la Tierra se mueve, basado en la teoría de Galileo de las mareas. La teoría de Galileo de las mareas era completamente errónea a pesar de ser postulada después de que Kepler ya había presentado la explicación correcta. Es una lástima que dadas las grandes verdades contenidas en el Diálogo, el argumento que Galileo utilizó para dar la prueba más fuerte de la teoría de Copérnico, fuese incorrecto.

Poco después de la publicación del Diálogo sobre los dos principales sistemas del mundo, el de Tolomeo y el de Copérnico, la Inquisición prohibió su venta y ordenó a Galileo comparecer en Roma. La enfermedad le impidió viajar a Roma hasta 1633. La acusación contra Galileo en el juicio que siguió, fue que había violado las condiciones establecidas por la Inquisición en 1616. Sin embargo, en el juicio se presentó una versión de esta decisión distinta de la que la que se le había dado a Galileo anteriormente. La verdad de la teoría de Copérnico no era un problema, por lo tanto, se tomó como un hecho en el juicio que esta teoría era falsa. Esto era lógico, por supuesto, dado que la sentencia de 1616 la había declarado totalmente falsa.



Encontrado culpable, Galileo fue condenado a cadena perpetua, pero la sentencia se llevó a cabo con indulgencia y se le permitió el arresto domiciliario en lugar de ingresar en prisión. Pudo vivir primero con el arzobispo de Siena, para luego regresar a su casa en Arcetri, cerca de Florencia, pero tuvo que pasar el resto de su vida vigilado por oficiales de la Inquisición. En 1634 sufrió un duro golpe cuando murió su hija Virginia, la hermana María Celeste. Había sido un gran apoyo a su padre durante su enfermedad y Galileo quedó destrozado y no pudo trabajar durante muchos meses. Cuando se las arregló para volver al trabajo, comenzó a escribir los Discursos y demostraciones matemáticas sobre dos nuevas ciencias.

Después de que Galileo hubo completado el trabajo sobre los Discursos , este fue sacado clandestinamente de Italia, y llevado a Leyden en Holanda donde se publicó. Fue su trabajo matemático más riguroso, que trata los problemas sobre el impulso, la inercia y los centros de gravedad. Mucho de este trabajo volvió a las ideas no publicadas en De Motu alrededor de 1590 y las mejoras en las que había trabajado durante 1602-1604. En los Discursos desarrolló sus ideas sobre el plano inclinado escribiendo:

Supongo que las velocidades adquiridas por un mismo objeto móvil sobre diferentes inclinaciones del plano son iguales cuando las alturas de esos planos son iguales.

A continuación, se describió un experimento usando un péndulo para verificar la propiedad de los planos inclinados y usó estas ideas para formular un teorema sobre la aceleración de los cuerpos en caída libre:

El tiempo en el que se recorre una distancia determinada por un objeto en movimiento bajo aceleración uniforme a partir del reposo, es igual al tiempo en el que se recorrería la misma distancia por el mismo objeto móvil desplazándose a una velocidad uniforme igual a la mitad de la velocidad máxima y final del movimiento uniformemente acelerado anterior.

Después de dar más resultados de este tipo, mostró su famoso resultado de que la distancia que recorre un cuerpo que se mueve desde el reposo con aceleración uniforme es proporcional al cuadrado del tiempo empleado.

Se podría esperar que la comprensión de Galileo del péndulo, que tuvo desde que era joven, le llevaría a diseñar un reloj de péndulo. Sin embargo, sólo parece haber pensado en esta posibilidad al final de su vida y alrededor de 1640 diseñó el primer reloj de péndulo. Galileo murió a principios de 1642, pero quien realmente se dio cuenta del significado de su diseño fue su hijo Vincenzo que intentó hacer un reloj a partir del diseño de Galileo, pero fracasó.

