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La astronomía es la ciencia que estudia el universo en su conjunto, los astros, sus movimientos y su evolución.
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Desde ya hace mucho tiempo los egipcios y los griegos de la época alejandrina se interesaron y tuvieron la inquietud de conocer y saber qué hay más allá de nuestro planeta.
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Hace solamente 400 años que los astrónomos saben que vivimos en un planeta que órbita alrededor de una estrella, el Sol. Copérnico determinó matemáticamente el principio fundamental de la astronomía moderna: que el centro del universo no se encuentra en la Tierra, sino que es el Sol el auténtico centro del mismo. Esta teoría es conocida como heliocentrismo y es el eje esencial sobre el cual se ha desarrollado el conocimiento astronómico.
¿Qué es la astronomía?
La relatividad de Einstein
La teoria de la relatividad espacial, por albert eintein en 1905, fue uno de los avances cientificos mas importantes. Cambio la forma de mirar, el espacio, la energia, y el tiempo.
Lo que planteo Einstein ha sido una forma usada y explicada hasta la saciedad en escuelas y libros de física. Imaginemos un tren y a dos individuos, uno de ellos está montado en el mismo y otro lo ve pasar a toda velocidad desde el borde de la vía. El tren se mueve a 200 kilómetros por hora.
Se mueven y no al mismo tiempo. Para la persona que va sentada dentro el tren no se mueve, está quieto. Sólo se mueve para la persona que está al borde de la vía. Es algo, relativo.
Einstein luego imaginó que alguien tira una pelota a 20 kilómetros por hora hacia delante dentro del tren. Para la persona que está dentro del tren la pelota se mueve a esa velocidad pero para la persona que está abajo, esa pelota se mueve , sin embargo, a 220 (200+20) kilómetros por hora.
Lo más importante es entender cómo el tiempo depende, en realidad, del movimiento, de la velocidad. Eso fue lo que lo cambió todo, ahí es cuando toca recordar que la velocidad de la luz es constante, y es cuando empezamos a entender que algo no encaja del todo con el concepto de que el tiempo también lo sea.
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En el año 1925, el astrónomo norteamericano conocido como Edwin Hubble tomo medida de la distancia de Andrómeda y también otras nebulosas espirales. Así pudo notar que esas nebulosas estaban afuera de la vía láctea. Por estos motivos Edwin descubrió que las nebulosas eran galaxias independientes a la nuestra, lo que notaba que el universo era más grande que lo conocido desde entonces.
Después pudo medir las velocidades de las galaxias y se notó que estaban separadas entre sí.
Otro astrónomo conocido como Georges Lemaitre tomo a las medidas como el resultado de la expansión del universo. Gracias a las ecuaciones de la relatividad de Einstein, puso a conocer la teoría del bing bang.
Luego Hubble pese a su curiosidad empezó a estudiar cada una de las nebulosas con ayuda de telescopios, descubriendo que estas no estaban constituidas por gas, sino por gran cantidad de estrellas.
Al tiempo, con el telescopio de Hooker se pudo estudiar cada estrella que formaba parte de las nebulosas y detecto unas variables de estrellas llamadas Cafeidas.
Las Cafeidas son estrellas donde mientras más luminosas era, más largo era su periodo, y gracias a su luminosidad las Cafeidas podían permitir conocer a la distancia que se encontraban en el espacio.
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Luminosidad de las cafeidas
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Hubble nombró a estas nebulosas " extragalácticas" por su independencia de la Vía Lactea.
Hubble y el universo extragaláctico
El nacimiento de la Radioastronomía
El estudio del universo se realizó durante la luz visible hasta el siglo XX. Los astrónomos no poseían de las tecnologías suficientes para construir detectores en rangos del espectro electromagnético diferentes del óptico. También hay que saber que la atmósfera terrestre es como una barrera que bloquea gran parte de la radiación que es emitida más allá del ultravioleta y del infrarrojo.
