jueves, 20 de abril de 2017

El desafío científico 6 #edc6

Christina's worl (Andrew Wyeth, 1948) | Fuente

Dicen que el hombre es el único animal que tropieza dos veces en la misma piedra. Pues yo ya llevo tres desafíos seguidos que han resultado ser mucho más fáciles de lo que esperaba. Por eso he querido recuperar el poco crédito que me queda lo antes posible. Así que aquí estamos de nuevo con otro desafío científico, esta vez en el clásico formato de varias pistas para adivinar un personaje. Las pistas son las siguientes:
  1. Nació en una pequeña población que hoy tiene menos de 10.000 habitantes.
  2. Su padre fue físico y dio clases en la universidad.
  3. Participó en uno (y solo uno) de los famosos congresos Solvay. 
  4. Durante la Segunda Guerra Mundial, fue invitado a unirse a un grupo aliado que trabajaba en la bomba atómica, aunque finalmente no fue admitido.
  5. Colaboró directamente en dos investigaciones que llevaron a sendos Premios Nobel de Física. Sin embargo, él no recibió ninguno.
  6. Vivió 86 años.
  7. Un asteroide lleva su nombre.
¿Quién es el personaje misterioso? 

Los comentarios se moderarán como siempre hasta que se publique la solución, el próximo domingo 23/04 a las 23:59. Espero y deseo que esta vez sea más complicado y entretenido, que es de lo que se trata.

SOLUCIÓN: Como bien han respondido los grandes Samuel, Dani  y Moisés,  el personaje de este reto era el físico italiano Giuseppe Occhiliani. Poco más que comentar a lo dicho por ellos tres en los comentarios. Solo añadir que la elección del cuadro no fue casual, pues busqué uno de 1948, año en que Occhiliani acudió al Congreso Solvay. Hasta el final estuve a punto de añadirlo como pista, pero pensé que podía despistar más que servir de ayuda.

Muchas gracias a todos los que habéis participado y difundido el desafío. Espero que muy pronto haya más.

jueves, 6 de abril de 2017

El desafío científico 5 #ed5

Parece mentira, pero han pasado más de dos años desde que publiqué el último desafío en el blog. Lo cierto es que no quedé muy satisfecho con los dos últimos. Como la idea de estos desafíos consistía en empezar con una cita relacionada con el autor, al final resultaba muy difícil ocultarlo a Google.

Así que he decidido cambiar de estrategia. Aunque sea menos instructivo, al menos en mi opinión, este quinto desafío no tendrá ninguna cita. Solo imágenes. En concreto, tres. 

Y son las siguientes: 


Pista 1


Pista 2


Pista 3

¿Qué personaje se esconde detrás de estas tres imágenes?

Puede que a algunos le siga pareciendo fácil, mientras que otros crean que es muy difícil. En cualquier caso, espero que todos paséis un buen rato.

Como siempre, se moderarán los comentarios hasta publicar la solución el domingo 09/04/2017 a las 23:59.

¡Suerte! 

SOLUCIÓN: Como ya han adivinado la mayoría, el personaje es George Gamow, el insigne físico nuclear y cosmólogo de origen ruso. Aparece en la primera foto, de pie a la derecha del todo, rodeado por el personal que trabajaba en el Laboratorio de W. H. Bragg en 1931. La segunda es una caricatura realizada por Gamow en la que aparecen Edward Teller (tortuga) y Stanislaw Ulam (en plan Bugs Bunny) como celebración del diseño de la bomba de hidrógeno que ambos inventaron en 1951 (y seguramente parodiando que Teller llevaba varios años estudiando el tema y Ulam 'llegó y besó el santo', como se suele decir). Por último, la tercera imagen corresponde con la tumba del propio Gamow, una pista que para muchos fue decisiva, a pesar de que me encargué de borrar su nombre del mármol (puedes ver la imagen original aquí).


domingo, 12 de febrero de 2017

¿Cuál es el tamaño de las estrellas? [vídeo]


No me canso de ver estos vídeos que ayudan a hacerse una idea de las descomunales dimensiones de los objetos celestes de nuestro universo. En esta ocasión, el vídeo ha sido realizado por el Observatorio Europeo Austral (ESO, de sus siglas en inglés) y repasa en menos de dos minutos el tamaño de las estrellas, empezando por nuestro planeta como referencia y terminando por la estrella hipergigante roja VY Canis Majoris, cuyo diámetro aproximado mide la friolera de 2.000 millones de kilómetros. 

