{"id":1646,"date":"2009-02-20T07:22:53","date_gmt":"2009-02-20T06:22:53","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=1646"},"modified":"2009-02-20T13:07:28","modified_gmt":"2009-02-20T12:07:28","slug":"aia-iya2009-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2009\/02\/20\/aia-iya2009-2\/","title":{"rendered":"AIA-IYA2009"},"content":{"rendered":"

KIRCHHOFF Y LA QU\u00cdMICA DE LAS ESTRELLAS<\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>Los cambios se estaban produciendo a una velocidad cada vez mayor. Al siglo de Newton<\/a> tambi\u00e9n pertenecieron, entre otros, el matem\u00e1tico Fermat; R\u00f6mer, quien midi\u00f3 la velocidad de la luz; Grimaldi, que estudi\u00f3 la difracci\u00f3n; Torricelli, que demostr\u00f3 la existencia del vac\u00edo; Pascal y Boyle, que definieron la f\u00edsica de los fluidos…La precisi\u00f3n de los telescopios y los relojes aument\u00f3 notablemente, y con ella el n\u00famero de astr\u00f3nomos deseosos de establecer con exactitud \u00a0la posici\u00f3n de las estrellas y compilar cat\u00e1logos estelares cada vez m\u00e1s completos para comprender la V\u00eda L\u00e1ctea.<\/p>\n

La naturaleza de los cuerpos celestes quedaba fuera de su inter\u00e9s: aunque se pudiera determinar la forma, la distancia, las dimensiones y los movimientos de los objetos celestes, comprender su composici\u00f3n no estaba a su alcance. A principios del siglo XIX, William Herschel (1738-1822), dedujo la forma de la Galaxia, construy\u00f3 el mayor telescopio del mundo y descubri\u00f3 Urano. Cre\u00eda firmemente que el Sol estaba habitado.<\/p>\n

Al cabo de pocos a\u00f1os, nac\u00eda la Astrof\u00edsica, que a diferencia de la Astronom\u00eda (ya llamada\u00a0 -“cl\u00e1sica o de posici\u00f3n”-), se basaba en pruebas de laboratorio. Comparando la luz emitida por sustancias incandescentes con la recogida de las estrellas se sentaban las bases de lo imposible: descubrir la composici\u00f3n qu\u00edmica y la estructura y el funcionamiento de los cuerpos celestes. Estaba mal vista por los astr\u00f3nomos “serios” y se desarroll\u00f3 gracias a f\u00edsicos y qu\u00edmicos que inventaron nuevos instrumentos de an\u00e1lisis a partir de las demostraciones de Newton<\/a> sobre la estructura de la luz.<\/p>\n

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En 1814, Joseph Fraunhofer (1787-1826) realiz\u00f3 observaciones b\u00e1sicas sobre las l\u00edneas que Wollaston hab\u00eda visto en el espectro solar: sumaban m\u00e1s de 600 y eran iguales a las de los espectros de la Luna y de los planetas; tambi\u00e9n los espectros de P\u00f3ux, Capella y Porci\u00f3n son muy similares, mientras que los de Sirio y C\u00e1stor no lo son. Al perfeccionar el\u00a0 espectroscopio con la invenci\u00f3n de la ret\u00edcula de difracci\u00f3n (m\u00e1s potente y vers\u00e1til que el prisma de cristal), Fraunhofer observ\u00f3 en el espectro solar las dos l\u00edneas del sodio: as\u00ed se inici\u00f3 el an\u00e1lisis espectral de las fuentes celestes.<\/p>\n

Mientras, en el laboratorio, John Herschel observ\u00f3 por primera vez la equivalencia entre los cuerpos y las sustancias que los producen, Anders J. Anhstr\u00f6m (1814-1868) describ\u00eda el espectro de los gases incandescentes y los espectros de absorci\u00f3n y Jean Foucault (1819-1874) compar\u00f3 los espectros de laboratorio y los de fuentes celestes. Gustav Kirchhoff (1824-1887) formaliz\u00f3 las observaciones en una sencilla ley que cambi\u00f3 la forma de estudiar el cielo; “La relaci\u00f3n entre el poder de emisi\u00f3n y de absorci\u00f3n para una longitud de onda igual es constante en todos los cuerpos que se hallan a la misma temperatura”. En 1859, esta ley emp\u00edrica, que relacionaba la exploraci\u00f3n del cielo con la f\u00edsica at\u00f3mica, permit\u00eda penetrar en la qu\u00edmica y la estructura de los cuerpos celestes y las estrellas. De hecho, basta el espectro de una estrella para conocer su composici\u00f3n. Y, con la espectroscopia, Kirchhoff y Robert Bunsen (1811-1899) demostraron que en el Sol hab\u00eda muchos metales.<\/p>\n