Pero esto cambió cuando en 1931, Karl Jansky descubrió ondas de radio que procedían de la Vía Láctea. Jansky construyó una antena grande para la recepción de ondas de 20MHz de frecuencia (son 15 metros de longitud de onda). Esta antena podía girar para apuntar hacia las diferentes direcciones. Karl estudió las posibles fuentes de interferencias, y encontró que la principal fuente era por las tormentas. Pero, también había un ruido electromagnético que estaba aún cuando la atmósfera estaba tranquila. El ruido aumentaba un rato cada día, y por lo que Jansky llegó a pensar que tal vez estaba relacionado con el Sol. Pero, luego de observar y observar, Karl Jansky llegó a la conclusión que la señal tenía un período de 23hs y 56 min., el período de rotación de la Tierra. Esto indicaba que la fuente de interferencia se encontraba ubicada en un punto de la esfera celeste que era fijo respecto de las estrellas. Jansky estudió los mapas estelares y concluyó que la misteriosa señal venía de la Vía Láctea, y que era particularmente intensa hacia el centro de nuestra Galaxia.
Este descubrimiento fue continuado por Grote Reber, que fue un ingeniero en telecomunicaciones que, en 1937, construyó un radiotelescopio parabólico (que solo observaba en la dirección del meridiano), y con este, Reber produjo un mapa del cielo en el que identificó varias radiofuentes (en Casiopea, el Cisne, y Tauro, entre otras).
Para el desarrollo de la radioastronomía fue clave el desarrollo de las telecomunicaciones y las técnicas de radas utilizadas para la Segunda Guerra Mundial.
Karl Jansky con su primer radiotelescopio
Radiotelescopio parabolico creado por Grote Reber
El descubrimiento de los quásares
El rápido desarrollo de la radioastronomía tras la segunda guerra mundial llevó a reconocer misteriosas fuentes de ondas de radio que, en el óptico, parecían estrellas muy débiles. En el año 1963, el astrónomo Marteen Schmidt evaluó su distancia y luminosidad de las radiofuentes, llegando a la conclusión de que estas se trataban de galaxias situadas en los confines del universo. Estas galaxias se destacaban por su luminosidad que eran superiores a las que ya se conocian previamente. Hoy sabemos que tales objetos llamados quásares, obtiene energía de agujeros negros supermasivos en sus regiones centrales.
El eco del Big Bang
La reconocida reliquia del big bang, una misteriosa radiación de microondas en el fondo del cielo, fue descubierta por Penzias y Wilson en 1965.
Estas mismas observaciones fueron confirmadas a partir de la interpretación de la ley de Hubble en términos generalizados del universo que tuvo su origen en una gran explosión.
Para poder estudiar en detalle la radiación de fondo, la NASA en 1989, envió al espacio la sonda COBE. A partir de este estudio, en 1992, los principales investigadores de la misión, John Mather y George Smoot, han detectado pequeñas irregularidades o “arrugas” de dicho fondo.
Unos pocos miles años después del big bang, por primera vez se obtuvo una imagen de cómo era el universo, esto no hubiera sido posible sin las observaciones del COBE.
A partir de la observación de esas pequeñas irregularidades se pudo concluir que eran las semillas de las galaxias y cúmulos de galaxias que pueblan el universo. La teoría del Big Bang seguía ganando fuerza y pasaba a tener una precisión considerable.
El lanzamiento del telescopio espacial Hubble
Luego de hacer varios estudios y experimentos con telescopios espaciales, en 1990 la NASA puso en órbita el telescopio espacial Hubble. El mismo se encontraba equipado con un espejo de 2,4 metros de diámetro y a la vez libre de las limitaciones que impone la atmósfera a las observaciones desde tierra.
Los astrónomos, luego de haber hecho algunas observaciones con el Hubble esperaban los primeros resultados.
Luego de un periodo corto de unas pocas semanas, las observaciones que se recibieron eran decepcionantes.
Lograr enfocar el telescopio correctamente parecía prácticamente imposible y a la vez las imágenes que se podían recibir tenían una calidad similar a la que habrían tenido con el telescopio en tierra.
