El desafío científico 3 #edc3

 

La noche estrellada (Van Gogh, 1889) | Fuente

"E. P. Hubble, W. Baade y los más aduladores de entre sus asistentes se hallaban, pues, en posición de amañar sus datos observacionales, a fin de ocultar sus defectos y hacer que la mayoría de astrónomos acepten y crean algunas de sus nocivas y erróneas presentaciones e interpretaciones [...] Los aduladores y simples ladrones actuales parecen ser libres, especialmente en la astronomía norteamericana, para apropiarse de descubrimientos e inventos llevados a cabo por lobos solitarios e inconformistas, quienes no tienen posibilidad alguna de apelar a las jerarquías y a quienes incluso la prensa pública les está vedada, a causa de la existencia de comités de censura dentro de las instituciones científicas."

¿Quién es el osado que arremete contra figuras tan consagradas como Edwin Hubble y Walter Baade? He aquí las pistas:

1.  De origen europeo, llegó a Estados Unidos a mediados de la década de 1920.
2. Afirmó que los rayos cósmicos tenían su origen en las explosiones de supernova. 
3. Estudió y clasificó decenas de miles de galaxias, publicando un extenso catálogo en varios volúmenes durante la década de 1960.
4. Su gran aportación -que no descubrimiento- a la cosmología data de 1937...y hasta ahí puedo leer.

El plazo se cierra el domingo, 14 de diciembre, a las 23:59. Como siempre, se moderarán los comentarios hasta entonces. Podemos comentar la jugada en Twitter con el hashtag #edc3.

SOLUCIÓN: Como bien habéis apuntado todos, el científico en cuestión es el astrofísico Fritz Zwicky. 

Hijo del embajador suizo en Bulgaria, nació en este país en 1898, estudió en la Escuela Politécnica de Zúrich y se trasladó en 1925 a Estados Unidos para trabajar en Caltech. 

Estudió las explosiones estelares junto con Walter Baade y llegaron a varias conclusiones revolucionarias. En 1933, predijeron que una explosión de supernova produciría rayos cósmicos y dejaría como resto una densa estrella de neutrones (mucho antes de que se descubrieran las estrellas de neutrones). 

Zwicky fue el primero en darse cuenta de que las galaxias podían actuar como lentes gravitatorias y producir imágenes múltiples de objetos en segundo plano. En su artículo de 1937 On the Masses of Nebulae and Clusters of Nebulae calculaba la masa de las galaxias, demostrando que la masa típica era cien veces mayor mayor que la que se habría calculado a partir de la luz emitida por estas galaxias. Zwicky denominó a esa materia adicional dunkle Materie. Es decir, materia oscura. 

Entre 1961 y 1968 publicó un Catálogo de Galaxias y Cúmulos de Galaxias que contiene 29.418 entradas.

La cita de la entrada, por cierto, está extraída de Catálogo de Galaxias Compactas y Post-Eruptivas Seleccionadas, que autopublicó junto con su mujer en 1971.

Joseph von Fraunhofer, el señor de las lentes

(Esta entrada se publicó primero en el número 14 de la revista Buk Magazín, que puedes leer online.)

Joseph von Fraunhofer (1787-1826)

El 21 de julio de 1801, la fábrica en Munich de Philipp Weichelsberger, el cristalero de la corte, se derrumbó sin previo aviso. Aunque él consiguió salir ileso, entre los escombros quedó atrapado su joven aprendiz de catorce años, Joseph von Fraunhofer. Las labores de rescate fueron supervisadas por el príncipe Maximiliano José, que acudió al lugar de la tragedia en cuanto conoció la noticia. Tras varias horas de angustiosa espera, el aprendiz de cristalero fue rescatado con vida.

Nacido el 6 de marzo de 1787 en Straubing, un pueblo de Baviera, Joseph von Fraunhofer era el más pequeño de una familia de once hermanos. Sus padres, artesanos del vidrio, murieron cuando él tenía once años. Fue entonces cuando Fraunhofer entró en el taller de Weichelsberger. Lejos de enseñarle el oficio, este le obligaba a realizar las tareas domésticas, además de prohibirle ir a la escuela los domingos y negarle una lámpara para leer por las noches.

La vida de Fraunhofer dio un inesperado giro después de la tragedia. El príncipe lo tomó bajo su protección y costeó sus estudios. Luego entró a trabajar en el Instituto de Óptica de Benediktbeuern, donde se construían instrumentos de primera calidad. En el entorno adecuado, el extraordinario talento de Fraunhofer empezó a relucir. Aprendió en seguida los secretos del arte de pulir cristales y desarrolló él mismo nuevas técnicas que mejoraron su calidad. Su subida fue meteórica. En 1806, con apenas 19 años, nadie construía unas lentes y prismas como los suyos. En 1809, administraba el día a día del Instituto y tenía a su cargo a unas cuarenta personas. Y en 1818, Fraunhofer llegó a director del Instituto, convertido ya en la referencia de la industria óptica en toda Europa.

Fraunhofer no solo se dedicó a fabricar lentes, sino que también investigó la naturaleza de la luz. Desde hacía más de un siglo ya se sabía que la luz blanca no era pura, sino que era el resultado de la mezcla de rayos de distintos colores. Isaac Newton lo había demostrado haciendo pasar la luz del Sol por una abertura en una persiana y luego colocando un prisma en su trayectoria. Al hacerlo, el genio inglés vio cómo la luz se descomponía en los colores del arco iris.

