Jerónimo Muñoz, Tycho Brahe y el Universo

Este pequeño artículo trata de supernovas, y concretamente de la supernova SN 1572, observada el 11 de noviembre de aquel año por el célebre astrónomo danés Tycho Brahe. Las supernovas son un fenómeno que en extrañas ocasiones puede ser observado a simple vista, pero hasta en ocho ocasiones a lo largo de la historia se han registrado observaciones a simple vista, la primera se cree que fue la más brillante de las que se tiene registro, en el año 1006, SN 1006.

Volviendo al siglo XVI, Jerónimo Muñoz, nacido en Valencia, observó desde la ciudad del Turia el mismo suceso, lo que le valió el encargo de Felipe II de registrar sus observaciones en un libro que llamó Libro del Nuevo Cometa. Este libro se sigue usando hoy día por los científicos para estudiar SN 1572. ¿Por qué es tan importante esta supernova? Bueno, antes se creía que el universo era inmutable, que es la concepción aristotélica. Sin embargo, allí había aparecido de repente un nuevo cometa; si el cometa se desplazase podría pensarse que tendría un recorrido cíclico, y que aunque tuvieran que pasar muchos años, algún día se le volvería a ver por la Tierra. Pero el cometa seguía ahí, y allí se mantuvo durante 16 meses. Hoy sabemos que se trata de una supernova. Resulta difícil imaginar la magnitud del cataclismo que podría hacer visible la luz tanto tiempo. El telescopio de Galileo, ya en el XVII, abrió de par en par las ventanas al universo y demostró que no es tan inmutable como se creía.

Hoy en día siguen estudiándose las supernovas, tanto es así que la Unión Astronómica Internacional puso en marcha un proyecto para que aficionados las reporten. Son los cazadores de supernovas. Hay dos cosas fundamentales que medir en las supernovas, el decaimiento de la luz con el tiempo (curva de luz) y el espectro luminoso, lo que permite establecer una clasificación. Pero no sólo de la observación directa pueden obtenerse datos acerca de estos sucesos, el material que precipitan al espacio queda encerrado en una enorme cápsula resultado de esa gigantesca explosión, es una estructura nebulosa delimitada por ondas de choque, detectable en frecuencias de radio y rayos X, aunque también a veces a frecuencias de luz visible. Esto es el remanente de una supernova.

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Aquí está el remanente de la supernova de Tycho Brahe y Jerónimo Muñoz.

Según el estudio de Pilar Ruiz Lapuente, astrofísica española, esta supernova sería del tipo Ia por proceder de una estrella con tipo espectral G2 (como el Sol). El trabajo se publicó en la revista Nature en octubre de 2004 (iopscience.iop.org/article/10.1086/422419/pdf).

Las supernovas Ia se producen por la colisión de dos estrellas rotando una alrededor de la otra, una de ellas debe ser una enana blanca que, al recibir material de la otra estrella supera el límite de Chandrasekhar de 1,44 masas solares. Se dispone de registros similares de la supernova de 1604, llamada de Kepler, SN 1604. Esta supernova también ha sido catalagada como tipo Ia, y también pudo observarse a simple vista. Tanto SN 1572 como SN 1604 se ubican en nuestra galaxia, a 7.500 años luz y 20.o00 años luz respectivamente, sin embargo, se trata de un fenómeno muy poco habitual. De hecho, a estas supernovas les suceden cuatro siglos de oscuridad en cuanto a supernovas en la Vía Láctea, no se ha vuelto a observar ningún acontecimiento similar en la galaxia. Si nos salimos de la casa galáctica encontramos SN 1987 en la galaxia de la Gran Nube de Magallanes, en este caso tipo II, pues se cree que es consecuencia del colapso de una estrella (fenómenos tipo implosión y explosión son tipo II), a 168.000 años luz.

Si salimos de la zona desconocida a la zona totalmente desconocida se hace más y más difícil detectar objetos poco luminosos, de aquí que se aprovechen las supernovas para saber que algo hay allí. Además, parece que pueden usarse de forma bastante fiable para medir distancias. El alejarse en el continuo espacio-tiempo más y más, conlleva tener en cuenta la Ley de Hubble. Según esta Ley el universo tiene una inercia de expansión tal que cuanto más lejos están los objetos unos de otros, más rápido se alejan entre sí y lo hacen de manera proporcional. No hay que pensar que se alejan de la Tierra como si fuera una referencia del universo (principio de mediocridad), sino que el propio espacio-tiempo se estira como un chicle. A veces se asemeja a un globo que se hincha. La constante de Hubble ha pasado por varios datos a lo largo del siglo XX, lo que ha situado la edad del universo entre 10.000 y 20.000 millones de años. El valor aceptado actualmente ronda los 70 km/s/Mpc, que significa que objetos a 1Mpc se alejan a 70Km/s, y a 2Mpc a 140Km/s, etcétera. El dato se obtiene estudiando el corrimiento al rojo (z) de las galaxias. Esto es la inercia con que se estaría expandiendo actualmente el universo, pero, a priori no se sabría si se está acelerando, decelerando o mantiene ese ritmo de expansión: aquí se empieza a hablar de nuevo de supernovas. Primero, supongamos que tomamos una fotografía del universo tal como es ahora, supongamos que efectivamente se expande a 70km/s/Mpc, supongamos que nació hace 13.800 millones de años, supongamos que la frontera más recóndita está entonces a 13.800 millones de años luz. Esto son 13.800/3,26=4233,13Mpc, por tanto allí el universo se expande a 70Km/s · 4233,13Mpc = 296.319 km/s, que se asemeja a la velocidad de la luz, por tanto cuadra con la experiencia de que la luz constituye un máximo insuperable en el universo.

Pero volvamos a las supernovas Ia, según las magnitudes absolutas registradas, debería ser posible observar supernovas a unos 7 mil millones de años luz, es decir cuando la edad del universo era de la mitad que es hoy. El estudio del corrimiento al rojo de estos espectros indicará a qué velocidad se estaba alejando entonces (y a qué distancia estaba) aquel sistema binario. Es el proyecto del observatorio de Cerro Tololo de Chile. De momento la situación está en que el universo se expande de manera acelerada, descubrimiento por el que tres físicos ya fueron premiados con el nobel. Esto quiere decir que hay una energía oscura ahí fuera que lo acelera:

  • Cuando no se sabía nada del corrimiento al rojo, a Einstein no le gustaba que el universo fuese a terminar contrayéndose por gravedad (Big Crunch, universo cerrado, densidad superior a la crítica), y colocó la constante cosmológica (una densidad de energía negativa que daría como resultado un universo estático).
  • Después Hubble encontró la linealidad del corrimiento al rojo, y Friedmann descubrió que las ecuaciones de la relatividad se podían resolver sin constante cosmológica, aplicando la invarianza en escala de un universo en eterna expansión (muerte térmica, universo abierto, densidad inferior a la crítica).
  • Ahora parece que el universo está en expansión acelerada (muerte térmica, universo aún más abierto), y hay que colocar de nuevo la constante cosmológia, la energía oscura, o algo que tire del espacio-tiempo.

 El estudio de las supernovas da lugar a resultados muy ajustados de modelos de universos:

http://astronomia.net/cosmologia/SupernovasIa.htm

 

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