La observaci\u00f3n del Sol obsesion\u00f3 a la mayor\u00eda de los Astrof\u00edsicos. A veces, resultaba dif\u00edcil identificar algunas l\u00edneas y ello condujo a descubrir un\u00a0 nuevo elemento qu\u00edmico; se empez\u00f3 a sospechar que el Sol pose\u00eda una temperatura mucho m\u00e1s elevada de lo imaginado. La l\u00ednea de emisi\u00f3n de los espectros de estrellas y nebulosas demostraron\u00a0 que casi un tercio de los objetos estudiados eran gaseosos. Adem\u00e1s, gracias al trabajo de Johan Doppler (1803-1853) y de Armand H. Fizeau (1819-1896), que demostr\u00f3 que el alejamiento o el acercamiento respecto al observador de una fuente de se\u00f1al sonora o luminosa provoca el aumento o disminuci\u00f3n de la longitud de onda de dicha se\u00f1al, empez\u00f3 a precisarse la forma de objetos lejanos. El cielo volv\u00eda a cambiar y hasta las “estrellas fijas” se mov\u00edan.<\/p>\n

EL DIAGRAMA HR: EL CAMINO HACIA EL FUTURO<\/span><\/strong><\/p>\n

<\/strong>El padre \u00c1ngelo Secchi (1818-1878) fue el primero en afirmar que muchos espectros estelares poseen caracter\u00edsticas comunes, una afirmaci\u00f3n refrendada hoy d\u00eda con abundantes datos. Secchi clasific\u00f3 las estrellas en cinco tipos, en funci\u00f3n del aspecto general de los espectros. La teor\u00eda elegida era correcta: el paso del color blanco azulado al rojo oscuro indica una progresiva disminuci\u00f3n de la temperatura, y la temperatura es el par\u00e1metro principal que determina la apariencia de un espectro estelar.<\/p>\n

M\u00e1s tarde, otros descubrimientos permitieron avanzar en Astrof\u00edsica: Johan Balmer (1825-1898) demostr\u00f3 que la regularidad en las longitudes de onda de las l\u00edneas del espectro del hidr\u00f3geno pod\u00eda resumirse en una sencilla expresi\u00f3n matem\u00e1tica; Pieter Zeeman (1865-1943) descubri\u00f3 que un campo magn\u00e9tico de intensidad relativa influye en las l\u00edneas espectrales de una fuente subdividi\u00e9ndolas en un n\u00famero de l\u00edneas proporcional a su intensidad, par\u00e1metro que nos permite medir los campos magn\u00e9ticos de las estrellas.<\/p>\n

En otros descubrimientos emp\u00edricos la teor\u00eda surgi\u00f3 tras comprender la estructura del \u00e1tomo, del n\u00facleo at\u00f3mico y de las part\u00edculas elementales. Los datos recogidos se acumularon hasta que la f\u00edsica y la qu\u00edmica dispusieron de instrumentos suficientes para elaborar hip\u00f3tesis y teor\u00edas exhaustivas. Gracias a dichos progresos pudimos asistir a asociaciones como Faraday y su concepto de “campo” como “estado” del espacio en torno a una “fuente”; Mendeleiev y su tabla de elementos qu\u00edmicos; Maxwell y su teor\u00eda electromagn\u00e9tica;\u00a0 Becquerel y su descubrimiento de la radiactividad<\/a>; las investigaciones de Pierre y Marie Curie; Rutherford y Soddy y sus experimentos con los rayos Alfa, Beta y Gamma; y los estudios sobre el cuerpo negro que condujeron a Planck a determinar su constante universal; Einstein<\/a> y su trabajo sobre la cuantizaci\u00f3n de la energ\u00eda para explicar el efecto fotoel\u00e9ctrico, Bohr y su modelo cu\u00e1ntico del \u00e1tomo; la teor\u00eda de la relatividad<\/a> especial de Einstein<\/a> que relaciona la masa con la energ\u00eda en una ecuaci\u00f3n simple…Todos fueron descubrimientos que permitieron explicar la energ\u00eda estelar y la vida de las estrellas, elaborar una escala de tiempos mucho m\u00e1s amplia de lo que jam\u00e1s se hab\u00eda imaginado y elaborar hip\u00f3tesis sobre la evoluci\u00f3n del Universo.<\/p>\n

