Técnicas de observación en astronomía óptica. Álvaro López García

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СКАЧАТЬ dinámico de los objetos astronómicos como planetas, satélites, estrellas y galaxias y, siendo la más débil, compite ventajosamente con las otras fuerzas, incluso a cortas distancias.

      Como ejemplo, podemos considerar la evolución estelar, una vez terminada la combustión nuclear de las zonas centrales de la estrella e iniciado el colapso de sus capas externas hacia el centro. En los párrafos siguientes se describen las distintas situaciones que se pueden presentar.

      Las enanas blancas son estrellas colapsadas cuya presión gravitatoria es soportada por la nube de los electrones atómicos, en estado degenerado, con un comportamiento análogo al de un metal. Se puede considerar que actúa la interacción débil sobre estos electrones. Estos objetos, de radio similar al de la Tierra, tienen densidades miles de veces la del agua y su masa es inferior a un determinado valor. Por encima de éste, la estrella sigue colapsando y alcanza un estado físico diferente. Su nombre procede de su pequeño tamaño y su elevada temperatura superficial.

      Las estrellas de neutrones, descubiertas a partir de los púlsares, objetos radio que emiten pulsos electromagnéticos de elevada frecuencia y regularidad, son objetos colapsados, en los que la presión gravitatoria externa es soportada por la estructura de neutrones en que llegan a transformarse los átomos normales, una vez vencida la fuerza eléctrica repulsiva que impide la inclusión de los electrones en los núcleos atómicos. Aquí actúa la interacción fuerte sobre las partículas atómicas. Estos objetos, de algunos kilómetros de diámetro, tienen densidades similares a los núcleos atómicos, frecuencias de rotación de varias vueltas por segundo y una estructura interna similar a un cristal. Su masa es superior a la masa de las enanas blancas, pero existe también un nuevo límite, más allá del cual las fuerzas nucleares no son capaces de soportar la presión de las capas externas de la estrella colapsada.

      Llegamos así a los llamados agujeros negros, objetos en los que la fuerza gravitatoria no encuentra oponente a su tendencia a llevar la materia hacia su centro de gravedad. Son objetos colapsados que afectan a la materia circundante pero que son prácticamente invisibles. Fueron predichos por la Teoría de la Relatividad General, y se encuentran en el centro de muchas galaxias, siendo auténticos sumideros de materia y origen de grandes perturbaciones.

      En otro orden de cosas, la evolución general del Universo (expansión o contracción indefinidas, oscilación) depende en último lugar de su densidad media y, por tanto, de su masa. Las enigmáticas ’materia y energía oscuras’ representan un actual reto en nuestra comprensión del Universo.

1.3 Desarrollo histórico

      El desarrollo histórico de la Astronomía puede resumirse en las etapas siguientes:

1.3.1 Observación visual (ojo)

      Iniciada por el Hombre primitivo, se basa en la sucesión del día y la noche, las fases lunares, las estaciones, etc. Toda la Astronomía antigua (fundamentalmente china, caldea y griega), se realizó de este modo y condujo a descubrimientos notables: periodicidad de los eclipses, posiciones geográficas, duración del año, etc.

      Los primeros catálogos estelares se atribuyen a los griegos, autores también de la primera escala de magnitudes luminosas. Fue Hiparco el autor del primer catálogo, que contenía unas 1.000 estrellas con una precisión de 1’ de arco, límite alcanzable por el ojo humano. Se debe a Eratóstenes la primera medida del radio terrestre y a Aristarco de Samos la estimación de las distancias al Sol y a la Luna. La escala griega de magnitudes visuales se basaba en los valores dados a las estrellas más brillantes (1^a magnitud) y las más débiles observables a simple vista (6^a magnitud).y sigue siendo la base de las magnitudes estelares actuales.

1.3.2 El telescopio

      Su descubrimiento por Galileo Galilei (figura 1.1), a comienzos del s. XVII, abrió las puertas a una revolución en la Astronomía, permitiéndo la observación detallada del sistema solar (manchas solares, detalles del disco lunar, satélites principales de Júpiter, forma irregular del contorno de Saturno).

      Figura 1.1.- Telescopio de Galileo

      La resolución y la luminosidad del telescopio, muy superiores a las del ojo humano, no han cesado de incrementarse, alcanzando valores sólo limitados por los efectos atmosféricos.

1.3.3 Círculos graduados y micrómetros

      Figura 1.2.- Esfera armilar

      Introducidos en el siglo XVIII, son elementos indispensables, asociados a los telescopios, para la confección de catálogos de alta precisión y la observación de fenómenos transitorios (movimientos de satélites, pasos de planetas sobre el disco solar, estrellas binarias). Su precisión actual (modernos círculos meridianos e instrumentos geodésicos), supera el segundo de arco (1”).

1.3.4 Los siglos XIX y XX

      El siglo XIX aporta dos descubrimientos notables:

      A comienzos de siglo se obtienen los primeros espectros del Sol por Fraunhofer y su correspondencia con algunos elementos existentes en la Tierra. Con ello se demuestra que es posible conocer la naturaleza y composición de los astros, en contra de lo que se sostenía desde la Antigüedad. El desarrollo de la Espectroscopía, asociada al registro fotográfico, ha sido permanente a lo largo del s. XX y prosigue en la actualidad con las técnicas CCD.

      Figura 1.3.- Esquema del espectroscopio de Fraunhofer

      A mediados del siglo XIX se introduce la fotografía en la Astronomía, en un proceso que se ha generalizado y mantenido durante el siglo XX. Los brillos relativos, la magnitudes límite y las posiciones de los astros mejoraron considerablemente, gracias a la capacidad de integración en el tiempo y a la estabilidad de la placa fotográfica, que permite realizar medidas precisas mucho tiempo después del registro de las imágenes.

      Aunque esta técnica está siendo reemplazada por las imágenes CCD, los archivos de placas obtenidos desde finales de XIX y durante todo el siglo XX contienen un verdadero tesoro de información (se estima en más de tres millones el número de placas astronómicas almacenadas en todo el mundo), en muchos casos inédita. El proyecto internacional de la Carte du Ciel fue el primero en su género e incluyó a numerosos centros astronómicos de anbos hemisferios.

      El siglo XX contempla el desarrollo de la Electrónica en todos sus campos (instrumental, comunicaciones, informática) y de ello se beneficia la Astronomía. Como técnicas de amplia difusión podemos citar la Fotometría y las cámaras CCD, cuyos sensores han sustituido a la fotografía en muchas aplicaciones.

      La Astronomía espacial, a partir de 1960, elimina los efectos de la atmósfera y permite el registro de zonas del espectro electromagnético invisibles desde el suelo, con una calidad inalcanzable desde el mismo.

      Los resultados han sido espectaculares, tanto para la Astrofísica (Rayos Gamma y Rayos X, UV, IR, etc.) como para la Astronomía (satélites astrométricos) y la Geodesia espacial.

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