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Entradas etiquetadas como ‘Astronomía’

¿Cómo se imaginaban la Luna en el siglo XIX?

Fotografía de un molde de escayola construido por Nasmyth recreando la región del cráter Copérnico. Publicada en ‘La Luna: considerada como un planeta, un mundo y un satélite’ (1874).

Fotografía de un molde de escayola construido por Nasmyth recreando la región del cráter Copérnico. Publicada en La Luna: considerada como un planeta, un mundo y un satélite (1874).

Por Montserrat Villar y Mar Gulis (CSIC)*

Mira esta fotografía de un cráter lunar. ¿Dirías que es real o que se trata de una maqueta? Publicada en 1874 por el ingeniero mecánico e inventor James Nasmyth (1808-1890) y el astrónomo James Carpenter (1840-1899), la imagen solo puede ser una recreación…  aunque es sorprendentemente buena para la época.

Pese a que por aquel entonces hacía varias décadas que se habían empezado a obtener fotografías de nuestro satélite, la calidad no era suficiente para resaltar los detalles de su superficie con la nitidez que los autores deseaban. En lugar de esto, Nasmyth construyó moldes de escayola del relieve lunar inspirados en observaciones telescópicas realizadas junto a Carpenter. Los moldes fueron iluminados con diferentes intensidades y desde distintos ángulos, controlando las condiciones con exquisito cuidado, y posteriormente fotografiados.

Hoy en día algunas de esas imágenes siguen dando a primera vista la impresión de haber sido tomadas in situ. Pero hay más. Nasmyth y Carpenter no limitaron su recreación de la Luna a estos moldes –que en la actualidad se conservan en el Museo de la Ciencia de Londres–. En su libro La luna: considerada como un planeta, un mundo y un satélite, donde se incluyeron las fotografías, los autores trataron de describir otras sensaciones que experimentaría en la Luna un ser humano que encontrara un método para poder respirar.

Molde de escayola de una porción de la superficie lunar realizado por Nasmyth. / Museo de Ciencias , Londre (CC-BY-NC-ND-2.0.)

Molde de escayola de una porción de la superficie lunar realizado por Nasmyth. / Museo de Ciencias , Londres (CC-BY-NC-ND-2.0.).

Detallaron, por ejemplo, los efectos de la ausencia de aire. Incluso cuando el Sol o la Tierra brillaran altos sobre el horizonte, al no haber difusión de la luz como ocurre en nuestra atmósfera, se vería un cielo totalmente negro salpicado por las luces de estrellas y planetas, que se apreciarían con mayor nitidez que en cualquier noche terrestre.

Nasmyth y Carpenter también imaginaron los cambios en el paisaje producidos por los marcados juegos de luces y sombras sobre el relieve lunar; o los contrastes de color debidos a la composición de la superficie, donde diferentes minerales darían coloraciones especiales y únicas a la escena.

Además recrearon el espectáculo de un eclipse solar producido por la Tierra. En la ilustración realizada por Nasmyth,  se aprecia el Sol en la distancia eclipsado por nuestro planeta, tal y como lo vería un observador en  la Luna. Su forma empieza a despuntar detrás del círculo terrestre, que tiene un tamaño aparente unas cuatro veces mayor. La corona aparece impresionante. La luz solar atraviesa la fina capa de la atmósfera de nuestro planeta rodeándolo de un halo brillante y rojizo que ilumina un paisaje montañoso y salvaje donde reina la desolación.

El Sol eclipsado por la Tierra visto desde la Luna. / Ilustración de James Nasmyth.

El Sol eclipsado por la Tierra visto desde la Luna. / Ilustración de James Nasmyth.

Junto a sugerentes imágenes, en el libro también hay espacio para el “mortal silencio que reina en la luna”: “Mil cañones podrían ser disparados y mil tambores golpeados en aquel mundo sin aire, pero ningún sonido saldría de ellos. Labios que podrían temblar, lenguas que intentarían hablar, pero ninguna de sus acciones rompería el silencio de la escena lunar”.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en el grupo de Astrofísica extragaláctica. 

Agujeros negros: los dragones de las galaxias

M. VillarPor Montserrat Villar (CSIC)*

Érase una vez un dragón que dormitaba en el interior de una gruta, en pleno corazón del reino. Los habitantes de aquel país vivían plácidamente y sin grandes avatares, salvo los propios de una existencia cotidiana. Todos sabían que allí moraba un temible monstruo. Sin embargo, residían despreocupados pues este pasaba los días escondido y tranquilo, sin molestar a nadie. Salvo a quienes entraban en la cueva: estos no regresaban jamás. La bestia entonces despertaba y las consecuencias eran devastadoras.

Muchas galaxias, incluida nuestra Vía Láctea, contienen agujeros negros en sus centros. Son los monstruos de nuestra historia. Los denominamos ‘supermasivos’ por sus masas enormes. Si usamos la de nuestro Sol como unidad, las masas pueden estar en un rango de entre unos pocos millones y hasta 20 mil millones de soles. Habría que juntar todas las estrellas de una galaxia como la Gran Nube de Magallanes para reunir una masa equivalente. Con la asombrosa diferencia de que ocuparían un volumen menor que el del Sistema Solar.

Superviento

Impresión artística de un superviento generado en el entorno de un agujero negro en la galaxia activa NGC 3783. / ESO-M. Kornmesser.

