Autor: franciscogarcia

La segunda estrella

La segunda estrella

     Todos estaremos de acuerdo en que en cuanto a tamaño aparente el Sol es con mucho la mayor estrella que vemos. Pero ¿cuál es la segunda estrella más grande en tamaño aparente? Pues es una estrella que brilla con un característico color rojizo en el brazo derecho de Orión. Es la más brillante de dicha constelación y se llama Betelgeuse. En 1920, usando un interferómetro especial, se midió el diámetro aparente de Betelgeuse. Fue la primera estrella que demostró, mediante una medición real, que era más que un punto de luz y fue noticia en los periódicos.

     El diámetro aparente de Betelgeuse resultó ser de 0’02 segundos de arco. ¿Qué anchura representa esto? En el diámetro de la Luna llena cabrían casi 100.000 puntos brillantes iguales a Betelgeuse y para llenar todo el firmamento formando una masa compacta de “Betelgeuses”, necesitaremos 1’3 trillones. Cuando se piensa en esto y se tiene en cuenta que las estrellas visibles son sólo unas 6.000, uno se percata de cuán vacío está el firmamento realmente.

CÚMULOS GLOBULARES

CÚMULOS GLOBULARES

Los cúmulos globulares son grandes concentraciones de estrellas agrupadas en forma esférica. La Vía Láctea posee más de un centenar, la galaxia de Andrómeda tiene unos 500 . En el centro de los cúmulos la separación media entre estrellas es una décima parte de un año luz, en comparación con los varios años luz de separación entre las estrellas de la galaxia.

Los movimientos de las estrellas en un cúmulo son complicados debido a la acción mutua de las fuerzas gravitatorias entre todas ellas. Pero a veces algunas estrellas adquieren mayor energía que las otras y por consiguiente se mueven más rápidamente. Algunas llegan a adquirir la suficiente velocidad como para escapar del cúmulo. Lenta pero constantemente, a lo largo de cientos de millones de años, las estrellas se «evaporan» de la región central.

Como en el caso de un líquido, la evaporación enfría lo que queda para que pueda proporcionarse la energía suplementaria a las partículas que se van. Enfriar un cúmulo estelar quiere decir hacer más lentas a las estrellas, y por lo tanto para compensar la energía de las estrellas expulsadas el cúmulo debe contraerse, y las ya apretujadas estrellas del núcleo se juntan aún más. Esto sugiere que estos cúmulos al final colapsan en un agujero negro. Los cálculos dan un plazo a este colapso de entre diez y diez mil millones de años, y dado que las observaciones otorgan a los cúmulos globulares unas edades de unos diez mil millones de años, siendo tan viejos o más que la propia galaxia, debemos concluir que la mayoría de los  cúmulos globulares que tenía nuestra galaxia ya hace tiempo que han desaparecido en sus agujeros negros. Los que ahora vemos son solamente los viejos vestigios que todavía sobreviven. Se calcula que por nuestra galaxia pueden existir cientos de agujeros negros que esconden los restos de «desafortunados» cúmulos globulares.

Inflación cósmica

Inflación cósmica

La inflación – o hiperinflación- cósmica es la teoría que afirma que, en los primerísimos instantes del Big Bang, el Universo pasó por una fase de expansión superacelerada. Que entre 10-37 y 10-33 segundos tras el Big Bang, el tejido del espacio y el tiempo aumentó en esa mil millonésima de billonésima de billonésima de segundo desde un tamaño cien mil millones de mil millones de veces menor que el de un protón hasta unos 10 centímetros. 

MICROGRAPHIA

MICROGRAPHIA

En 1665 el inglés Robert Hooke (1635-1703)  publicó el que está considerado como el primer best-seller de un libro de temática puramente científica.

Dibujo de un piojo humano

El título de la obra es Micrographia. Escrita en el inglés cotidiano de la época es uno de los primeros libros de divulgación científica y contiene la descripción detallada de cincuenta y siete observaciones realizadas con el microscopio que el propio Hooke fabricó, y tres observaciones telescópicas. Las ilustraciones que se incluían, dibujadas también por el propio Hooke, eran de una calidad y realismo no vistos nunca antes y dieron a conocer un mundo desconocido para la mayor parte de la población ocasionando un enorme impacto. A veces con imágenes impresionantes, casi aterradoras,  como la de un piojo agarrado a un pelo humano, dado que era algo que prácticamente la totalidad de la población albergaba en sus cabezas.

