Su registro y la investigación de su origen viene a partir de la información que llega de ellos a través de laradiación electromagnética o de cualquier otro medio. La mayoría de la información usada por los astrónomos es recogida por ladetección remota, aunque se ha conseguido reproducir, en algunos casos, en laboratorios, la ejecución de fenómenos celestes, como, por ejemplo, la química molecular delmedio interestelar. Es una de las pocas ciencias en las que losaficionados aún pueden desempeñar un papel activo, especialmente sobre el descubrimiento y seguimiento de fenómenos como curvas deluz deestrellas variables, descubrimiento deasteroides ycometas, etc.
La palabraastronomía proviene del latínastrŏnŏmīa ([as.tro̞n.o̞mˈia]) y esta del griegoἀστρονομία (astronomia;[as.tron.omˈia]).[3] Está compuesta por las palabrasάστρον (astron;[ˈas.tron]) 'estrellas', que a su vez viene deἀστῆρ (aster;[asˈtɛːɾ]) 'estrella', 'constelación', yνόμος (nomos;[ˈno.mos]), 'norma', 'orden'.[3]
Ellexemaἀστῆρ (aster;[ˈasˈtɛːɾ]) está vinculado con las raícesprotoindoeuropeas *ster~/*~stel (sust.) 'estrella'[4] presente en la palabra castiza «estrella» que llega desde la latina «stella». También puede vérsele enastrología,asteroide,asterisco, y muchas otras.
El lexema ~νομία (nomia;[noˈmiaː] 'regulación', 'legislación'; viene deνέμω (nemo;[ˈne.mɔː]) 'contar', 'asignar', 'tomar', 'distribuir', 'repartir según las normas' y está vinculado a la raízindoeuropea *nem~ 'contar', 'asignar', 'tomar', distribuir'; más el lexema ~ία (ia;[ˈi.a]) 'acción', 'cualidad'. Puede vérsela endasonomía,macrotaxonomía,tafonomía ytaxonomía.[5]
Etimológicamente hablando la astronomía es la ciencia que trata de la magnitud, medida y movimiento de los cuerpos celestes.[6]
La astronomía surge desde que la humanidad dejó de ser nómada y se empezó a convertir en sedentaria; Después de formar civilizaciones o comunidades empezó su interés por los astros. Desde tiempos inmemorables se ha visto interesado en los mismos. Estos han enseñado ciclos constantes e inmutabilidad durante el corto periodo de la vida del ser humano, lo que fue una herramienta útil para determinar los periodos de abundancia para lacaza y larecolección o de aquellos como elinvierno en que se requería de una preparación para sobrevivir a los cambios climáticos adversos. La práctica de estas observaciones es tan cierta y universal que se han encontrado a lo largo y ancho del planeta en todas aquellas partes en donde han habitado los seres humanos. Se deduce entonces que la astronomía es probablemente uno de los oficios más antiguos, manifestándose en todas las culturas humanas.
En casi todas las religiones antiguas existía unacosmogonía que intentaba explicar el origen del universo, ligando este a elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua como la historia del ser humano. Antiguamente se ocupaba, únicamente, de la observación y predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada durante mucho tiempo de laFísica.
Parece ser que laspirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy precisos.En 1999 se descubrió enSajonia-Anhalt (Alemania) el famosodisco celeste de Nebra (del 1600 a. C.), que es la representación más antigua conocida de labóveda celeste. Quizá fueron losastrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez, el cielo enconstelaciones.Los antiguos griegos hicieron importantes contribuciones a la astronomía, entre ellas, la definición demagnitud.En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual del Sol fueron denominadasconstelaciones zodiacales.Laastronomía precolombina (posterior al siglo XII) poseíacalendarios muy exactos.
La inmutabilidad del cielo está alterada por cambios reales que el hombre en sus observaciones y conocimiento primitivo no podía explicar, y de allí nació la idea de que en el firmamento habitaban poderosos seres que influían en los destinos de las comunidades y que poseían comportamientos humanos, y que por tanto requerían de adoración para recibir sus favores o al menos evitar o mitigar sus castigos. Este componente religioso estuvo estrechamente relacionado al estudio de los astros durante siglos, hasta que los avances científicos y tecnológicos fueron aclarando muchos de los fenómenos que en un principio no eran comprendidos. Esta separación no ocurrió pacíficamente y muchos de los antiguosastrónomos fueron perseguidos y juzgados al proponer una nueva organización del universo. Actualmente estos factores religiosos sobreviven en la vida moderna comosupersticiones.
A pesar de la creencia común, los griegos sabían de la esfericidad de la Tierra. No pasó desapercibido para ellos el hecho de que la sombra de la Tierra proyectada en la Luna era redonda, ni que no se ven las mismas constelaciones en el norte delmar Mediterráneo que en el sur. En el modeloaristotélico lo celestial pertenecía a la perfección («cuerpos celestes perfectamente esféricos moviéndose en órbitas circulares perfectas») mientras que lo terrestre era imperfecto; estos dos reinos se consideraban como opuestos. Aristóteles defendía lateoría geocéntrica para desarrollar sus postulados. Fue probablementeEratóstenes quien diseñara laesfera armilar, que es unastrolabio, para mostrar el movimiento aparente de las estrellas alrededor de la tierra.
Laastronomía observacional estuvo casi totalmente estancada en Europa durante laEdad Media, a excepción de algunas aportaciones como la deAlfonso X el Sabio con sustablas alfonsíes, o los tratados deAlcabitius, pero floreció en el mundo con elImperio persa y lacultura árabe. Al final del siglo X, un gran observatorio fue construido cerca deTeherán (Irán), por el astrónomo persaAl-Khujandi, quien observó una serie de pasos meridianos del Sol, lo que le permitió calcular laoblicuidad de la eclíptica. También en Persia,Omar Khayyam elaboró una reforma al calendario que lo hacía más preciso que elcalendario juliano, acercándose alcalendario gregoriano. A finales del siglo IX, el astrónomo persaAl-Farghani escribió ampliamente acerca del movimiento de los cuerpos celestes. Su trabajo fue traducido allatín en el siglo XII.Abraham Zacuto fue el responsable en el siglo XV de adaptar las teorías astronómicas conocidas hasta el momento para aplicarlas a la navegación de la marina portuguesa. Esta aplicación permitió aPortugal ser la puntera en el mundo de los descubrimientos de nuevas tierras fuera de Europa.