En 1814, Fraunhofer repitió el experimento de Newton, pero haciendo pasar la luz solar por una fina hendidura antes de que incidiese sobre uno de sus prismas. El resultado, a primera vista, era el habitual espectro de colores que ya viera Newton. Pero cuando analizó con más detalle el resultado, se llevó una enorme sorpresa. Una serie de líneas negras salpicaban aquí y allá el continuo de colores. Repitió el experimento varias veces y también probó con la luz que se reflejaba en la Luna y en otros planetas. Aquellas misteriosas líneas negras seguían allí. En total, Fraunhofer pudo contar 574.

Fraunhofer mostrando las líneas que llevan su nombre

En realidad, algunas de estas líneas ya habían sido observadas por el químico británico William Wollaston en 1802, pero este creyó que se trataba de la separación entre los colores.  Fraunhofer las estudió en profundidad, midiendo la posición de las más evidentes, que nombró con las letras de la A a la K. Hoy las llamamos en su honor líneas de Fraunhofer y conservamos su nomenclatura.

Las líneas de Fraunhofer

Para saber su origen todavía habría que esperar a finales de la década de 1850, cuando los alemanes Gustav Kirchhoff y Robert Bunsen demostraron que las líneas oscuras se formaban por el paso de la luz a través de la atmósfera del Sol; allí los gases presentes absorbían parte de esa luz, dejando su huella en forma de líneas oscuras. La potencia de esta herramienta se puso de manifiesto en 1868, cuando se descubrió un nuevo elemento en la atmósfera solar que no se conocía en la Tierra. Dicho elemento fue bautizado como helio, de la palabra griega que designa al Sol.  

Así nació la astrofísica, la rama de la física que estudia lo que ocurre en el universo. Por desgracia, Fraunhofer no vivió lo suficiente para verlo. Tantos años inhalando gases tóxicos al soplar el vidrio acabaron pasándole factura de forma prematura. Murió de tuberculosis el 7 de junio de 1826, cuando apenas contaba con 39 años.

Placeres desconocidos: Joy Division y el primer púlsar observado

Nunca me ha atraído demasiado la música de Joy Division, aunque siempre se ha dicho que su disco Unkown Pleasures era una obra maestra del post-punk. Creo haberlo escuchado una vez, al menos, y eso es todo lo que recuerdo…

Lo que no conocía era la historia que hay detrás de su famosa portada, tal y como la cuenta en este vídeo su creador, el diseñador gráfico Peter Saville. Se trata de la imagen correspondiente a las señales recibidas por el primer púlsar observado. En octubre de 1967, el astrónomo Anthony Hewish y su estudiante de doctorado Joycelyn Bell detectaron, con el radiotelescopio de la Universidad de Cambridge, una señales de radio de corta duración y que se repetían de forma periódica (exactamente, cada 1,337 segundos). Después de descartar que se originasen en nuestro planeta, que fuese un ruido de fondo del aparato o cualquier otra fuente, los dos científicos se rindieron a la evidencia: las señales provenían de algún lugar lejano del Universo. Pero, ¿cuál podía ser el origen de una señales tan precisas y rítmicas? Aunque realmente no creían que se tratase de una civilización extraterrestre, bautizaron la señal como LGM1, de little green men, hombrecillos verdes. Esta posibilidad se desvaneció al poco tiempo, cuando se descubrieron otras tres fuentes que emitían señales de radio similares, pero a distintas frecuencias.

Las señales del primer púlsar observado, tal y como
aparecieron en la Enciclopedia de Astronomía de Cambridge.
Se le llamó CP 1919, conocido en la nomenclatura actual
como PSR 1919+21 (fuente)

Hoy sabemos que un púlsar (del inglés pulsating star, estrella pulsante) surge del remanente de una supernova, la violenta explosión en la que una estrella de gran masa expulsa todas sus capas exteriores a enormes velocidades. Pero no todo se destruye en una supernova: el núcleo de la estrella sobrevive a la explosión. La temperatura de su interior se vuelve tan alta que toda la materia se disocia en sus componentes más simples: protones, neutrones y electrones. Diversos procesos nucleares acaban convirtiendo casi toda la masa de la estrella en neutrones, compactada en un espacio muy reducido; una estrella de este tipo puede contener toda la masa del Sol en un radio de apenas 10-20 kilómetros, lo que equivale a una densidad de cientos de millones de toneladas por centímetro cúbico. Se dice entonces que ha nacido una estrella de neutrones.

El Púlsar del Cangrejo, que gira unas treinta veces por segundo,
se encuentra en el centro de la Nebulosa del Cangrejo,
fruto de una explosión de supernova sucedida en el año 1064
(fuente)

Algunas estrellas de neutrones giran sobre sí mismo a gran velocidad, lo que genera, debido a la presencia de los protones y electrones cargados eléctricamente, intensos campos magnéticos que emiten radiación de forma periódica, como si fueran faros cósmicos. Eso es un púlsar, cuya radiación puede ser captada en nuestro planeta como ondas de radio. Conviene aclarar que todos los púlsares son estrellas de neutrones, pero no todas las estrellas de neutrones son púlsares.

Una de las peculiaridades de los púlsares es que los polos
de su campo magnético, de donde salen los chorros de radiación,
en azul, no suelen coincidir con su eje de rotación, en verde
(fuente)

Un último apunte a la historia del primer púlsar observado. En 1974, Hewish recibió el Premio Nobel de Física por "su decisivo papel en el descubrimiento de los púlsares". La academia sueca se olvidó injustamente de Bell, cuando a todas luces ella fue la primera en advertir las señales de radio. 

NOTA: Esta entrada participa en la XXXV Edición del Carnaval de la Física que se celebra en el blog Últimas noticias del cosmos.

FUENTES:

1. From here to eternity, John Gribbin & Mary Gribbin. National Maritime Museum, 2008.
2. Un viaje al cosmos en 52 semanas, Antxón Alberdi y Silbia López de Lacalle. Consejo Superior de Investigaciones Científicas, 2007.