En general, los agujeros negros supermasivos se hallan en estado latente. No sabríamos de su existencia si no fuera porque vemos que las estrellas y el gas en las proximidades del centro galáctico se mueven tan deprisa y en un volumen tan pequeño, que solo un agujero negro puede explicar movimientos tan extremos. Sin embargo, en un 10% de las galaxias estos agujeros negros presentan una actividad frenética. Son las llamadas galaxias activas. En ellas el agujero negro está siendo alimentado; aportes suficientes de material (gas, estrellas) hacen que se active. Como el dragón que dormita tranquilo sin molestar a nadie hasta que entra algún incauto despistado y su furia se desata. En estos casos la actividad del agujero negro puede hacer que el centro de una galaxia brille tanto como decenas, hasta miles de galaxias juntas. Esta luz tan intensa es emitida por material muy caliente cercano al agujero negro, pero situado fuera del horizonte de sucesos, pues nada que cruce este horizonte puede escapar, ni siquiera la luz.

Un descubrimiento de gran importancia realizado hace tan sólo unos 15 años ha mostrado que (dicho de manera simplificada) la masa de las estrellas de una galaxia y la del agujero negro supermasivo se hallan relacionadas, siendo la masa del agujero negro aproximadamente una milésima (0,1%) la de la galaxia. Es decir, cuanta más masa tiene uno, más masa tiene la otra. Como si lo que pesa el dragón de la historia estuviera relacionado con lo que pesan todos los habitantes del reino juntos.

Grafica

La masa del agujero negro supermasivo está íntimamente relacionada con la masa de las estrellas de la galaxia que lo alberga (K. Cordes y S. Brown, STScI).

Esto sugiere que la galaxia y el agujero negro central no se formaron y crecieron de manera independiente, sino que hubo algún mecanismo que los conectaba. Sin embargo, dada la enorme diferencia en masa, la región en la que se siente la gravedad del agujero negro es diminuta en relación a la galaxia entera. Esto puede imaginarse al comparar el tamaño de una moneda de euro con el de una ciudad como Madrid. ¿Qué mecanismos pueden conectar la evolución de algo tan pequeño y la de algo comparativamente gigantesco? Es una cuestión que actualmente causa un acalorado debate en la comunidad científica, puesto que su respuesta tiene implicaciones importantes en cuanto a nuestra comprensión de la formación y la evolución de galaxias.

Un posible mecanismo es el de los llamados ‘supervientos’. Los modelos predicen que con su enorme potencia, la energía liberada en las proximidades del agujero negro activo podría ser capaz de expulsar gran parte del gas en las galaxias en formación. Este ‘superviento’ privaría a las galaxias de buena parte del combustible necesario para formar nuevas estrellas y alimentar el agujero negro. Así, la energía inyectada en el medio circundante regularía simultáneamente el crecimiento del agujero negro y el de la galaxia que lo alberga, que podría así ralentizarse, llegando incluso a detenerse. Según esto, los agujeros negros supermasivos ‘conspiraron’ en los inicios para manipular la formación de las galaxias; algo comparativamente minúsculo consiguió así moldear la evolución de algo gigantesco.

El dragón de la historia no ha medido las consecuencias de su devastadora violencia: ha destruido su entorno causando dramáticos efectos que impiden el crecimiento futuro de la población del reino y ha provocado además su propia muerte por inanición.

¿O no…?

¿Qué ocurrirá si un día, cuando todo parezca inerte y en calma, un aventurero temerario se arriesgue a entrar en la gruta?

¿Volverá a despertar el monstruo?

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) en el grupo de Astrofísica extragaláctica. 

El origen del universo: las tres grandes evidencias del Big Bang

AutorPor Alberto Fernández Soto (CSIC)*

Todo cambia: nosotros, otros seres vivos, la geografía de nuestro planeta, etc. El universo también evoluciona, aunque habitualmente lo hace en escalas de tiempo mucho mayores. Existen procesos, como la explosión de una supernova, que podemos observar en tiempo real. Pero además el cosmos cambia como un todo, y hace aproximadamente 13.800 millones de años conoció la mayor transformación que podemos imaginar: surgió de repente, de modo que la materia, la energía, e incluso el espacio y el tiempo aparecieron espontáneamente a partir de la nada en lo que hoy llamamos la ‘Gran Explosión.

Esta es una idea difícil de digerir, y como tal requiere evidencias muy sólidas que la apoyen. Tres son las grandes pruebas en que se basa:

  1. El universo se expande. Edwin Hubble observó hacia 1925 que las galaxias se alejan unas de otras a velocidades proporcionales a la distancia entre ellas. Georges Lemâitre había probado anteriormente que un universo en expansión representaba una solución válida de las ecuaciones de Einstein, aunque éste se había mostrado reticente (sus ecuaciones son correctas, pero su física es abominable, cuentan que le dijo). Si el cosmos se encuentra en expansión es fácil imaginar que en el pasado ocupaba un volumen mucho menor y, en el límite, un volumen nulo. Tal instante, en el que la temperatura y la densidad serían extremadamente altas, es lo que llamamos ‘Gran Explosión’ o ‘Big Bang’.
  1. La composición del universo es tres cuartos de hidrógeno y un cuarto de helio, los dos elementos más ligeros. Todo el resto de la tabla periódica, incluyendo los elementos que componen la mayor parte de nuestros cuerpos y nuestro planeta (silicio, aluminio, níquel, hierro, carbono, oxígeno, fósforo, nitrógeno, azufre…), representa aproximadamente el 2% de la masa total. Cuando hacia 1950 algunos físicos (entre ellos Fred Hoyle, William Fowler y el matrimonio formado por Geoff y Margaret Burbidge) entendieron por primera vez las ecuaciones que regían las reacciones nucleares en las estrellas, probaron que todos esos átomos ‘pesados’ habían nacido en los núcleos estelares. George Gamow, Ralph Alpher y Robert Herman aplicaron las mismas ecuaciones a la ‘sopa’ de partículas elementales que debería haber existido en los primeros instantes del universo, teniendo en cuenta su rápido proceso de enfriamiento. Dedujeron que, aproximadamente tres minutos después del instante inicial, la temperatura habría bajado lo suficiente como para frenar cualquier reacción nuclear, dejando un universo con las cantidades observadas de hidrógeno y helio.