Galileo añadió la novedad del uso del telescopio para mejorar sus observaciones. La disponibilidad de datos observacionales precisos llevó a indagar en teorías que explicasen el comportamiento observado (véase su obraSidereus Nuncius). Al principio solo se obtuvieron reglasAd hoc, como lasleyes del movimiento planetario de Kepler, descubiertas a principios del siglo XVII. FueIsaac Newton quien extendió hacia los cuerpos celestes las teorías de lagravedad terrestre y conformando laley de gravitación universal,[7] inventando así lamecánica celeste, con lo que explicó el movimiento de los planetas y consiguiendo unir el vacío entre las leyes de Kepler y la dinámica de Galileo. Esto también supuso la primera unificación de la astronomía y la física (véaseAstrofísica).
Tras la publicación de losPrincipios Matemáticos de Isaac Newton (que también desarrolló eltelescopio reflector), se transformó lanavegación marítima. A partir de 1670 aproximadamente, utilizando instrumentos modernos para medir la latitud y la longitud geográficas y los mejores relojes disponibles, se ubicó cada lugar de la Tierra en un planisferio o mapa, calculando para ello su latitud y su longitud. La determinación de la latitud fue fácil, pero la determinación de la longitud fue mucho más delicada, por su acoplamiento con la hora local. Los requerimientos de la navegación supusieron un empuje para el desarrollo progresivo de observaciones astronómicas e instrumentos más precisos, constituyendo una base de datos creciente para los científicos.
Ilustración de la teoría del "Big Bang" o primera gran explosión y de la evolución esquemática del universo desde entonces.
Durante los siglosXVIII alXIX, se presenta elproblema de los tres cuerpos, dondeEuler,Clairaut yD'Alembert llevan predicciones más precisas sobre los movimientos de la luna y los planetas. Este trabajo es perfeccionado porLagrange yLaplace, permitiendo estimar las masas de los planetas y lunas a partir de sus perturbaciones.[8]
A finales del siglo XIX se descubrió que, al descomponer la luz del Sol, se podían observar multitud delíneas de espectro (regiones en las que había poca o ninguna luz). Experimentos con gases calientes mostraron que las mismas líneas podían ser observadas en el espectro de los gases, líneas específicas correspondientes a diferenteselementos químicos. De esta manera se demostró que los elementos químicos en el Sol (mayoritariamentehidrógeno) podían encontrarse igualmente en la Tierra. De hecho, elhelio fue descubierto primero en el espectro del Sol y solo más tarde se encontró en la Tierra, de ahí su nombre.
Se descubrió que las estrellas eran objetos muy lejanos y con elespectroscopio se demostró que eran similares al Sol, pero con una amplia gama de temperaturas, masas y tamaños. La existencia de laVía Láctea como un grupo separado de estrellas no se demostró sino hasta el siglo XX, junto con la existencia de galaxias externas y, poco después, laexpansión del universo, observada en el efecto delcorrimiento al rojo. La astronomía moderna también ha descubierto una variedad de objetos exóticos como loscuásares,púlsares,radiogalaxias,agujeros negros,estrellas de neutrones, y ha utilizado estas observaciones para desarrollar teorías físicas que describen estos objetos. Lacosmología hizo grandes avances durante el siglo XX, con el modelo delBig Bang fuertemente apoyado por la evidencia proporcionada por la astronomía y la física, como laradiación de fondo de microondas, laley de Hubble y la abundancia cosmológica de los elementos químicos.
Durante el siglo XX, laespectrometría avanzó, en particular como resultado del nacimiento de lafísica cuántica, necesaria para comprender las observaciones astronómicas y experimentales.
Para ubicarse en el cielo, se agruparon las estrellas que se ven desde la Tierra enconstelaciones. Así, continuamente se desarrollan mapas (cilíndricos o cenitales) con su propianomenclatura astronómica para localizar las estrellas conocidas y agregar los últimos descubrimientos.[9]
Aparte deorientarse en la Tierra a través de las estrellas, la astronomía estudia el movimiento de los objetos en laesfera celeste, para ello se utilizan diversos sistemas decoordenadas astronómicas. Estos toman como referencia parejas de círculos máximos distintos midiendo así determinadosángulos respecto a estos planos fundamentales. Estos sistemas son principalmente:
Sistema altacimutal[10] uhorizontal que toma como referencias el horizonte celeste y elmeridiano del lugar.
Sistemas horario y ecuatorial, que tienen de referencia el ecuador celeste, pero el primer sistema adopta como segundo círculo de referencia el meridiano del lugar mientras que el segundo se refiere al círculo horario (círculo que pasa por los polos celestes).
Sistema eclíptico, que se utiliza normalmente para describir el movimiento de los planetas y calcular los eclipses; los círculos de referencia son la eclíptica y el círculo de longitud que pasa por lospolos de la eclíptica y el punto γ.
Sistema galáctico, se utiliza en estadística estelar para describir movimientos y posiciones de cuerpos galácticos. Los círculos principales son la intersección del plano ecuatorial galáctico con la esfera celeste y el círculo máximo que pasa por los polos de la Vía Láctea y el ápice del Sol (punto de la esfera celeste donde se dirige el movimiento solar).
Laastronomía de posición es la rama más antigua de esta ciencia. Describe el movimiento de los astros, planetas, satélites y fenómenos como loseclipses ytránsitos de los planetas por el disco del Sol. Para estudiar el movimiento de los planetas se introduce elmovimiento medio diario que es lo que avanzaría en la órbita cada día suponiendo movimiento uniforme. Laastronomía de posición también estudia elmovimiento diurno y elmovimiento anual del Sol. Son tareas fundamentales de la misma la determinación de la hora y para lanavegación el cálculo de lascoordenadas geográficas. Para la determinación del tiempo se usa eltiempo de efemérides o también eltiempo solar medio que está relacionado con el tiempo local. El tiempo local enGreenwich se conoce comoTiempo Universal.
