el Universo? Guillermo Abramson Centro Atómico Bariloche Instituto Balseiro Historia de 2000 años Llena de personajes fascinantes

Transcripción

1 Cuánto C á t mide id el Universo? Guillermo Abramson Centro Atómico Bariloche Instituto Balseiro Medir el tamaño del Universo Historia de 2000 años Llena de personajes fascinantes Cantidad de descubrimientos colaterales

2 Visión binocular

3 Range finders Teodolito α junio diciembre unidad astronómica

4 Cálculo de la distancia i mediante la paralaje estelar α r d 3 5 α α = sinα = α + L α 3! 5! si α = 1 o el error es menor que 0.01% r d = α d [parsecs] 1[UA] = α [arcsec] junio diciembre r, unidad astronómica Unahistoriaentresactos: tres actos: I. La paralaje estelar podría existir (de la Antigüedad d al Renacimiento) i II. Midamos la paralaje! (las buenas intenciones de los pioneros) III. El salto tecnológico (la carrera por el éxito)

5 Acto I La paralaje estelar podría existir (de la Antigüedad al Renacimiento) Tales Anaximandro Pitágoras Siglo VI AC

6 ARISTARCO Biblioteca de Alejandría AC 31 Astrolabio Tamaños y distancias entre el Sol, la Tierra y la Luna El Contador de Arena, de Arquímedes Contar el número de granos de arena necesarios para llenar el Universo. [Según Aristarco de Samos] la distancia de las estrellas se encuentra en la misma relación con el diámetro de la órbita de la Tierra, como la superficie de una esfera con su centro.

7 CLAUDIO PTOLOMEO Almagesto (Egipto, 150)

8 diámetros terrestres t hasta las estrellas fijas Esquema de las Esferas del Modelo Ptolemaico FAST FORWARD Declinación de la ciencia durante Roma ( ciencia pagana ) Desintegración del Imperio Romano, un milenio de Edad Oscura Florecimiento de la ciencia islámica Alta Edad Media: estabilidad política y económica, Universidades Asimilación del Modelo Ptolemaico en la doctrina cristiana Renacimiento, viajes de descubrimiento Imperios oceánicos: importancia estratégica de la Astronomía

9 NICOLÁS COPÉRNICO Universidad de Cracovia 1492: Colón descubre América De Revolutionibus, , Buenos Aires destruida por los aborígenes, Miguel Ángel poniendo las últimas pinceladas en la Capilla Sixtina

10 COPERNICUS, Nicolaus ( ). De revolutionibus orbium coelestium. Nuremberg: Johann Petreius, Rematado en Christie s el 17 de junio de 2008, precio final $ Desde Saturno, el más elevado de los planetas, hasta la esfera de las estrellas fijas hay un espacio adicional del mayor de los tamaños

11 Acto II Midamos la paralaje, como prueba del movimiento orbital! (las buenas intenciones de los pioneros) TYCHO BRAHE observar, observar, observar!

12 1569 (23 años): cuadrante de jardín, de bronce y roble 11 de noviembre de 1572 Directamente hacia arriba vi de pronto una extraña estrella [ ] de brillo radiante. Sorprendido, admirado y estupefacto [ ] noté que la estrella estaba cerca de aquéllas que la Antigüedad atribuye a Casiopea. [ ] tal perplejidad y descreimiento que dudé de mis ojos, y me dirigí a los sirvientes que me acompañaban [ ] y a unos campesinos que pasaban [ ]. Inmediatamente preparé mis instrumentos Progymnasmata (1602)

13 Uraniborg (isla de Hven, 1576) Córdoba fundada en 1573 Buenos Aires en 1580 Elsinore

14 Cuadrante azimutal Sextante astronómico Cuadrante mural de Uraniborg - Precisión 1 Es un asunto difícil,,yq que requiere una meditación sutil, tratar de determinar las distancias de las estrellas de nosotros, puesto que están increíblemente lejos de la Tierra. De Nova Stella, 1573 Tycho trató repetidamente de medir la paralaje estelar, sin éxito. Conociendo la precisión de sus instrumentos, concluyó que se encontraban a más de 700 veces la distancia de Saturno. 700 x 10 UA = 7000 UA = 1/30 parsec α =30

