Breve historia de la astronomía: Astronomía moderna.

Al año de morir Galileo nacería en el Reino Unido Isaac Newton (1643-1727).
Newton fué un hombre de carácter difícil y formación autodidacta aunque asistió a la universidad de Cambridge y al Trinity College con pobres calificaciones su genio era indiscutible.
Precisamente por ese carácter y su naturaleza fuertemente competitiva consiguió cierto éxito social pero una pésima reputación personal.
Fue respetado durante toda su vida como ningún otro científico, y prueba de ello fueron los diversos cargos con que se le honró: en 1689 fue elegido miembro del Parlamento, en 1696 se le encargó la custodia de la Casa de la Moneda, en 1703 se le nombró presidente de la Royal Society y finalmente en 1705 recibió el título de Sir de manos de la Reina Ana.

Grandioso matemático y físico creo un nuevo telescopio, el reflector, que consta de dos espejos y una lente y permite mayor calidad de visionado que el refractor o Galileano.

Por desgracia su vida se vio plagada de escándalos y breves periodos de demencia, lo que no le impidió consumar la que es considerada la obra mas importante de la historia de la ciencia: Philosophiae naturalis principia mathematica (Principios matemáticos de la Filosofía natural ).

En esta obra mejora y completa el trabajo de Galileo (y lo admira públicamente)y enuncia sus tres leyes del movimiento cimentando la Mecánica Clásica (la explicación física del movimiento en nuestro entorno a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz).

1ª Ley (De la Inercia): Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser en tanto que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado

2ª Ley ( De la Fuerza): El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

3ª Ley ( De la Acción/Reacción): Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Ademas fundamenta matemáticamente el trabajo de Kepler gracias a la Ley de la gravitación universal. que establece que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.

Es decir que con la distancia la atracción disminuye muy rápidamente y que la masa de los cuerpos implicados es la causante directa de esta atracción.

Defiende con encono la experimentación como única fuente de conocimiento y las matemáticas como forma de entender nuestro mundo.

Newton declara y hay que entender que su mundo no es el nuestro, que la única forma de adentrarse en lo desconocido es entender que las herramientas para ello nos vienen dadas de antemano, nuestro valor, nuestro cerebro y la curiosidad como motor.
El conocimiento no emana de Dios, sino de la humanidad.

A pesar de su orgullo frente a sus paisanos mostró sobre todo al final una profunda humildad ante el cosmos y el vasto océano que supone todo lo que aún no es conocido.

Con el empuje teórico de Newton y las mejoras tecnicas en los telescopios la Astronomía resurge con fuerza, William Herschel (1738-1822) descubrirá Urano y construye sus propios telescopios con los que llega a identificar nebulosas.

Charles Messier (1730-1817) que creará un catálogo exaustivo de cuerpos celestesdel espacio profundo que constará de 110 objetos numerados con una M y un dígito.
El M1 será la Nebulosa del Cangrejo.

Pero ¿como saber algo de la composición de un objeto inalcanzable? ¿Habrá nubes de mazapán en lo más lejano del espacio?
La astronomía pronto encontraría una nueva herramienta para la invstigación de lo lejano.

Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) fué un físico alemán que investigo la electricidad y la óptica, es en ese campo donde revolucionó la astronomía.

Nosotros captamos una breve porción de la radiación que nos rodea a la que llamamos “luz visible” esa luz que define los colores que hacen nuestro mundo tan bello tiene unas cracteríticas físicas, como cualquier onda.

Supongamos que tomo una cuerda, yo tengo un extremo en mi mano y tu tienes el otro extremo.
Entonces yo sacudo el brazo una sola vez, se produce una vibración única que elevará la cuerda y la recorrerá en tu dirección. Esto es una onda.

¿Como puedo definir esta onda?
Pues lo primero que se te puede ocurrir es por su tamaño, tiene una altura y una anchura.
Pero además tiene una velocidad y un número de veces que se repite en un tiempo determinado. En este caso una vez.

Compliquemoslo, doy tres sacudidas seguidas y rápidas en, digamos, un segundo.

La altura que alcanza la cuerda se denomina AMPLITUD y es una medida de la “fuerza” de la onda, en sonido hablaríamos de Decibelios.

Las dos siguientes definiciones son más importantes en nuestro experimento.
La “anchura” es decir la distancia entre dos picos o entre dos valles se denomina LONGITUD DE ONDA que se mide en metros.

El número de veces por segundo que se repite la onda, en nuestro caso es tres, se llama FRECUENCIA y se mide en Hercios, Hz.

Con esto claro digamos pues que nuestra visión va entre una longitud de onda de 400 nm y los 700 nm, siendo el violeta los 400 y el rojo los 700. (nm significa nanó metro y corresponde a algo muy pequeño, 0.000 000 001 metros.)

Por ello la luz que tiene menos de 400 nm es ultravioleta y la de 700 nm infraroja.
Toda la luz que vemos se encuentra en este rango, la luz blanca al pasar por un prisma se descompone siguiendo las longitudes y frecuencias que la componen dando lugar al característico arco iris (llamado espectro visible).

Hay una relación entre longitud y frecuencia, cuanto menor sea la amplitud, mayor es la frecuencia, que se aprecia en el siguiente dibujo (pinchad para verlo en grande):

¿Qué significa esto para lo que nos ocupa?

