William Parsons y la construcción del mayor telescopio del mundo

William Parsons (1800-1867), tercer conde de Rosse | Fuente

William Parsons nació el 17 de junio de 1800, en York, Inglaterra. De familia noble, su abuelo fue el primer Conde de Rosse y su padre tuvo un papel destacado en el parlamento irlandés desde 1782. William, tercer Conde de Rosse, estudió en Dublín y completó su formación en Oxford. Aunque nunca fue un estudiante brillante, sí demostró un notable talento en las cuestiones prácticas y acabó convirtiéndose en un habilidoso mecánico, un experimentado fundidor y un ingenioso óptico. 

Poco después de terminar sus estudios, Parsons ya había llegado a la conclusión de que apenas se habían realizado grandes avances en la construcción de telescopios desde la época dorada del astrónomo William Herschel, varias décadas atrás. El principal inconveniente es que Herschel no había dejado ni un solo detalle de sus métodos de forjado y pulido de espejos antes de morir. Quien intentara superar al maestro tendría que partir de cero y desarrollar sus propias técnicas.

El descomunal telescopio de 1,2 m, construido por Herschel en 1789 | Fuente

Parsons aceptó el reto y empezó a experimentar con una aleación de estaño y cobre, en proporción de cuatro a uno. A partir de 1828, y durante un periodo de 17 años, construyó primero un modesto telescopio reflector de 38 cm, luego otro de 61 centímetros y, por último, un telescopio de 91 centímetros, con los que consiguió unos resultados destacados. Por el camino desarrolló algunas ingeniosas mejoras, como una máquina automática de pulido del espejo, alimentada a vapor. Y todo ello lo logró sin salir de su castillo de Birr, en Parsonstown, una pequeña ciudad a 100 km de Dublín.

El castillo de Birr, en la actualidad | Fuente

Entusiasmado con sus progresos, en 1842 estaba preparado para enfrentarse al mayor desafío de su vida: construir el telescopio más grande del mundo. Se necesitaron 80 metros cúbicos de turba para fundir los ingredientes del espejo, que pesaba 4 toneladas, medía 1,8 metros de diámetro y tenía 15 cm de espesor. Solo en enfriarse tardó 6 semanas a temperatura ambiente...irlandesa. El proceso de forjado y enfriamiento era tan delicado que tuvo que repetirlo varias veces, ya que el frágil espejo se acababa fracturando en alguna de las etapas; la más dolorosa de ellas justo cuando estaba a punto de colocarlo en el telescopio. Parsons tardaría tres años en conseguir montar un espejo en el impresionante tubo de 16 metros de largo. Dicho tubo estaba colgado de dos paredes de mampostería, de 22 metros de largo y 17 de alto, que lo protegían del viento.

En 1845, tras haber invertido el equivalente a un millón de libras actuales de su propio bolsillo, Lord Rosse pudo terminar por fin su descomunal telescopio, y empezó a hacer observaciones con él. La operativa no era sencilla: mientras lord Rosse mantenía el equilibrio colgado de un andamio, varios trabajadores accionaban manivelas, plataformas y poleas para colocar el telescopio a la altura apropiada. La lucha con aquella gigantesca máquina se repetía noche tras noche, motivo por el cual llegó a ser conocida como el Leviatán de Parsonstown.

El Leviatán, en un grabado de la época | Fuente

El esfuerzo mereció la pena, ya que Rosse pudo disfrutar con una espectaculares vistas del cielo nocturno, aunque eso solo ocurría cuando el clima de Irlanda se lo permitía. El caso es que, entre nube y nube, Rosse fijó su atención en las nebulosas. Hasta entonces, los telescopios no habían sido capaces de revelar muchos detalles acerca de su naturaleza. El Leviatán de Parsonstown empezó a mostrar que éstas tenían una estructura interna bien definida. La primera nebulosa en sucumbir al Leviatán fue Messier 51, que se convirtió en objeto del dibujo asombrosamente detallado por parte de Rosse. Este pudo discernir claramente que M51 tenía una estructura espiral. El dibujo de Rosse llegó a ser muy conocido en toda Europa, e incluso se ha sugerido que inspiró a Van Gogh en la creación de su cuadro La noche estrellada.