15 Sistema Ticónico del Universo Ya no apruebo la realidad de esas esferas, cuya existencia i anteriormente admití, basado en la autoridad de los antiguos. Hoy en día estoy seguro de que no hay esferas sólidas en el Cielo. GALILEO GALILEI Casa natal de Galileo en Pisa

16 Galileo ofrece su catalejo en el Senado de Venecia, 25 de agosto de de noviembre de 1609 Galileo dirige su catalejo hacia la Luna

17 Pléyades Sol Venus La Luna Saturno 7 de enero de 1610

18 El Mensajero de las Estrellas (1610) 1613 Universidad de Córdoba Diálogo sobre los Sistemas del Mundo, Galileo Galilei, 1630

19 Salviati: Yo diría que, en caso de que se descubriera tal paralaje, nada quedaría para cuestionar la movilidad de la Tierra. Pero aun si no se la observase, no desaparece su movilidad, d ni se prueba su inmovilidad, ilid d porque es posible (como afirma Copérnico) que por la inmensa distancia de la esfera estrellada tales fenómenos sean inobservables. bl Estos fenómenos tal vez no han sido suficientemente explorados, o si lo han sido no con la exactitud requerida. Y esta exactitud es difícil de obtener, tanto por deficiencias de los instrumentos astronómicos, sujetos a muchas alteraciones, como por culpa de quienes los utilizan con diligencia menor a la requerida. usar instrumentos más grandes y mucho más exactos que los de Tycho un exquisito telescopio Telescopio fijo a un soporte inmóvil Propuestas de Galileo para observar la paralaje estelar usando el telescopio Salviati: l i Yo no creo que las estrellas se encuentren esparcidas en una superficie esférica igualmente remota de un centro común, sino que sostengo que sus distancias de nosotros son tan variadas que algunas podrían estar al doble o al triple de distancia que otras. Estrellas de distinto brillo, que se ven juntas en el cielo

20 ROBERT HOOKE Robert Hooke? Micrografía, 1665 células

21 Un Leonardo del siglo XVII Montañas de la Luna Monumento de Londres Barómetro y fenómenos de refracción en la atmósfera Apéndices de Micrografía, 1665 Las Pléyades Observatorio de Greenwich Eltanin / γ Draconis en el cielo de Londres el 6 de julio de 1669

22 El Archimedean Engine La idea No. 1 de Galileo Si la Tierra se mueve o está quieta ha sido un problema que, desde que Copérnico lo reviviera, ha estimulado el ingenio de nuestros mejores astrónomos y filósofos f modernos, no obstante lo cual niguno ha encontrado una evidencia cierta de una u otra doctrina. tubo objetivo apertura de la cubierta plomadas ocular removible almohadón Propuesta de Hooke, 1669 Observaciones de γ Draconis 6 de julio 1669: poco más de 2 9 de julio 1669: poco más de 2 6 de agosto 1669: poco más de 2 21 de octubre 1669: poco menos de Stradivarius hace su primer violín An Attempt to Prove the Motion of the Earth from Observations (1674) Inconvenient weather and great indisposition in my health, hindred me from proceeding any further with the observation that time, which hath been no small trouble to me. Tis manifest by the observations that there is a sensible paralax of the EarthsOrb to the fixt Star in the head of Draco, and consequently a confirmation of the Copernican System against the Ptolemaic and Tychonik.

