La Astrofisica

• Es el desarrollo y estudio de la física aplicada a la astronomía, es una parte moderna de la astronomía que estudia los astros como cuerpos de la física estudiando su composición, estructura y evolución. La astrofísica emplea la física para explicar las propiedades y fenómenos de los cuerpos estelares a través de sus leyes, fórmulas y magnitudes​ Si bien se usó originalmente para denominar la parte teórica de dicho estudio, la necesidad de dar explicación física a las observaciones astronómicas ha llevado a que los términos astronomía y astrofísica sean usados de forma equivalente. La astrofísica fue posible su inicio en el siglo XIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Una vez que se comprendió que los elementos que forman parte de los cuerpos celestes eran los mismos que conforman la Tierra y que las mismas leyes de la física y de la química se aplican a ellos, había nacido la astrofísica como una aplicación de la física a los fenómenos observados por la astronomía. La astrofísica se basa, pues, en la asunción de que las leyes de la física y la química son universales, es decir, que son las mismas en todo el universo.

• La mayoría de los astrónomos (si no todos) tienen una sólida preparación en física y las observaciones son siempre puestas en su contexto astrofísico, así que los campos de la astronomía y astrofísica están frecuentemente enlazados.
• Las ramas de la física implicadas en el estudio son la física nuclear (generación de la energía en el interior de las estrellas) y la física relativística. A densidades elevadas el plasma se transforma en materia degenerada; esto lleva a algunas de sus partículas a adquirir altas velocidades que deberán estar limitadas por la velocidad de la luz, lo cual afectará a sus condiciones de degeneración. Asimismo, en las cercanías de los objetos muy masivos, estrellas de neutrones o agujeros negros, la materia que cae se acelera a velocidades relativistas emitiendo radiación intensa y formando potentes chorros de materia.

     Historia

• La astrofísica moderna nace con las observaciones realizadas y analizadas a comienzos del siglo XIX por J. von Fraunhofer (1787-1826) sobre la luz del Sol, la cual atravesando un espectroscopio (aparato capaz de descomponer la luz en sus colores fundamentales), da lugar a un espectro continuo sobre el cual se sobreimprimen líneas verticales, que son la huella de algunos de los elementos químicos presentes en la atmósfera solar. Por ejemplo, el hidrógeno y el sodio.​ Este descubrimiento introdujo un nuevo método de análisis indirecto, que permite conocer la constitución química de las estrellas lejanas y clarificarlas.
• Otros medios de investigación fundamentales para la astrofísica son la fotometría (medida de la intensidad de la luz emitida por los objetos celestes) y la astrofotografía o fotografía astronómica.
  La astrofísica es una ciencia tanto experimental, en el sentido que se basa en observaciones, como teórica, porque formula hipótesis sobre situaciones físicas no directamente accesibles. Otra gran zona de investigación de la astrofísica está constituida por el estudio de las características físicas de las estrellas.
  La astrofísica también estudia la composición y la estructura de la materia interestelar, nubes de gases y polvo que ocupan amplias zonas del espacio y que en una época eran consideradas absolutamente vacías. Los métodos de investigación astrofísica son también aplicados al estudio de los planetas y cuerpos menores del sistema solar, de cuya composición y estructura, gracias a las investigaciones llevadas a cabo por satélites artificiales y sondas interplenetarias, se ha podido lograr un conocimiento profundo, que en muchos casos ha permitido modificar convicciones muy antiguas.

     Campo de estudio

• Así como el estudio de la composición química de los distintos objetos a través de la espectroscopia, otros medios de investigación fundamentales para la astrofísica son la fotometría (medida de la intensidad de la luz emitida por los objetos celestes) y la astrofotografía o fotografía astronómica. La astrofísica es una ciencia tanto experimental, en el sentido en que se basa en observaciones, como teórica, porque formula hipótesis sobre situaciones físicas no directamente accesibles. Otra gran zona de investigación de la astrofísica está constituida por el estudio de las características físicas de las estrellas.
• La astrofísica también estudia la composición y la estructura de la materia interestelar, nubes de gases y polvo que ocupan amplias zonas del espacio y que en una época eran consideradas absolutamente vacías. Los métodos de investigación astrofísica son también aplicados al estudio de los planetas y cuerpos menores del sistema solar, de cuya composición y estructura, gracias a las investigaciones llevadas a cabo por satélites artificiales y sondas interplanetarias, se ha podido lograr un conocimiento profundo que en muchos casos ha permitido modificar convicciones muy antiguas.

EJEMPLO:

¿Y si vivimos en un multiverso?