    Arno Penzias y Robert Wilson en la antena de Holmdel (Bell Labs, Nueva Jersey) con la que descubrieron la radiación de fondo de microondas. / NASA.

    Arno Penzias y Robert Wilson en la antena de Holmdel (Bell Labs, Nueva Jersey) con la que descubrieron la radiación de fondo de microondas. / NASA.

  1. Si el universo nació en ese estado indescriptiblemente caliente y se ha ido enfriando, ¿cuál será su temperatura actual? Eso se preguntaban Robert Dicke, Jim Peebles, Peter Roll y David Wilkinson en Princeton a mediados de los sesenta. Antes de completar su antena para intentar medir esa temperatura, supieron por un colega que dos astrónomos de los cercanos laboratorios Bell, que utilizaban una gran antena de comunicaciones para medir la emisión de la Vía Láctea, detectaban un ruido de fondo que no conseguían eliminar. Arno Penzias y Robert Wilson habían descubierto, sin saberlo, la radiación de microondas causada por la temperatura de fondo2,7 grados Kelvin (aproximadamente menos 270 grados)– que constituye el eco actual de la Gran Explosión.

Otros resultados recientes, como la medida de la tasa de expansión del universo a partir de observaciones de supernovas (1998) o la detección de escalas ‘fósiles’ características en el agrupamiento de galaxias (2005), han permitido estimar con precisión los parámetros del modelo. Así, la edad del universo es 13.800 millones de años (con una precisión menor del 1%).

La evolución de la estructura del universo según una simulación por ordenador, en escalas de tiempo que cubren desde hace 12.800 millones de años (línea superior) al presente (línea inferior), y escalas de tamaño que van desde 325 (columna izquierda) a 50 millones de años-luz (columna derecha). / Millennium-II Simulation: M. Boylan-Kolchin et al. (Max Planck Institute for Astrophysics), Volker Springel (Heidelberg Institute for Theoretical Studies).

La evolución de la estructura del universo según una simulación por ordenador, en escalas de tiempo que cubren desde hace 12.800 millones de años (línea superior) al presente (línea inferior), y escalas de tamaño que van desde 325 (columna izquierda) a 50 millones de años-luz (columna derecha). / Millennium-II Simulation: M. Boylan-Kolchin et al. (Max Planck Institute for Astrophysics), Volker Springel (Heidelberg Institute for Theoretical Studies).

Eso sí, menos de un 5% del contenido del cosmos es la materia que estamos acostumbrados a ver. Existe otro tipo de materia del que hay una cantidad cuatro veces mayor que de materia normal –sólo notamos su efecto gravitatorio, y la llamamos ‘materia oscura–. Además una nueva componente, que llamamos ‘energía oscura a falta de un nombre mejor, representa casi un 75% del contenido del cosmos. ¿Su propiedad principal? Que genera una presión que se opone a la gravedad haciendo que el universo se encuentre en un proceso de expansión desbocada.

Hace 10.000 millones de años se formó nuestra galaxia, y nuestro sistema solar apareció solamente unos 5.000 millones de años atrás. En uno de sus planetas aparecieron hace casi 4.000 millones de años los primeros seres vivos: entes capaces de almacenar información genética, reproducirse y evolucionar. Tuvieron que pasar casi todos esos años para que, prácticamente ayer, apareciera una especie de primate capaz de observar el mundo a su alrededor, hacerse preguntas, y almacenar información de un nuevo modo: el instinto, el habla, la escritura, la cultura, la ciencia…

La cosmología observacional ha conseguido hoy responder a muchas preguntas que hace poco más de un siglo eran absolutamente inatacables para la física. No obstante un gran número de nuevos problemas se han abierto: ¿Qué es la materia oscura? ¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura y cómo provoca la expansión? ¿Qué produjo la asimetría inicial entre materia y antimateria? ¿Tuvo el universo temprano una fase inflacionaria de crecimiento acelerado? Multitud de programas observacionales y esfuerzos teóricos y computacionales se dedican a intentar resolver estas cuestiones. Esperamos que al menos algunas de ellas tengan respuesta en los próximos años.

 

* Alberto Fernández Soto investiga en el Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) y en la Unidad Asociada Observatori Astronòmic (UV-IFCA). Junto con Carlos Briones y José María Bermúdez de Castro, es autor de Orígenes: El universo, la vida, los humanos (Crítica).

Astrología: ¿verdadero o falso?

M. VillarPor Montserrat Villar (CSIC)*

La creencia en la astrología sigue muy arraigada en la sociedad. Aún hoy de vez en cuando saltan a los titulares instituciones educativas de prestigio que deciden acoger u organizar cursos y congresos dedicados a la astrología, no desde un punto de vista histórico y crítico, sino para la promoción de sus prácticas supuestamente adivinatorias. Quizás el secreto de su popularidad está en esa componente psicológica que apela a las emociones de la gente y su necesidad de aferrarse a algo tangible que dé respuestas y arroje luz sobre un destino incierto. De hecho, es notable la reacción que despierta entre sus numerosos seguidores cualquier argumento que se presente en contra de la astrología. Esto a menudo va seguido de virulentas acusaciones de dogmatismo infundado, inquisición al amparo de la ciencia, censura intelectual, etc.

Según esta pseudociencia, a partir de la observación e interpretación de la posición y el movimiento de los astros, es posible conocer y predecir el destino de los seres humanos y pronosticar los sucesos terrestres. Sostiene, además, que dicha posición en el momento del nacimiento de un individuo influye en su carácter.

Desmontemos la astrología sometiéndola a una serie de pruebas.

Zodiaco

Foto: Chris Lexow

Prueba nº 1. ¿Son estas afirmaciones coherentes con el conocimiento científico?