23 JAMES BRADLEY Newton: Bradley is the best astronomer in Europe Telescopio cenital en casa de Sir Samuel Molineux S Sector cenital, del mism mo fabricante Kew Green, Kew Kew Gardens Precisión determinada en 1 (60 veces superior al cuadrante de Tycho)

24 Observaciones de γ Draconis desde Kew (Bradley y Molineaux) 26 de noviembre de de diciembre de de diciembre de de diciembre de de diciembre de 1725: movimiento en la dirección equivocada! Marzo de 1726: 20 corrida en la dirección equivocada! Junio de 1726: igual que en diciembre de 1725 Septiembre de 1726: 20 en la dirección opuesta! Diciembre de 1726: igual que en diciembre de observaciones en 2 años: amplitud de 40 en una dirección incorrecta para el efecto de paralaje. Instrumento? La Tierra? Qué? Observación de cientos de estrellas desde Wanstead (Bradley) 1727: Un año de observaciones, confirmando el corrimiento de 40 Otoño de Crucero de placer en el Támesis.

25 viento velocidad veleta barco quieto velocidad d Aberración del movimiento de la lluvia

26 Aberración de la luz estelar Philosophical Transactions, vol. 35 p. 637 (1728) An Account of a New-Discovered Motion of the Fixed Stars Verificación empírica del movimiento orbital! Fama, gloria y fortuna sin par para Bradley. Astronomer Royal en 1742 Desarrollo de la astronomía de precisión. Resultado negativo: γ Draconis está a más de 400 mil UA Usar estrellas más brillantes! 18 años después del descubrimiento de la aberración, Bradley descubre la NUTACIÓN de la Tierra. La paralaje es una aguja en un pajar! vibración del telescopio + refracción en la atmósfera + precesión + aberración + nutación + movimiento propio

27 Acto III El salto tecnológico (la carrera por el éxito) WILLIAM HERSCHEL Friedrich Wilhelm Herschel ( ) Manuscrito autógrafo del Concierto para Oboe No. 3, de William Herschel

28 Astronomy explained, James Ferguson Caroline Herschel Telescopio de 7 pies Telescopio de 20 pies Telescopio de 40 pies

29 Principales descubrimientos de W. Herschel Urano Titania y Oberón (satélites de Urano) Encelado y Mimas (satélites de Saturno) Rotación de los anillos de Saturno Superficie gaseosa del Sol Altura de las montañas de la Luna 1000 estrellas dobles 2500 nebulosas y cúmulos estelares Luz infrarroja Movimiento del Sistema Solar en el espacio Forma de disco de la Vía Láctea Estrellas binarias PROYECTO PARALAJE William Herschel 1. Catalogar todas las estrellas dobles del hemisferio norte 2. Seleccionar las de brillo dispar y juntas 3. Medir la separación sistemáticamente La idea No. 2 de Galileo

30 18 años después Descubrimiento de las estrellas binarias! Confirmación de la Gravitación Universal! Un método para pesar las estrellas! John Herschel (John Frederick William Herschel) Margaret Herschel

31 FEARON FALLOWS Y THOMAS HENDERSON Observatotio Real del Cabo, en Pantano deprimente, según T. Henderson. Instrumento portátil usado por Fallows Círculo mural Troughton, de Greenwich, idéntico al enviado al Cabo Thomas Henderson Ciudad del Cabo, observaciones de α Centauri α Centauri Axel Mellinger 1833: La Armada Británica ocupa las Islas Malvinas

32 FRIEDRICH WILHELM BESSEL Bremen Olbers 1804

33 La empresa le ofrece site veces más salario, pero Bessel elije el Observatorio Telescopio de Johann Schröter, Lilienthal 1806: Primera invasión inglesa a Buenos Aires Alexander von Humboldt recomienda a Bessel al rey Federico Guillermo III para dirigir un nuevo observatorio en Königsberg Durante la construcción, Bessel corrige matemáticamente el catálogo de Bradley: reducción de datos Observatorio de Könisberg 1810: Revolución de Mayo

34 Carrera por la paralaje Círculo de tránsito Ramsden, de Piazzi (Palermo) Círculo de tránsito Reichenbach, Similar al primer instrumento de Bessel 1820: San Martín desembarca en Perú 61 Cygni, la Estrella Voladora de Piazzi Tenía la estrella. Tenía la experiencia. Ahora necesitaba el instrumento.