Como solía decir el gran Carl Sagan, la astronomía es una lección de humildad. 


martes, 7 de febrero de 2017

Vesto Slipher (II): Una vida en el Observatorio Lowell

(Puedes leer la primera parte de su biografía en este enlace)

Percival Lowell explora el universo con su telescopio | Fuente

Cuando Slipher llegó al Observatorio Lowell en 1901, la prioridad del excéntrico millonario era la investigación planetaria. Solo si el tiempo y las circunstancias se lo permitían, Slipher podría dedicarse a sus propias investigaciones, como el estudio de las velocidades de rotación de las nebulosas espirales que ya vimos en la entrada anterior. Lo cierto es que ambos formaron un equipo formidable: Lowell era brillante, impulsivo, con una personalidad arrolladora; Slipher era reflexivo, meticuloso y contaba con un gran conocimiento técnico. Lowell sabía lo que quería y Slipher se lo proporcionaba. Siguiendo sus directrices, Slipher realizó importantes descubrimientos sobre los planetas del sistema solar y el espacio interestelar. Y jugó un papel fundamental en el descubrimiento de Plutón, considerado entonces el noveno planeta del sistema solar.

Una de las primeras tareas asignadas por Lowell fue la determinación del periodo de rotación de Venus. En aquella época, la opinión general era que Venus tardaba alrededor de 23 horas en completar una vuelta alrededor de sí mismo, tomando como referencia unas tenues sombras en la capa de nubes que envuelve al planeta. El primero en medir así el periodo de rotación fue el astrónomo italiano Giovanni Cassini, allá por 1666. Slipher empezó a trabajar en el tema a finales de 1902 y, unos meses más tarde, ya había obtenido varios espectros de Venus que descartaban un periodo de rotación corto, puesto que “un giro tan rápido de 24 horas no habría escapado a la detección”. El cauteloso Slipher dejó ahí el tema; habría que esperar a principios de la década de 1960 para confirmar que el periodo de rotación de Venus es de 243 días. (Curiosamente, Venus tarda 225 días en completar una vuelta alrededor del Sol. Es decir, un 'díaen Venus es más largo que un 'año'.)

Venus, visto por la sonda Mariner 10 en 1974 | Fuente

Venus no fue el único planeta del que obtuvo el periodo de rotación. También en 1903 fue capaz de medir con el espectrógrafo el periodo de rotación de Marte, obteniendo un valor de 25 h 35 min. O, como él mismo admitió, “una hora más que el verdadero periodo”, puesto que desde los tiempos de Christiaan Huygens se sabe que el periodo de rotación de Marte es de 24 h 39 min. En 1911 fue el primer astrónomo en medir el periodo de rotación de Urano, aunque el resultado en esta ocasión no fue demasiado bueno: obtuvo un periodo de 10 h 50 min, cuando el valor aceptado actualmente es 17 h 14 min. Neptuno, en cambio, se resistió a su espectrógrafo, y tras varios intentos en 1912, 1913 y 1921, sus resultados fueron inconcluyentes.

Slipher acometió otros estudios espectrográficos de los planetas exteriores (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno). Ya en 1907 había obtenido los espectros de estos cuatro planetas, en los que detectó varias líneas espectrales que no fue capaz de identificar. Habría que esperar a 1931 para que el astrónomo Rupert Wildt confirmara que algunas de estas líneas se debían al metano y amoniaco presente en la atmósfera de estos planetas. A petición de Lowell, nuestro astrónomo buscó la presencia de clorofila en Marte, con un resultado negativo que han confirmado investigaciones posteriores.

Los espectros de los planetas exteriores obtenidos por Slipher | Fuente

En 1908 Wilbur Cogshall, el profesor que le recomendó a Lowell, se puso en contacto con Slipher para anunciarle que la Universidad de Indiana podía concederle el doctorado por sus investigaciones en el Observatorio Lowell. Slipher envió el que consideraba hasta entonces “su mejor trabajo con diferencia”, un artículo sobre los espectros de los planetas a modo de tesis. Un año más tarde, Slipher recibió su doctorado sin necesidad de haberse matriculado de nuevo o realizado curso alguno.