Fue un triste final para un hombre tan grande morir condenado por herejía. Su voluntad indicó que deseaba ser enterrado junto a su padre en la tumba familiar en la Basílica de Santa Croce, pero sus parientes temían, con razón, que esto provocaría la oposición de la Iglesia. Su cuerpo fue ocultado y no reposó en una tumba en la iglesia hasta 1737 cuando así lo decidieron las autoridades civiles en contra de los deseos de muchos en la Iglesia. El 31 de octubre de 1992, 350 años después de la muerte de Galileo, el Papa Juan Pablo II pronunció un discurso en nombre de la Iglesia Católica en el que admitió que se cometieron errores por parte de los asesores teológicos en el caso de Galileo. Declaró cerrado el caso de Galileo, pero no admitió que la Iglesia se equivocó al condenarle por un cargo de herejía por su creencia de que la Tierra gira alrededor del Sol.


Artículo: J J O'Connor y E F Robertson
Mac Tutor History of Mathematics
Traducción: Jesús Canive
 

miércoles, 10 de agosto de 2011

A la caza de ondas gravitatorias

Los científicos que operan dos observatorios de detección de ondas gravitatorias situados en Europa han aunado esfuerzos este verano en la búsqueda de este fenómeno.
De acuerdo con la Teoría de la Relatividad General de Einstein, se espera que cataclismos cósmicos como las supernovas,  la colisión de estrellas de neutrones o de agujeros negros, así como los púlsares,  emitan ondas gravitatorias (oscilaciones en el entramado espacio-tiempo). La detección de estas ondas podría revolucionar nuestra comprensión del Universo.
Modelo de las ondas gravitatorias generadas por dos estrellas de neutrones. Imagen: NASA
Existen dos detectores de ondas gravitatorias con base terrestre situados en Europa, GEO600 (una colaboración entre Alemania y el Reino Unido) y Virgo (una colaboración entre Italia, Francia, los Países Bajos, Polonia y Hungría).  Estas instalaciones han iniciado un programa de actividades conjuntas de observación que termina en septiembre de 2011.
Estos detectores funcionan midiendo los cambios mínimos (menos que el diámetro de un protón), causados por una onda gravitatoria (en la longitudes de onda de cientos o miles de metros) al pasar por dos brazos unidos, colocados en posición horizontal en forma de L. Dos rayos láser se hacen pasar por los brazos y se reflejan en espejos que están suspendidos en el vacío en los extremos de los brazos devolviendo el rayo laser a un fotodetector central. Los detectores funcionan midiendo los cambios mínimos (menos que el diámetro de un protón), producidos por el paso de la onda gravitacional que causan el estiramiento y la contracción periódicos de los brazos, y que son registrados como patrones de interferencia.
El hecho de tener dos o más interferómetros laser simultáneos desplegados en puntos distintos de la superficie de la Tierra aumenta enormemente la capacidad de detección.  Así, cualquier ruido extraño,  de origen terrestre puede ser eliminado ya que es poco probable que tenga las mismas características en los dos lugares, mientras que la señal de onda gravitatoria seguiría siendo la misma en ambos. Por otra parte, al igual que nuestro cerebro puede determinar la dirección de una fuente de sonido a partir de la diferencia en las señales recibidas por nuestros dos oídos, los detectores emplazados en lugares separados pueden ayudar a localizar la posición en el cielo de una fuente de ondas gravitatorias. (Con dos detectores, la posición probable en el cielo es un círculo, en el caso de tres o más detectores, puede ser precisado como un punto).
Los estallidos de rayos gamma (los eventos transitorios más luminosos del Universo) pueden ser producidos  por el colapso del núcleo de una estrella supermasiva  al convertirse en una estrella de neutrones o en un agujero negro. Se supone que estos fenómenos  generan  una enorme radiación de ondas gravitatorias por lo que suponen una referencia idónea para aquellos que las buscan.  Las frecuencias esperadas dependen de la masa de los objetos y puede extenderse hasta la banda de kHz. Sin embargo, dada la debilidad de la señal de la onda esperada, la probabilidad de detectar un suceso como este es baja.  Por lo tanto, la frecuencia con la que se pueden detectar este tipo de sucesos, depende en gran medida la sensibilidad de los detectores.
Gracias a su excelente sensibilidad en las frecuencias bajas (por debajo de 100 Hz), Virgo también buscará las señales de los púlsares aislados, mientras que Vela, trabajando en frecuencias en torno a 22 Hz, buscará restos de explosiones de supernovas que emiten pulsos regulares de la radiación electromagnética, desde rayos gamma hasta radiofrecuencias.


