lunes, 18 de octubre de 2010

Cosmología

Es la ciencia que estudia la historia y la estructura del Universo en su totalidad.
ciencia que estudia la historia y la estructura del Universo en su totalidad.

El nacimiento de la cosmología moderna puede situarse en 1700 con la hipótesis que las estrellas de la Vía Láctea (la franja de luz blanca visible en las noches serenas de un extremo a otro de la bóveda celeste), pertenecen a un sistema estelar de forma discoidal, del cual el propio Sol forma parte; y que otros cuerpos nebulosos visibles con el telescopio son sistemas estelares similares a la Vía Láctea, pero muy lejanos.

Estas consideraciones, junto con las determinaciones de los paralajes estelares, y por lo tanto de las distancias de las estrellas a nosotros, ampliaron enormemente los confines del Universo, que las cosmologías clásicas y medievales habían limitado a nuestro sistema solar.

Correspondió al gran astrónomo Sir William Herschel (1738-1822) demostrar, a través de cálculos estelares, que la hipótesis de los cosmólogos más importantes del siglo diecisiete eran correctas. Alrededor de un siglo después, otro gran avance a la comprensión de nuestra situación en la Galaxia fue aportado por el astrónomo Harlow Sharpley quien, en 1918, pudo calcular que el Sol no ocupa una posición central, sino periférica.

Sólo hacia mediados del siglo XX, en cambio, se han tenido las pruebas de que nuestra Galaxia tiene forma de espiral y que, un observador externo, la vería como se nos aparece a nosotros la nebulosa de Andrómeda.

viernes, 15 de octubre de 2010


Estructuras agregadas del universo


Las galaxias
A gran escala, el universo está formado por galaxias y agrupaciones de galaxias. Las galaxias son agrupaciones masivas de estrellas, y son las estructuras más grandes en las que se organiza la materia en el Universo. A través del telescopio se manifiestan como manchas luminosas de diferentes formas. A la hora de clasificarlas, los científicos distinguen entre las galaxias del Grupo Local, compuesto por las treinta galaxias más cercanas y a las que está unida gravitacionalmente nuestra galaxia (la Vía Láctea), y todas las demás galaxias, a las que llaman "galaxias exteriores".
Las galaxias están distribuidas por todo el Universo y presentan características muy diversas, tanto en lo que respecta a su configuración como a su antigüedad. Las más pequeñas abarcan alrededor de 3.000 millones de estrellas, y las galaxias de mayor tamaño pueden llegar a abarcar más de un billón de astros. Estas últimas pueden tener un diámetro de 170.000 años luz, mientras que las primeras no suelen exceder de los 6.000 años luz.
Además de estrellas y sus astros asociados (planetas, asteroides, etc...), las galaxias contienen también
materia interestelar, constituida por polvo y gas en una proporción que varia entre el 1 y el 10% de su masa.
Se estima que el universo puede estar constituido por unos 100.000 millones de galaxias, aunque estas cifras varían en función de los diferentes estudios.
Formas de galaxias
La creciente potencia de los telescopios, que permite observaciones cada vez más detalladas de los distintos elementos del Universo, ha hecho posible una clasificación de las galaxias por su forma. Se han establecido así cuatro tipos distintos: galaxias elípticas, espirales, espirales barradas e irregulares.

Galaxias elípticas
En forma de elipse o de esferoide, se caracterizan por carecer de una estructura interna definida y por presentar muy poca materia interestelar. Se consideran las más antiguas del Universo, ya que sus estrellas son viejas y se encuentran en una fase muy avanzada de su evolución.
Galaxias espirales
Están constituidas por un núcleo central y dos o más brazos en espiral, que parten del núcleo. Éste se halla formado por multitud de estrellas y apenas tiene materia interestelar, mientras que en los brazos abunda la materia interestelar y hay gran cantidad de estrellas jóvenes, que son muy brillantes. Alrededor del 75% de las galaxias del Universo son de este tipo.
Galaxia espiral barrada
Es un subtipo de galaxia espiral, caracterizados por la presencia de una barra central de la que típicamente parten dos brazos espirales. Este tipo de galaxias constituyen una fracción importante del total de galaxias espirales. La Vía Láctea es una galaxia espiral barrada.