Además en Micrografia es donde aparece por primera vez el término “célula”, acuñado por Hooke al observar una fina lámina de corcho, cuya estructura le recordó las celdas de los monjes.

Robert Hooke es posiblemente uno de los mayores genios ignorados de la historia de la ciencia, al que muy posiblemente volvamos a encontrarnos en próximas publicaciones.

Ada Byron, la primera programadora de la historia

Ada Byron, la primera programadora de la historia

El que está considerado como el primer programa informático de la historia, fue confeccionado por Ada Byron (1815-1852) hija del famosísimo poeta inglés lord Byron.

El matrimonio de sus padres fue tormentoso a causa de las infidelidades y despilfarro de Byron, y apenas duró un año. Ada nunca llegó a conocer a su padre, pues nació un mes antes de la separación y él había abandonado Inglaterra para ya no regresar. Ya desde niña manifestó una gran capacidad para las matemáticas, y su madre Annabella Byron -que también era una apasionada de las matemáticas, además de activista política y social implicada en la causa antiesclavista- incentivó este interés por las matemáticas aunque sólo fuese como antídoto contra las posibles veleidades literarias de su hija, tal era el odio y el desprecio que sentía por la vida y obra de su exmarido.

A los 18 años Ada conoció a Charles Babbage famoso, entre otras cosas, por el proyecto que tenía entre manos: una calculadora mecánica que funcionaba sin la ayuda de un humano, llamada la máquina diferencial.  La máquina nunca llegó a construirse por motivos económicos, y hubiera medido 30 m. de largo por 10 de ancho, funcionando a vapor. Ada creó para la máquina un algoritmo que, una vez implementado con tarjetas perforadas permitían el cálculo automático. El uso de tarjetas perforadas para dar instrucciones a la máquina le fue inspirado por el telar mecánico inventado por Joseph Jacquard en 1801, que usaba tarjetas perforadas para conseguir tejer diversos patrones en las telas.

En los años 80 del siglo XX el Ministerio de Defensa de Estados Unidos denominó ADA a su lenguaje computacional MIL-STD-1815 (el número coincide con el año de nacimiento de Ada) en homenaje a su persona.

El bamboleo de la Tierra

El bamboleo de la Tierra

Como es de todos sabido, la Tierra tiene el movimiento de traslación alrededor del Sol que dura un año y el de rotación sobre su eje con una duración de un día. Pero en realidad la Tierra tiene otros movimientos menos perceptibles asemejándose mucho a una peonza que, además de girar rápidamente sobre si misma alrededor de su eje, tiene su típico bamboleo.

El bamboleo de la Tierra, conocido como movimiento de precesión, también existe sólo que dura casi 25.800 años. Esta larga duración hace que sea imperceptible y desconocido para la mayor parte de la población, pero ya fue detectado y descrito por Hiparco de Nicea en el siglo II a.C. (¡y con ello también estaba mostrando que la Tierra no está inmóvil!).  Fue Isaac Newton, al evidenciar que la Tierra no era perfectamente esférica si no que estaba un poco achatada en los polos y un poco abultada en el ecuador,  quién dio con la explicación del movimiento de precesión como consecuencia de las perturbaciones en la órbita terrestre ocasionadas por la influencia gravitatoria de Sol y Luna sobre el abultamiento ecuatorial.

Aunque la precesión sea imperceptible en nuestra vida cotidiana, tendrá grandes efectos a largo plazo: actualmente el eje de la Tierra, y por tanto el Polo Norte, apunta a la estrella Polar pero dentro de unos 13.000 años -igual que hace otros 13.000 años-  apuntará a la estrella Vega. También las estaciones van desplazándose poco a poco en el calendario de forma que, por ejemplo, la constelación de Orión, que es una constelación invernal en el hemisferio norte, dentro de 13.000 años será una constelación estival.

