La voz de las estrellas.

La voz de las estrellas. I

 “Las estrellas estaban demasiado altas. No decían nada.”

Phillip Marlowe. en Adiós, muñeca.

De Raymond Chandler.

El párrafo completo de dónde he tomado el encomillado superior es magnífico: el detective privado ha sido apresado por polis de dudosa moral; estos lo han introducido al coche y lo llevan quién sabe dónde y para qué, en la noche, por una ruta desolada que bordea el mar. Nuestro personaje teme lo peor, mira el cielo y se/nos dice: “Las estrellas estaban demasiado altas. No decían nada.” Desde el punto de vista emocional el concepto es sublime pero desde el punto de vista de la ciencia sabemos otra cosa. Las estrellas nos hablan con su luz. Y nuestro sueño como lectores es entenderlas cada vez que alcemos los ojos al cielo.

           

La Luz de las estrellas, astronomía de posición.

Más allá de que la luz proveniente de las estrellas aporta al observador su posición aparente sobre la bóveda celeste, mediante el diseño de diversos instrumentos de observación y medida cada vez más precisos, descubrimos que:

a-      Las coordenadas estelares varían con el tiempo, hecho que se percibe al cabo de años. Es decir, las estrellas antes llamadas “fijas” poseen movimiento propio. Este descubrimiento y su correcta mensura permitió calcular la precesión de los equinoccios y el movimiento de nutación terrestre, causados por la acción gravitatoria de la Luna y el Sol sobre la distribución de masa planetaria. La Tierra es una esfera achatada sobre su eje de giro, la mayor cantidad de masa se distribuye por fuerza centrífuga sobre su ecuatorial. Esto pudo verificarse con la ayuda de un péndulo sito sobre distintas latitudes. El periodo de oscilación de un péndulo se determina mediante el cálculo siguiente: T=2π√l/g. Es natural que, al aumentar la g disminuya el periodo T; es decir, en un tiempo dado, el número de oscilaciones aumenta en latitudes ecuatoriales con respecto a las polares. Se concluye que existe allí una concentración mayor de masas.

b-      La Tierra realiza una traslación casi circular sobre el Sol. Esta traslación es causal de la paralaje y de la aberración de la luz de las estrellas observadas a lo largo de un año. La aberración fue descubierta en 1725 por James Bradley. La distancia a las estrellas más cercanas, por efecto de la paralaje, fue medida por primera vez por Friedrich Bessel, en 1838, sobre 61 Cygni.

c-       El Sol se traslada hacia la constelación de Hércules a unos 19km/seg, movimiento descubierto por William Herschel en 1783. Alrededor de la Galaxia el sol se mueve a unos 215 km/seg.

La aberración estelar es el cambio de posición aparente de una estrella producto de la composición vectorial de la velocidad de la Tierra y la de la luz. Un ejemplo fácil que lo explica es el de correr bajo la lluvia: si nos estamos quietos en el temporal con un paraguas parece que llueve vertical; si corremos, parecerá que su dirección de caída se inclina contra nosotros en función de nuestra velocidad de avance; por lo cual, deberemos inclinar el paraguas hacia adelante si no quisiéramos mojarnos. La “inclinación” para la luz que nos baña desde cualquier estrella observada es de 20,5´´ de arco, en cada sentido del movimiento terrestre. De modo que estrellas sitas perpendiculares a la eclíptica describen un círculo de 41´´ de diámetro, mientras que estrellas sitas paralelas a ella, inscriben vaivenes sobre una semirecta de 41´´ de extensión.

La paralaje es un efecto producido por un astro observado desde puntos extremos de la órbita terrestre, con respecto a estrellas lejanas. El ejemplo más sencillo es el de mirar un objeto con un dedo extendido a pocos decímetros delante de la cara y alternar el ojo con que se observa: el dedo parecerá cambiar de posición. Este cambio en la posición del dedo, será tanto más notorio cuanto menor la distancia a él. La paralaje es la mitad del ángulo subtendido por ambas visuales a un astro cualquiera, con respecto al fondo de estrellas lejanas. En la imagen, 1´´ representa la mitad del ángulo creado por las observaciones desde puntos extremos de la órbita terrestre. Cuando el ángulo es un segundo de arco, la distancia al objeto es de 206.265 UA, es decir 3,26 años luz:  

La estrella más cercana es Próxima centauro HIP70890 y su paralaje aproximado a 0.768´´ de arco, el más alto conocido (a mayor valor de la paralaje, menor distancia al objeto).