La respuesta es no.

Si realmente los astros influyen en nuestra personalidad y destino, debe explicarse cómo y por qué sucede esto respetando el conocimiento científico universalmente aceptado. En caso de cuestionarlo, debe aportarse una explicación válida alternativa.

Todos los fenómenos de la naturaleza son consecuencia de cuatro fuerzas o interacciones fundamentales: la gravitatoria, la electromagnética, la débil y la fuerte. La supuesta interacción astrológica entre los planetas y los seres humanos debe por tanto realizarse por medio de una de estas fuerzas. Sin embargo, ninguna puede explicarla. Dado que la Luna ejerce una atracción gravitatoria obvia sobre la Tierra (claramente manifiesta en el fenómeno de la mareas), cabría pensar que esta es la fuerza responsable. Sin embargo, unos cálculos muy sencillos contradicen esta hipótesis, pues las fuerzas ejercidas por los planetas del Sistema Solar sobre el bebé recién nacido son despreciables.

Viéndolo desde otro ángulo, podría ser que los planetas emitieran algún tipo de radiación a través de la cual ejercerían su influencia. Sin embargo, estamos inundados de radiaciones de origen terrestre (artificial o natural) incomparablemente más intensas que cualquier emisión planetaria que pueda alcanzarnos.

FirmamentoNo existe una explicación satisfactoria dentro del conocimiento científico acumulado a lo largo de los siglos. Los defensores de la astrología aducen entonces que hay muchos fenómenos que no se comprenden y esto no significa que no sean reales. ¿Puede la ciencia afirmar que no existe una fuerza o radiación capaz de ejercer esa influencia astrológica? Es decir, ¿puede demostrarse la no-existencia de estas? Siendo totalmente estrictos, y por improbable que pudiera resultar, la respuesta es no.

Bien… Asumamos por un momento que existe una fuerza y/o radiación misteriosa, aún por descubrir, cuya única manifestación conocida es la de la influencia de los astros en el carácter y destino de las personas y los sucesos terrestres; una fuerza o radiación que ha escapado a la detección de los aparatos y experimentos más sensibles, pero que, sorprendentemente, tiene efectos extraordinarios sobre los seres humanos.

Pasemos entonces a la prueba nº 2. ¿Ha sido demostrada la capacidad predictiva de la astrología?

De nuevo la respuesta es negativa. Siempre que se han sometido a tests de diversa naturaleza los supuestos aciertos de la astrología se ha demostrado que son el resultado esperado del simple azar, o de una predicción totalmente obvia o de una interpretación (incluso ejecución) sesgada y errónea de los experimentos realizados. A pesar de los numerosos intentos, nunca se han confirmado las correlaciones esperadas partiendo de las hipótesis astrológicas (por ejemplo, signo zodiacal versus actividad profesional, versus un rasgo particular de la personalidad, etc). Es decir, todos los estudios realizados bajo el escrutinio implacablemente escéptico del rigor científico han mostrado que no hay relación alguna entre la posición de los astros en el momento del nacimiento y la personalidad y el destino de los individuos.

Guercino_Astrologia

Personificación de la astrología / Archer M. Huntington Museum Fund, 1984

Finalicemos con la prueba nº 3. ¿Se ha adaptado la astrología al avance del conocimiento científico?

Tampoco. Las doctrinas astrológicas no se han actualizado, salvo algunos burdos intentos que a través de un lenguaje farragoso y ambiguo pretenden transmitir una imagen de modernidad y rigor científico que poco tiene de veraz. Por ejemplo, desde sus comienzos hace varios miles de años, las predicciones astrológicas se basaban en los planetas conocidos entonces, es decir, los que se pueden observar a simple vista: Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno. ¿Qué ocurre con Neptuno y Urano, descubiertos en los siglos XVIII y XIX respectivamente? ¿Qué ocurre con los grandes satélites de los planetas exteriores como Júpiter o Saturno? ¿O con los muchos miles (probablemente millones) de asteroides situados entre las órbitas de Marte y Júpiter?

Continuaremos a la espera de que los astrólogos expliquen qué influencia tienen (o no) y por qué todos estos elementos del Sistema Solar son sistemáticamente ignorados. O por qué se ignoran constelaciones como Ofiuco, que el Sol también atraviesa en su recorrido aparente por la bóveda celeste, además de las del Zodíaco tradicional. Seguiremos a la espera de una explicación de por qué gemelos univitelinos tienen destinos totalmente dispares, o por qué miles de personas de diferente signo zodiacal fallecen el mismo día como consecuencia de una catástrofe natural o por qué… en fin, podríamos seguir hasta el infinito con la lista de incongruencias.

Por tanto:

  • No hay ninguna explicación conocida que pueda sustentar los principios astrológicos.
  • No ha sido demostrado que los planetas influyan en el carácter y el devenir de los seres humanos. Por el contrario, se ha demostrado que la astrología no tiene capacidad predictiva.
  • La astrología continúa estancada en ideas obsoletas que no se han actualizado de acuerdo con los conocimientos científicos adquiridos a lo largo de los siglos, lo cual da lugar a inconsistencias insalvables.

Astrología: ¿verdadero o falso?

Falso.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica. 

La mutación de la Luna

FJ BallesterosM. VillarPor Montserrat Villar (CSIC) y Fernando J. Ballesteros (UV)*

Ya no me atrevo a macular su pura
aparición con una imagen vana,
la veo indescifrable y cotidiana
y más allá de mi literatura.

(Fragmento del poema “La Luna” de Jorge Luis Borges, 1899-1986)

Luna pura y sin mácula, Luna de plata o cristal: estas ideas, que encontramos en infinidad de poemas y obras pictóricas, se remontan a hace más de 2.300 años, época en la que Aristóteles planteaba su visión del cosmos. Según el gran filósofo griego, el universo se divide en dos mundos: el sublunar, la Tierra, donde todo es corrupto y mutable, y el supralunar, el de lo inmutable, armónico y equilibrado. La Luna para Aristóteles, como antesala de ese mundo supralunar, es un astro puro y perfecto.

