Astronomía del siglo XX (I).
La edad contemporánea.
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| Robert Goddard el 16 de marzo de 1926, en el marco de lanzamiento de su más notable invención: el primer cohete de combustible líquido. De Esther C. Goddard - Grandes imágenes en la NASA, |
Los avances en astronomía (en realidad, en todas las ciencias) durante el siglo XX superan con creces las de todos los siglos anteriores. Se construyeron telescopios de reflexión cada vez mayores. Los estudios realizados con estos instrumentos revelaron la estructura de enormes y distantes agrupamientos de estrellas, denominados galaxias, y de cúmulos de galaxias.
Al llegar a este siglo varias de las creencias precopernicanas habían resurgido al hablar de las galaxias, se consideraba que el Sol se encontraba cerca del centro de la Vía Láctea, que constituía el universo entero. Más allá de los confines de la galaxia se consideraba que no existía nada más que un vacío infinito.
El estudio bajo espectroscopia de las nebulosas elípticas a principios de siglo, demostró que no tenían características de ser nubes de gases sino más bien características estelares, lo que señaló que al menos algunas nebulosas espirales estaban constituidas por estrellas.
En la segunda mitad del siglo XX los progresos en física proporcionaron nuevos tipos de instrumentos astronómicos, algunos de los cuales se han emplazado en los satélites que se utilizan como observatorios en la órbita de la Tierra. Estos instrumentos son sensibles a una amplia variedad de longitudes de onda de radiación, incluidos los rayos gamma, los rayos X, los ultravioletas, los infrarrojos y las regiones de radio del espectro electromagnético.
Los astrónomos no sólo estudian planetas, estrellas y galaxias, sino también plasmas (gases ionizados calientes) que rodean a las estrellas dobles, regiones interestelares que son los lugares de nacimiento de nuevas estrellas, granos de polvo frío invisibles en las regiones ópticas, núcleos energéticos que pueden contener agujeros negros y radiación de fondo de microondas, que puede aportar información sobre las fases iniciales de la historia del Universo.
En la actualidad conocemos que vivimos en un sistema solar localizado en la periferia de la vía Láctea compuesta por miles de millones de soles, la cual hace parte de un conjunto galáctico llamado grupo local, el cual, a su vez, se localiza en un supercúmulo de galaxias distribuidas por un universo de más de 15 mil millones de años luz que se encuentra en expansión. Más información.
Astrónomos del siglo XX.
PEDRO PAULET MOSTAJO (1874-1945).
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| Retrato de Pedro Paulet Mostajo, padre de la astronaútica. |
Fue un sabio multidisciplinario: arquitecto, ingeniero, mecánico, químico, economista, geógrafo, escultor, diplomático, escritor, periodista, conferenciante e inventor visionario.
Pedro Paulet tuvo la certeza de haber encontrado en el cohete el motor insuperable para toda clase de vehículos y especialmente para los aéreos, aunque modificando totalmente la estructura y la forma de los aviones conocidos en ese entonces. Frente a los motores a vapor, eléctrico y de explosión que eran los más avanzados al principio del siglo XX en materia de locomoción mecánica, Pedro Paulet ya había logrado diseñar y construir un motor que superaba dichos motores mediante la utilización de fuerzas explosivas retro-propulsoras de cohetes.
El "avión torpedo" que posteriormente Paulet prefiere llamar "autobólido" estaba diseñado sobre la base de su motor a reacción y poseía una forma de "punta de lanza". Esta nave aeroespacial tenía un espacio interior adecuado para una tripulación, revestido a su vez en su parte externa con una capa de material resistente a las condiciones del espacio y de la atmósfera. Paulet eligió el diseño esférico de la cabina debido a que esta forma geométrica es más resistente a las presiones externas producidas por el medio ambiente y porque a su vez permite una completa libertad de movimiento a la tripulación. Así mismo el diseño consideraba el uso de paredes térmicas y la producción de electricidad para el instrumental por medio de baterías termoeléctricas.
La nave espacial diseñada por Pedro Paulet estaba basada en principios completamente diferentes a los conocidos en ese entonces. La nave de Paulet no tenía alerones, un fuselaje con alas de avión tradicional, un motor a gasolina, ni tampoco tenía hélices. La nave estaría construida de una esfera de aluminio con un interior de acero, con unas medidas de 3 metros y medio de largo por dos y medio metros de ancho. La propulsión de cohetes cayó en completo desuso por un tiempo, de tal modo que ni los mismos aviadores tomaban en serio a los nuevos ingenieros de planeadores con motor de hélice. En esta época la industria aeronáutica recién comenzaba, y a las personas no les interesaba la teoría, sino los resultados prácticos.
