La forma en que el hombre ha conocido el universo: …

1 La forma en que elhombre ha conocido eluniverso:las distintas teor assobre su origen yevoluci n y las t cnicase de GaunaBonail1 F sicasGrupo nA lo largo de este trabajo quiero llegar primero a explicar la visi n que hoy end a tenemos del origen y evoluci n del universo as como de las galaxias, estrellas ydem s cuerpos que lo componen para, a continuaci n, hacer un estudio de las t cnicas,m todos e instrumentos de los que el hombre se ha valido para llegar a saber tanto sobreobjetos que se encuentran tan lejanos que jam s so ar amos con llegar hasta este fin expondr primero las diferentes teor as que el hombre a lo largo dela historia ha dado para explicar el movimiento y los fen menos que observaba en elcielo. De este modo, tras comprender teor as como la de Ptolomeo o Cop rnico ymodelos diferentes de universos est ticos o en expansi n, como el modelo de AlexanderFriedmann, o la teor a de Hubble sobre la expansi n de universo, podremos comprendermejor el universo que nos vez desarrollados los modelos y teor as de los que he hablado, pasar aanalizar las t cnicas e instrumentos que se utilizan hoy en d a en el estudio de lasestrellas, galaxias y, en definitiva, del universo, haciendo una breve menci n sobre lostelescopios y entrando m s a fondo en las t cnicas espectrosc picas y lo que el estudiodel espectro de la radiaci n emitida por una estrella puede revelarnos.

2 Finalmenteexpondr tambi n varias t cnicas utilizadas muy frecuentemente para medir la distanciaa las estrellas y de universo en laantig edadYa desde la antig edad, elhombre ha intentado explicar yllegar a conocer aquello que lerodea. As , a lo largo de la historia ,ha habido diferentes teor as queexplicaban la existencia de muchas civilizaciones, alestar el cielo relacionado con lodivino (en contraposici n con latierra, lo humano), se asociaron loscuerpos celestes con los dioses eincluso se inventaron asociacionesentre estrellas de forma que secreasen dibujos en el firmamento, loque conocemos en d a se siguen utilizando las constelaciones a la hora de determinar ellugar en que se encuentra una estrella a simple vista. Sin embargo, debemos tenersiempre presente que estos dibujos en el firmamento se hicieron sin tener en cuenta enning n momento la profundidad del espacio, fij ndose nicamente en c mo se ve elfirmamento desde la tierra.

3 Debido a ello, dos estrellas que en verdad est n muydistantes entre s pueden pertenecer a una misma constelaci n si (al estar alineadas),vistas desde la tierra parecen estar cerca la una de la la antig edad se pensaba que las estrellas eran peque as lucecitas incrustadas en una c pula que iba girando, y que no se mov an las unas respecto de lasotras. A lo largo de la historia , fueron varios los modelos de universo que aceptaban estateor por ejemplo, el astr nomo del siglo II Claudius Ptolomaeus, m sconocido como Ptolomeo propuso una teor a seg n la cual, el Sol, la Luna, los planetasy las estrellas giraban alrededor de la tierra que se manten a inm vil en el centro deluniverso. Seg n este modelo geoc ntrico del universo, las rbitas que describen tantolas estrellas, como el resto de cuerpos celestes, ser an perfectamente circulares Aqu seaprecia la influencia de una creencia que viene desde la poca de Arist teles, el cualafirm que, puesto que el cielo es perfecto, en l s lo pueden existir cuerpos ymovimientos perfectamente esf los movimientos observados de las estrellas y los planetas no coincid ancon los que deber an verse si las rbitas fuesen perfectamente esf ricas, sino que hab ase ampli para explicar estos sucesos inventando un complicado sistema de epiciclos,seg n el cual, el sol, la luna y los planetas giraban con un movimiento circular alrededorde un punto que a su vez giraba alrededor de la tierra describiendo circunferenciasgeoc ntricas.