Un importante reto para la física del siglo XXI, afirma el astrónomo Martin Rees, es determinar si hubo un solo Big Bang o muchas grandes explosiones regidas por las mismas leyes .Lo que tradicionalmente hemos denominado “el universo” (el resultado de “nuestra” gran explosión) puede que solo sea una isla, solo un pedazo de espacio y tiempo, en un archipiélago quizás infinito. Pudo haber habido muchas grandes explosiones, no solo una. Cada constituyente de este “multiverso” podría haberse enfriado de manera diferente, y quizá terminar siendo regido por leyes distintas. De la misma manera que la Tierra es un planeta muy especial entre tropecientos millones de otros, así (en una escala mucho más grandiosa) nuestro Big Bang podría haber sido muy especial. En esta perspectiva cósmica enormemente expandida, las leyes de Einstein y del cuanto podrían ser meros reglamentos provincianos que rigieran nuestro pedazo cósmico. Así, no solo el espacio y el tiempo podrían ser intrincadamente “granulados” a una escala submicroscópica, sino que también, en el otro extremo (a escalas mucho mayores de las que los astrónomos pueden examinar), podrían tener una estructura tan intrincada como la fauna de un ecosistema rico. Nuestro concepto actual de la realidad física podría ser tan restringido, en relación con el todo, como la perspectiva de la Tierra de la que dispone un organismo del plancton, cuyo “universo” es una cucharada de agua.

¿Podría ser verdad esto? Un reto para la física del siglo XXI es dar respuesta a dos preguntas. Primera: ¿existen muchas “grandes explosiones” en lugar de solo una? Segunda (y esta es todavía más interesante): si hay muchas, ¿están todas regidas por la misma física?

Si nos hallamos en un multiverso, esto implicaría una cuarta revolución copernicana, y la mayor de todas; hemos tenido la propia revolución copernicana, después el darnos cuenta de que existen miles de millones de sistemas planetarios en nuestra galaxia; después, que existen miles de millones de galaxias en nuestro universo observable. Pero, ahora, eso no es todo. El panorama entero que los astrónomos pueden observar podría ser una parte minúscula del resultado de “nuestro” Big Bang, que es solo una explosión de entre quizá un conjunto infinito.

(A primera vista, el concepto de universos paralelos podría parecer demasiado esotérico para tener algún impacto práctico. Pero puede ofrecer realmente [en una de sus variantes] la perspectiva de un tipo completamente nuevo de ordenador: el ordenador cuántico, que puede trascender los límites incluso del procesador digital más rápido al compartir efectivamente la carga computacional entre una casi infinitud de universos paralelos).

Hace 50 años, no estábamos seguros de si había habido una gran explosión. Mi tutor en Cambridge, Fred Hoyle, por ejemplo, rechazaba el concepto, y prefería un cosmos en “estado estacionario” que era eterno e invariable. (Nunca se convirtió del todo; en sus últimos años defendía una idea de compromiso que podía calificarse de “explosión estacionaria”). Ahora tenemos suficientes pruebas para delinear la historia cósmica y remontarnos al primer nanosegundo ultradenso, con tanta confianza como un geólogo que infiere la historia primitiva de la Tierra. De modo que, en 50 años más, no es excesivamente optimista esperar que tengamos una teoría física “unificada”, corroborada por el experimento y la observación en el mundo cotidiano, que sea lo bastante amplia para describir lo que ocurrió en la primera cuatrillonésima de segundo, en que las densidades y las energías eran muy superiores a la gama en la que son de aplicación las teorías actuales. Si esta teoría futura hubiera de predecir múltiples grandes explosiones, deberíamos tomarnos muy en serio dicha predicción, aunque no pueda verificarse directamente (de la misma manera que damos crédito a lo que la teoría de Einstein nos dice acerca de las entrañas inobservables de los agujeros negros, porque la teoría ha sobrevivido a muchas pruebas en ámbitos que podemos observar).

El libro de de 1997, Before the Beginning, especulaba acerca de un multiverso. Sus argumentos estaban motivados en parte por el carácter aparentemente biofílico y sintonizado de nuestro universo. Esto no ocasionaría ninguna sorpresa si la realidad física abarcara todo un conjunto de universos que “aprovecharan la ocasión” según las constantes y leyes básicas. La mayoría no habrían nacido todavía, o serían estériles, pero nos encontraríamos en uno de aquellos en los que las leyes permitieran la complejidad emergente. Esta idea había sido respaldada por la teoría de la “inflación cósmica” de la década de 1980, que ofrecía nuevas ideas acerca de cómo todo nuestro universo observable había “brotado” de un acontecimiento de tamaño microscópico. Obtuvo más atención seria cuando los teóricos de las cuerdas empezaron a defender la posibilidad de muchos vacíos diferentes, cada uno de ellos un escenario para microfísicas regidas por leyes diferentes.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

https://elpais.com/elpais/2019/04/29/ideas/1556531064_755013.html


https://es.wikibooks.org/wiki/Fundamentos_de_Astrof%C3%ADsica/Historia_de_la_Astrof%C3%ADsica#targetText=La%20astrof%C3%ADsica%20nace%20con%20la,el%20hidr%C3%B3geno%20y%20el%20sodio.


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