Para saber más:
Albert Einstein Institute

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Einstein tenía razón, una vez más

lunes, 8 de agosto de 2011

Un viaje por el universo molecular


Cuando los telescopios observan el universo no solo detectan estrellas, planetas y galaxias, también moléculas como el agua, el metanol o el benceno. La astroquímica está experimentando una verdadera revolución gracias a los datos que aportan los nuevos instrumentos, como el Herschel, y sus últimos avances se han presentado este año en España. El objetivo es conocer cómo se forma la materia en las grandes nubes moleculares del universo.

Oxígeno molecular en Orión. ESA/NASA/JPL-Caltech
El observatorio espacial Herschel acaba de detectar oxígeno molecular (O2) en Orión, y científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias fullerenos C60 y C70 (moléculas con forma de balón formadas por 60 o 70 átomos de carbono) en nebulosas planetarias de la Gran Nube de Magallanes. Incluso podrían haber encontrado grafeno (C24), el fino y resistente material de moda. Por su parte, el Observatorio Europeo Austral comunicó hace unas semanas la presencia de agua oxigenada (H2O2) cerca de la estrella Rho Ophiuchi, a unos 400 años luz.

Son las últimas incorporaciones a una lista de más de 150 especies moleculares detectadas hasta ahora en el espacio. La más abundante con diferencia es la de hidrógeno (H2) pero ya se ha confirmado la presencia de muchas más: agua (H2O), monóxido de carbono (CO), metano (CH4), cianuros (-CN), sulfuros (-S), benceno (H6C6)… y algunas tan complejas como el dimetiléter (CH3OCH3) o el metanol (CH3OH). Y lo más curioso es que estas moléculas son las mismas en la Tierra que en los confines del universo.

La técnica que utilizan los astroquímicos para analizarlas es la espectroscopia. “Cada molécula tiene una firma o señal de frecuencia característica, y lo que hacemos es sincronizar los instrumentos a las frecuencias en las que emiten para poder decir cuales estemos observando”, explica José Cernicharo, investigador del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC).

El científico ha coordinado el 6ª Congreso Mundial de Astroquímica bautizado como ‘El universo molecular’, un encuentro plurianual que ha reunido esta primavera a un ‘ejército’ de 450 participantes de 25 países en la Real Fábrica de Armas del Campus Tecnológico de la Universidad de Castilla-La Mancha, en Toledo. Hasta allí se desplazaron los ‘generales’ de esta disciplina para presentar sus trabajos.

El doctor Eric Herbst, por ejemplo, de la Universidad Estatal de Ohio (EE UU), explicó cómo simula al ordenador las reacciones químicas en los granos de polvo interestelar, y el investigador de la NASA PaulGoldsmith sus avances en la estructura y físico-química de las nubes moleculares donde se comienzan a formar las estrellas. Los espectros de luz también facilitan información sobre la estructura cinemática de estas ‘nubes’, que pueden tener varios años luz, y como se mueve el gas en su interior.