35 JOSEPH FRAUNHOFER Munich Rescate de Fraunhofer, de 14 años, del derrumbe de la calle Thiereckgäschen de Munich, 21 de julio de 1801.

36 1804: Instituto Matemático-Mecánico de Munich Joseph von Utzschneider, Georg von Reichenbach y Joseph Liebherr Contratan al suizo Guinand (único fabricante de flint de calidad) d) Se mudan a Benediktbeuern Reclutan a Fraunhofer (1806) Bendiktbeuern, Bavaria 1804: San Martín en la Batalla de Cádiz Pierre Louis Guinand Instituto Óptico de Utzschneider, Reichenbach y Fraunhofer de Benediktbeuern Fundición de vidrio en Benediktbeuern Fraunhoferhutt, Benediktbeuern

37 1814: Instituto Óptico de Utzschneider y Fraunhofer Fraunhofer demuestra el espectrómetro Espectro solar y las líneas oscuras de Fraunhofer (1814) 1814: San Martín Gobernador de Cuyo Friedrich Wilhelm Struve Telescopio Dorpat (Fraunhofer, 1823)

38 Observatorio de Königsberg Heliómetro de Bonn 1829: Rosas Gobernador de Buenos Aires Heliómetro de Königsberg (1829) Friedrich Wilhelm Bessel, Determinación e de la distancia a de la estrella e 61 a del Cisne, Astronomische Nachrichten vol.16, p. 65 (1838) 1838: Esteban Echeverría escribe El Matadero 94 observaciones de 61 Cygni desde el satélite Hipparcos (1989)

39 Es mi opinión que sólo la paralaje anual de 0,3136 es el resultado a considerar de las observaciones anteriores Si asumimos la paralaje anual de 61 Cygni = 0,3136, obtenemos su distancia, expresada en distancias medias de la Tierra al Sol = , y el tiempo que necesita la luz en atravesar esta distancia = 10,28 años. Paralajes estelares publicadas en 1839 Bessel 61 Cygni 0, mil UA Henderson α Centauri 1, mil UA Struve Vega 0, mil UA En unos pocos meses, este trío de astrónomos le dio la tercera dimensión ió al Universo, coronando una tarea de 2000 años. Durante décadas, d no se detectaron t más paralajes

40 Observador / Fecha Precisión Distancia Paralajes técnica / satélite minutos de arco años luz estelares segundos de arco agregadas Hiparco 150 AC 5 0 Tycho Brahe Robert Hooke 1669 (?) 1 0 John Flamsteed James Bradley ,5 0 Bessel / Struve / Henderson , Heliómetro ,1 25 Menos de 100 Fotografía , Miles Fotografía , Miles Hipparcos (ESA) 1989 (?) 0, mil GAIA (ESA) , millones (un pelo a 1000 km) SIM (NASA) >2015 0, millones (toda la Vía Láctea) Paralajes y movimientos propios, observados por el satélite Hipparcos (ESA) par: mas par: 22.1 mas Paralaje de 61 Cygni Paralaje de Eltanin

41 MUCHAS GRACIAS! 1 UA = 150 millones km 1 año luz = 9,5 billones km 1 parsec = 3,26 años luz 1 parsec = 206 mil UA 8500 pc 28 k al 14 G pc 46 G al

42 ESCALERA DE DISTANCIAS ASTRONÓMICAS Corrimiento al rojo Desde el Sistema Solar Supernovas tipo Ia hasta las galaxias más lejanas Relación D-σ Relación de Tully-Fisher Fluctuaciones de brillo superficial Función de luminosidad de cúmulos globulares Función de luminosidad de nebulosas planetarias Novas Cefeidas Paralaje espectroscópica Paralaje trigonométrica Radar 1UA