En 1911, Ejnar Hertzsprung (1873-1967) realiz\u00f3 un gr\u00e1fico en el que comparaba el “color” con las “magnitudes absolutas” de las estrellas y dedujo la relaci\u00f3n entre ambos par\u00e1metros. En 1913, Henry Russell (1877-1957) realiz\u00f3 otro gr\u00e1fico usando la clase espectral en lugar del color y lleg\u00f3 a id\u00e9nticas conclusiones.<\/p>\n

El Diagrama de Hertzsprung-Russell (diagrama HR) indica que el color, es decir, la temperatura, y el espectro est\u00e1n relacionados, as\u00ed como el tipo espectral est\u00e1 ligado a la luminosidad. Y debido a que esta tambi\u00e9n depende de las dimensiones de la estrella, a partir de los espectros puede extraerse informaci\u00f3n precisa sobre las dimensiones reales de las estrellas observadas. Ya solo faltaba una explicaci\u00f3n de causa-efecto que relacionara las observaciones entre si en un cuadro general de las leyes.<\/p>\n

El progreso de la f\u00edsica y de la qu\u00edmica resolvi\u00f3 esta situaci\u00f3n, pues, entre otros avances, los c\u00e1lculos del modelo at\u00f3mico de Bohr reprodujeron las frecuencias de las l\u00edneas del hidr\u00f3geno de Balmer. Por fin, la Astrof\u00edsica hab\u00eda dado con la clave interpretativa de los espectros, y las energ\u00edas de uni\u00f3n at\u00f3mica pod\u00edan explicar el origen de la radiaci\u00f3n estelar, as\u00ed como la raz\u00f3n de la enorme energ\u00eda producida por el Sol.<\/p>\n

Las l\u00edneas espectrales dependen del n\u00famero de \u00e1tomos que las generan, de la temperatura del gas, su presi\u00f3n, la composici\u00f3n qu\u00edmica y el estado de ionizaci\u00f3n. De esta forma pueden determinarse la presencia relativa de los elementos en las atm\u00f3sferas estelares, m\u00e9todo que hoy tambi\u00e9n permite hallar diferencias qu\u00edmicas muy peque\u00f1as, relacionadas con las edades de las estrellas. As\u00ed, se descubri\u00f3 que la composici\u00f3n qu\u00edmica de las estrellas era casi uniforme: 90 por ciento de hidr\u00f3geno y 9 por ciento de helio (en masa, 71% y 27%, respectivamente). El resto se compone de todos los elementos conocidos en la Tierra.<\/p>\n

As\u00ed mismo, el desarrollo de la F\u00edsica ha permitido perfeccionar los modelos te\u00f3ricos y explicare de forma coherente que es y como funciona una estrella. Dichos modelos sugirieron nuevas observaciones con las que se descubrieron tipos de estrellas desconocidas: las novas<\/a>, las supernovas, los p\u00falsares<\/a> con periodos o tiempos que separan los pulsos, muy breves…Tambi\u00e9n se descubri\u00f3 que las estrellas evolucionan, que se forman grupos que luego se disgregan por las fuerzas de marea gal\u00e1cticas.<\/p>\n

La Radioastronom\u00eda, una nueva rama de la Astronom\u00eda, aport\u00f3 m\u00e1s datos sobre nuestra Galaxia, permiti\u00f3 reconstruir la estructura de la V\u00eda L\u00e1ctea y superar los l\u00edmites de la Astronom\u00eda \u00f3ptica.<\/p>\n

Se estaban abriendo nuevos campos de estudio: los cuerpos gal\u00e1cticos, los c\u00famulos globulares, las nebulosas, los movimientos de la galaxia y sus caracter\u00edsticas se estudiaron con ayuda de instrumentos cada vez m\u00e1s sofisticados. Y cuanto m\u00e1s se observaba m\u00e1s numerosos eran los objetos desconocidos descubiertos y m\u00e1s profusas las preguntas. Se descubrieron nuevos y distintos tipos de galaxias fuera de la nuestra; examinando el efecto Doppler, se supo que todas se alejaban de nosotros y, lo que es m\u00e1s, que cuanto m\u00e1s lejanas est\u00e1n m\u00e1s r\u00e1pidamente se alejan.<\/p>\n