Otros importantes descubrimientos de este periodo están relacionados con el espacio estelar. En 1909, tras obtener el espectro de varias estrellas binarias en diversas constelaciones, Slipher se dio cuenta de que las líneas correspondientes al calcio se mantenían estacionarias, mientras que las pertenecientes a otros elementos se desplazaban debido a la rotación de las estrellas. Esto solo podía significar la existencia de calcio en el espacio interestelar, una hipótesis que ya había lanzado el astrónomo alemán Johannes Hartmann en 1904. El problema de Hartmann es que lo publicó en una oscura revista y nunca reivindicó luego su descubrimiento. Cuatro años más tarde, el astrónomo holandés Jacobus Kapteyn sugirió de forma independiente que el espacio interestelar contenía grandes cantidades de gas y predecía que este gas produce lo que llamó “líneas espaciales”, independientes del movimiento de rotación de las propias estrellas. El descubrimiento de Slipher confirmó esta hipótesis.

En 1912, Slipher fijó su atención en el cúmulo de las Pléyades. Allí encontró el espectro de una nube alrededor de la estrella Merope, que resultó ser igual que el de la estrella. Esto podía explicarse asumiendo que “la nebulosa es materia desintegrada parecida a lo que conocemos en el sistema solar, en los anillos de Saturno, cometas, etc. y brilla al reflejar la luz de la estrella.” Slipher había descubierto un nuevo tipo de nebulosas, las nebulosas de reflexión, nubes de polvo que reflejan la luz procedente de una o más estrellas cercanas.


IC 4592, la nebulosa Cabeza de Caballo | Fuente

En 1906, Lowell afirmó que un planeta desconocido, además de Neptuno, provocaba anomalías en la órbita de Urano; Lowel lo bautizó como planeta X. El millonario organizó una intensa búsqueda que, sin embargo, no dio sus frutos y se detuvo con su muerte en 1916. Más de una década después, en 1929, Slipher, por aquel entonces ya director del observatorio, retomó la búsqueda del planeta X y contrató a Clyde Tombaugh, un joven asistente de laboratorio de 24 años. Tombaugh realizó grupos de fotografía del plano del sistema solar -la eclíptica- con una separación de uno a dos semanas y buscó algo que se moviese sobre el fondo de estrellas. Este proceso sistemático obtuvo sus frutos el 18 de febrero de 1930 y confirmó que Plutón se encontraba en una posición cercana a la prevista por Lowell. Aunque Tombaugh creyó haber encontrado por fin el planeta X, la realidad es que Plutón es demasiado pequeño para tener alguna influencia sobre Urano. Décadas después, la sonda espacial Voyager 2 corrigió el cálculo de la masa de Neptuno, eliminando la necesidad del misterioso planeta X. 


Clyde Toumbagh, en faena | Fuente

Después de la muerte de Lowell en 1916, Slipher continuó realizando observaciones espectroscópicas de planetas, cometas, auroras y el cielo nocturno. Dirigió el Observatorio Lowell desde 1926 hasta 1954, donde su mayor éxito fue mantener el observatorio en marcha a pesar de la falta de presupuesto y de personal. Sin embargo, hizo poca ciencia en sus últimas décadas de vida, dedicando su tiempo y energía a la gestión del observatorio y de sus propios negocios. Se retiró el día de su 79 cumpleaños, el 11 de noviembre de 1954. Slipher siguió viviendo en Flagstaff hasta su muerte el 8 de noviembre de 1969, tres días antes de haber cumplido 94 años.


Slipher, con su sucesor Albert G. Wilson, el día de su jubilación | Fuente

Aunque recibió varios prestigiosos premios durante su vida, se puede decir que la figura de Slipher siempre ha estado infravalorada. La prematura muerte de Lowell afectó a su trabajo, pues él mismo carecía de la imaginación para innovar y necesitaba la guía de Lowell. También limitó el presupuesto del observatorio, e impidió la compra de nuevo material con el que competir con los observatorios de California (Monte Wilson y Lick). Edwin Hubble se olvidó de él en su artículo seminal de 1929 donde demostró una relación entre las distancias de las galaxias y su corrimiento al rojo (la hoy famosa ley de Hubble). A todo esto hay que sumar la naturaleza modesta y reservada del propio Slipher. Fue él mismo quien otorgó todo el crédito del descubrimiento de Plutón a su joven asistente; seguramente en otro observatorio más grande las cosas se hubiesen hecho de otra manera. 

Como botón de muestra basta leer el triste obituario (por lo breve) que le dedicó la revista Physics Today en 1970, con pequeño gazapo incluido:

Vesto M. Slipher, director del Observatorio Lowell hasta 1952 [sic], murió el 8 de noviembre a los 93 años. Slipher estuvo en el observatorio desde 1901 y se convirtió en director en 1926. Supervisó el trabajo que llevó al descubrimiento en 1930 de Plutón. Entre los honores recibidos por Slipher destacan el Premio Lalande y la medalla de oro de la Academia de Ciencias de París (1919), la Medalla Draper de la Academia Nacional de Ciencias (1932) y la medalla de oro de la Royal Astronomical Society (1932).