La cosmología de Aristóteles prevaleció en Europa hasta el Renacimiento, pues era considerada por la Iglesia acorde con las Sagradas Escrituras, al mantener a la Tierra y al ser humano en el centro del universo y de la creación. Sobrevivió asimismo su concepción de la Luna y esto queda patente en numerosas obras de arte. Aún en la época barroca perviven estas ideas, como puede apreciarse en muchas representaciones de la Inmaculada, que muestran a la Virgen María tal y como es descrita en el Apocalipsis (12,1): “Apareció en el cielo una señal grande, una mujer envuelta en el sol, con la Luna bajo sus pies, y sobre la cabeza una corona de doce estrellas”. En estas obras en general aparece la Luna como una superficie cristalina y sin defectos. Esta imagen de la Luna pura aparecía vinculada a la de la virgen inmaculada como consecuencia del sincretismo paleocristiano, que había asociado la virgen María a la popular diosa cazadora Diana, virgen también y diosa de la Luna. Así, la perfección lunar era una alegoría perfecta de la Inmaculada Concepción.

Sin embargo, con una mirada a nuestro satélite nos damos cuenta de que su superficie no es perfecta, sino que presenta contrastes entre zonas claras y oscuras; son las popularmente llamadas ‘manchas’ de la Luna. Hoy sabemos que se deben a variaciones de las propiedades geológicas y de composición de unas regiones a otras. Son apreciables a simple vista y en siglos pasados trataron de explicarse de diferentes maneras.

La idea de una superficie lunar irregular e imperfecta, con valles y montañas como la Tierra, había sido ya planteada en la era precristiana. Sin ir más lejos, de Plutarco proviene la idea de que las manchas oscuras visibles sobre la Luna debían ser mares, cuando al compararla con la Tierra escribió: “De igual forma que en la Tierra hay grandes y profundos mares, […] también los hay en la Luna”. Sin embargo, hacia la Edad Media y siglos posteriores aún había intentos de reconciliar esas ‘manchas’ con la filosofía aristotélica. Para ello, unos pensaron que nuestro satélite había sido parcialmente contaminado por la corrupción de la Tierra en el mundo sublunar. Otros, siguiendo a Clearco, discípulo de Aristóteles, defendían que la Luna era un espejo perfecto que reflejaba los continentes de la Tierra. Rodolfo II de Bohemia, patrón de Kepler, incluso aseguraba identificar la península italiana en las manchas lunares.

Con todo, la idea de una Luna lisa e inmaculada era la norma en las representaciones artísticas. Sin embargo, algunos artistas se alejaron de la norma y representaron nuestro satélite en su obra de manera bastante realista. El ejemplo más antiguo conocido corresponde al pintor flamenco Jan van Eyck (h. 1390-1441), que ejecutó un díptico de la Crucifixión y el Juicio Final hacia 1435-1440 (actualmente en el Museo Metropolitano de Arte de Nueva York). En la escena del Calvario la imagen de la Luna es diminuta, de no más de unos pocos centímetros de diámetro, pero de tamaño suficiente para ilustrar una serie de claroscuros, algunos de los cuales han sido identificados con rasgos lunares reales. Se considera la primera imagen realista de nuestro satélite, anterior incluso a los dibujos realizados por Leonardo da Vinci unos setenta años más tarde, hacia 1510.

Díptico de La Crucifixión y el Jucio Final

Díptico de La Crucifixión y el Jucio Final (Jan van Eyck, h. 1435-1440).

En 1609 Galileo utilizó por primera vez un telescopio para estudiar el Cosmos. Sus dibujos representando las fases lunares y el relieve de nuestro satélite son, además de un valioso documento científico, una obra de extraordinaria belleza. Curiosamente no consta que realizara ninguna observación telescópica de eclipses lunares, como el que tendremos oportunidad de ver en la madrugada del 27 al 28 de septiembre, aunque sin duda debió observarlos. Lo que sí mostró su estudio de la Luna es que lejos de ser perfecta, es rugosa; está llena de cráteres y montañas. Era la prueba definitiva de su imperfección. El cambio de visión hacia esta nueva Luna quedaría plasmado en el arte por primera vez por el pintor florentino Ludovico Cigoli (1559-1613), amigo y admirador de Galileo. En su última obra (1612), la Inmaculada de los frescos de Santa Maria Maggiore en Roma, la Virgen aparece sobre una Luna plagada de cráteres, muy parecida a la que dibujara Galileo a partir de sus observaciones y en cuyos dibujos se inspiró el artista. De esta manera Cigoli incorporaba en su trabajo artístico y difundía los resultados de los estudios de Galileo. Dejaba además constancia de una convicción profunda: la religión debe dar cabida a los avances científicos. O, dicho de otra manera, la fe debe adaptarse al progreso del conocimiento.

Dibujos de la Luna de Galileo y Virgen de Cigoli

Dibujos de la Luna realizados por Galileo (izqda.) y Virgen Inmaculada de Cigoli (derecha).

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica. Fernando J. Ballesteros es jefe de instrumentación en el Observatorio Astronómico de la Universidad de Valencia.