Acab\u00e1bamos de descubrir que el Universo no terminaba en los l\u00edmites de la V\u00eda L\u00e1ctea, sino que se hab\u00eda ampliado hasta el “infinito”, con galaxias y objetos cada vez m\u00e1s extra\u00f1os. S\u00f3lo en el horizonte del Hubble<\/a> se contabilizan 500 millones de galaxias. Y los descubrimientos contin\u00faan: desde el centro gal\u00e1ctico se observa un chorro de materia que se eleva m\u00e1s de 3.000 a.l. perpendicular al plano gal\u00e1ctico; se observan objetos como Alfa Cygni, que emite una energ\u00eda radial equivalente a diez millones de veces la emitida por una galaxia como Andr\u00f3meda; se estudian los cu\u00e1sares, que a veces parecen mas cercanos de lo que sugieren las mediciones del efecto Doppler; se habla de efectos de perspectiva que podr\u00edan falsear las conclusiones… Y nos asalta una bater\u00eda de hip\u00f3tesis, observaciones, nuevas hip\u00f3tesis, nuevas observaciones, dudas…<\/p>\n

Todav\u00eda no se ha hallado una respuesta cierta y global. Un n\u00famero cada vez mayor de investigadores est\u00e1 busc\u00e1ndola en miles de direcciones. De esta forma se elaboran nuevos modelos de estrellas, galaxias y objetos celestes que quiz\u00e1 s\u00f3lo la fantas\u00eda matem\u00e1tica de los investigadores consiga concretar: nacen los agujeros negros<\/a>, los universos de espuma, las cadenas…<\/p>\n

En la actualidad, el n\u00famero de investigadores centrados en problemas relacionados con la evoluci\u00f3n estelar, la Astrof\u00edsica y las teor\u00edas cosmogen\u00e9ticas es tan elevado que ya no tiene sentido hablar de uno en particular, ni de un \u00fanico hilo de investigaci\u00f3n. Al igual que ocurre con otras ramas cient\u00edficas las Astronom\u00eda se ha convertido en un trabajo de equipo a escala internacional que avanza sin cesar en una concatenaci\u00f3n de innovaciones, inventos, nuevos instrumentos, interpretaciones cada vez m\u00e1s elaboradas y, a menudo m\u00e1s dif\u00edciles de entender incluso para los investigadores que avanzan con infinidad de caminos paralelos. Es una situaci\u00f3n que ya vaticinaba Bacon en tiempos de Galileo.<\/p>\n

Hasta la Astronom\u00eda se ha hiperespecializado y, por ejemplo, quienes estudian problemas particulares de la f\u00edsica de las estrellas pueden desconocerlo todo sobre planetas y galaxias. Tambi\u00e9n el lenguaje es cada vez m\u00e1s t\u00e9cnico, y los t\u00e9rminos, capaces de resumir itinerarios de investigaci\u00f3n, son complejos de traducir al lenguaje com\u00fan. As\u00ed, mientras la divulgaci\u00f3n avanza a duras penas entre una jungla de similitudes y silogismos, las informaciones que proceden de otras disciplinas son aceptadas por los cient\u00edficos y los resultados de cada cual se convierten en instrumentos para todos.<\/p>\n

Las investigaciones sobre planetas, estrellas, materia interestelar, galaxias y Universo van paralelas, como si fueran disciplinas independientes, pero en continua osmosis. Y mientras la informaci\u00f3n sobre el Sol y los cuerpos del Sistema solar es m\u00e1s completa, detallada y fiable, y las hip\u00f3tesis sobre nuestra Galaxia hallan confirmaci\u00f3n, el Universo que empezamos a distinguir m\u00e1s all\u00e1 de nuestros limites no se parece a lo que hace un siglo se daba por sentado. Y mientras los modelos matem\u00e1ticos dibujan uno o mil universos cada vez m\u00e1s abstractos y complejos, que tienen m\u00e1s que ver con la filosof\u00eda que con la observaci\u00f3n, vale la pena recordar como empez\u00f3 nuestro conocimiento hace miles de a\u00f1os.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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