Sin duda, Vesto Slipher se merecía más que eso.

BIBLIOGRAFÍA:

  1. Kragh, Helge. Historia de la cosmología. Crítica, 2008.
  2. Sánchez Ron, José Manuel. El mundo después de la revolución. Pasado & Presente, 2014.
  3. Sing, Simon. Big Bang. Biblioteca Buridán, 2015.
  4. Hoyt, William Graves. Vesto Melvin Slipher 1875-1969. National Academy of Science, 1980.
  5. Tenn, Joseph S. What else did V. M. Slipher do? ASP Conf. Ser. 471 (2013) 235.


lunes, 30 de enero de 2017

Vesto Slipher (I): La expansión del universo

Vesto Slipher, en 1909 | Fuente

Vesto Melvin Slipher nació el 11 de noviembre de 1875 en una granja de Mulberry, Indiana. Poco es lo que sabemos sobre su infancia y juventud, salvo que creció fuerte y vigoroso. Se licenció primero en una escuela secundaria en Francfort, Indiana y más tarde en la universidad de Indiana, donde recibió un título de grado en mecánica y astronomía en 1901, un título de máster en 1903 y un doctorado en 1909.

En 1901, uno de sus profesores de la universidad le recomendó a Percival Lowell, el excéntrico millonario que había construido, pagado de su propio bolsillo, un observatorio en la localidad de Flagstaff, Arizona. Su principal objetivo era encontrar pruebas de la existencia de vida en Marte, algo que él daba por seguro. Sin mucho entusiasmo, Lowell accedió a contratar a Slipher como su asistente. Sus funciones incluían encargarse del huerto de Lowell mientras él estuviera ausente (algo habitual pues solía acudir a Boston por temas de negocios), además de cuidar a Venus, la vaca del observatorio, y sus terneros. Nadie hubiese apostado entonces que pasaría más de cincuenta años trabajando en aquel observatorio.

Lowell y Slipher, juntos en el centro de este grupo en 1905 | Fuente

Al poco de empezar, llegó al observatorio un espectrógrafo encargado por Lowell, quien asignó a Slipher la tarea de montarlo en el telescopio y aprender a usarlo. Este aparato permitía estudiar las líneas espectrales en la luz procedente de las estrellas y otros objetos celestes. Estas líneas espectrales son las huellas que los distintos elementos químicos dejan en la luz durante su camino hasta la Tierra, en forma de líneas oscuras a determinadas longitudes de onda. Si la fuente de luz se mueve con respecto al observador, la longitud de onda registrada se desplaza hacia longitudes de onda mayores (más rojas) en el caso de que el objeto se aleje del observador, y a longitudes de onda menores (más azules) si el objeto se aproxima al observador. Midiendo este desplazamiento, se puede calcular la velocidad de una fuente de luz con respecto al observador.

Desplazamiento al rojo de las longitudes de onda | Fuente

A principios del siglo XX, uno de los temas candentes entre la comunidad científica era la naturaleza de las llamadas nebulosas espirales. Hasta entonces, los telescopios no habían sido capaces de revelar muchos detalles acerca de su estructura interna. A simple vista parecían nubes de polvo y gas, pero su luz tenía características similares a la de las estrellas, aunque no se apreciaba la existencia de ninguna. Los astrónomos estaban desconcertados. Algunos pensaban que eran vastas agregaciones de estrellas, situadas más allá de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Otros creían que eran sistemas planetarios en formación.

En 1909, Slipher ya era un experto en el manejo del espectrógrafo cuando fijó su atención en las nebulosas espirales; una de las primeras fue M31, la nebulosa de Andrómeda. Su luz era tan tenue que tuvo que aumentar la sensibilidad del espectrógrafo a costa de reducir el tamaño de la placa fotográfica al de la uña de un pulgar, lo que le obligaba a usar un microscopio para analizarlo. Entre noviembre y diciembre de 1912, Slipher realizó varias observaciones tras las que llegó a una conclusión extraordinaria: la luz de Andrómeda estaba desplazada hacia el extremo azul del espectro y, según sus cálculos, ¡se estaba acercando a nosotros a 300 kilómetros por segundo! Era una velocidad enorme, diez veces superior a la media de las estrellas de nuestra galaxia. Tanto que el propio Slipher dudó del resultado.