A la caza del agujero negro en el corazón de la Vía Láctea

M. VillarPor Montserrat Villar (CSIC)*

Si pudiéramos reducir el tamaño de la Tierra al de un azucarillo, nuestro planeta se convertiría en un agujero negro. En teoría, lo mismo ocurriría con cualquier objeto siempre que contáramos con un sistema capaz de comprimirlo lo suficiente: una casa, una mesa, yo misma. Por debajo de un tamaño crítico el efecto de la gravedad será imparable: ninguna fuerza podrá impedir el colapso e inevitablemente se formará un agujero negro. Ese tamaño crítico viene determinado por el llamado ‘radio de Schwarschild’ y depende únicamente de la masa del objeto en cuestión. Es decir, conocida la masa, el radio de Schwarschild se deduce con facilidad. Para la Tierra es aproximadamente 1 centímetro, mientras que para el Sol son unos 3 kilómetros. Por tanto, si el Sol se redujera a una bola de unos 3 kilómetros de radio, nada impediría que se convirtiera en un agujero negro.

Agujero negro

Distorsión visual que observaríamos en las proximidades del agujero negro en el centro de la Vía Láctea debida a los efectos de la gravedad.

La existencia de un agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, fue propuesta en 1971 a partir de evidencias indirectas. Las pruebas concluyentes empezaron a acumularse hacia 1995 y hoy su existencia está confirmada. ¿Cómo lo sabemos?

Para comprobarlo necesitamos determinar cuánta masa hay en el centro galáctico y el volumen que ocupa. Si es menor que el correspondiente al ‘radio de Schwarchild’, tendremos la prueba definitiva. Sin embargo, no podemos ver un agujero negro. En el interior de dicho radio (que coincide con el llamado horizonte de sucesos del agujero negro), la fuerza de la gravedad es tan intensa que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. ¿Cómo medir la masa y el volumen de algo que no podemos ver?

Esto se ha logrado estudiando cómo se mueven las estrellas más cercanas a la localización de ese objeto invisible en el centro de nuestra galaxia, región llamada Sagitario A*. Puesto que la fuerza de la gravedad determina los movimientos de dichas estrellas, midiendo la velocidad, forma y tamaño de sus órbitas podremos inferir la masa responsable y determinar su tamaño máximo.

A mediados de la década de los 90 y durante casi veinte años se han rastreado los movimientos de unas treinta estrellas, las más próximas conocidas a Sagitario A*. Para estas observaciones astronómicas se utilizaron los mayores telescopios ópticos del mundo (telescopios VLT y Keck, en Chile y Hawai respectivamente). Así se obtuvo la visión más nítida conseguida hasta la fecha del centro de nuestra galaxia.

örbitas

Imagen generada por ordenador. Órbitas de las estrellas conocidas más próximas a Sagitario A* rastreadas a lo largo de veinte años (Keck/UCLA/A. Ghez).

La estrella más cercana a Sagitario A* tarda poco más de quince años en describir su órbita y se acerca a una distancia mínima equivalente a unas tres veces la distancia media entre el Sol y Plutón. Llega a alcanzar una velocidad de ¡18 millones de kilómetros por hora! Para explicar movimientos tan extremos se necesita una masa equivalente a cuatro millones de soles. El ‘radio de Schwarschild’ correspondiente a esta masa es de unos 13 millones de kilómetros. Medidas realizadas con técnicas diversas demuestran que ese objeto invisible ocupa un volumen con un radio de, como máximo, unos 45 millones de kilómetros; es decir, unas 3.5 veces el ‘radio de Schwarschild’. Aunque estrictamente no podemos afirmar que la masa central está contenida en un volumen inferior al de Schwarshchild, sabemos que se trata de un agujero negro. Pensemos que en un volumen menor que el que contiene al Sol y Mercurio, tendríamos que ‘empaquetar’ cuatro millones de soles. No hay explicación alternativa: nada que conozcamos puede tener una masa tan enorme y ocupar un volumen tan pequeño.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica

El ‘harén de Pickering’: 13 mujeres para la historia de la astronomía

Por Mar Gulis (CSIC)*

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A pesar de ser poco conocidas, estas 13 mujeres hicieron interesantes aportaciones a la astronomía / Wikipedia

No sabemos quién sacó esta fotografía, pero sí que la imagen fue tomada el 13 de mayo de 1913 en el Observatorio Astronómico de Harvard, en Estados Unidos. Y también que las 13 mujeres que aparecen en ella jugaron un papel importante en todo lo que aconteció en el interior de ese edificio. Fundado en 1839, el Observatorio comenzó su andadura centrándose en desarrollar los primeros trabajos astrofotográficos estadounidenses. Pero a partir de 1877, a raíz del nombramiento de su nuevo director, el astrónomo Edward Charles Pickering, toda la actividad se limitó a la fotografía estelar. Es entonces cuando entraron en escena las protagonistas de esta historia.

A finales del siglo XIX este grupo de 13 mujeres, conocidas hoy como ‘las calculadoras de Harvard’, se dedicaron a contar y clasificar estrellas en el Observatorio. Realizaban un trabajo tedioso y mecánico que, sin embargo, “ayudó a sentar las bases de la astrofísica moderna”, explica la filósofa del CSIC Eulalia Pérez Sedeño.

Entre ellas la apenas conocida Williamina Fleming desempeñó un rol crucial. Después de trabajar como criada en el hogar de Pickering, este la contrató para realizar tareas administrativas y cálculos matemáticos. Su eficacia hizo que el astrónomo confiara en ella para custodiar el archivo fotográfico del Observatorio y, con el tiempo, también le encargó reclutar y dirigir a otras mujeres que irían configurando lo que desafortunadamente se conoció como el ‘harén de Pickering’.

Annie Jump Cannon, Antonia Maury, Margaret Harwood o Henrietta S. Leavitt, entre otras, se fueron sumando a este grupo. Básicamente se dedicaban a catalogar y clasificar estrellas midiendo variables como el brillo, la posición y el color de cada astro a partir de placas fotográficas, un trabajo por el que obtenían salarios muy inferiores a los de los hombres.