Fue el científico Wernher von Braun quien reconoció que con su esfuerzo el peruano Pedro Paulet ayudó a que el hombre abordara la Luna, y en el libro que el mismo von Braun escribió conjuntamente con Ordway – "Historia Mundial de la Astronáutica" - recuerda que Pedro Paulet, en París, entre 1895 y 1897 experimentó con su pequeño motor de dos kilos y medio de peso, logrando un centenar de kilogramos de fuerza, y agrega "por este hecho, Paulet debe ser considerado como el pionero del motor a propulsión con combustible líquido". Más información.
El "avión torpedo" que posteriormente Paulet prefiere llamar "autobólido" estaba diseñado sobre la base de su motor a reacción y poseía una forma de "punta de lanza". Esta nave aeroespacial tenía un espacio interior adecuado para una tripulación, revestido a su vez en su parte externa con una capa de material resistente a las condiciones del espacio y de la atmósfera. Paulet eligió el diseño esférico de la cabina debido a que esta forma geométrica es más resistente a las presiones externas producidas por el medio ambiente y porque a su vez permite una completa libertad de movimiento a la tripulación. Así mismo el diseño consideraba el uso de paredes térmicas y la producción de electricidad para el instrumental por medio de baterías termoeléctricas.
La nave espacial diseñada por Pedro Paulet estaba basada en principios completamente diferentes a los conocidos en ese entonces. La nave de Paulet no tenía alerones, un fuselaje con alas de avión tradicional, un motor a gasolina, ni tampoco tenía hélices. La nave estaría construida de una esfera de aluminio con un interior de acero, con unas medidas de 3 metros y medio de largo por dos y medio metros de ancho. La propulsión de cohetes cayó en completo desuso por un tiempo, de tal modo que ni los mismos aviadores tomaban en serio a los nuevos ingenieros de planeadores con motor de hélice. En esta época la industria aeronáutica recién comenzaba, y a las personas no les interesaba la teoría, sino los resultados prácticos.
Fue el científico Wernher von Braun quien reconoció que con su esfuerzo el peruano Pedro Paulet ayudó a que el hombre abordara la Luna, y en el libro que el mismo von Braun escribió conjuntamente con Ordway – "Historia Mundial de la Astronáutica" - recuerda que Pedro Paulet, en París, entre 1895 y 1897 experimentó con su pequeño motor de dos kilos y medio de peso, logrando un centenar de kilogramos de fuerza, y agrega "por este hecho, Paulet debe ser considerado como el pionero del motor a propulsión con combustible líquido". Más información.
KOSTATÍN TSIOLKOVSKY (1857-1935).
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| Retrato de Konstantín Eduárdovich Tsiolkovski. |
Konstantín Eduárdovich Tsiolkovski (Izhévskoye, Imperio ruso, 17 de septiembre de 1857 - Kaluga, id.19 de septiembre de 1935), físico soviético, conocido como el "Padre de la Cosmonáutica".
Publicó más de 500 trabajos sobre los viajes espaciales y temas relacionados, incluyendo el primer proyecto conocido de un ascensor espacial. Sus cuadernos están llenos de bosquejos de cohetes de propulsión líquida, diseños detallados con las paletas del manejo en el plume del extractor para el control direccional, cabinas presurizadas dobles para proteger contra los meteoritos, detallados diseños de cámaras de combustión, giroscopios para el control de altitud, asientos de descanso para proteger contra la gran aceleración durante el despegue y bolsas de aire G para salir de la nave espacial en el vacío del espacio.
El trabajo básico de Tsiolkovski después de 1884 se conectaba a cuatro grandes problemas: por la justificación científica de un globo metálico (dirigible), del aeroplano aerodinámico, del tren que se desliza por el aire, y de los medios para viajes interplanetarios. Después de haber conocido a Nikolái Zhukovski, estudiante de Stolétov, Tsiolkovski empezó a ocuparse en la mecánica del vuelo controlado, y como resultado diseñaron la aeronave. Al principio, Tsiolkovski propuso la idea de la aeronave cubierta completamente de metal (dirigible), y construyó su modelo de trabajo, creó los mandos de vuelo automático del dirigible y circuitos para el control de su elevación. En 1897 creó el primer túnel de viento ruso, e incluyó el proceso experimental.