Andrómeda en todo su esplendor | Fuente

Lowel animó a Slipher a que observara más nebulosas espirales. La siguiente fue la nebulosa del Sombrero (NGC 4594), en la constelación de Virgo. En este caso, Slipher obtuvo una velocidad todavía mayor, 1.000 km por segundo, pero en dirección contraria a nosotros. Con el paso de los meses empezó a acumular datos de otras nebulosas espirales. A mediados de 1914 se estaba empezando a manifestar una tendencia: la mayor parte de las nebulosas se alejaban de nosotros, no se acercaban. Andrómeda era una notable excepción. Había otra conclusión igual de sorprendente: las enormes velocidades de las nebulosas implicaban que estas no podían pertenecer a la Vía Láctea, ya que el campo gravitatorio de nuestra galaxia sería incapaz de retenerlas.

En la decimoséptima reunión de la American Astronomical Society celebrada del 25 al 28 de agosto de 1914 en la Universidad Northwestern, Slipher presentó los resultados obtenidos durante varios años de intenso trabajo, en los que había medido las velocidades de 15 nebulosas espirales. La velocidad media que había encontrado era de 400 kilómetros por segundo; solo tres de las nebulosas se aproximaban; el resto se alejaban. Las extraordinarias noticias de Slipher pusieron en pie a los asistentes, entre ellos figuras consagradas de la astrofísica como H. N. Russell, E. C. Pickering o George C. Comstock. Entre el público, un joven astrónomo quedó especialmente impresionado por aquellos resultados; se llamaba Edwin Hubble

Algunos de los asistentes a la 17ª reunión de la AAS | Fuente

Slipher siguió acumulando datos y, en 1917, tenía los espectros correspondientes a veinticinco nebulosas espirales. Sus datos revelaban que tres sistemas pequeños y Andrómeda (todos ellos objetos relativamente cercanos) se estaban acercando a la Vía Láctea, y 21 objetos más distantes se estaban alejando de ella. En 1921 añadió otras trece espirales a su lista de velocidades. Entre ellas estaba NGC 584, en la constelación de Cetus, que se alejaba a la increíble velocidad de 1.800 kilómetros por segundo, convirtiéndose en el objeto celeste más rápido descubierto hasta ese momento. Para entonces, Slipher ya estaba convencido de que las nebulosas espirales eran los universos-isla de Kant, situados más allá de la Vía Láctea; y esta no sería más que otra nebulosa espiral que nosotros vemos desde dentro.

Hoy sabemos que los datos obtenidos por Slipher suponían las primeras pruebas de la expansión del universo. Las nebulosas espirales -en realidad galaxias- no solo se alejan de nosotros, sino que se apartan unas de otras, debido a que el propio espacio se expande. En el caso particular de Andrómeda y las otras galaxias que se aproximan a nosotros, lo que ocurre es que se encuentran muy cerca de nuestra Vía Láctea y ahí predomina la fuerza de la gravedad, que las atrae.

Lo cierto es que en la década de 1910, el mundo no estaba preparado para el descubrimiento de Slipher. Albert Einstein acababa de publicar su relatividad general, y hasta 1919 no recibió un respaldo definitivo tras el famoso eclipse que verificó las predicciones de su teoría. Eso sí, algunos ya intuyeron la importancia de los datos recopilados por Slipher, aunque no supieron ver por qué. Sir Arthur Eddington incluyó estos resultados en su libro The Mathematical Theory of Relativity (1923), donde afirmaba que "uno de los problemas más sorprendentes de la cosmogonía es la gran velocidad de las nebulosas espirales".

Hubo que esperar a que Edwin Hubble combinara las velocidades de las nebulosas espirales con las distancias a cada una de ellas ("tus velocidades y mis distancias", como le diría Hubble a Slipher en una carta de 1953) para realizar uno de los grandes descubrimientos científicos del siglo XX: la expansión del universo. El propio Hubble reconoció el mérito de Slipher al afirmar que "los primeros pasos en un nuevo campo son los más difíciles y los más significativos. Una vez que se supera la barrera, el desarrollo posterior es relativamente sencillo".

Edwin Hubble, en 1931 | Fuente
BIBLIOGRAFÍA:
  1. Kragh, Helge. Historia de la cosmología. Crítica, 2008.
  2. Ostriker, Jeremiah P. y Mitton, Simon. El corazón de las tiniebas. Pasado & Presente, 2014.
  3. Sánchez Ron, José Manuel. El mundo después de la revolución. Pasado & Presente, 2014.
  4. Sing, Simon. Big Bang. Biblioteca Buridán, 2015.