Galaxias irregulares
Incluyen una gran diversidad de galaxias, cuyas configuraciones no responden a las tres formas anteriores, aunque tienen en común algunas características, como la de ser casi todas pequeñas y contener un gran porcentaje de materia interestelar. Se calcula que son irregulares alrededor del 5% de las galaxias del Universo.





Big bang


Teoría sobre el origen y la formación del Universo

El hecho de que el Universo esté en expansión se deriva de las observaciones del corrimiento al rojo realizadas en la década de 1920 y que se cuantifican por la ley de Hubble. Dichas observaciones son la predicción experimental del modelo de Friedmann-Robertson-Walker, que es una solución de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, que predicen el inicio del universo mediante un big bang.
El corrimiento al rojo se refiere a que los astrónomos han observado que hay una relación directa entre la distancia a un objeto remoto (como una galaxia) y la velocidad con que está alejándose. En cambio, si esta expansión ha sido continua en toda la edad del Universo, entonces en el pasado estos objetos distantes que siguen alejándose tuvieron que estar una vez juntos. Esta idea da pie a la teoría del
Big Bang; el modelo dominante en la cosmología actual.
Durante la era más temprana del Big Bang, se cree que el Universo era un caliente y denso
plasma. Según avanzó la expansión, la temperatura cayó a ritmo constante hasta el punto en que los átomos se pudieron formar. En aquella época, la energía de fondo se desacopló de la materia y fue libre de viajar a través del espacio. La energía sobrante continuó enfriándose al expandirse el Universo y hoy forma el fondo cósmico de microondas. Esta radiación de fondo es remarcablemente uniforme en todas direcciones, circunstancia que los cosmólogos han intentado explicar como reflejo de un periodo temprano de inflación cósmica después del Big Bang.
El examen de las pequeñas variaciones en el fondo de radiación de microondas proporciona información sobre la naturaleza del Universo, incluyendo la edad y composición. La
edad del universo desde el Big Bang, de acuerdo a la información actual proporcionada por el WMAP de la NASA, se estima en unos 13.700 millones de años, con un margen de error de un 1% (137 millones de años). Otros métodos de estimación ofrecen diferentes rangos de edad, desde 11.000 millones a 20.000 millones. En el libro de 1977 Los Primeros Tres Minutos del Universo, el premio Nobel Steven Weinberg muestra la física que ocurrió justo momentos después del Big Bang. Los descubrimientos adicionales y los refinamientos de las teorías hicieron que lo actualizara y reeditara en 1993.


Universo
El Universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término universo puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.
Observaciones
astronómicas indican que el Universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12 mil millones de años y por lo menos 93 mil millones de años luz de extensión.[1] El evento que se cree que dio inicio al Universo se denomina Big Bang. En aquel instante toda la materia y la energía del universo observable estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y lo continúa haciendo.
Debido a que, según
teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz, puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse separado 93 mil millones de años luz en un tiempo de únicamente 13 mil millones de años; sin embargo, esta separación no entra en conflicto con la teoría de la relatividad general, ya que ésta sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no limitado por la velocidad de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si es el espacio entre ellas el que se dilata.
Mediciones sobre la distribución espacial y el
desplazamiento hacia el rojo (redshift) de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas, y los porcentajes relativos de los elementos químicos más ligeros, apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en general, la teoría del Big Bang, que propone que el espacio en sí se creó a partir de la nada en un momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está acelerando, y que la mayor parte de la materia y la energía en el universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y no es directamente observable (véanse
materia oscura y energía oscura). La imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones sobre el destino final del Universo.
Los experimentos sugieren que el Universo se ha regido por las mismas leyes físicas, constantes a lo largo de su extensión e historia. La fuerza dominante en distancias cósmicas es la gravedad, y la
relatividad general es actualmente la teoría más exacta en describirla. Las otras tres fuerzas fundamentales, y las partículas en las que actúan, son descritas por el Modelo Estándar. El Universo tiene por lo menos tres dimensiones del espacio y una de tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar conectado de forma sencilla y sin problemas, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en todo el universo.
En filosofía se denomina universo al
mundo, o conjunto de todo lo que sucede.
La ciencia modeliza el universo como un
sistema cerrado que contiene energía y materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por principios causales.
Basándose en observaciones del
universo observable, los físicos intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la cosmología, disciplina basada en la astronomía y la física, en la cual se describen todos los aspectos de este universo con sus fenómenos.
La teoría actualmente más aceptada sobre la formación del Universo, dada por el belga valón
Lemaître, es el modelo del Big Bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad espaciotemporal. El Universo experimentó un rápido periodo de inflación cósmica que arrasó con todas las irregularidades iniciales. A partir de entonces el Universo se expandió y se convirtió en estable, más frío y menos denso. Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron como resultado la segregación fractal en porciones, que se encuentran en el universo actual como cúmulos de galaxias.
En cuanto a su destino final, las pruebas actuales parecen apoyar la
Teoría de la expansión permanente del Universo, aunque otras afirman que la materia oscura puede ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la expansión y hacer que toda la materia se comprima; algo a lo que los científicos denominan el Big Crunch o la Gran Implosión.