La distancia a la que están los astros de la Tierra en el deuniverso se mide enunidades astronómicas,años luz opársecs. Conociendo el movimiento propio de las estrellas, es decir lo que se mueve cada siglo sobre la bóveda celeste se puede predecir la situación aproximada de las estrellas en el futuro y calcular su ubicación en el pasado viendo como evolucionan con el tiempo la forma de lasconstelaciones.[11]
Con un pequeño telescopio pueden realizarse grandes observaciones. El campo amateur es amplio y cuenta con muchos seguidores.Galileo Galilei observó gracias a sutelescopio cuatro lunas del planetaJúpiter, un gran descubrimiento que chocaba diametralmente con los postulados tradicionalistas de la Iglesia católica de la época.
Para observar la bóveda celeste y las constelaciones más conocidas no hará falta ningún instrumento, para observar cometas o algunas nebulosas solo serán necesarios unos prismáticos, los grandes planetas se vena simple vista; pero para observar detalles de los discos de los planetas del sistema solar o sus satélites mayores bastará con un telescopio simple. Si se quiere observar con profundidad y exactitud determinadas características de los astros, se requieren instrumentos que necesitan de la precisión y tecnología de los últimos avances científicos.
El telescopio fue el primer instrumento de observación del cielo. Aunque su invención se le atribuye aHans Lippershey, el primero en utilizar este invento para la astronomía fueGalileo Galilei quien decidió construirse él mismo uno. Desde aquel momento, los avances en este instrumento han sido muy grandes como mejores lentes y sistemas avanzados de posicionamiento.
Actualmente, el telescopio más grande del mundo se llamaVery Large Telescope y se encuentra en elobservatorio Paranal, al norte deChile. Consiste en cuatro telescopios ópticos reflectores que se conjugan para realizar observaciones de gran resolución.
Astronomía del espectro electromagnético o radioastronomía
Se han aplicado diversos conocimientos de la física, las matemáticas y de la química a la astronomía. Estos avances han permitido observar las estrellas con muy diversos métodos. La información es recibida principalmente de la detección y el análisis de laradiación electromagnética (luz,infrarrojos,ondas de radio), pero también se puede obtener información de losrayos cósmicos,neutrinos ymeteoros.
Estos datos ofrecen información muy importante sobre los astros, su composición química, temperatura, velocidad en el espacio, movimiento propio, distancia desde la Tierra y pueden plantear hipótesis sobre su formación, desarrollo estelar y fin.
El análisis desde la Tierra de las radiaciones (infrarrojos, rayos X, rayos gamma, etc.) no solo resulta obstaculizado por la absorción atmosférica, sino que el problema principal, vigente también en el vacío, consiste en distinguir la señal recogida del «ruido de fondo», es decir, de la enorme emisión infrarroja producida por la Tierra o por los propios instrumentos. Cualquier objeto que no se halle a0 K (-273,15 °C) emite señales electromagnéticas y, por ello, todo lo que rodea a los instrumentos produce radiaciones de «fondo». Hasta los propios telescopios irradian señales. Realizar una termografía de un cuerpo celeste sin medir el calor al que se halla sometido el instrumento resulta muy difícil: además de utilizar película fotográfica especial, los instrumentos son sometidos a una refrigeración continua con helio o hidrógeno líquido.
La radioastronomía se basa en la observación por medio de los radiotelescopios, unos instrumentos con forma de antena que recogen y registran las ondas de radio oradiación electromagnética emitidas por los distintos objetos celestes.
Estas ondas de radio, al ser procesadas ofrecen un espectro analizable del objeto que las emite. La radioastronomía ha permitido un importante incremento del conocimiento astronómico, particularmente con el descubrimiento de muchas clases de nuevos objetos, incluyendo lospúlsares (omagnétares),cuásares, las denominadasgalaxias activas,radiogalaxias yblázares. Esto se debe a que la radiación electromagnética permite «ver» cosas que no son posibles de detectar en la astronomía óptica. Tales objetos representan algunos de los procesos físicos más extremos y energéticos en eluniverso.
Este método de observación está en constante desarrollo, ya que queda mucho por avanzar en esta tecnología.
Aunque en general se denominainfrarroja a la radiación electromagnética de longitud de onda más larga que la de laluz visible (400-700 nm) y más corta que la de la radiación de terahertzios (100-1000 μm) o lasmicroondas (1-1000 mm), en astronomía suele considerarse como infrarrojo el rango entre 1 y 1000 micrómetros. Este rango se subdivide a su vez en 3 o 4 intervalos:
Submilimétrico de 200-350 μm a 1 mm (que algunos incluyen en el rango de las radioondas)
Esta subdivisión tiene su razón de ser en los diferentes fenómenos físicos que son observables en cada uno de estos rangos, así como en las distintas técnicas de observación y tecnología de detectores empleados en cada uno de ellos.
Laatmósfera terrestre absorbe la radiación procedente de fuentes astronómicas en casi todo el espectro infrarrojo (de 1 a 1000 μm), exceptuando unas cuantasventanas de transmisión atmosférica en las que transmite parcialmente, y además emite intensamente en el infrarrojo, por lo que la observación en el infrarrojo desde tierra requiere de técnicas que permitan eliminar la contribución de la atmósfera. Por esta razón, los mayores telescopios deradiación infrarroja se construyen en la cima de montañas muy elevadas, se instalan en aeroplanos especiales de cota elevada, en globos, o mejor aún, en satélites de la órbita terrestre.
Debido a que la radiación infrarroja es menos absorbida o desviada por elpolvo cósmico que la radiación de longitud de onda más corta, se puede observar en infrarrojo regiones que quedan ocultas por el polvo en luz visible o ultravioleta. Entre las regiones que son más efectivamente estudiadas en el infrarrojo se cuentan elcentro galáctico y las regiones deformación estelar.
Imagen que ofrece una observación ultravioleta de losanillos de Saturno. Esta reveladora imagen fue obtenida por la sondaCassini-Huygens.
La astronomía ultravioleta basa su actividad en la detección y estudio de laradiación ultravioleta que emiten los cuerpos celestes. Este campo de estudio cubre todos los campos de la astronomía. Las observaciones realizadas mediante este método son muy precisas y han realizado avances significativos en cuanto al descubrimiento de la composición de lamateria interestelar e intergaláctica, el de la periferia de las estrellas, la evolución en las interacciones de los sistemas deestrellas dobles y las propiedades físicas de los cuásares y de otros sistemas estelares activos. En las observaciones realizadas con el satélite artificialExplorador Internacional Ultravioleta, los estudiosos descubrieron que la Vía Láctea está envuelta por un aura de gas con elevada temperatura. Este aparato midió asimismo el espectro ultravioleta de unasupernova que nació en laGran Nube de Magallanes en 1987. Este espectro fue usado por primera vez para observar a la estrella precursora de una supernova.