En 1902 el físico-matemático ruso, diseñó una nave a retropropulsión para viajes interplanetarios guiándose en los diseños y el prototipo denominado "Autobólido" que en 1895 había diseñado el ingeniero e inventor peruano Pedro Paulet. En 1919 lo designaron miembro de la Academia socialista de ciencias sociales.
Sus ideas hicieron posible que el ser humano pusiera en órbita el primer satélite artificial y que poco después volara por primera vez al espacio, cuando Yuri Gagarin se colocó en órbita alrededor de nuestro planeta en un cohete construido según los principios establecidos por Tsiolkovski. Más información.
WALTER ADAMS (1876-1956).
Walter Sydney Adams (Antioquía, 20 de diciembre de 1876 – Pasadena, 11 de mayo de 1956) fue un astrónomo estadounidense. Director del Observatorio Monte Wilson, se especializó en espectroscopía estelar.Su interés principal fue el estudio de espectros estelares. Trabajó en espectroscopia y fue codescubridor de una relación entre las intensidades relativas de algunas líneas espectrales y la magnitud absoluta de una estrella. Fue capaz de demostrar que un espectro podría usarse para determinar si una estrella era una gigante o una enana. En 1915 comienza un estudio de la compañera de Sirio y descubrió que a pesar de tener un tamaño ligeramente mayor que la Tierra, su superficie es más brillante (por unidad de área) que el Sol y tiene una masa parecida a la de este. Dicha estrella fue conocida más tarde como enana blanca. Junto con Theodore Dunham, descubrió la presencia abundante de dióxido de carbono en el espectro infrarrojo de Venus. Más información aquí y aquí.
ALBERT EINSTEIN (1879-1955).
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| Retrato de Albert Einstein. |
Albert Einstein (Ulm, Imperio alemán, 14 de marzo de 1879-Princeton, Estados Unidos, 18 de abril de 1955) fue un físico alemán de origen judío, nacionalizado después suizo, austriaco y estadounidense. Se lo considera el científico más importante, conocido y popular del siglo XX.
En 1905, cuando era un joven físico desconocido, empleado en la Oficina de Patentes de Berna, publicó su teoría de la relatividad especial. En ella incorporó, en un marco teórico simple fundamentado en postulados físicos sencillos, conceptos y fenómenos estudiados antes por Henri Poincaré y por Hendrik Lorentz. Como una consecuencia lógica de esta teoría, dedujo la ecuación de la física más conocida a nivel popular: la equivalencia masa-energía, E=mc². Ese año publicó otros trabajos que sentarían algunas de las bases de la física estadística y de la mecánica cuántica.
En 1915, presentó la teoría de la relatividad general, en la que reformuló por completo el concepto de la gravedad. Una de las consecuencias fue el surgimiento del estudio científico del origen y la evolución del Universo por la rama de la física denominada cosmología. En 1919, cuando las observaciones británicas de un eclipse solar confirmaron sus predicciones acerca de la curvatura de la luz, fue idolatrado por la prensa. Einstein se convirtió en un icono popular de la ciencia mundialmente famoso, un privilegio al alcance de muy pocos científicos.
Por sus explicaciones sobre el efecto fotoeléctrico y sus numerosas contribuciones a la física teórica, en 1921 obtuvo el Premio Nobel de Física y no por la Teoría de la Relatividad, pues el científico a quien se encomendó la tarea de evaluarla no la entendió, y temieron correr el riesgo de que luego se demostrase errónea. En esa época era aún considerada un tanto controvertida.
Ante el ascenso del nazismo, Einstein abandonó Alemania hacia diciembre de 1932 con destino a Estados Unidos, donde se dedicó a la docencia en el Institute for Advanced Study. Se nacionalizó estadounidense en 1940. Durante sus últimos años trabajó por integrar en una misma teoría la fuerza gravitatoria y la electromagnética.
Aunque es considerado por algunos como el «padre de la bomba atómica», abogó por el federalismo mundial, el internacionalismo, el pacifismo, el sionismo y el socialismo democrático, con una fuerte devoción por la libertad individual y la libertad de expresión. Fue proclamado «personaje del siglo XX» y el más preeminente científico por la revista Time. Más información aquí y aquí.