Boceto dibujado por Rosse junto con imagen moderna de M51 | Fuente

La noche estrellada (Van Gogh, 1889) | Fuente

Aunque la verdadera naturaleza de estas nebulosas no se descubriría hasta la década de 1920, Rosse ya comprendió que éstas eran algo más que una mera nube gaseosa; algunas de ellas eran auténticas colecciones de estrellas.

El Leviatán de Parsonstown fue el telescopio más grande del mundo durante más de setenta años, cumpliendo el sueño de lord Rosse. Su fama fue tal que aparece nombrado en la novela de Julio Verne De la Tierra a la Luna (1865).

Lo cierto es que, en la práctica, el Leviatán se utilizaba muy de vez en cuando. Se podía mover arriba y abajo, pero apenas tenía juego de lado a lado, lo que limitaba mucho la región del cielo accesible. Otro problema era el clima de la región. El cielo estaba nublado la mayor parte del tiempo y la distorsión atmosférica hacía que las estrella titilaran, dificultando las observaciones. Los astrónomos aprendieron la lección y, a partir de entonces, no solo pensaron cómo construir los telescopios, sino también dónde construirlos.

En la actualidad, el Leviatán de Parsonstown ha sido restaurado en su emplazamiento original, integrado en el Museo de la Ciencia que el séptimo conde de Rosse ha abierto en el castillo de Birr.

El Leviatán, reconstruido en la actualidad | Fuente

BIBLIOGRAFÍA:

1. Robert S. Ball (1907). Great astronomers. Sir Isaac Pitman & Sons LTD.
2. Simon Singh (2014). Big Bang. Biblioteca Buridán.
3. Helge Kragh (2008). Historia de la cosmología. Editorial Crítica.

Harlow Shapley (II): El Gran Debate

(Puedes leer la primera parte de esta serie en este enlace)

La nebulosa espiral M101, captada en 1916 | Fuente

Desde el siglo XIX se habían descubierto en el cielo unos objetos astronómicos que fueron bautizados como nebulosas espirales. Nadie sabía cuál era la naturaleza de estos misteriosos objetos, ni siquiera a qué distancia estaban exactamente. ¿Formaban parte de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, o ellas mismas eran galaxias con todas las de la ley? Los astrónomos del Observatorio del Monte Wilson defendían que la Vía Láctea era una enorme galaxia que contenía a todo el universo. En cambio, sus colegas del Observatorio Lick creían firmemente que las nebulosas eran galaxias por derecho propio, independientes de la Vía Láctea.

A sugerencia del astrónomo George Ellery Hale, la Academia Nacional de Ciencias de Washington reunió a ambas facciones para que debatiesen la cuestión delante de los más eminentes científicos del país. El llamado Gran Debate tuvo lugar en el Museo de Historia Natural de Washington, la noche del 26 de abril de 1920. Desde el Observatorio Lick vino Herber Curtis, un astrónomo de impecable reputación y bien conocido por la autoridad y confianza con la que se expresaba. Por parte del Observatorio del Monte Wilson acudió un joven y ambicioso astrónomo llamado Harlow Shapley. Ambos tenían 45 minutos para realizar una presentación sobre “la escala de distancias del universo”.

Shapley (izquierda) y Curtis (derecha) | Fuente

Muy pronto quedó de manifiesto que Shapley no tenía las tablas de su oponente. Estaba nervioso y simplemente leyó su presentación: diecinueve páginas escritas a máquina con algunas correcciones hechas a mano. Su enfoque era tan básico que tardó seis páginas en llegar a la definición de año luz. Curtis, por su parte, tenía su charla resumida en diapositivas, como haría cualquier conferenciante de la actualidad. Si hubiese sido por una cuestión de estilo, el ganador habría sido Curtis, sin duda.