Se cree que la emisión derayos X procede de fuentes que contienen materia a elevadísimas temperaturas, en general en objetos cuyosátomos oelectrones tienen una granenergía. El descubrimiento de la primera fuente derayos X procedente del espacio en 1962 se convirtió en una sorpresa. Esa fuente denominadaScorpio X-1 está situada en laconstelación de Escorpio en dirección al centro de laVía Láctea. Por este descubrimientoRiccardo Giacconi obtuvo el Premio Nobel de Física en 2002.
El observatorio espacialSwift está específicamente diseñado para percibir señales gamma del universo y sirve de herramienta para intentar clarificar los fenómenos observados.
Losrayos gamma son radiaciones emitidas por objetos celestes que se encuentran en un proceso energético extremadamente violento. Algunos astros despidenbrotes de rayos gamma o también llamadosGRBs (por sus siglas en inglés). Se trata de los fenómenos físicos más luminosos del universo produciendo una gran cantidad de energía en haces breves de rayos que pueden durar desde unos segundos hasta unas pocas horas. La explicación de estos fenómenos es aún objeto de controversia.
Los fenómenos emisores de rayos gamma son frecuentemente explosiones desupernovas, su estudio también intenta clarificar el origen de la primera explosión del universo oBig Bang.
ElObservatorio de Rayos Gamma Compton —ya inexistente— fue el segundo de los llamadosgrandes observatorios espaciales (detrás deltelescopio espacial Hubble) y fue el primer observatorio a gran escala de estos fenómenos. Ha sido reemplazado recientemente por el satéliteFermi. El observatorio orbitalINTEGRAL observa el cielo en el rango de los rayos gamma blandos o rayos X duros.
A energías por encima de unas decenas deGeV, los rayos gamma solo se pueden observar desde el suelo usando los llamadostelescopios Cherenkov comoMAGIC. A estas energías el universo también puede estudiarse usando partículas distintas a los fotones, tales como losrayos cósmicos o losneutrinos. Es el campo conocido comoFísica de Astropartículas.
Los astrónomos teóricos utilizan una gran variedad de herramientas como modelos matemáticos analíticos y simulaciones numéricas por ordenador. Cada uno tiene sus ventajas. Los modelos matemáticos analíticos de un proceso por lo general son mejores porque llegan al corazón del problema y explican mejor lo que está sucediendo. Los métodos numéricos pueden revelar la existencia de fenómenos y efectos que de otra manera no se verían.[12][13]
Los teóricos de la astronomía ponen su esfuerzo en crear modelos teóricos e imaginar las consecuencias observacionales de estos modelos. Esto ayuda a los observadores a buscar datos que puedan refutar un modelo o permitan elegir entre varios modelos alternativos o incluso contradictorios.
Los teóricos, también intentan generar o modificar modelos para conseguir nuevos datos. En el caso de una inconsistencia, la tendencia general es tratar de hacer modificaciones mínimas al modelo para que se corresponda con los datos. En algunos casos, una gran cantidad de datos inconsistentes a través del tiempo puede llevar al abandono total de un modelo.
Estudia el movimiento de dos cuerpos, conocido como problema de Kepler, el movimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites y el cálculo de lasórbitas decometas yasteroides. El estudio del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra fue por su complejidad muy importante para el desarrollo de la ciencia. El movimiento extraño deUrano, causado por las perturbaciones de un planeta hasta entonces desconocido, permitió aLe Verrier yAdams descubrir sobre el papel al planetaNeptuno. El descubrimiento de una pequeña desviación en el avance delperihelio deMercurio se atribuyó inicialmente a un planeta cercano al Sol hasta que Einstein la explicó con suteoría de la relatividad.
Laastrofísica es el desarrollo y estudio de lafísica aplicada a la astronomía.[15] Estudia lasestrellas, losplanetas, lasgalaxias, losagujeros negros y demásobjetos astronómicos como cuerpos de la física, incluyendo su composición, estructura y evolución. La astrofísica emplea la física para explicar las propiedades y fenómenos de los cuerpos estelares a través de sus leyes, fórmulas y magnitudes.[16]El inicio de la astrofísica fue posiblemente en el siglo XIX cuando gracias a losespectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Una vez que se comprendió que loscuerpos celestes están compuestos de los mismos que conforman laTierra y que las mismasleyes de la física y de laquímica se aplican a ellos, nace la astrofísica como una aplicación de la física a los fenómenos observados por la astronomía. La astrofísica se basa, pues, en la asunción de que las leyes de la física y la química son universales, es decir, que son las mismas en todo eluniverso.
Esta área, junto a la física de partículas, es una de las áreas más estudiadas y más apasionantes del mundo contemporáneo de la física. Desde que eltelescopio espacial Hubble nos brindó detallada información de los más remotos confines deluniverso, los físicos pudieron tener una visión más objetiva de lo que hasta ese momento eran solo teorías.[18]
En la actualidad, todos o casi todos los astrónomos tienen una sólida formación en física y las observaciones siempre se ponen en su contexto astrofísico, así que los campos de la astronomía y astrofísica están frecuentemente enlazados. Tradicionalmente, la astronomía se centra en la comprensión de los movimientos de los objetos, mientras que la astrofísica busca explicar su origen, evolución y comportamiento. Actualmente, los términos «astronomía» y «astrofísica» se suelen usar indistintamente para referirse al estudio del universo.
El estudio deluniverso ocosmos y más concretamente delsistema solar ha planteado una serie de interrogantes y cuestiones, por ejemplo cómo y cuándo se formó el sistema, por qué y cuándo desaparecerá el Sol, por qué hay diferencias físicas entre los planetas, etc.