ROBERT GODDARD (1882-1945).
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| Crédito: NASA . Robert Hutchings Goddard. |
Robert Hutchings Goddard (Worcester, Massachusetts, 5 de octubre de 1882 – Baltimore, 10 de agosto de 1945) fue un ingeniero, profesor, físico e inventor estadounidense a quien se atribuye la creación del primer cohete de combustible líquido, lanzado con éxito el 16 de marzo de 1926. Entre 1926 y 1941, Goddard y su equipo lanzaron 34 cohetes, alcanzando alturas de hasta 2,6 km y velocidades cercanas a los 885 km/h.3
El trabajo de Goddard, tanto teórico como práctico, anticipó muchos de los acontecimientos y desarrollos tecnológicos que más tarde harían posibles los viajes espaciales. Goddard ha sido comúnmente llamado uno de los pioneros de la era espacial; dos de sus 214 patentes, un cohete de varias etapas (1914) y el cohete de combustible líquido (1914), fueron importantes bases para los viajes espaciales.6 Su trabajo "Un método para alcanzar altitudes extremas" (A Method of Reaching Extreme Altitudes, 1919) es considerado un texto clásico para la ciencia del Siglo XX. Goddard logró aplicar, con éxito, tres ejes de control, giroscopios y empuje orientable a los cohetes, con el fin de controlar, de manera efectiva, el vuelo.
Aunque su trabajo en este campo fue revolucionario, Goddard recibió muy poco apoyo público para investigación y desarrollo. La prensa solía ridiculizar sus teorías relativas a los viajes espaciales. Años después de su muerte, en la cúspide de la era espacial, fue finalmente reconocido como el padre fundador de la cohetería moderna. Robert fue el primero en identificar el potencial de los cohetes para la investigación atmosférica y los viajes espaciales, por lo que se dedicó a estudiar su diseño y construcción de manera científica. Más información aquí y aquí.
ARTHUR EDDINGTON (1882-1944).
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| Retrato de Sir Arthur Stanley Eddington. |
Arthur Stanley Eddington (Reino Unido: 28 de diciembre de 1882 en Kendal-22 de noviembre de 1944 en Cambridge) fue un astrofísico británico muy conocido en la primera mitad del siglo XX. El límite de Eddington, el límite natural de la luminosidad que puede ser radiada por acreción a un objeto compacto, toma su nombre del astrofísico británico.
Arthur Eddington es famoso por su trabajo relacionado con la Teoría de la Relatividad. En 1919 escribió un artículo titulado Report on the relativity theory of gravitation (Informe sobre la teoría relativista de la gravitación), que transmitió la Teoría de la Relatividad de Einstein al mundo anglosajón. Debido a la Primera Guerra Mundial, los avances científicos alemanes no eran muy conocidos en Gran Bretaña.
Demostró que la energía en el interior de las estrellas era transportada por radiación y convección. Estos trabajos quedaron plasmados en el libro The Internal Constitution of the Stars (1926).
Eddington contribuyó a probar experimentalmente la teoría de la Relatividad General mediante la observación del desplazamiento de la posición relativa de una estrella durante un eclipse total de Sol. Tras dejar la universidad en 1905, el primer trabajo fijo de Eddington fue el de asistente jefe del Royal Astronomer (Astrónomo Real Británico) en el Real Observatorio de Greenwich. Le fue encomendado el análisis detallado de la paralaje del asteroide Eros sobre placas fotográficas, cuestión que le sirvió para desarrollar un nuevo método estadístico basado en el desplazamiento aparente de dos estrellas lejanas, lo que le mereció el Premio Smith en 1907.
Eddington viajó a la isla de Príncipe, cerca de África, para observar el eclipse solar del 29 de mayo de 1919. Durante el eclipse fotografió las estrellas que aparecían alrededor del Sol. Según la Teoría de la Relatividad General, las estrellas que deberían aparecer cerca del Sol deberían estar un poco desplazadas, porque su luz es curvada por el campo gravitatorio solar. Este efecto solo puede observarse durante un eclipse, ya que si no el brillo del Sol hace las estrellas invisibles al ojo humano.