En cuanto al contenido, cada uno de ellos tenía razón en alguno de sus argumentos y se equivocaba en otro. Shapley situaba el Sol lejos del centro de una gran galaxia, en la que las nebulosas espirales no eran más que nubes de gas repelidas por la presión de la luz de la Vía Láctea. Su principal argumento se basaba en los cálculos del astrónomo Adriaan van Maanen, que había medido el movimiento de las estrellas en algunas nebulosas espirales, de lo que dedujo -erróneamente, como se demostró luego- una distancia excesivamente próxima a la Tierra.

Adriaan van Maanen (1884-1946) | Fuente

Por su parte, Curtis estaba convencido de que la Vía Láctea era una galaxia relativamente pequeña, y que las nebulosas espirales eran galaxias muy lejanas, o universos-isla, usando el término empleado por el filósofo del siglo XVIII Immanuel Kant, quien también estaba convencido que las nebulosas espirales no pertenecían a nuestra galaxia. En su contra, colocaba al Sol en el centro de la Vía Láctea, entre otras cosas, porque no creía que las estrellas Cefeidas fuesen buenos indicadores de distancia.

Lo cierto es que no hubo un claro vencedor, y como sucede en la mayoría de los casos, el debate científico no decidió nada a falta de nuevas evidencias. Para ello, hubo que esperar a que entrara en escena un hombre destinado a cambiar la historia de la astronomía: el estadounidense Edwin Hubble.

Edwin Hubble (1889-1953) | Fuente

En 1924, Hubble identificó estrellas Cefeidas en la galaxia de Andrómeda (M31) usando el telescopio Hooker de 100 pulgadas del Observatorio Wilson. Estas estrellas permitieron estimar a Hubble que la distancia hasta M31 era de más de 900.000 años luz, mucho mayor que el tamaño propuesto por Shapley para nuestra galaxia. Cuando Hubble le escribió al año siguiente anunciándole su descubrimiento, Shapley apuntó en su diario: “Esta es la carta que ha destruido mi universo”.

La placa fotográfica en la que Hubble identificó la primera Cefeida en M31 | Fuente

A medida que se fueron calculando las distancias a otras nebulosas espirales y acumulando pruebas a su favor, hubo consenso entre los científicos que las nebulosas espirales eran galaxias muy lejanas. Aunque había acertado al destronar al Sol de su posición privilegiada en el centro de la galaxia, Shapley tuvo que admitir que estaba equivocado en el principal argumento del Gran Debate. Ahora sabemos que el universo observable se compone de miles de millones de galaxias, y que las nebulosas espirales son, en efecto, galaxias como la nuestra.

BIBLIOGRAFÍA:

1. Simon Singh (2014). Big Bang. Biblioteca Buridán.
2. Timothy Ferris (1990). La aventura del universo. Editorial Crítica.
3. Harlow Shapley, Herber Curtis (1921). The scale of the universe. Bulletin of the National Research Council.
4. Virginia Trimble (1995). The 1920 Shapley-Curtis Discussion: Background, Issues, And Aftermath. Publications of the Astronomical Society of the Pacific 107, 1133-1144.

Harlow Shapley (I): El astrónomo que destronó al Sol

Harlow Shapley (1885-1972) | Fuente

Harlow Shapley nació el 2 de noviembre de 1885, en una modesta granja de Nashville, Missouri (Estados Unidos). Alternó sus estudios de secundaria con un trabajo como periodista en la sección de sucesos de un periódico de Kansas, hasta que, en 1907, consiguió entrar en la Universidad de Missouri. Al descubrir que la apertura de la Escuela de Periodismo se había aplazado un año, decidió estudiar la primera carrera que apareciera en el catálogo de cursos. Descartada arqueología, porque no podía pronunciar bien su nombre, escogió la siguiente. Era astronomía.