Es difícil precisar el origen del sistema solar. Los científicos creen que puede situarse hace unos 4600 millones de años, cuando una inmensanube de gas y polvo empezó a contraerse, probablemente, debido a la explosión de unasupernova cercana. Alcanzada una densidad mínima ya se autocontrajo a causa de lagravedad y comenzó a girar a gran velocidad, por conservación de su momento cinético, al igual que cuando una patinadora repliega los brazos sobre sí misma gira más rápido. La mayor parte de la materia se acumuló en el centro. La presión era tan elevada que los átomos comenzaron a fusionarse, liberando energía y formando una estrella. También había muchas colisiones. Millones de objetos se acercaban y se unían o chocaban con violencia y se partían en trozos. Algunos cuerpos pequeños (planetesimales) iban aumentando su masa mediante colisiones y al crecer, aumentaban su gravedad y recogían más materiales con el paso del tiempo (acreción). Los encuentros constructivos predominaron y, en solo 100 millones de años, adquirió un aspecto semejante al actual. Después cada cuerpo continuó su propia evolución.
Uno de los fenómenos más desconcertantes e impactantes que se puede observar en la Tierra son lasauroras boreales. Fueron misterio hasta hace poco, pero recientemente han sido explicadas gracias al estudio de la astronomía del Sol.
El Sol es la estrella que, por el efecto gravitacional desu masa, domina el sistema planetario que incluye a la Tierra. Es el elemento más importante en nuestro sistema y el objeto más grande, que contiene aproximadamente el 98 % de la masa total del sistema solar. Mediante la radiación de su energía electromagnética, aporta directa o indirectamente toda la energía que mantiene la vida en la Tierra. Saliendo del Sol, y esparciéndose por todo el sistema solar en forma de espiral tenemos al conocido comoviento solar que es un flujo de partículas, fundamentalmente protones y neutrones. La interacción de estas partículas con los polos magnéticos de los planetas y con laatmósfera genera lasauroras polaresboreales o australes. Todas estas partículas y radiaciones son absorbidas por la atmósfera. La ausencia de auroras durante elmínimo de Maunder se achaca a la falta de actividad del Sol.
A causa de su proximidad a la Tierra y como es una estrella típica, el Sol es un recurso extraordinario para el estudio de los fenómenos estelares. No se ha estudiado ninguna otra estrella con tanto detalle. La estrella más cercana al Sol,Próxima Centauri, está a 4,2 años luz.
El Sol (todo el sistema solar) gira alrededor del centro de la Vía Láctea, nuestra galaxia. Da una vuelta cada 225 millones de años. Ahora se mueve hacia la constelación de Hércules a 19 km/s. Actualmente el Sol se estudia desde satélites, como elObservatorio Heliosférico y Solar (SOHO), dotados de instrumentos que permiten apreciar aspectos que, hasta ahora, no se habían podido estudiar. Además de la observación con telescopios convencionales, se utilizan: elcoronógrafo, que analiza lacorona solar, eltelescopio ultravioleta extremo, capaz de detectar el campo magnético, y losradiotelescopios, que detectan diversos tipos de radiación que resultan imperceptibles para el ojo humano.
El Sol es una de las 200 000 millones a 400 000 millones de estrellas de nuestra galaxia. Es una enana amarilla corriente, que está a 8,5 minutos-luz de la Tierra y es de media edad. Con 1,4 millones de kilómetros de diámetro, contiene el 99,8 por ciento de la masa de nuestro sistema solar, la cual se consume a un ritmo de 600 millones de toneladas de hidrógeno por segundo, produciendo 596 millones de toneladas de helio. Convirtiendo así 4 millones de toneladas en energía según la ecuación E=mc². Además, el Sol es similar a unabomba de hidrógeno por la colosal fusión nuclear de hidrógeno que mantiene en su núcleo y la gran cantidad de energía que emite cada segundo. El equilibrio que mantiene su tamaño es la contraposición entre su gravedad y la expulsión continua de energía. También es una estrella de tercera generación. Elprotio, el isótopo de hidrógeno más abundante de la naturaleza, con su núcleo solamente compuesto por un protón, es además el combustible que alimenta las fusiones nucleares en el corazón de las estrellas gracias a cuya ingente energía emitida las estrellas brillan incluyendo a nuestro sol.
La parte visible del Sol está a 6000 °C y lacorona, más alejada, a2 000 000 °C. Estudiando al Sol en el ultravioleta se llegó a la conclusión de que el calentamiento de la corona se debe a la gran actividad magnética del Sol. Los límites del sistema solar vienen dados por el fin de su influencia oheliosfera, delimitada por un área denominadaFrente de choque de terminación oHeliopausa.
El estudio del Sol se inicia conGalileo Galilei de quien se dice que se quedó ciego por observar loseclipses. Hace más de cien años se descubre laespectroscopia que permite descomponer la luz en sus longitudes de onda, gracias a esto se puede conocer la composición química, densidad, temperatura, situación los gases de su superficie, etc. En los años 50 ya se conocía la física básica del Sol, es decir, su composición gaseosa, la temperatura elevada de la corona, la importancia de los campos magnéticos en la actividad solar y su ciclo magnético de 22 años.
Las primeras mediciones de laradiación solar se hicieron desde globos hace un siglo y después fueron aviones y dirigibles para mejorar las mediciones con aparatos radioastronómicos. En 1914, C. Abbot envió un globo para medir laconstante solar (cantidad de radiación proveniente del sol por centímetro cuadrado por segundo). En 1946 el cohete V-2 militar ascendió a 55 km con un espectrógrafo solar a bordo; este fotografió al Sol en longitudes de onda ultravioletas. En 1948 (diez años antes de la fundación de la NASA) ya se fotografió al Sol en rayos X. Algunos cohetes fotografiaron ráfagas solares en 1956 en un pico de actividad solar.
En 1960 se lanza la primera sonda solar denominadaSolrad. Esta sonda monitoreó al sol en rayos X y ultravioletas, en una longitud de onda muy interesante que muestra las emisiones de hidrógeno; este rango de longitud de onda se conoce comolínea Lyman α. Posteriormente se lanzaron ocho observatorios solares denominadosOSO. ElOSO 1 fue lanzado en 1962. LosOSO apuntaron constantemente hacia el Sol durante 17 años y con ellos se experimentaron nuevas técnicas de transmisión fotográfica a la Tierra.
