La Astronomía y el telescopio

Blaise Pascal

“El silencio de los espacios infinitos me estremece”, decía Blaise Pascal (1623-1662). Vivió en una época en la que uno podía destacar en muchas disciplinas; él lo hizo en física, matemática, filosofía y teología. En aquel entonces, ser científico podía traer graves consecuencias si uno contravenía el orden establecido. Pero la naturaleza es como es. Y Pascal, gran defensor de la ciencia, lo sabía. Sobre los hombros de personas como Pascal, Galileo, Newton, Einstein, Leavitt, Hubble, Darwin, Mendel, etc, hemos ido construyendo un edificio hermoso que nos permite explicar la naturaleza. Explicarla y comprenderla, porque lo primero, sin lo segundo, no es posible.

Recuerdo una charla de café con uno de mis profesores de la Facultad de Ciencias, en la Universidad Autónoma. Cuando filosofábamos entre sorbo y sorbo, decía: “me maravilla hasta donde hemos llegado como especie”. Entonces, yo le recordaba unas palabras de Carl Sagan (1934-1996) con las que siempre me he sentido identificado por acertadas: “El ser humano no es más que el Universo conociéndose a sí mismo”. En no pocas ocasiones, aquellas charlas derivaban hacia otros temas muy distintos y acabábamos hablando de fútbol. Pero muchas de las conversaciones más interesantes de mi vida las he tenido en esa cafetería, en buena compañía.

Amigos, coged un botánico que no ha visto un bosque en su vida. Dadle unos prismáticos (venga, seamos buenos y démosle un telescopio chiquitín). Sitúen al botánico a cien km de un bosque y díganle: ¿me puede usted contar de qué están hechos los árboles, de dónde obtienen su energía, qué fauna vive en ellos, a qué huelen sus flores, cómo mueren y cómo se reproducen? ¿Me puede explicar qué es un bosque, en definitiva? La respuesta del botánico está clara: “dame tiempo para poder acercarme con el coche, analizar lo que me encuentre, tomar muestras, recoger polen…” en definitiva, realizar el trabajo como lo haría cualquier científico: observación y experimentación.

Los astrofísicos no tenemos la oportunidad de experimentar con nuestro “bosque” de estrellas. Somos metafóricamente como ese botánico, a cien km de lo que queremos entender. Sin embargo, tan sólo armados de telescopios, hemos conseguido llegar a comprender el Universo tan bien como un biólogo un bosque de cualquier lugar del planeta Tierra. Sí, profesor, yo también me maravillo de hasta donde hemos llegado como especie.

Gran Telescopio Canario

Dado que el viaje a las estrellas nos está limitado, el telescopio ha jugado y juega un papel fundamental en la historia de la Astronomía. Sin un instrumento óptico que nos permita “acercar” ese bosque, no habríamos podido avanzar mucho en nuestro conocimiento del Universo. El telescopio y la universalidad de las leyes naturales que hemos ido descubriendo en nuestro planeta (aquí sí podemos experimentar y las leyes naturales son universales: las mismas en cualquier lugar del Universo) han hecho de la Astrofísica una ciencia que trabaja reuniendo prácticamente todo el conocimiento científico, apoyándose en la Física para conocer el Cosmos.

Galileo observa por primera vez los satélites de Júpiter

En 1610, Galieo Galilei (1564-1642) tuvo noticias de un invento relativamente reciente (quizá unos 60 años antes) de un instrumento que permitía acercar objetos lejanos. No está claro quién fue el verdadero inventor del telescopio, ni el año. Pero sí sabemos que el primero en utilizarlo para estudiar el cosmos fue Galileo. Consiguió un catalejo holandés y lo perfeccionó fabricando el primer telescopio válido para la observación astronómica. Con él hizo verdaderos descubrimientos: desde la observación de estrellas no visibles al ojo humano, manchas solares, las fases de Venus, los cráteres de la Luna y las cuatro grandes lunas de Júpiter. Me hubiera gustado estar con él en aquella noche de enero de 1610 cuando descubrió esos cuatro puntos luminosos al lado de la pequeña bolita, que es como su telescopio le mostraba a Júpiter y sus satélites; y haberle acercado el papiro cuando me lo pidiera para anotar las posiciones de cada uno de esos puntos y comprobar que se movían alrededor de Júpiter. ¡Qué gran descubrimiento, amigo Galileo, y qué implicaciones para la humanidad! Y un dato curioso: descubrió que Saturno tenía una especie de orejas a cada lado del planeta: sí, los anillos de Saturno, aunque para Galileo fueran “orejas”.

Duquesa Cristina

En 1615, Galileo se explicaba así por carta ante una sorprendida duquesa Cristina:

Como bien sabe vuestra serena Majestad, hace algunos años descubrí en los cielos muchas cosas que no se habían visto antes de nuestra época. La novedad de estas cosas, y algunas consecuencias que de ellas se derivaban en contradicción con las nociones físicas comúnmente sostenidas por los filósofos académicos, han excitado contra mí a un no pequeño número de profesores (muchos de ellos eclesiásticos), como si yo hubiese colocado con mis propias manos esas cosas en el cielo a fin de trastornar la Naturaleza y de trastocar las ciencias. Parecen olvidar que el incremento en las verdades estimula la investigación, la fundación y el desarrollo de las artes.

En 1979, el papa Juan Pablo II propuso cautelosamente que se revocara la condena de Galileo pronunciada 346 años antes por la “Santa Inquisición”.