A veces ser astrónomo es peligroso

A veces ser astrónomo es peligroso

En otra publicación explicamos por qué los tránsitos de Venus de los años 1761 y 1769 despertaron una enorme expectación entre los astrónomos europeos y que, debido a ello, se organizaron expediciones astronómicas a las lejanas colonias de América y Asia [Ver: «TRÁNSITOS»]. En ambas campañas las dificultades se centraban en los problemas y riesgos que entrañaba el viaje, a lo que había que añadir que Francia y Gran Bretaña se enfrentaban en la Guerra de los Siete Años, y esto hacía aún más peligrosos los desplazamientos.

Tenemos por ejemplo el viaje de Alexandre Guy Pingré a la isla Rodríguez en el océano Índico, financiado por la Academia de las Ciencias Francesas.  Poco después de doblar el cabo de Buena Esperanza, avistaron buques ingleses que pudieron evitar, pero luego encontraron un buque francés que no tuvo tanta suerte al que tuvieron que socorrer, pese a las protestas del astrónomo. En consecuencia perdieron mucho tiempo y Pingré llegó a su destino sólo nueve días antes del tránsito. Llegado el momento, el mal tiempo sólo le permitió tomar algunas medidas cuando las nubes lo consintieron. Antes de partir la isla fue tomada por los ingleses, de manera que Pingré permaneció prisionero unos tres meses hasta que fue recuperada por los franceses. En el viaje de regreso su buque fue capturado de nuevo y tuvo que desembarcar en Lisboa para al final llegar por tierra a París un año y cuatro meses después de su partida.

El también francés Guillaume Le Gentil en su viaje a  Pondicherry, una posesión francesa en la India, sufrió similares peripecias. Por culpa de los ingleses tuvo que observar el tránsito de 1761 desde alta mar, lo que no le sirvió de nada, por lo que decidió permanecer por la zona hasta el tránsito de 1769. Pero las nubes tampoco se lo permitieron observar, lo que casi le hizo enloquecer. Entre uno y otro tránsito se dedicó a diversas investigaciones científicas, descubriendo una flor desconocida en Europa a la que bautizó como «hortensia» en honor a Nicole-Reine Hortensia Lepaute una matemática francesa.

Entre una cosa y otra, a las que hay que añadir un huracán y la disentería, tardó 11 años y medio en regresar a Francia, para descubrir que había sido dado por muerto, su esposa se había vuelta a casar y sus herederos se habían dividido sus posesiones.

Horror vacui

Horror vacui

La expresión horror vacui significa literalmente “miedo al vacío”. Se usa para manifestar la tesis filosófica que afirma que la naturaleza aborrece el vacío, por lo que éste no existe. Esta opinión fue respaldada por Aristóteles y otros filósofos de la Grecia clásica y se mantuvo durante la Edad Media con argumentos teológicos como que dado que Dios no puede actuar en la nada, como el vacío es igual a la nada y Dios es omnipresente, el vacío no podría existir.

La presencia del horror vacui es muy frecuente en el arte, por ejemplo en la decoración islámica y en el Barroco y Rococó, donde prácticamente no se deja ningún trozo de superficie sin ornamentar.

Decoración islámica
Arte Rococó

El aborrecimiento de la naturaleza por el vacío explicaba, por ejemplo, la absorción de un líquido con una pajita, dado que éste ascendía por la pajita precisamente para evitar que se produjera un vacío en la misma. El mismo Galileo era partidario de esta idea y la empleó para explicar el funcionamiento de las bombas hidráulicas y por qué éstas no podían conseguir que el agua ascendiera más de 10 metros. Su razonamiento era que 10 metros es la máxima altura que puede alcanzar la columna de agua antes de que su propio peso la fragmente, lo que produciría zonas vacías dentro del tubo de la bomba, cosa que no es posible por la resistencia de la naturaleza al vacío, y por tanto el agua no puede ascender más.