El mayor observatorio solar ha sido elSkylab. Estuvo en órbita durante nueve meses en 1973 y principios de 1974. Observó al Sol en rayos g, X, ultravioleta y visible, y obtuvo la mayor cantidad de datos (y los mejor organizados) que hayamos logrado jamás para un objeto celeste.
En 1974 y 1976 lassondas Helios A y B se acercaron mucho al Sol para medir las condiciones del viento solar. No llevaron cámaras.[19]
En 1980 se lanzó la sondaSolar Max, para estudiar al Sol en un pico de actividad. Tuvo una avería y los astronautas delColumbia realizaron una complicada reparación.
George Ellery Hale descubrió en 1908 que lasmanchas solares (áreas más frías de lafotosfera) presentan campos magnéticos fuertes. Estas manchas solares se suelen dar en parejas, con las dos manchas con campos magnéticos que señalan sentidos opuestos. El ciclo de las manchas solares, en el que la cantidad de manchas solares varía de menos a más y vuelve a disminuir al cabo de unos 11 años, se conoce desde principios del siglo XVIII. Sin embargo, el complejo modelo magnético asociado con el ciclo solar solo se comprobó tras el descubrimiento del campo magnético del Sol.
En el núcleo del Sol hay hidrógeno suficiente para durar otros 4500 millones de años, es decir, se calcula que está en plenitud, en la mitad de su vida. Tal como se desprende de la observación de otros astros parecidos, cuando se gaste este hidrógeno combustible, el Sol cambiará: según se vayan expandiendo las capas exteriores hasta el tamaño actual de la órbita de la Tierra, el Sol se convertirá en unagigante roja, algo más fría que hoy, pero 10 000 veces más brillante a causa de su enorme tamaño. Sin embargo, la Tierra no se consumirá porque se moverá en espiral hacia afuera, como consecuencia de la pérdida de masa del Sol. El Sol seguirá siendo una gigante roja, con reacciones nucleares de combustión de helio en el centro, durante solo 500 millones de años. No tiene suficiente masa para atravesar sucesivos ciclos de combustión nuclear o uncataclismo en forma de explosión, como les ocurre a algunas estrellas. Después de la etapa de gigante roja, se encogerá hasta ser unaenana blanca, aproximadamente del tamaño de la Tierra, y se enfriará poco a poco durante varios millones de años.
Astronomía de los planetas, satélites y otros objetos del sistema solar
Astronomía lunar: el cráter mayor es el Dédalo, fotografiado por la tripulación delApolo 11 mientras orbitaba laLuna en 1969. Ubicado cerca del centro de la cara oculta de la luna, tiene un diámetro de alrededor de 93 kilómetros.Vista que presentó elcometa McNaught a su paso próximo a la Tierra en enero de 2007.
Una de las cosas más fáciles de observar desde la Tierra y con un telescopio simple son los objetos de nuestro propio sistema solar y sus fenómenos, que están muy cerca en comparación de estrellas y galaxias. De ahí que el aficionado siempre tenga a estos objetos en sus preferencias de observación.
Dependiendo de la distancia de un planeta al Sol, tomando la Tierra como observatorio de base, los planetas se dividen en dos grandes grupos:planetas interiores yplanetas exteriores. Entre estos planetas encontramos que cada uno presenta condiciones singulares: la curiosa geología deMercurio, los movimientos retrógrados de algunos comoVenus, la vida en laTierra, la curiosa red de antiguos ríos deMarte, el gran tamaño y los vientos de laatmósfera de Júpiter, los anillos deSaturno, el eje de rotación inclinado deUrano o la extrañaatmósfera de Neptuno, etc. Algunos de estos planetas cuentan con satélites que también tienen singularidades; de entre estos, el más estudiado ha sido laLuna, el único satélite de la Tierra, dada su cercanía y simplicidad de observación, conformándose unahistoria de la observación lunar. En la Luna hallamos claramente el llamadobombardeo intenso tardío, que fue común a casi todos los planetas y satélites, creando en algunos de ellos abruptas superficies salpicadas de impactos.
Los llamadosplanetas terrestres presentan similitudes con la Tierra, aumentando suhabitabilidad planetaria, es decir, su potencial posibilidad habitable para los seres vivos. Así se delimita laecósfera, un área del sistema solar que es propicia para la vida.
Más lejos de Neptuno encontramos otrosplanetoides como por ejemplo el hasta hace poco considerado planetaPlutón, la morfología y naturaleza de esteplaneta menor llevó a los astrónomos a cambiarlo de categoría en la llamadaredefinición de planeta de 2006 aunque posea un satélite compañero,Caronte. Estosplanetas enanos, por su tamaño no pueden ser considerados planetas como tales, pero presentan similitudes con estos, siendo más grandes que losasteroides. Algunos son:Eris,Sedna o1998 WW31, este último singularmente binario y de los denominadoscubewanos. A todo este compendio de planetoides se les denomina coloquialmenteobjetos o planetas transneptunianos.[20] También existen hipótesis sobre unplaneta X que vendría a explicar algunas incógnitas, como laley de Titius-Bode o la concentración de objetos celestes en elacantilado de Kuiper.
Entre los planetas Marte y Júpiter encontramos una concentración inusual deasteroides conformando una órbita alrededor del sol denominadacinturón de asteroides.
En órbitas dispares y heteromorfas se encuentran loscometas, que subliman su materia al contacto con el viento solar, formandocolas de apariencia luminosa; se estudiaron en sus efímeros pasos por las cercanías de la Tierra los cometasMcNaught o elHalley. Mención especial tienen los cometasShoemaker-Levy 9 que terminó estrellándose contra Júpiter o el109P/Swift-Tuttle, cuyos restos provocan laslluvias de estrellas conocidas comoPerseidas olágrimas de San Lorenzo. Estos cuerpos celestes se concentran en lugares como elcinturón de Kuiper, el denominadodisco disperso o lanube de Oort y se les llama en generalcuerpos menores del sistema solar.
En el sistema solar también existe una amplísima red de partículas, meteoroides de diverso tamaño y naturaleza, ypolvo que en mayor o menor medida se hallan sometidos al influjo delefecto Poynting-Robertson que los hace derivar irremediablemente hacia el Sol.
Elcampo gravitatorio del Sol es el responsable de que los planetas giren en torno a este. El influjo de los campos gravitatorios de las estrellas dentro de una galaxia se denominamarea galáctica.