Las observaciones de Eddington confirmaron la teoría de Einstein, y fueron tomadas en su época como la prueba de la validez de la Relatividad General frente a la en parte obsoleta mecánica newtoniana. La noticia fue dada a conocer por muchos periódicos en primera plana. Cuando a Eddington le comentaron que, según Einstein, solo había tres personas en el mundo que comprendían la teoría de la relatividad, este respondió bromeando: “¡Ah!, ¿y quién es la tercera persona?”
Eddington también investigó el interior de las estrellas teóricamente, y desarrolló el primer método para comprender los procesos estelares. En su modelo consideró las estrellas como esferas de gas en equilibrio radiativo e hidrostático, porque la presión del gas hacia fuera (por su temperatura) compensa la fuerza que la gravedad ejerce hacia dentro. Dedujo que, dadas las altas temperaturas internas requeridas, los átomos del material estelar estarían en esencia completamente ionizados, y por lo tanto dicho material debería comportarse como gas ideal, simplificando así los cálculos.
Así demostró que el interior de las estrellas debe encontrarse a millones de grados. También descubrió la relación masa-luminosidad para las estrellas de la secuencia principal, calculó la abundancia del hidrógeno y creó una teoría para explicar el cambio de brillo de las variables cefeidas.
En 1920, basándose en la medición precisa de los pesos atómicos hecha por F. W. Aston, fue el primero en sugerir que las estrellas obtienen su energía a partir de la fusión nuclear del hidrógeno y el helio. Aunque al principio esta teoría era controvertida, la discusión finalizó cuando Hans Bethe desarrolló la teoría de la fusión entre 1938 y 1939. Más información aquí y aquí.
Muy aficionado a la Astronomía. estableció un observatorio particular en Tulse Hill, cerca de Londres. En 1875 contrajo matrimonio con Margaret Lindsay Murray, que se convirtió en su auxiliar y colaboradora entusiasta. Recibió por dos veces la medalla de oro de la Real Sociedad Astronómica inglesa, y fue presidente de la misma de 1876 a 1878.
Cabe considerarle como uno de los precursores de la nueva rama de la Astronomía: la Astrofísica. Tras el descubrimiento de Kirchhoff (1859), intuyó la posibilidad de la aplicación del análisis espectral a las investigaciones sobre la constitución física de las estrellas. En colaboración con el químico W. A. Miller emprendió el estudio espectroscópico de los astros, en el que se valió también de la fotografía; descubrió que las nebulosas irregulares y las planetarias están integradas por gas luminoso y no, como se creía, por estrellas.
Muy interesantes resultaron sus primeras determinaciones sobre la velocidad de los astros a lo largo de la visual por el efecto Doppler. William Huggins fue uno de los primeros que observaron con el espectroscopio las protuberancias solares, y descubrió que las dos líneas intensas de la región violeta del espectro solar son debidas al calcio ionizado. Sus textos se hallan reunidos en The scientific Papers of Sir William Huggins edited by Sir William and Lady Huggins. Más información aquí y aquí.
William Huggins (1824-1910).
William Huggins, fue un astrónomo británico, nacido el 7 de febrero de 1824 y fallecido el 12 de mayo de 1910.Muy aficionado a la Astronomía. estableció un observatorio particular en Tulse Hill, cerca de Londres. En 1875 contrajo matrimonio con Margaret Lindsay Murray, que se convirtió en su auxiliar y colaboradora entusiasta. Recibió por dos veces la medalla de oro de la Real Sociedad Astronómica inglesa, y fue presidente de la misma de 1876 a 1878.
Cabe considerarle como uno de los precursores de la nueva rama de la Astronomía: la Astrofísica. Tras el descubrimiento de Kirchhoff (1859), intuyó la posibilidad de la aplicación del análisis espectral a las investigaciones sobre la constitución física de las estrellas. En colaboración con el químico W. A. Miller emprendió el estudio espectroscópico de los astros, en el que se valió también de la fotografía; descubrió que las nebulosas irregulares y las planetarias están integradas por gas luminoso y no, como se creía, por estrellas.
Muy interesantes resultaron sus primeras determinaciones sobre la velocidad de los astros a lo largo de la visual por el efecto Doppler. William Huggins fue uno de los primeros que observaron con el espectroscopio las protuberancias solares, y descubrió que las dos líneas intensas de la región violeta del espectro solar son debidas al calcio ionizado. Sus textos se hallan reunidos en The scientific Papers of Sir William Huggins edited by Sir William and Lady Huggins. Más información aquí y aquí.
Continuará ...