4 Mientras que el fondo de estrellas inm viles (incrustadas en una c pula) semov a a su vez alrededor de la tierra con un movimiento perfectamente esf ricotambi n, que era llamado trayectoria deferente .Mediante este sistema se logr que la teor a de Ptolomeo se adecuara a lamayor a de las observaciones hechas por los astr nomos, por lo que se mantuvo vigentedurante varios siglos. Sin embargo, para que la teor a funcionase Ptolomeo introdujociertas variaciones en el sistema matem tico tradicional, esta fue una de las razones porlas que seis siglos despu s su teor a fue rechazada por algunos (aunque pocos) alaparecer una nueva teor teor a fue formulada por el astr nomo polaco Nicol s Cop rnico, nacidoel a o 1473, en su obra De revolutionibus orbium caelestium que se public justoantes de su muerte en 1543. Modelo de Ptolomeo Modelo de Cop rnicoEn ella se establec a que era el Sol, y no la tierra, el que estaba situado en elcentro del universo y que la tierra sufr a dos tipos de movimientos: de rotaci n y detraslaci n.

5 El movimiento de traslaci n la hac a dar una vuelta alrededor del sol cadaa o, mientras que el de rotaci n la hac a girar sobre s misma una vez cada d a. FueCop rnico tambi n quien dijo tambi n, que el eje de rotaci n de la tierra estableci adem s el orden de los planetas seg n su distancia al sol, esto es,seg n el radio de su rbita, teniendo en cuenta que cuanto mayor es el radio m s tiempotardan en dar una vuelta completa alrededor del sol, hecho en el cual Ptolomeo no sehab a fijado. Sin embargo, se segu a pensando que la velocidad a la que giraban a cambiado pues, el modelo del universo, pero esto no hab a afectadoespecialmente a las estrellas, puesto que se segu a pensando que no eran m s quepeque as lucecitas incrustadas en una esfera que giraba alrededor del sol, que ahora eraconsiderado centro del universo en lugar de la esta nueva teor a helioc ntrica pod a explicar sucesos que la dePtolomeo no era capaz, como el movimiento aparentemente retr grado de Marte, J pitery Saturno, y el hecho de que Mercurio y Venus no se alejasen nunca del horizonte m sde una distancia, no fue aceptada totalmente por la gente de la poca debidoesencialmente a prejuicios e ideas hecho de haber planteado esta teor a le hizo objeto de varias cr ticas y legranje a Cop rnico numerosos enemigos.

6 Sobretodo en los c rculos cercanos a laiglesia (muy extendida en el siglo VI), que se negaba a aceptar que la tierra no fuese elcentro del embargo s que tuvo varios seguidores, algunos de los cuales fueron luegomuy importantes y conocidos, como Galileo (1564-1642) que en el siglo XVII aport pruebas que reafirmaban el modelo helioc ntrico y por ello fue perseguido por la iglesiay sometido a un juicio eclesi stico en 1633. En ese juicio fue condenado por defender lateor a helioc ntrica (lo que lo convert a en hereje), y se le obligo a retractarse diciendoque la tierra no giraba y que esta era en el centro del tambi n quien acepto parte de la teor a de Cop rnico pero no esta en sutotalidad, como fue el caso del astr nomo dan s Tycho Brahe que adopt un modelointermedio entre el geoc ntrico de Ptolomeo y el helioc ntrico de Cop rnico, seg n elcual la tierra permanec a quieta mientras que el resto de los planetas giraban alrededordel sol que, a su vez, giraba una vez al a o alrededor de la Tierra mientras que lasestrellas lo hac an una vez cada d lo m s significativo que nos dej Ticho Brahe en el campo de la astronom ano fue esta teor a, sino los datos de las rbitas y periodos de los planetas, en extremoprecisos para la poca, teniendo en cuenta adem s, que los nicos instrumentos con losque contaba eran una esfera y un comp s.

7 Brahe logr reducir los errores medios en laposici n de un planeta de 5 a 10 .Estos datos fueron utilizados despu s de su muerte, en 1601, por su ayudanteJohannes Kepler, y jugaron un papel fundamental a la hora de describir correctamente elmovimiento de los con los datos de su antecesor con los que Kepler (seguidor del modelohelioc ntrico de Cop rnico) logr calcular la rbita de Marte, que no cuadraba con losc lculos hechos bas ndose en la teor a geoc ntrica (ya en su lecho de muerte Brahe dijoa su disc pulo Kepler una frase que ha perdurado como lema de quien busca lo extra o,lo que se sale de lo com n: busca la rbita de Marte ), y formular tres leyes sobre elmovimiento orbital de los planetas:1 Ley de Kepler: Los planetas describen rbitas el pticas en uno de cuyosfocos est el sol 2 Ley de Kepler: Las reas barridas por los vectores que van de uno de losfocos al planeta son proporcionales a los tiempos empleados en barrerlas.