En sus investigaciones Kirchhoff determinó Las tres leyes de la espectroscopia:

1º Un objeto sólido caliente produce luz en espectro continuo.
(si recordamos una fundición, el material aparece “blanco” cuando se vierte en un crisol).

2º Un gas tenue produce luz con líneas espectrales en longitudes de onda discretas que dependen de la composición química del gas
(discretas significa determinadas.)

3º Un objeto sólido a alta temperatura rodeado de un gas tenue a temperaturas inferiores produce luz en un espectro continuo con huecos en longitudes de onda discretas cuyas posiciones dependen de la composición química del gas.
(es decir que si “iluminas” con luz blanca un gas este absorbe una parte de esa luz y otr la deja pasar como un filtro e función de su composición.)

Un ejemplo es la llama de un mechero.

Si coloco un mechero de gas en una habitación oscura y entre el mechero y yo coloco un prisma, la luz se descompondrá creando un arco iris (espectro), pero este será incompleto.

El núcleo de la llama está incandescente y crea luz blanca (1ªley) pero está rodeado de gas (tenue) parcialmente quemado y deshechos más fríos que la llama, más amarillos o azules habitualmente.(2ª ley).
La luz blanca del núcleo atraviesa esta nube y al pasar por ella algunas longitudes de onda se absorben y se “pierden”(3ª ley).

En nuestro experimento esa luz llegará a nuestro prisma que arrojará su arco iris pero estará incompleto allí donde falten las longitudes absorbidas. La foto muestra el espectro resultante de la llama.

Pues una estrella es lo mismo pero inmensamente mayor.

El método permitía analizar la luz que nos llegaba del espacio y cotejarla con lo que sabíamos aquí.

El método era tan claro y fácil que en 1878 se predijo la existencia de un elemento nuevo, gracias a la espectroscopia de nuestro Sol, el Helio.
Hasta 1895 no se descubrió el Helio en la tierra.

La astronomía ya no se limitaba a catalogar cuerpos, ahora podía saber de que estaban hechos.
Pero ¿que pasa con lo que no se ve?

El siglo XX comenzó con una perspectiva nueva, era claro que la tierra no era el centro del universo...pero el Sol tampoco.

El desarrollo de la física y la observación darían la puntilla al orgullo humano, Edwin Hubble (que daría el nombre al famoso telescopio) (1894-1953) trabajo en el observatorio del Monte Wilson, hallá por 1920 este poseía el mayor telescopio del mundo, de 254 cm (que lejos de Galileo y sus 15 cm).
Allí culminó varias teorías que demostró como ciertas, El Universo es mucho mayor de lo esperado, el Sol es una estrella dentro de un mar de ellas que llamamos Galaxia (esto ya se sabía) pero hay MAS galaxias.

Hasta esa época Galaxia y Universo eran sinónimos.

Pero además usando un efecto de las ondas conocido como Doppler ( que basicamente dice que un objeto que emite ondas en movimiento varía las características de esas ondas en función de la dirección del movimiento. Imagina un veloz formula uno corriendo en tu dirección, el motor siempre ruge de la misma forma pero para ti el sonido es agudo hasta que te sobrepasa entonces comienza a ser grave.).

Esto también se aplica a la luz, los objetos que se acercan se desplaza su luz hacia el violeta, si se alejan hacia el rojo. Como es un desplazamiento proporcional, podemos medirlo y así saber si las estrellas se mueven y si se alejan o nó. Incluso podemos conocer su velocidad.

Lo sorprendente es que parecía que todo el universo se alejaba de nosotros, cuanto más lejanas con más rapidez se alejaban. Sólo las más cercanas parecían alejarse con lentitud.
Esto sólo tenía sentido si el propio universo, incluido el espacio entre galaxias, se estaba expandiendo.

La extrapolación inversa da como resultado que si todo se aleja, al invertir el tiempo todo tiene que haber estado mucho más cerca, a ese posible origen se le desprestigió llamándolo en tono de broma Big Bang.
No se quien hizo la broma, pero poca gente no conoce el Big Bang.

Otra magnitud llegaba a la Astronomía: El Tiempo.

Los años 30 trajeron una nueva forma de observar el cielo, el radiotelescopio, que básicamente es una gigantesca antena para captar la radiación no visible.
Rayos X, Gamma, infrarrojos.
Con ellos se captan cosas como esta La galaxia de Andromeda vista con Rayos Gamma (pinchala para verla como Dios manda):
La física, en especial la relatividad ha aportado herramientas para entender nuestro mundo pero ni yo poseo los conocimientos ni probablemente sea cumplir mi promesa de brevedad esta tercera y (por fin) última entrega.
El conocimiento es cada vez más profundo y especializado, no hay Newtons ni Galileos en la astronomía modernas capaces de construir y teorizar en la vanguardia pero muchos descubrimientos observacionales aún dependen de que gente como tú pase frío y sueño con pequeños telescopios intentando ver allí, donde nadie ha estado jamás.

Por último, unas palabras de los últimos años de Newton, que reflejan el gigante que llegó a ser entre nosotros, la raza humana:

«No sé cómo puedo ser visto por el mundo, pero en mi opinión, me he comportado como un niño que juega al borde del mar, y que se divierte buscando de vez en cuando una piedra más pulida y una concha más bonita de lo normal, mientras que el gran océano de la verdad se exponía ante mí completamente desconocido.»

Al final solo los sabios conocen la verdadera importancia de su propio conocimiento.