Espectro electromagnético

Con Galileo la astronomía inició su revolución. Con el paso de los años, los telescopios se han ido perfeccionando. La luz visible es sólo una parte de la luz total que nos llega de las estrellas. La luz visible es una onda electromagnética cuya longitud de onda abarca desde los 400 a los 700 nanómetros (del violeta al rojo).

Si nos movemos hacia longitudes de onda mayores al rojo entramos en el infrarrojo (todos los cuerpos con temperatura brillan en esa longitud de onda), microondas (longitudes de onda de centímetros) y ondas de radio (metros). ¿Queréis hacer un experimento curioso? Coged un prisma y descomponed la luz que viene del sol en sus colores. Colocad un termómetro al lado del color rojo sin que le dé la luz directamente. Observaréis cómo sube la temperatura: justo al lado del rojo está el infrarrojo; no podemos verlo a simple vista, pero el termómetro sí, ya que es en ese rango de longitud de onda donde se transmite el calor.

Las microondas son especialmente útiles puesto que la molécula de agua tiene la costumbre de oscilar en ese rango de frecuencias. Por este motivo, si aplicamos energía en ese rango, la molécula de agua entrará en resonancia (máxima absorción de energía) y este es el motivo por el que fabricamos “hornos microondas” para calentar nuestros alimentos: calentamos en realidad el agua de los alimentos haciendo que sus moléculas oscilen con más energía.

Si nos movemos hacia longitudes de onda menores al violeta tenemos los rayos ultravioleta (10-8 metros), los rayos X ( 10-10 metros) y los rayos Gamma (10-12 metros)

Abro un paréntesis aquí y os cuento algo interesente. Nuestros ojos ven en el rango visible. Esto se debe a que absorben la luz que ha rebotado en los objetos con esa longitud de onda. Entre cresta y cresta una onda electromagnética contiene siempre la misma energía. Esto hace que una onda de radio sea pobre en energía, ya que reparte en metros la misma energía que una onda visible reparte en 10-6 metros. Si quisiéramos ver un átomo, no podríamos utilizar onda visible porque el tamaño del átomo es de 10-10 metros. Tendremos que utilizar una onda del tamaño del átomo… ¡los rayos X, por ejemplo! Pero, como os decía, una onda de rayos X contiene en 10-10 metros

la misma energía que una onda de radio reparte entre todos los metros que hay de cresta a cresta. Y el átomo es tan pequeño que si “enfocamos” con rayos X un núcleo atómico, desplazaremos el átomo al absorber éste mucha energía de la onda que acaba de chocar con él. Es una manera fácil de explicar el principio de incertidumbre: no podemos saber con seguridad la posición y la velocidad de una partícula ya que durante la medida modificaremos el estado inicial de la misma. Espero que a muchos os haya servido esta explicación simplista de algo que es bastante más complicado.

Espectro Solar

Hecha la salvedad, no será ninguna sorpresa si os digo que el Sol emite casi toda su energía en el espectro visible. Los seres vivos con ojos del planeta Tierra nos hemos adaptado por evolución a ese tipo de radiación y ese es el motivo por el que “vemos” en el rango de frecuencias de la luz visible, y no en otro rango de frecuencias, como las ondas de radio.

Sin embargo, existe una especie en este planeta que puede “ver” en todo los rangos posibles: el ser humano. Su inteligencia le ha permitido construir aparatos capaces de detectar las ondas electromagnéticas fuera del rango de nuestros ojos. Y esto mismo es lo que nos ha permitido dar pasos de gigante en nuestro conocimiento del Universo, al poder construir telescopios que, además de en el visible, pueden ver en otras frecuencias. La atmósfera bloquea algunas de esas frecuencias e interfiere también en el visible, por lo que cuando nuestra tecnología fue lo suficientemente buena como para “poner en órbita” esos telescopios, dimos otro paso de gigante.

Telescopio Espacial Hubble

El pasado 20 de noviembre, dedicamos la sección de Astronomía del programa Estamos de Fin de Semana a los telescopios de aficionado. Me gustaría resaltar la gran labor que realizan los aficionados a la astronomía. Desde fotografía, hasta de descubrimientos de cometas y asteroides no catalogados y el seguimiento de los catalogados.

Cuando un cometa se encuentra a gran distancia del Sol, una fotografía de larga exposición puede mostraros un punto luminoso, un objeto débil y nebuloso no registrado. Son no pocos los aficionados que exploran el cielo nocturno sistemáticamente con sus telescopios y sus cámaras de fotos acopladas a los mismos. En muchas ocasiones obtienen su recompensa.

Os dejo aquí el audio del programa.


2 Comentarios

  1. Jorge diciembre 2, 2010 3:57 pm 

    Excelente post, Rober.
    Se me ocurren un par de cosas que podrían ampliarlo.
    Habría que señalar que los “ojos” que ven en la radiación ultravioleta y superior (X y gamma) tienen que estar situados fuera de la atmósfera, en globos aerostáticos o en satélites.
    También comentar el hecho de utilizar varios telescopios de forma conjunta para aumentar su potencia. La interferometría, que empezó con los radiotelescopios pero que ahora se utiliza también en infrarrojos y visible.
    Finalmente, podrías comentar un poco sobre otras radiaciones no electromagnéticas, tales como las neutrónicas, “neutrínicas” (¿está bien dicho?) y las mesónicas (no mesiánicas ;-) Que nos pueden aportar más información de eventos exóticos del Cosmos.
    Un saludo.

    • admin diciembre 2, 2010 4:53 pm 

      Gracias Jorge. Me anoto tu propuesta de ampliación: me parece muy interesante para un “la astronomía y el telescopio 2″ ;-) .

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