Tal como demostróEinstein en su obraRelatividad general, la gravedad deforma la geometría delespacio-tiempo, es decir, lamasa gravitacional de los cuerpos celestes deforma el espacio, que securva. Este efecto provoca distorsiones en las observaciones del cielo por efecto de los campos gravitatorios, haciendo que se observen juntas galaxias que están muy lejos unas de otras. Esto se debe a que existe materia que no podemos ver que altera la gravedad. A estas masas se las denominómateria oscura.
Encontrarmateria oscura no es fácil, ya que no brilla ni refleja la luz, así que los astrónomos se apoyan en la gravedad, que puede curvar la luz de estrellas distantes cuando hay suficiente masa presente, muy parecido a cómo una lente distorsiona una imagen tras ella, de ahí el términolente gravitacional oanillo de Einstein. Gracias a las leyes de lafísica, conocer cuánta luz se curva dice a los astrónomos cuánta masa hay. Cartografiando lashuellas de la gravedad, se pueden crear imágenes de cómo está distribuida la materia oscura en un determinado lugar del espacio. A veces se presentananomalías gravitatorias que impiden realizar estos estudios con exactitud, como lasondas gravitacionales provocadas por objetos masivos muy acelerados.
Losagujeros negros son singularidades de alta concentración de masa que curva el espacio, cuando estas acumulaciones masivas son producidas por estrellas le les denominaagujero negro estelar; esta curva espacial es tan pronunciada que todo lo que se acerca a su perímetro es absorbido por este, incluso la luz (de ahí el nombre). El agujero negroQ0906+6930 es uno de los más masivos de los observados. Varios modelos teóricos, como por ejemplo elagujero negro de Schwarzschild, aportan soluciones a los planteamientos de Einstein.
Un caso particular lo hallamos enAndrómeda que dado su grandísimo tamaño y luminiscencia es posible apreciarla luminosa a simple vista. Llega a nosotros con una asombrosa nitidez a pesar de la enorme distancia que nos separa de ella: dos millones y medio de años luz; es decir, si sucede cualquier cosa en dicha galaxia, tardaremos dos millones y medio de años en percibirlo, o dicho de otro modo, lo que vemos ahora de ella es lo que sucedió hace dos millones quinientos mil años.
Tal como hemos visto hasta ahora, en el sistema solar encontramos diversos objetos(v. El Sistema Solar desde la astronomía) y nuestro sistema solar forma parte de una galaxia que es laVía Láctea. Nuestra galaxia se compone de miles de millones de objetos celestes que giran en espiral desde un centro muy denso donde se mezclan varios tipos de estrellas, otrossistemas solares,nubes interestelares o nebulosas, etc. y encontramos objetos comoIK Pegasi,Tau Ceti oGliese 581 que sonsoles cada uno con determinadas propiedades diferentes.
La estrella más cercana a nuestro sistema solar esPróxima Centauri que se encuentra a 4,2años luz. Esto significa que la luz procedente de dicha estrella tarda 4,2 años en llegar a ser percibida en La Tierra desde que es emitida.
Estossoles o estrellas forman parte de numerosasconstelaciones que son formadas porestrellas fijas aunque la diferencia de sus velocidades de deriva dentro de nuestra galaxia les haga variar sus posiciones levemente a lo largo del tiempo, por ejemplo laEstrella Polar. Estasestrellas fijas pueden ser o no de nuestra galaxia.
La astronomía lejana comprende el estudio de los objetos visibles fuera de nuestra galaxia, donde encontramos otras galaxias que contienen, como la nuestra, miles de millones de estrellas a su vez. Las galaxias pueden no ser visibles dependiendo de si su centro de gravedad absorbe la materia (v.agujero negro), son demasiadopequeñas o simplemente songalaxias oscuras cuya materia no tiene luminosidad. Las galaxias a su vez derivan alejándose unas de otras cada vez más, lo que apoya la hipótesis de que nuestro universo actualmente se expande.
Las galaxias más cercanas a la nuestra (aproximadamente 30) son denominadaselgrupo local. Entre estas galaxias se encuentran algunas muy grandes comoAndrómeda, nuestra Vía Láctea y lagalaxia del Triángulo.
Lacosmología en rasgos generales estudia la historia del universo desde su nacimiento. Hay numerosos campos de estudio de esta rama de la astronomía. Varias investigaciones conforman la cosmología actual, con sus postulados, hipótesis e incógnitas.
Lacosmología física comprende el estudio del origen, la evolución y el destino del universo utilizando los modelos terrenos de lafísica. La cosmología física se desarrolló como ciencia durante la primera mitad del siglo XX como consecuencia de diversos acontecimientos y descubrimientos encadenados durante dicho período.
Astronomía estelar, Evolución estelar: La nebulosa de hormiga (Mz3). La expulsión de gas de una estrella moribunda en el centro muestra patrones simétricos diferentes de los patrones caóticos esperados de una explosión ordinaria.
A lo largo de la historia de toda la humanidad ha habido diferentes puntos de vista con respecto a la forma, conformación, comportamiento y movimiento de la Tierra, hasta llegar al punto en el que vivimos hoy en día. Actualmente hay una serie de teorías que han sido comprobadas científicamente y por lo tanto fueron aceptadas por los científicos de todo el mundo. Pero para llegar hasta este punto, tuvo que pasar mucho tiempo, durante el cual coexistieron varias teorías diferentes, unas más aceptadas que otras. A continuación se mencionan algunas de las aportaciones más sobresalientes realizadas a la Astronomía.
Teorizó que la Tierra era una esfera cubierta por una superficie redonda que giraba alrededor de esta (así explicaba la noche) y que tenía algunos agujeros por los cuales se observaba, aún en la oscuridad nocturna, un poco de la luz exterior a la tierra; la que él llamo «fuego eterno».
• Sostuvieron que el planeta eraesférico y que se movía en elespacio. • Tenían evidencia de nueve movimientos circulares; los de las estrellas fijas, los de los 5 planetas, los de la Tierra, la Luna y el Sol.
• Dedujo que laTierra era redonda basándose en la sombra de esta sobre laLuna durante uneclipse lunar. • Concibió a laTierra inmóvil y como centro deluniverso.