Aunque no puede decirse que entrara en la astronomía por vocación, Shapley sí demostró tener mucho talento para la materia. Terminó sus estudios en 1911 e hizo el doctorado en Princeton con el destacado astrónomo Henry Norris Russell como mentor. Su trabajo llamó la atención de otro gran astrónomo, George Ellery Hale, que decidió contratarlo para trabajar en el Observatorio del Monte Wilson, del que era director. Allí empezó a estudiar las estrellas Cefeidas, las cuales, como bien había demostrado Henrietta Leavitt, podían usarse para medir distancias astronómicas, gracias a la relación existente entre su luminosidad y su periodo. Shapley fue el primero en proponer que las Cefeidas eran en realidad púlsares, en lugar de estrellas binarias como se creía entonces. Las Cefeidas iban a jugar un papel fundamental en el descubrimiento más importante de Shapley: la posición del Sol en nuestra galaxia.

Marcadas con un círculo rojo, las Cefeidas de la galaxia UGC 9391 | Fuente

Hasta ese momento, los astrónomos estaban convencidos que el Sol se hallaba muy cerca del centro de nuestra galaxia, puesto que la Vía Láctea nos rodeaba de forma más o menos uniforme, formando un gran arco en el cielo. Existía, sin embargo, una importante asimetría que los científicos no eran capaces de explicar. Estos sabían que las estrellas podían agruparse en los llamados cúmulos globulares, sistemas estelares de forma redondeada que contienen centenares de miles de estrellas cada uno. Pero estos cúmulos globulares no aparecían repartidos con regularidad en el firmamento. En particular, casi un tercio de los cúmulos globulares se concentraban en la constelación de Sagitario, la región más brillante y plagada de estrellas de todo el firmamento.

La Vía Láctea aparece más brillante en la dirección de la constelación de Sagitario | Fuente

En 1918, Shapley emprendió la tarea de determinar las distancias a todos los cúmulos globulares de la galaxia. Gracias al nuevo telescopio reflector de 100 pulgadas -el mayor del mundo en su época- que se había instalado en el Observatorio del Monte Wilson el año anterior, pudo hallar estrellas Cefeidas en estos cúmulos globulares y, a partir de ahí, determinar sus distancias. Una vez obtenidos todos los datos, Shapley pudo construir un modelo tridimensional de los cúmulos globulares. El resultado no dejaba lugar a dudas: estos formaban una esfera alrededor de un punto muy alejado del Sol. Desde nuestro punto de vista, el centro se encontraba en la constelación de Sagitario.

Shapley supuso correctamente que los cúmulos globulares se distribuían en torno al centro de la Galaxia. Según sus estimaciones, la distancia que nos separa del centro de la galaxia era de 28.375 años luz, solo ligeramente superior a las mejores estimaciones actuales. Al mismo tiempo, sus cálculos pusieron de manifiesto que el tamaño de nuestra galaxia era mucho mayor de lo que se creía entonces, pues contenía al menos 100.000 millones de estrellas.

Distribución de los cúmulos globulares en la Vía Láctea. El punto rojo indica la posición del Sol | Fuente

Hoy sabemos que el centro de la galaxia se encuentra a 27.700 años luz, y que la Vía Láctea tiene un diámetro aproximado de 100.000 años luz. Nuestro sistema solar no se halla, ni mucho menos, en el centro de la galaxia, sino a unos 20.000 años luz de uno de sus bordes y a 80.000 años luz del otro. 

Retrato de la Vía Láctea, con el Sol en uno de sus brazos | Fuente

A mediados del siglo XVI, Nicolás Copérnico había apartado a la Tierra de su posición privilegiada dentro de nuestro sistema solar, pasando a ser otro de los planetas que giraba alrededor del Sol. Casi cuatrocientos años después, Shapley destronaba al Sol alejándolo del centro del universo y mandándolo a la periferia de la Vía Láctea, una más de las miles de millones de estrellas que forman nuestra galaxia. 