lunes, 11 de octubre de 2010

Satelites artificiales

Los satélites artificiales


Pese a la espectacularidad de las misiones interplanetarias, el aspecto que más se ha desrrollado de la astronáutica es el de los satélites artificiales por las implicaciones económicas y militares que conllevan.

Los más conocidos por el gran público son los satélites meteorológicos, como el popular Meteosat europeo. El primero de todos ellos fue el estadounidense Tiros lanzado en 1960 que tuvo continuación en nueve satélites más del mismo nombre. (Para ver la última imagen disponible de Europa desde el Meteosat
pincha aquí.)
También tienen satélites meteorológicos los rusos y los japoneses. Todos estos satélites han permitido la creación de una red de prevención de desastres climatológicos que han ayudado a evitar la muerte de millones de personas o a descubrir, para sorpresa del mundo, que un agujero en la capa de ozono amenaza la vida en la Tierra a largo plazo si no se adoptan las medidas necesarias para evitar que siga creciendo. También, por ejemplo, sirven para observar las tormentas y prevenir sus efectos. Si quieres saber en qué parte de Europa se están produciendo tormentas ahora mismo
pincha aquí.). Si te fijas, verás que las áreas con mayor concentración de rayos coinciden con los núcleos nubosos más densos que has podido ver en la imagen del Meteosat de arriba.

Otras aplicaciones de los satélites artificales se basan en la teledetección y se aplican a gran inmensidad de campos, desde usos fiscales (cálculo de superficies arboladas, por ejemplo) o a la más pura cartografía civil. Su funcionamiento suele basarse en el espectro no visible de radiaciones y son la mayoría los que funcionan con dispositivos infrarrojos, ultravioleta o de radar en distintas frecuencias. Los primeros de esta clase fueron los LANDSAT americanos lanzados a partir de 1972 y hoy existen numerosísimos satélites de esta clase; incluso existen satélites que incorporan estas funciones además de las telecomunicaciones.
Por ejemplo, si
pinchas aquí puedes ver cuál es la temperatura del agua de los océanos en todo el mundo en este mismo instante.

Es en este campo donde más han progresado los satélites en los últimos años. Todo comenzó con el Echo 1 que era una enorme esfera de plástico de 41 metros de diámetro donde las ondas se reflejaban entre dos estaciones terrenas. El primer satélite de telecomunicaciones activo fue el Telstar 1 que permitió la transmisión de señales de televisión entre uno y otro lado del Atlántico. A partir de entonces la capacidad de estos ingenios ha aumentado exponencialmente en el doble sentido de incrementar su capacidad hasta 250.000 circuitos telefónicos, por ejemplo, y en el de crear redes de satélites como Eutelsat o Astra con grandes coberturas para transmitir múltiples programs de televisón. A este tipo de satélites pertencen los españoles Hispasat que cubren buena parte de las necesidades de telecomunicación de España con los paises hispanoamericanos a la vez que atiende las necesidades gubernamentales y militares del Estado.
La empresa Motorola puso en práctica su plan de cobertura global del planeta mediante satélites que pudiesen dar servicio a teléfonos móviles y, aunque económicamente renqueante, el proyecto sigue en marcha.

