La importancia de las TIC en la Astronomía

Es criterio generalizado que la astronomía es la madre de todas las ciencias. De hecho, la humanidad antigua, los componentes primigenios de la especie humana, hicieron uso utilitario de dos áreas del conocimiento humano, desde donde se desprendieron todas las demás disciplinas. Esas dos disciplinas fueron la astronomía y la matemática.

Considero que la astronomía ha influenciado de manera sustancial el desarrollo de tecnología, a sumo grado.

El primero de ellos, el desarrollo de supercomputadoras. Los astrofísicos han logrado enlazar computadoras con altas capacidades hasta constituirlos en supercomputadores. El objetivo de confeccionar tales “monstruos” informáticos es poder simular las condiciones básicas del Universo primigenio y desentrañar la forma y figura que presenta el mismo en la actualidad.

Poder representar los efectos de la materia y la energía oscura requiere de Terabytes de información y velocidades, hasta ahora inimaginables, para las computadoras normales.

Los físicos buscan las claves del origen del Universo. Algunas incógnitas permanecen sin poder ser enlazadas y para ello, varios países se reunieron en un esfuerzo notable y han confeccionado el “Gran Colisionador de Hadrones” (LHC, por sus siglas en inglés) buscando un escurridizo bosón, el de Higgs, que no sólo terminaría de explicar algunas cuestiones básicas, sino que abriría las puertas para la búsqueda de un nuevo tipo de energía, casi inagotable para nosotros, lo que se constituiría en la energía del futuro para nosotros.

El desarrollo de sensores ultrasensibles y cámaras de alta resolución para la búsqueda de minerales en los planetas y lunas del Sistema Solar y detección de ondas en varias longitudes de onda, ha permitido el desarrollo de una gran cantidad de instrumentos, no sólo para la medicina, sino para cualquier disciplina técnica, acá en la Tierra. Las técnicas de tomografía, radiología digital y resonancia magnética, se deben en gran parte al trabajo de científicos vinculados al quehacer astronómico.

Las técnicas de transmisión de señal, detección de errores y reconstrucción de señal, tan útiles en nuestras operaciones cotidianas (TV, telecajeros, entre otros), fueron desarrolladas para poder recibir información desde el confín del Sistema Solar, con las primeras sondas interplanetarias Voyager y Pioneer.

La confección y desarrollo de circuitos electrónicos ultra-resistentes se debe a la astronáutica, ya que los componentes deben funcionar de manera adecuada en el agreste clima espacial, donde están expuestos a grandes cantidades de radiación.

La Astronomía, ha sabido valerse de si misma durante años; pero siempre ha tenido una aliada que impulsó sus descubrimientos a corto y a largo plazo; El desarrollo de las TIC.

Alfa Centauri

Alfa Centauri es el sistema estelar más cercano al Sol que está a unos 41,3 billones de km de distancia. Considerada desde la antigüedad como una única estrella y con gran importancia mitológica (Mitología) (Centauro), la más brillante de la constelación del Centauro, lo que se observa sin ayuda de telescopio es, en realidad, la superposición de dos estrellas brillantes de un posible sistema de tres. Fue el astrónomo francés Nicolas Louis de Lacaille quien en 1752 descubrió que Alfa Centauri es una estrella binaria. Está a 4,36 años luz de la Tierra.

El sistema también contiene por lo menos un planeta del tamaño terrestre Alpha Centauri Bb, con cerca de 113% de la masa terrestre, que orbita Alpha Centauri B, con un período de 3,236 días, lo que lo hace ser el exoplaneta más cercano conocido a la Tierra. Orbitando a una distancia de 6 millones de kilómetros de la estrella, o el 4% de la distancia de la Tierra al Sol, el planeta tiene una temperatura superficial estimada de al menos 1500 K (aproximadamente 1200 C), demasiado caliente para ser habitable.

¿En qué consiste la Astronáutica?

La astronáutica se define como la teoría y práctica de la navegación fuera de la atmósfera de la Tierra por parte de objetos artificiales, tripulados o no, es decir, el estudio de las trayectorias, navegación, exploración y supervivencia humana en el espacio. Abarca tanto la construcción de los vehículos espaciales como el diseño de los lanzadores que habrán de ponerlos en órbita.

Se trata de una rama amplia y de gran complejidad debido a las condiciones difíciles bajo las que deben funcionar los aparatos que se diseñen. En la actualidad, la exploración espacial se ha mostrado como una disciplina de bastante utilidad, en la cual están participando cada vez más países.

En términos generales, los campos propios de la astronáutica, y en la que colaboran las diversas especialidades científicas y tecnológicas (astronomía, matemática, física, cohetería, robótica, electrónica, computación, bioingeniería, medicina, ciencia de materiales, etc.) son:

1º El diseño de los ingenios espaciales ("naves" en términos generales), así como los materiales con que serán construidas.

2º La investigación en sistemas de propulsión y aplicación de los propulsantes que posibiliten el despegue y la navegación de los aparatos espaciales.