Durante mucho tiempo estas mujeres cayeron en el olvido, eclipsadas por Pickering y otros astrónomos. “Se consideró que lo único que hacían era contar, computar espectros estelares. Sin embargo, con esos cálculos hicieron muchas cosas”, explica Pérez Sedeño, investigadora en el Centro de Ciencias Humanas y Sociales (CCHS-CSIC). Henrietta Levitt, quizá hoy la más conocida, “estudió más de 1.500 estrellas variables en las Nubes de Magallanes, estableciendo la relación entre la luminosidad o brillo de las estrellas y sus periodos. Esa relación es la espina dorsal de la escala de las distancias, que se utiliza para medir las distancias de las galaxias”.

Pérez Sedeño afirma que el ‘harén de Pickering’ es un ejemplo de cómo la historia de la ciencia a menudo se ha escrito a partir de los grandes nombres, casi siempre masculinos, olvidándose de la contribución de muchas mujeres a los avances científicos.

Para contrarrestar ese olvido se ideó ‘El diario secreto de Henrietta S. Leavitt’, un proyecto del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que trata de explicar cuáles fueron las aportaciones de esta científica. A través de varios audiovisuales, una Henrietta ficticia cuenta en qué consistió su trabajo en el Observatorio, cómo descubrió estrellas variables en la Pequeña Nube de Magallanes y quiénes son algunas de sus compañeras, ‘las calculadoras’ que tanto aportaron a la astronomía.

El universo es un globo que se hincha a toda velocidad

Balloon-AnalogyPor Mar Gulis

Una de las mejores imágenes para representar la expansión del universo es la de un globo que se hincha. Si sobre la superficie de este globo marcamos previamente unos puntos con tinta, veremos que los puntos no se mueven con respecto al globo, sino que la ‘cantidad de globo’ entre ellos aumenta a medida que lo inflamos. En el caso de que pudiéramos anclar observadores en las marcas, estos verían cómo se alejan mutuamente entre sí a velocidades proporcionales a su distancia, por más que ellos no gasten ninguna energía en moverse.

Las galaxias se parecen a estos puntos: flotan como objetos inertes en el espacio, pero se alejan entre sí arrastradas por el propio crecimiento de la ‘cantidad’ de espacio. Por esta razón no se puede hablar de un centro del universo, como no se puede hablar de un país que esté en el centro de la superficie terrestre.

Resulta muy fácil observar marcas en un pequeño globo desde fuera, pero en el caso de nuestro universo estamos situados dentro de algo que, por lo demás, es enorme. ¿Por qué entonces sabemos que las galaxias se alejan entre sí?

Como explica el físico del CSIC José Luis Fernández Barbón, para entenderlo hay que tener en cuenta que en la teoría de Einstein una expansión del espacio conlleva un ‘estiramiento de las ondas de luz que lo atraviesan. En consecuencia, si intercambiamos señales de luz entre dos galaxias que se alejan, la longitud de onda en recepción tiene que ser mayor que en emisión. Cuanto más tiempo dura el viaje de los fotones, más estiramiento sufrirán.

Ondas

Este efecto se parece al cambio de agudo a grave en el sonido de un tren que pasa por nuestro lado a gran velocidad (el llamado efecto Doppler). En astronomía se llama corrimiento al rojo cosmológico, un concepto clave para determinar las distancias de las galaxias lejanas: cuanto más rojas se ven, más lejos están y más rápido van. Esto es así porque en el espectro visible el rojo se corresponde con mayores longitudes de onda.

Corrimiento al rojo

Cuanto más lejos están las galaxias (eje vertical), mayor es la longitud de onda medida en nanómetros (eje horizontal) y, por tanto, más rojo se aprecia su espectro.

Estudiando el espectro de las galaxias podemos deducir a qué velocidades se alejan. Si nos fijamos en el cúmulo de Virgo, a una distancia media de 50 millones de años luz, veremos que todas se alejan de nosotros a velocidades entre 1.000 y 2.000 kilómetros por segundo. Y en el supercúmulo de Coma Berenice, a 300 millones de años luz, las velocidades oscilan entre 7.000 y 8.500 por segundo.

El corrimiento al rojo cosmológico ocurre con todas las galaxias, salvo las situadas en nuestro cúmulo local, como Andrómeda. En este caso, el desplazamiento del espectro se produce hacia el azul, lo cual quiere decir que, en lugar de alejarse, se acerca a nosotros a una velocidad de 60 kilómetros por segundo. Eso significa que dentro de 4.000 millones de años Andrómeda y la Vía Láctea se fusionarán, pero eso es otra historia…

 

Si quieres más ciencia para llevar sobre la expansión del universo y el corrimiento al rojo consulta el libro Los agujeros negros (CSIC-Catara), de José Luis Fernández Barbón, la web de divulgación sobre astronomía NASE y la web de Henrietta Leavitt del Instituto Astrofísico de Andalucía (CSIC).

¿Qué pasará si el universo no frena su expansión?

AutorPor José Luis Fernández Barbón (CSIC)*

El universo se expande, sí, pero ahora sabemos que lo hace de forma acelerada. Todas las galaxias lejanas se escapan de nosotros más rápido que las cercanas, pero además lo hacen hoy más deprisa que ayer. Esto significa que, de seguir así, todas ellas acabarán por aproximarse a la velocidad de la luz, y también que hay galaxias en el universo cuya luz nunca llegará hasta nosotros. Aunque esperemos una eternidad, la fabricación constante de espacio entre medias impide que los fotones puedan completar el viaje.