Otra de las aplicaciones de los satélites artificiales que ha llegado hasta el gran público es la de localización. En un principio, los satélites se usaron en la navegación marítima a modo de faros que permitiesen a los barcos establecer su posición mediante el satélite Transit, que iba a palidecer ante las prestaciones del sistema G.P.S. del ejército estadounidense. Consiste en una red de 21 satélites a una órbita de unos trescientos kilómetros que aseguran la cobertura total y simultánea del planeta. Mediante un pequeño receptor que cabe en la palma de la mano se puede conocer la posición exacta con un margen de error de unos 100 metros. En realidad, el sistema tiene mayor precisión: unos 5 metros pero las fuerzas armadas norteamericanas no han visto bien la comercialización del receptor correspondiente. Para que no se olvide quien es el dueño del sistema, durante la Guerra del Golfo, los satélites del GPS hicieron una sombra en toda la zona excepto para los equipos de los norteamericanos, quienes perdonaron la vida a sus aliados y les cedieron algunos técnicos y equipos para no dejarlos totalmente desorientados y en manos de los generales de los USA. Al margen del funcionamiento político del sistema, se basa en que el aparato receptor siempre recibe la señal de al menos tres satélites y como estos satélites anuncian instantáneamente su posición, al receptor sólo le queda hacer una triangulación para determinar su posición. Sencillo ¿no?.
Como ejemplo (y a gran escala) si
pinchas aquí puedes ver el mundo desde un satélite en vivo y en directo, acercarte hasta tu ciudad y ver si briila en la noche o se ve durante el día.

También existen los satélites puramente científicos destinados a la observación del espacio exterior desde fuera de la atmósfera, evitando así la perturbación que produce el aire (y por supuesto las nubes) en las observaciones. El más famoso de todos ellos es el telescopio Hubble que cada día nos sorprende con la noticia del descubrimiento de una quásar cada vez más lejano o de la explosión de una supernova a 3000 años luz de nuestro planeta. Este costosísimo satélite es fruto de la colaboración entre la NASA y la ESA (con un 15%) y consta de un tubo principal de 13 metros con un espejo de 2,4 metros de diámetro. Sus comienzos no pudieron ser más decepcionantes ya que tras su puesta en marcha se detectó una anomalía en el espejo que lo hacía prácticamente inservible. Ha sido necesaria una misión del la lanzadera especial para reemplazar el espejo defectuoso y, ahora sí, obtener los magníficos resultados que el ingenio prometía. Esisten otros satélites científicos que han tenido resultados menos espectaculares para el gran público pero que han dado grandes frutos para la ciencia como el IRAS, que hizo un mapa del Universo en el espectro infrarrojo y detectó la posible existencia, por primera vez, de un sistema planetario extrasolar alrededor de la estrella Vega, a 26 años luz del Sol o el NOAA dedicado a la observación de nuestra estrella.
Pincha aquí para ver cómo están las cosas ahora mismo "ahí arriba".

Finalmente, todo el mundo imagina que debe haber tantos satélites militares como civiles en el espacio pero de ellos se sabe bien poco lógicamente. Los más espectaculares fueron los ensayos con satélites antimisiles al amparo de la Iniciativa de Defensa Estratégica del presidente estadounidense Ronald Reagan, quien pretendía dotar a su país de un sistema de defensa antimisiles situado en el espacio a base de satélites armados con rayos láser de dióxido de carbono o con cañones electromagnéticos capaces de lanzar un proyectil a más de 100.000 Km/h. El derrumbe de la Unión Soviética y el déficit presupuestario de los EE.UU. condujeron inevitablemente a la cancelación del proyecto después de haber consumido cantidades ingentes de dinero en estudios preliminares y en ensayos de sistemas de armas tan sofisticados como inútiles.
Parece, por cierto, que a Estados Unidos le sobra el dinero y ese personajillo de mirada mezquina y formas de vaquero llamado George Bush parece decidido a enterrar un buen montón de millones de dólares para defenderse de la "terrible amenaza" que suponen las potencias nucleares como Pakistán o Corea del Norte.