BIBLIOGRAFÍA:

1. Jeremiah P. Ostriker, Simon Mitton (2014). El corazón de las tinieblas. Editorial Pasado & Presente.
2. Lawrence M. Krauss (2013). Un universo de la nada. Editorial Pasado & Presente.
3. Isaac Asimov (1990). Historia y cronología de la ciencia y los descubrimientos. Editorial Ariel.

La difícil tarea de orbitar un cometa

Orbitar un cometa no es fácil. Ni mucho menos. Y para que todos entendamos las dificultades que entraña, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha publicado este vídeo en el que puedes observar la trayectoria de la sonda espacial Rosetta alrededor del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko durante los dos años que lleva en su órbita.

El vídeo es espectacular, de esos que te deja con la boca abierta. Empezando por los tirabuzones y requiebros que tuvo que realizar Rosetta en su trayectoria de acercamiento al cometa, a finales de julio de 2014. O las órbitas alrededor del cometa con el objetivo de mapear su superficie y encontrar el mejor lugar de aterrizaje para el módulo Philae, un hito en la historia de la exploración espacial que se completó con éxito gracias a una compleja maniobra previa de Rosetta. ¿Y qué decir de la lejana órbita a casi 200 kilómetros que tuvo que alcanzar en abril de 2015, cuando entró en "modo seguro" debido al aumento de la actividad del cometa al acercarse al Sol? Pura poesía en movimiento...

Ahora mismo, la sonda Rosetta apura sus últimos días. Al alejarse el cometa 67P del Sol, la sonda recibe cada vez menos luz procedente de nuestra estrella, y dentro de poco los paneles solares no serán capaces de proporcionar la energía necesaria para que su sistema funcione correctamente. Antes de dejar que se apague sin más, los responsables de la misión han planeado un final por todo lo alto. El próximo 30 de septiembre, la sonda espacial Rosetta seguirá el destino de su compañera Philae y realizará un aterrizaje forzoso sobre la superficie del cometa 67P, donde descansará para siempre. Un espectacular broche a una misión que ha sido, sin duda, un enorme éxito.

Más información: Rosseta's journey around the comet

No hay dos sin tres...Ciencia Jot Down 2016

No hagas planes para el 17 y 18 de junio. Y si ya los has hecho, todavía estás a tiempo de cambiarlos. Porque durante ese fin de semana tendrá lugar en Sevilla un acontecimiento muy especial: el evento de divulgación científica Ciencia Jot Down 2016, organizado por la revista Jot Down y la Universidad de Sevilla, con el patrocinio de Naukas y Next Door Publishers, entre otros. Se trata de un evento único por estas tierras y que, un año más, cuenta con un programa de auténtico lujo. Durante el viernes 17 por la tarde y el sábado 18 por la mañana podremos escuchar las charlas de cinco divulgadores de reconocido prestigio, como son Antonio Martínez Ron, José Cervera, Enrique Fernández Borja, Juan González-Meneses y Susana Gaytan. También disfrutaremos de un par de mesas redondas en cada sesión -una sobre los podcasts científicos, la otra sobre las fronteras de la ciencia- que prometen ser apasionantes. Y se cerrará el evento con la entrega de premios del concurso DIPC de divulgación 2016. Los dos ganadores se embolsarán 1.000 € y 300 €, gracias al patrocinio del Donostia Internacional Physics Center.

El evento tendrá lugar en el Salón de Actos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática de la Universidad de Sevilla. Como los años anteriores, la asistencia al evento es gratuita; en esta ocasión no es necesario ni siquiera inscribirse. También se mantiene la Fila 0, en la que, por 50 €, tienes derecho a revistas y libros por ese valor, más la asistencia a una cena de gratis el viernes 17 en un 'marco incomparable' de la ciudad, donde podrás charlar tranquilamente con los conferenciantes y asistentes al evento. A ver quién es el guap@ que se resiste...

Lo han vuelto a hacer, y ya van tres años seguidos. Ciencia Jot Down se consolida como uno de los evento de divulgación de referencia en España. No te lo puedes perder...porque la ciencia es cultura.