Universo lejano

Campo ultraprofundo del Telescopio Hubble. La imagen recoge una colección de galaxias de las más distantes que se han logrado observar. / NASA,
ESA, S. Beckwith (STScI) y HUDF Team

Todas las consideraciones nos dicen que, en un espacio-tiempo en expansión acelerada como el que parece corresponder a nuestro universo, debe existir un horizonte de sucesos cosmológico. Desde nuestro punto de vista, ese horizonte se ve como una gigantesca esfera negra con un tamaño de unas 20.000 veces la distancia que nos separa de la galaxia de Andrómeda. Lo que sucede más allá de este horizonte siempre estará fuera del alcance de nuestros instrumentos.

Bajo la hipótesis de que la expansión acelerada se mantenga eternamente, acabaremos por tener a todas las galaxias lejanas congeladas sobre nuestro horizonte cosmológico, cada vez más tenues, hasta que los fotones de su luz sean tan débiles que no los podamos detectar. En este caso, la astronomía será poco interesante para nuestros descendientes.

Para ellos, después de fusionarse con Andrómeda, la Vía Láctea parecerá una isla solitaria en el centro de un universo vacío. Resultaría irónico que una visión ‘galactocéntrica’ acabara por imponerse miles de millones de años después de que el geocentrismo griego hubiera sido relegado por la historia. Si así fuera, vivimos en una época privilegiada, una época en la que todavía podemos echar la vista atrás y divisar las reliquias del Big Bang.

 

* José Luis Fernández Barbón es investigador del CSIC en el Instituto de Física Teórica (CSIC-UAM) y autor del libro Los agujeros negros (CSIC-Catarata).

Eclipses de Sol inscritos en caparazones de tortuga

Por Montserrat Villar (CSIC)*M. Villar

Los huesos del oráculo o ‘huesos oraculares’ son reliquias con más de 3.000 años de antigüedad. Se remontan a la segunda mitad de la era de la dinastía Shang que reinó en China central entre aproximadamente el 1550 y el 1050 aC. Se trata de pedazos de huesos de animal y de caparazones de tortuga inscritos con una forma primitiva de escritura china. Los adivinos de la corte los utilizaban para hacer profecías consultando a los espíritus ancestrales, pues se les atribuía el poder de influir en los vivos. Para ello, se preparaban las superficies puliendo los huesos de animal o la parte inferior de los caparazones de tortuga, y los adivinos preguntaban a los ancestros e interpretaban las respuestas a partir de las grietas que aparecían al aplicar calor con un metal incandescente. La pregunta y la respuesta se inscribían en el hueso, de ahí el nombre de huesos del oráculo.

No fue hasta 1899 cuando el académico Wang Yirong (1845-1900) descubrió los huesos oraculares y se dio cuenta de su importancia. Ocurrió en una botica. Se vendían como ‘huesos de dragón’ a los que, reducidos a polvo, se les atribuían propiedades curativas. Wang Yirong notó que algunos de ellos tenían inscripciones que identificó con escritura china antigua.

Desde entonces se han desenterrado más de 150.000 fragmentos cerca de la actual ciudad de Anyang, donde estuvo la capital de la dinastía Shang entre aproximadamente 1360 y 1050 aC. Los contenidos de las inscripciones (no todos las tienen) son variados: ritos y sacrificios religiosos, guerra, caza, viajes reales, etc. Los hay que contienen registros sobre fenómenos astronómicos, como cometas, eclipses, ¡e incluso manchas solares! En uno de estos huesos la inscripción menciona que “tres llamas se comieron el Sol y se vieron grandes estrellas”. Se trata de una alusión a un eclipse de Sol. Las llamas se refieren probablemente a la corona solar, que puede observarse a simple vista solo durante la fase de totalidad de un eclipse solar. El ver estrellas simultáneamente al Sol tampoco puede explicarse en otras circunstancias.

Huesos oraculares de la dinastía Shang. Se atribuía a los espíritus ancestrales el poder de influir en los vivos. Para realizar profecías, se preparaban las superficies puliendo huesos de animal o la parte inferior de caparazones de tortuga. Los adivinos preguntaban a los ancestros e interpretaban las respuestas a partir de las grietas que aparecían al aplicar calor con un metal incandescente. La pregunta y la respuesta se inscribían en el hueso. Crédito: Museo del Instituto de Historia y Filología (Taipei, Taiwan)

Huesos oraculares de la dinastía Shang. / Museo del Instituto de Historia y Filología (Taipei, Taiwan)

 

 

 

 

 

 

 

 

Datar este eclipse conllevó un trabajo detectivesco por parte de un equipo internacional de astrónomos e historiadores en la década de 1980. Las fechas que aparecen en los huesos son en general incompletas (el año, por ejemplo, no aparece). Mediante cómputos de ordenador de las posiciones relativas entre el Sol, la Luna y la Tierra en épocas pasadas, los investigadores calcularon las fechas de los eclipses solares totales observables en la zona de Anyang entre 1360 y 1050 aC. Combinando estos datos con información cronológica, también inexacta, sobre el adivino responsable (cuyo nombre sí aparece) y el rey para el que trabajaba, llegaron a la conclusión de que el eclipse mencionado sólo podía ser el ocurrido el 5 de junio del año 1302 aC.

Se han identificado con certeza 13 menciones a eclipses en huesos oraculares (siete lunares y seis solares), datados entre los siglos XIV y XII aC. Están entre los registros de eclipses más antiguos que han llegado hasta nosotros. Otros huesos contienen referencias (también entre las más antiguas de cualquier civilización) a entidades astronómicas como constelaciones, cometas y el planeta Júpiter.

Sea por la fascinación que los astros ejercen en el ser humano, por la creencia de que nuestro destino está escrito en las estrellas o por la necesidad de comprender fenómenos que se creían presagios de catástrofes (como los eclipses), el ser humano ha registrado los fenómenos astronómicos desde tiempos inmemoriales. En papel, en piedras o en caparazones de tortuga.

 

* Montserrat Villar es investigadora en el Centro de Astrobiología (INTA/CSIC) en el grupo de Astrofísica extragaláctica.