Sin embargo, dos años después de la muerte de Galileo un discípulo suyo, Evangelista Torricelli, llevó a cabo un sencillo experimento consistente en llenar de mercurio un tubo de, aproximadamente, un metro de largo y cerrado por un extremo e introducir el extremo abierto en la cubeta. El mercurio del tubo comenzó a descender al salir por el extremo abierto, pero cuando alcanzó una altura de unos 760 mm sobre el nivel de la cubeta dejó de salir y permaneció al mismo nivel.  Repitió el experimento con tubos de diferentes secciones y alturas y formas y obtuvo el mismo resultado. El experimento de Torricelli creó por primera vez el vacío en la parte superior del tubo y sirvió de fundamento para la construcción de barómetros. La explicación de Torricelli del fenómeno era que, tanto la columna de 760 mm de mercurio como la de 10 m de agua, eran sostenidas por el peso del aire que había sobre ellas hasta el límite superior de la atmósfera. En otras palabras: el aire pesa y ejerce presión.

El francés Blaise Pascal repitió el experimento del tubo de mercurio, pero en la cima de una montaña de casi 1.000 m de altura. En esa ocasión el mercurio descendió bastante más, lo que evidenció que la presión del aire disminuía a media que aumentaba la altitud.

En 1654 el alemán Otto von Guericke construyó dos grandes semiesferas huecas de cobre. Tras unirlas con juntas estancas y extraer el aire del interior, las dos semiesferas quedaron tan fuertemente unidas que no pudieron separarlas ni ocho caballos que tiraban de ellas. Al permitir que el aire volviera a entrar, las semiesferas pudieron separarse con total facilidad. Este experimento, conocido como “los hemisferios de Magdeburgo”, produjo una gran admiración y mostró la gran presión que en realidad ejerce el aire, aunque no lo notemos.

La caja perfecta

La caja perfecta

Llamado también cuboide, el ladrillo de Euler (1707-1783) es un prisma rectangular en el que tanto los lados (a, b, c) como las diagonales de las caras (d, e, f) son números enteros. El propio Euler encontró dos ecuaciones que proporcionaban infinitos primas, aunque no todos. El menor encontrado hasta el momento tiene lados de 44, 117 y 240.

Cuando la diagonal espacial (g) del prisma es también entera, el cuboide se llama «ladrillo perfecto» o «caja perfecta». Desde hace más de dos siglos los matemáticos andan buscando esa caja perfecta pero todavía no han encontrado ninguna, aunque tampoco han podido demostrar que no exista.

De todas maneras, se ha llegado bastante cerca del ladrillo perfecto. Se ha encontrado uno con aristas 68.162, 56.802 y 56.803 que proporcionan una diagonal espacial que sólo difiere de un número entero en 1/1060.589 (es decir 0’000000000….001, con 60.589 ceros tras la coma decimal). O dicho de otra forma: si esta caja tuviese las dimensiones del Universo, la diagonal espacial se apartaría de la perfección en mucho menos que el grosor de un átomo.

La gota negra

La gota negra

En una anterior publicación explicamos en qué consisten los tránsitos de Mercurio y Venus, y la gran expectación que despertaron en la comunidad científica europea del siglo XVIII los que iban a producirse en 1761 y 1769 [Ver: «TRÁNSITOS»].

En las observaciones de 1761 se manifestó el fenómeno de la «gota negra», desconocido hasta entonces y que dificultó mucho las mediciones. Este fenómeno se debe a la atmósfera de Venus. Cuanto mejor sea la resolución del instrumento utilizado, en menor grado se presentará, pero se da siempre debido al descenso del brillo de la superficie solar en la proximidad del limbo, lo que hace que el observador cometa un error al determinar el instante preciso en que tiene lugar el contacto del borde de Venus y el del Sol. La incertidumbre puede estar comprendida entre 20 segundos y 1 minuto.

En el siglo XIX tuvieron lugar tránsitos en los años 1874 y 1882 y para entonces ya se había inventado la fotografía astronómica. Se confiaba en que con esta técnica se pudiese solventar el problema de la gota negra, pero no fue así: la gota negra persistió. De todas formas, los resultados obtenidos en 1874 fueron entre 8»,79 y 8»,83, muy próximos al valor aceptado actualmente.