• Sostenía que laTierra giraba, que se movía y no era el centro deluniverso, proponiendo así el primer modelo heliocéntrico. Además determinó la distanciaTierra-Luna y la distanciaTierra-Sol.
• Con su telescopio observó queJúpiter tenía cuatro lunas que lo circundaban. • Observó lasfases de Venus y montañas en laLuna. • Apoyó la teoría deCopérnico.
• Demostró que losplanetas no siguen unaórbita circular, sinoelíptica respecto delSol en un foco del elipse derivando de esto en su primera ley. • La segunda ley de Kepler en la cual afirma que los planetas se mueven más rápidamente cuando se acercan al Sol que cuando están en los extremos de las órbitas. • En la tercera ley de Kepler establece que loscuadrados de los tiempos que tardan los planetas en recorrer su órbita son proporcionales alcubo de su distancia media al Sol.
Astronomía planetaria o Ciencias planetarias: un fenómeno similar a un tornado enMarte. Fotografiado por elMars Global Surveyor, la línea larga y oscura está formada por un vórtice de la atmósfera marciana. El fenómeno toca la superficie (mancha negra) y asciende por la orilla del cráter. Las vetas a la derecha son dunas de arena del fondo del cráter.
Debido a la amplitud de su objeto de estudio la Astronomía se divide en cuatro grandes ramas, que no están completamente separadas entre sí:
Astronomía de posición. Tiene por objeto situar en laesfera celeste la posición de los astros midiendo determinadosángulos respecto a unos planos fundamentales, utilizando para ello diferentessistemas de coordenadas astronómicas. Es la rama más antigua de esta ciencia. Describe el movimiento de los astros, planetas, satélites y fenómenos como loseclipses ytránsitos de los planetas por el disco del Sol. También estudia elmovimiento diurno y elmovimiento anual del Sol y las estrellas. Incluye la descripción de cada uno de los planetas, asteroides y satélites del sistema solar. Son tareas fundamentales de la misma la determinación de la hora y la determinación para lanavegación de lascoordenadas geográficas.
Mecánica celeste. Tiene por objeto interpretar los movimientos de la astronomía de posición, en el ámbito de la parte de la física conocida comomecánica, generalmente lanewtoniana (Ley de la Gravitación Universal deIsaac Newton). Estudia el movimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites, el cálculo de lasórbitas decometas yasteroides. El estudio del movimiento de la Luna alrededor de la Tierra fue por su complejidad muy importante para el desarrollo de la ciencia. El movimiento extraño deUrano, causado por las perturbaciones de un planeta hasta entonces desconocido, permitió aLe Verrier yAdams descubrir sobre el papel al planetaNeptuno. El descubrimiento de una pequeña desviación en el avance delperihelio deMercurio se atribuyó inicialmente a un planeta cercano al Sol hasta que Einstein la explicó con suTeoría de la Relatividad.
Astrofísica. Es una parte moderna de la astronomía que estudia los astros como cuerpos de la física estudiando su composición, estructura y evolución. Solo fue posible su inicio en el siglo XIX cuando gracias a losespectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Las ramas de la física implicadas en el estudio son lafísica nuclear (generación de la energía en el interior de las estrellas) y la física de la relatividad. A densidades elevadas el plasma se transforma enmateria degenerada; esto lleva a algunas de sus partículas a adquirir altas velocidades que deberán estar limitadas por lavelocidad de la luz, lo cual afectará a sus condiciones de degeneración. Asimismo, en las cercanías de los objetos muy masivos,estrellas de neutrones oagujeros negros, la materia que cae se acelera a velocidades relativistas emitiendo radiación intensa y formando potenteschorros de materia.
Cosmología. Es la rama de la astronomía que estudia los orígenes, estructura, evolución y nacimiento deluniverso en su conjunto.
Astronomía extragaláctica:lente gravitacional. Esta imagen muestra varios objetos azules con forma de anillo, los cuales son imágenes múltiples de la misma galaxia, duplicados por el efecto de lente gravitacional del grupo de galaxias amarillas en el centro de la fotografía. La lente es producida por elcampo gravitacional del grupo que curva la luz aumentando y distorsionando la imagen de objetos más distantes.
Astrometría. Estudio de la posición de los objetos en el cielo y su cambio de posición. Define el sistema de coordenadas utilizado y la cinemática de los objetos en nuestra galaxia.
Atendiendo a la longitud de onda de laradiación electromagnética con la que se observa el cuerpo celeste la astronomía se divide en:
Astronomía óptica, cuando la observación utiliza exclusivamente la luz en las longitudes de onda que pueden ser detectadas por el ojo humano, o muy cerca de ellas (alrededor de 400-800nm). Es la rama más antigua.
Radioastronomía. Para la observación utiliza radiación con longitudes de onda demm acm, similar a la usada en radiodifusión. La astronomía óptica y de radio puede realizarse usando observatorios terrestres porque la atmósfera es transparente en esas longitudes de onda.
Astronomía infrarroja. Utiliza detectores de luz infrarroja (longitudes de onda más largas que la correspondiente al rojo). La luz infrarroja es fácilmente absorbida por elvapor de agua, así que los observatorios de infrarrojos deben establecerse en lugares altos y secos.
↑1).de Echegaray, Don Eduardo (1887). Faquineto, José María, ed.Diccionario general etimológico de la lengua española(Resurso en línea). Tomo I. Madrid: Faquineto. p. 520. Consultado el 31 de enero de 2017.2).«astro-». Ediciones Universidad de Salamanca. Sin fecha. Archivado desdeel original el 4 de marzo de 2016. Consultado el 11 de noviembre de 2014.3).Anders, Valentín et ál. (Sin fecha).«Etimología de astronomía». Consultado el 31 de enero de 2017.
↑1).de Echegaray, Don Eduardo (1887). Faquineto, José María, ed.Diccionario general etimológico de la lengua española(Resurso en línea). Tomo I. Madrid: Faquineto. p. 520. Consultado el 31 de enero de 2017.2).«-nomíā». Ediciones Universidad de Salamanca. Sin fecha. Archivado desdeel original el 3 de agosto de 2016. Consultado el 31 de enero de 2017.3).Anders, Valentín et ál. (Sin fecha).«Etimología de astronomía». Consultado el 31 de enero de 2017.
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