Se pudo identificar que la causa del problema se trataba del espejo principal que tenía una forma defectuosa, por el cual el espejo resultaba ser muy plano en sus bordes.
Los astrónomos han tenido que imaginar soluciones para poder extraer datos útiles de las observaciones. Ya que la forma incorrecta del espejo era bien conocida, se han podido desarrollar unas técnicas, denominadas "de deconvolución", que permitió recuperar parte de esta interesante información.
Luego de tres años en busca de la solución, finalmente, el nuevo sistema óptico de corrección, denominado COSTAR (Corrective Optics Space Telescope Axial Replacement), logro hacer una especie de "gafas" para ayudar a ver bien al telescopio.
En diciembre de 1993, Siete astronautas abordaron el transbordador espacial en deavour que viajo hasta el telescopio. Durante 10 días, los astronautas lograron reemplazar uno de los fotómetros por el corrector COSTAR y también han realizado otras tareas, unas de ellas fue sustituir una de las cámaras, instalando ordenadores más potentes, etc.
Se han realizado 4 intervenciones en el telescopio. A medida que transcurría el tiempo, los detectores originales han sido cambiados por otros cada vez más sensibles y que tenían sus propios sistemas de compensación para la óptica incorrecta del espejo principal. Durante la última campaña, que tuvo lugar en mayo de 2009, el corrector COSTAR fue retirado y sustituido por un nuevo espectrógrafo.
Descubrimiento de Planetas Extrasolares
En el año 1995, los astrónomos Michel Mayor y Didier Queloz, utilizaron un pequeño telescopio y detectaron los primeros indicios de un planeta orbitando en torno a una estrella: 51 Pegaso. Es una estrella solar que está situada a 50 años luz de distancia en la constelación de Pegaso. Luego de este nuevo descubrimiento se siguió observando y se pudo mostrar que el planeta tenia una masa de al menos la mitad del planeta Júpiter y que orbitaba muy cerca de su estrella.
En los últimos años se ha ido mejorando las técnicas de medida, adaptando las herramientas a este tipo de observaciones y así, facilitando nuevos descubrimientos. La observación de un planeta extrasolar es un trabajo muy delicado, se trata de ver un pequeño cuerpo oscuro en la cercanía de un gran foco luminoso, que vendría a ser la estrella central.
Gracias a la fabricación de nuevos telescopios mas potentes y al desarrollo de instrumentación específica para la detección de planetas, los descubrimientos suceden de forma muy rápida. En octubre de 2009, la ESO comunicó la detección de 32 planetas desde su observatorio.
Las noticias mas recientes, luego de 51 Pegasi, es que se han detectado más de 400 planetas extrasolares formando parte de más de 300 sistemas planetarios
Estudios de Konstantin Tsiolkovsky
Konstantin Eduardóvich Tsiolkovsky (1857- 1935) fue un matemático y físico destacado que tras estudiar ciencias de Moscú, combinando su tarea de investigador, también trabajo como profesor de matemática. Era un visionario muy avanzado para su época.
Publico más de 500 trabajos sobre los viajes espaciales. Algunos de los trabajos eran innovadores como modelos de cohetes de propulsión liquida, diseños de cabinas presurizadas dobles para proteger contra meteoritos, giroscopio con asiento para proteger al piloto durante la aceleración del despegue y con control de altitud.
En el año 1883 hizo un proyecto de la nave a retropropulsión para los viajes interplanetarios. Año más tarde, en 1920, pensaba e idealizaba un cohete integrado por varios módulos que se iban desprendiendo en las etapas del viaje. En motores espaciales propuso combustible líquido basado en oxigeno e hidrogeno.
Aunque la mayoría de sus estudios no fueron conocidos en la sociedad científica hasta el 1918, partes de sus ideas sirvieron para hacer posible que el hombre ponga el primer satélite artificial en órbita. Como también se utilizaron sus estudios para crear la primera nave piloteada por un ser humano, Yuri Gagarin. Este cosmonauta ruso orbito en nuestro planeta por un cohete construido según los principios de Konstantin Tsiolkovsky.