Por su parte, el profesor John H. Black del Observatorio Espacial de Onsala (Suecia) planteó el uso de las moléculas como sensores remotos de rayos X y de partículas energéticas de rayos cósmicos. En cambio, el profesor Satoshi Yamamoto de la Universidad de Tokio (Japón) mostró su interés por la evolución química desde los núcleos protoestelares a los discos protoplanetarios.
ALMA entra en escena

ALMA
Al igual que muchos de sus colegas, el experto confía en los nuevos datos que pueda aportar para sus estudios ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un conjunto de 66 antenas de alta precisión localizadas a 5.000 metros en un desierto de Chile. Este telescopio tan especial ha arrancado hace unos meses con 16 antenas, aunque no estará completamente operativo hasta 2013.

“Va a ser un revolución en todos los campos de la astrofísica”, apunta Cernicharo. “Representa un aumento de casi un factor 10 frente a cualquier otro, su gran resolución angular permitirá estudiar el gas frio con un detalle como lo hace el Hubble, y permitirá hacer ‘fotografías’ de las atmósferas de estrellas viejas, de gigantes rojas”.

En los próximos años también se pondrán en marcha otros observatorios, como el JWST (James Webb Space Telescope) o el gigante E-ELT (European Extremely Large Telescope), cuyas observaciones ampliarán los datos astroquímicos que registran los que operan en la actualidad. Algunos están en España, como el radiotelescopio de 30 metros que el Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) maneja en el Pico Veleta (Granada).

Telescopio Herschel. ESA.
Pero la estrella del congreso fue el telescopio Herschel de la Agencia Espacial Europea, el primer observatorio espacial en cubrir el infrarrojo lejano y longitudes de onda submilimétricas. Sus datos han ayudado a descubrir nuevas especies moleculares, “como algunas esenciales en la formación de vapor de agua (CH+, H2O+, H3O+…)”, comenta el investigador del Centro de Astrobiología.

La detección de agua en el espacio, o cómo la disparan algunas estrellas a gran velocidad son algunos de los trabajos presentados durante el congreso, junto a otros como el descubrimiento de aniones en nubes interestelares o de colosales chorros de moléculas que parten desde centros galácticos. La agrupación de materia, aparentemente de la nada, en las nubes moleculares para formar estrellas y planetas va a centrar gran parte de las futuras investigaciones.

La química de la vida

En esta línea trabaja la astrónoma Ewine van Dishoeck, que habló de cómo la radiación ultravioleta ‘fotodisocia’ las moléculas. Llegó a Toledo junto a su compañero del Observatorio de Leiden (Países Bajos), el profesor Alexander Tielens, un experto mundial en hidrocarburos aromáticos policíclicos, moléculas asociadas con la química pre-biótica.

En los últimos años se han descubierto numerosas moléculas orgánicas en el espacio –como el formaldehido (H2CO) o el ácido acético (CH3COOH)– pero, de momento, no se ha confirmado la presencia de algunas esenciales para la vida, como los aminoácidos. Estos ‘ladrillos’ de las proteínas se han encontrado en meteoritos y hay indicios de la presencia de glicina (H2NH2CCOOH) en algunos cometas, por ejemplo, pero faltan las pruebas definitivas.

Telescopio JWST.  JPL/NASA
En cualquier caso, Cernicharo aclara que en el tema de la química de la vida hay dos aspectos muy distintos: “Si lo que miramos es cómo evoluciona la materia en el espacio, desde que el gas se encuentra muy difuso hasta que colapsa y forma las estrellas y los planetas, ahí es donde la astroquímica desempeña un papel fundamental”. La abundancia de las moléculas es similar en todos los discos protoplanetarios y esta ciencia puede ayudar a determinar las condiciones iniciales de todo el proceso.

“Pero de ahí a ver cómo evoluciona esto a una química mucho más compleja, que al cabo de millones de años dé lugar a la vida, un fenómeno complicado que ni si quiera acabamos de explicar en la Tierra, eso ya es otro cantar”, reconoce el investigador. En cualquier caso, la astroquímica, una disciplina interdisciplinar por excelencia, continuará su viaje para encontrar la respuesta y seguir descubriendo los secretos del universo molecular.


Enrique Sacristán - SINC