3º El cálculo de las velocidades y trayectorias de despegue, navegación, acople y reingreso de los aparatos, sea en relación a la Tierra o a otros cuerpos celestes, así como las técnicas a utilizar en las mismas.

4º La supervivencia de los seres humanos en el espacio, sea en el interior de las naves o fuera de ellas.

5º Las técnicas de comunicación de las naves con la Tierra o entre ellas en el espacio exterior.

6º La técnicas de exploración y colonización del espacio y de los cuerpos celestes.

La astronáutica, en combinación con la astronomía y la astrofísica, ha dado origen o potenciado a nuevas disciplinas científicas: astrodinámica, astrofotografía, telemetría espacial, astrogeofísica, astroquímica, astrometeorología, etc.

¿Qué es la cosmología física?

La cosmología física, es la rama de la astrofísica, que estudia la estructura a gran escala y la dinámica del Universo. En particular, trata de responder las preguntas acerca del origen, la evolución y el destino del Universo.

La cosmología física, tal y como se comprende actualmente, comienza en el siglo XX con el desarrollo de la Teoría general de la relatividad de Albert Einstein y la mejora en las observaciones astronómicas de objetos extremadamente distantes. Estos avances hicieron posible pasar de la especulación a la búsqueda científica de los orígenes del universo y permitió a los científicos establecer la Teoría del Big Bang que se ha convertido en el modelo estándar mayoritariamente aceptado por los cosmólogos debido a el amplio rango de fenómenos que abarca y a las evidencias observacionales que lo apoyan, aunque todavía existe una minoría de investigadores que presenten otros puntos de vista basados en alguno de los modelos cosmológicos alternativos.

La cosmología física trata de entender las grandes estructuras del universo en el presente (galaxias,agrupaciones galácticas y supercúmulos), utilizar los objetos más distantes y energéticos (cuásares, supernovas y GRBs) para entender la evolución del universo y estudiar los fenómenos ocurridos en el universo primigenio cerca de la singularidad inicial (inflación cósmica, nucleosíntesis primordial y Radiación de fondo de microondas).

Cosmología

La cosmología 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.

La cosmología física comprende el estudio del origen, la evolución y el destino del Universo utilizando los modelos terrenos de la física. 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.

Principio cosmológico

Constante cosmológica

Astronomía cercana y lejana

La astronomía cercana abarca la exploración de nuestra galaxia, por tanto comprende también la exploración del Sistema Solar. No obstante, el estudio de las estrellas determina si éstas pertenecen o no a nuestra galaxia. El estudio de su clasificación estelar determinará, entre otras variables, si el objeto celeste estudiado es "cercano" o "lejano".

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 la Vía 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, otros sistemas solares, nubes interestelares o nebulosas, etc. y encontramos objetos como IK Pegasi, Tau Ceti o Gliese 581 que son soles cada uno con determinadas propiedades diferentes.

La estrella más cercana a nuestro sistema solar es Próxima Centauri que se encuentra a 4,2 años 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.

Estos soles o estrellas forman parte de numerosas constelaciones que son formadas por estrellas 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 la Estrella Polar. Estas estrellas 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 demasiado pequeñas o simplemente son galaxias 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 denominadas el grupo local. Entre estas galaxias se encuentran algunas muy grandes como Andrómeda, nuestra Vía Láctea y la Galaxia del Triángulo.

Cada galaxia tiene propiedades diferentes, predomino de diferentes elementos químicos y formas (espirales, elípticas, irregulares, anulares, lenticulares, en forma de remolino, o incluso con forma espiral barrada entre otras más sofisticadas como cigarros, girasoles, sombreros, etc.).

Astronomía de los fenómenos gravitatorios

El campo 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 denomina marea galáctica.

Tal como demostró Einstein en su obra Relatividad general, la gravedad deforma la geometría del espacio-tiempo, es decir, la masa gravitacional de los cuerpos celestes deforma el espacio, que se curva. 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 es debido a que existe materia que no podemos ver que altera la gravedad. A estas masas se las denominó materia oscura.

Encontrar materia 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 término lente gravitacional o anillo de Einstein. Gracias a las leyes de la física, conocer cuánta luz se curva dice a los astrónomos cuánta masa hay. Cartografiando las huellas de la gravedad, se pueden crear imágenes de cómo está distribuida la materia oscura en un determinado lugar del espacio. A veces se presentan anomalías gravitatorias que impiden realizar estos estudios con exactitud, como las ondas gravitacionales provocadas por objetos masivos muy acelerados.

Los agujeros negros son singularidades de alta concentración de masa que curva el espacio, cuando éstas acumulaciones masivas son producidas por estrellas le les denomina agujero 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 negro Q0906+6930 es uno de los más masivos de los observados. Varios modelos teóricos, como por ejemplo el agujero negro de Schwarzschild, aportan soluciones a los planteamientos de Einstein.