galaxia2

INTRODUCCIÓN ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA

VOLVER A PORTADA

HISTORIA DE LA ASTRONOMÍA

SISTEMA SOLAR INTERNO

SISTEMA SOLAR EXTERNO

EL SOL Y LAS ESTRELLAS

FIN DE LAS ESTRELLAS MASIVAS

LA VÍA LÁCTEA

LAS GALAXIAS

EL UNIVERSO

EL BIG BANG

LOS PLANETAS Y LA VIDA

IMÁGENES ASTRONOMÍA

 

EL FIN DE LAS ESTRELLAS MASIVAS

El fin del espacio absoluto

 

Supernovas y estrellas de neutrones
Una supergigante
Una supernova
Nucleosíntesis estelar
Una estrella de neutrones
Un púlsar
La radiación de los púlsares

Las fuentes X y gamma
Las fuentes de rayos X
El enigma de las explosiones de rayos gamma
El origen de las explosiones de rayos gamma

La relatividad restringida
El fin del espacio absoluto
La relatividad restringida
La dilatación del tiempo
La contracción del espacio y el espacio-tiempo

La relatividad general
El principio de equivalencia
La relatividad general y la curvatura del espacio-tiempo
Las verificaciones de la relatividad general
La onda gravitacional
La lente gravitacional

Los agujeros negros
Un agujero negro
El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro
Un agujero negro histórico: Cygnus X-1

 

 

 

 

sol-en-rayos-x

Imagen que ofrece una fotografía del sol en rayos x. Crédito: NASA Goddard Laboratory for Atmospheres

 

BlackHole

Visión artística de un agujero negro con disco de acreción. Crédito: Jörn Wilms (Tübingen) et al.; ESA

El fin del espacio absoluto

Hasta principios del siglo XX, la percepción que los físicos tenían del espacio y del tiempo se basaba en la de Isaac Newton. Debía existir un espacio absoluto, rígido e inmutable, un marco de referencia, con respecto al cual se podía definir de manera absoluta el movimiento de un cuerpo. También debía existir un tiempo absoluto y universal, pasando de manera uniforme e independiente de toda influencia exterior.

En el siglo XIX, con los progresos en la comprensión del electromagnetismo, hizo su aparición otro concepto vinculado a los precedentes. Se trataba del éter, una clase de medio inmaterial que se suponía servir de apoyo en la propagación de las ondas luminosas, y que debía estar fijo en el espacio absoluto. La cuestión que interesaba entonces a los físicos era saber si la Tierra estaba en reposo o en movimiento con relación al éter y al espacio absoluto.

La aberración

Una primera respuesta fue aportada por la observación de un fenómeno llamado aberración. Observada desde la Tierra, toda estrella parece recorrer cada año una pequeña elipse en el cielo, esto independientemente de la paralaje (en español el término es femenino). Esta variación fue interpretada por el astrónomo inglés James Bradley, en 1729, como el resultado del movimiento de la Tierra sobre su órbita, combinado al hecho de que la velocidad de la luz es finita.

Un fenómeno análogo se produce cuando usted se desplaza bajo la lluvia. Suponiendo que no hay viento, la lluvia cae verticalmente. Es lo que usted observa si se queda inmóvil. Pero este no es el caso si comienza a correr. Aunque la lluvia continúa cayendo verticalmente, la velocidad le da la impresión de que la lluvia cae inclinada, un efecto más marcado a medida que se mueve rápidamente.

El fenómeno es lo mismo para la Tierra. A causa de la velocidad de desplazamiento de nuestro planeta alrededor de Sol, la dirección aparente de los rayos luminosos se desvía ligeramente. Como el movimiento de revolución de la Tierra es periódico, estas variaciones también la son. Así, la posición aparente de una estrella, que depende de la dirección de propagación de la luz, recorre una pequeña elipse en un año.

Esta interpretación se basa claramente en la hipótesis de que la Tierra se desplaza. Para los físicos de la época, el hecho de que la aberración se observara, probaba que la Tierra debía estar en movimiento con relación al éter, supuesto apoyo de las ondas luminosas.

 

James_Bradley

 

James Bradley (marzo de 1693 - 13 de julio de 1762) fue un astrónomo inglés, nombrado Astrónomo Real de la corona inglesa en 1742. Es famoso por su descubrimiento de la aberración de la luz y la nutación.

 

La experiencia de Michelson

Una vez demostrado este punto, la etapa siguiente consistía en medir la velocidad de la Tierra con relación al éter. La contribución principal fue el hecho del físico americano Albert Michelson, que desarrolló un instrumento para efectuar esta medida. Este sistema, llamado interferómetro, estaba constituido de una fuente de luz y un juego de espejos.

Funcionaba de la manera siguiente: un rayo luminoso a frecuencia bien determinada entraba en el instrumento y era dividido en dos. Los dos haces luminosos, así creados, se propagaban en direcciones perpendiculares, antes de ser reflejados y finalmente recombinados en un único haz. El análisis de este último mostraba cómo ambos haces se habían comportado cuando eran separados.

 

Michelson_Interferometro

 

Interferómetro de Michelson moderno. Michelson no fue el descubridor del fenómeno de interferencia ni de la interferometría, pero sí fue capaz de desarrollar un interferómetro de una precisión y utilidad sin precedentes hasta entonces. Hoy en día suelen ser más útiles otros tipos de interferómetros, pero el suyo supuso, en sí mismo, un gran avance en el instrumental óptico disponible para los físicos. Este tipo de aparato es el que empleó, junto con Morley, en el famoso intento de determinar la velocidad de la Tierra a través del éter luminífero.

El interferómetro podía poner en evidencia una diferencia posible entre la propagación de la luz siguiendo las dos direcciones perpendiculares. Entonces, si la Tierra estaba en movimiento con relación al éter, la dirección de propagación paralela a este desplazamiento era favorecida. Los dos haces luminosos debían, así pues, comportarse de otro modo, y el instrumento de Michelson estaba en condiciones de mostrarlo. La experiencia se efectuó en 1887 y mostró que el efecto esperado no se producía.

Si el éter existía, la Tierra debía estar fija allí. Exactamente al revés de lo que la aberración había mostrado. El concepto de éter acababa, pues, en un callejón sin salida. La Tierra no podía estar a la vez en movimiento y fija con relación a él. La única conclusión posible era que el éter, por lo tanto, el espacio absoluto, no existía. Lo que también significaba que era necesario revisar la física newtoniana, ya que se basaba en esta hipótesis.

La relatividad

Se hicieron varias tentativas de revisión después de la experiencia de Michelson, pero no iban bastante lejos en la renovación de los conceptos básicos. Fue necesario esperar que un joven físico alemán, Albert Einstein, aportara una visión completamente nueva de las cosas.

Esto se hizo en dos tiempos. En primer lugar, en 1905, Einstein presentó su teoría de la relatividad restringida, que revolucionaba nuestra visión del espacio y el tiempo, ponía en evidencia la interdependencia de los dos conceptos y eliminaba la idea de absoluto en estos conceptos. A continuación, en 1915, publicó su teoría de la relatividad general, que completaba la anterior tratando los efectos de la aceleración y la gravedad, e iba aún más lejos en el cuestionamiento de la física de Newton.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

Valid HTML 4.01 Transitional

© antonioheras.com 2013