Conocer la naturaleza de la luz aportará nuevos indicios acerca de astros que distan una eternidad de nosotros.

La luz puede ser explicada como un fenómeno de carácter ondulatorio. Sabemos que la luz blanca es una sumatoria de colores, los que están presentes en un arco iris. Dichos colores son lo que llamamos espectro de la luz blanca y se hacen visibles por medio de prismas o mallas de difracción.

En ciencia, al arco iris le decimos espectro electromagnético pues hemos comprobado que, mientras las ondas sonoras son compresiones y descompresiones (fluctuaciones) del medio por el cual se trasladan (el sonido no se traslada en el vacío), las ondas electromagnéticas son fluctuaciones de campos: uno, eléctrico; el otro, magnético.

Estos campos se generan en los átomos y moléculas por excitaciones o interacciones externas y por el decaimiento de sus núcleos (la materia -a cierta escala- puede ser vista como un oscilador). Debido a este fenómeno vibratorio, las ondas electromagnéticas se desplazan también por el vacío, hallan sustento en la propia fluctuación de sus campos constituyentes. Su velocidad es -entonces- de 300.000 km/seg.

Como toda onda, la luz puede ser acotada por su frecuencia y/o longitud de onda. Ambos valores son una función recíproca, vinculados por la velocidad c, los ya mencionados 300.000km por segundo.

Así:     f = c / λ           y :        λ = c / f 

Dónde: f frecuencia; c velocidad de la onda electromagnética; λ longitud de la onda.

Las ondas electromagnéticas varían su frecuencia en función de su longitud de onda ya que para todos sus valores la velocidad c de desplazamiento es la misma.

c, los 300.000 km/s constituyen una constante del cosmos conocido, propia de las radiaciones.

Cuando por costumbre hablamos de luz nos referimos a una muy estrecha región del espectro electromagnético.

Suena curioso, pero luz, calor, rayos x, radio, son manifestaciones de un mismo fenómeno a diversa escala de energías implicadas. La imagen de abajo quiere dar ejemplo de esto:

Cuando un oscilador emite, puede hacerlo en todo el espectro pero muestra su máximo energético en una estrecha región del gráfico que se ve más abajo. Así, cuando el espectro es percibido por la vista decimos que percibimos luz y las longitudes de onda implicadas en esa interacción van de los 400 nm a los 700 nm.

nm significa nanómetro, es decir 1 metro multiplicado por 10^-9: 0,000000001 metro. Es decir que, un nanometro equivale a una millonésima parte de milímetro.

Parece complicado pero es muy sencillo y didáctico calcular qué tantas ondas de cualquier color inciden sobre la retina por cada milímetro lineal. En el caso de nuestro muy afamado amarillo verdoso (570nm), por milímetro inciden unas: 1mm/ 0,0000570mm= ¡1750 ondas!

Pero no todo lo que brilla es luz bajo… el sol.

William Herschel descubrió las primeras emisiones no visibles en regiones del espectro anteriores al rojo. Las ondas calóricas, hoy llamadas infrarrojas, se ubican desde los 700nm a los 1,5 μm de longitud de onda. Fueron detectadas al colocar termómetros en regiones próximas al espectro generado por un prisma sobre una caja a oscuras. En realidad, toda materia emite ondas infrarrojas en alguna medida (las ondas descritas corresponden al infrarrojo cercano, el rango de infrarrojo en diversas longitudes llega hasta los 15 μm). Las ondas infrarrojas se detectan por medio de termómetros (o la piel) pues su baja energía transportada interactúa a nivel de las moléculas, lo cual genera un aumento de su movimiento, hecho que llamamos aumento de su temperatura. μm significa micrómetro y equivale a 1000 nm.

Por supuesto, del otro lado del espectro visible, es decir, más allá del violeta, también se descubrieron emisiones energéticas compatibles con las anteriores, solo que transportadas por ondas mucho más cortas: el llamado ultra violeta.

Continua.