8 3 Ley de Kepler: Los cuadrados de los periodos de revoluci n sonproporcionales al cubo de los cubos de los segmentos mayores de la elipse .T2 = kr3En estas leyes se bas el matem tico y f sico del siglo XVII (y principios delXVIII) Isaac Newton para formular su ley de gravitaci n universal . Dicha leyestablece que cada part cula de la materia del Universo atrae a otra part cula con unafuerza directamente proporcional al producto de sus masas, e inversamente proporcionalun cuerpo sobre el resto de objetos del universo disminuye a medida que estos objetosse alejan del cuerpo en cuesti n. No obstante, el campo gravitacional se extiende hastael infinito y no desaparece por grande que sea la = GMm / r2As , tras la aparici n y aceptaci n de las leyes de Newton, se populariz unnuevo modelo de universo, en el cual los planetas (incluida la tierra)

9 Giraban alrededorde las estrellas con rbitas el pticas, debido a la fuerza de atracci n que estas ejercensobre los n este modelo, el centro del universo no estar a ni en el sol ni en la tierraA partir de entonces, se ha aceptado esta teor a en lo que se refiere almovimiento de los cuerpos existentes en el universo, zanjando de una vez por todas ladiscusi n sobre el movimiento de los planetas y las estrellas, aunque hoy en d a se sabeque no es del todo correcta y que si queremos hacer c lculos de una gran precisi ndebemos tener en cuenta la teor a de la relatividad de embargo aun no se ha dado con un modelo de universo del que se puedadecir que se est seguro que es el verdadero, ya que una vez puestos de acuerdo sobrelo que al movimiento de los cuerpos celestes se refiere, la astronom a se ha ramificado ydiscute otros problemas. Como el del origen del universo y su evoluci as modernas sobre el origendel universo y su evoluci nEl modelo Newtoniano nos presenta un universo estacionario, no habla delorigen del universo, sino que parece ser de creencias creacionistas, esto es que pensabaque el universo hab a sido creado por Dios y no que hab a surgido y un universo de este tipo fuese finito, es decir, que a partir de un punto nohubiese m s estrellas ni planetas ni dem s cuerpos, una estrella A situada cerca delborde del universo ser a atra da por aquellos cuerpos que estuviesen m s cercanos alcentro del universo y se acercar a a ellos con una aceleraci n considerable, ya que lafuerza de atracci n ejercida por los cuerpos que se encuentran al otro lado de estaestrella A (es decir, entre A y el final del universo)

10 , que ejercer an una atracci n opuestaa la anterior, son muchos menos y, por tanto es menor la atracci n gravitatoria queejercer an sobre la estrella las estrellas y dem s cuerpos celestes situados en los bordes del universosufrir an esa aceleraci n hacia el centro y terminar an colapsando a no ser que otrafuerza se opusiese a la ya mencionada. Pero como hab amos dicho que el universo esfinito, no existe ninguna fuerza exterior que pueda contrarrestar la atracci n gravitatoriaS lo una aceleraci n interna que ya llevasen las propias estrellas y que lasempujase hacia el exterior del universo podr a oponerse a esta aceleraci n de la queacabamos de hablar. Pero esta aceleraci n har a que el universo se expandiese y, seg nel modelo de Newton, el universo es nica forma de que las estrellas m s exteriores de un universo finito yestacionario no colapsasen ser a que m s all de los l mites del universo hubiese otroscuerpos que los atrajesen con una aceleraci n igual y opuesta a la que las har a colapsar,pero entonces, el universo ser a es que si aceptamos un modelo de universo estacionario debemos aceptartambi n que el universo es f sico y astr nomo del siglo XVIII y primera mitad del XIX Olbersplate la siguiente cuesti n: si el universo fuese infinito, por la noche, el firmamentoentero estar a iluminado por las estrellas, ya que, habr a infinitas y, como han existidodesde siempre (recordemos que estamos con un modelo de universo estacionario, seg nel cual el universo ha existido des)