Astronomía: Ciencia que estuda os corpos celestes do universo

O obxectos celestes de interese inclúen planetas, satélites, estrelas, nebulosas, galaxias e cometas. Eventos relevantes abarcan explosións de supernovas, gromos de raios gamma, quasars, blazars, púlsares e a radiación de fondo cósmico de microondas. Nun sentido máis amplo, a astronomía estuda calquera obxecto ou evento orixinado fóra da atmosfera terrestre. A cosmoloxía é unha rama da astronomía que estuda o universo como un todo.

A astronomía é unha das ciencias máis antigas. As civilizacións máis temperás das que se teñen rexistros históricos facían observacións metódicas do ceo nocturno. Entre elas están a babilónica, grega, india, exipcia, chinesa, maia e moitas dos pobos indíxenas de América. No pasado, a astronomía incluía disciplinas tan diversas coma a astrometría, a navegación astronómica, a astronomía de observación, e a elaboración de calendarios. Despois de comprender que os elementos que forman os obxectos celestes son os mesmos que conforman a Terra, e que as leis da física se aplican do mesmo xeito, naceu a astrofísica como unha aplicación da física ós fenómenos observados pola astronomía. Hoxe en día é frecuente dicir que a astronomía profesional é o mesmo cá astrofísica. Os astrónomos necesitan unha gran preparación en física, e as observacións fanse sempre nun contexto astrofísico, estando ligados con frecuencia ambos os campos.

A astronomía profesional comprende as ramas de astronomía de observación e astronomía teórica. A astronomía de observación céntrase na recollida de datos por medio de observacións dos obxectos astronómicos. Estes datos son posteriormente analizados usando os principios básicos da física. A astronomía teórica oriéntase cara ao desenvolvemento de modelos computacionais ou analíticos para describir os obxectos astronómicos e os eventos. Estes dous campos compleméntanse entre si: a astronomía teórica busca explicar os resultados da observación, e as observacións úsanse para confirmar resultados teóricos.

A astronomía é unha das poucas ciencias na que hoxe en día os afeccionados aínda teñen un papel activo. Isto é especialmente certo para o descubrimento e observación de eventos astronómicos transitorios. Os astrónomos afeccionados axudaron con moitos achados importantes de obxectos transeúntes, especialmente cometas, e na observación e seguimento da variabilidade das estrelas.

Etimoloxicamente, a palabra "astronomía" provén do latín astronomĭa, que á súa vez provén do grego αστρονομία ('astronomía' composto por άστρον 'astron' «estrela» e seguido de νόμος 'nomos' «regra, norma»). A maior parte das ciencias utilizan o sufixo grego λογία ('logía' «tratado, estudo»), por exemplo cosmoloxía e bioloxía. De feito, "astronomía" debía propiamente chamarse "astroloxía", pero esta denominación foi usurpada pola pseudociencia que afirma que os asuntos humanos están correlacionados coas posicións dos corpos celeestes. Por iso non debe confundirse a astronomía coa astroloxía. Aínda que ambas comparten unha orixe común, son moi diferentes. Mentres que a astronomía é unha ciencia estudada a través do método científico, a astroloxía moderna é unha pseudociencia que segue un sistema de crenzas non probadas ou abertamente erróneas.

Uso dos termos "astronomía" e "astrofísica"

"Astronomía" e "astrofísica" son sinónimos. Baseándose nas definicións estritas do dicionario, "astronomía" é a ciencia que estuda os astros, a súa formación, evolución etc., e o espazo en que se moven, mentres que a "astrofísica" é a parte da astronomía que estuda a natureza física dos astros. Algúns autores, como Frank Shu, diferencian a "astronomía", para describir o estudo cualitativo da disciplina, da "astrofísica", para describir a versión da disciplina orientada á física. Porén, xa que a maioría das investigacións astronómicas modernas tratan temas relacionados coa física, a astronomía moderna pode realmente ser chamada astrofísica. En departamentos nos que os científicos levan a cabo investigacións en campos que son astronomía pura e non astrofísica, como a astrometría, poden usarse ambos termos diferenciadamente. Isto en parte dependerá de se o departamento está historicamente afiliado cun departamento de física, e de se os astrónomos profesionais teñen graos de astronomía máis ca graos de física. As principais revistas desta materia inclúen nos seus nomes ambos termos, como, por exemplo, The Astronomical Journal, The Astrophysical Journal, e Astronomy & Astrophysics.

 

A astronomía divídese de forma tradicional en dous grandes períodos ou etapas: a Astronomía antiga (dende a prehistoria ata Galileo Galilei) e a Astronomía científica moderna (dende Galileo Galilei ata a actualidade). Sendo a elección do punto de división o establecemento do sistema de referencia heliocéntrico.

Astronomía antiga

Nos primeiros tempos da historia, a astronomía supuña só a observación e a predición dos movementos dos obxectos identificables a ollo nu (sen instrumentos). Nalgúns lugares, as primeiras culturas construíron grandes artefactos que posiblemente tiñan obxectivos astronómicos. Ademais do uso cerimonial, estes observatorios podían empregarse para determinar as estación, un factor importante para saber cando sementar e entender a lonxitude do ano.

Antes do desenvolvemento de ferramentas como o telescopio, o estudo das estrelas facíase a simple vista. As civilizacións desenvolvidas, especialmente Mesopotamia, Grecia, Persia, India, a China, Exipto e América Central, comezaron a desenvolverse ideas sobre a natureza do Universo. Destas observacións xurdiron as primeiras ideas sobre o movemento dos planetas, ciencia agora chamada astrometría. Críase que a Terra era o centro do Universo, e que o Sol, a Lúa e as estrelas xiraba ao seu arredor (modelo xeocéntrico ou tolemaico. Os astrónomos eran polo común tamén cregos, e críase que os fenómenos celestes tiñan unha influencia oculta nos sucesos na Terra (astroloxía, de astro-logos ou a razón dos astros), sendo o traballo máis importante o establecemento e mantemento do calendario.

Os gregos fixeron importantes contribucións á astronomía, pero o progreso detívose case por completo na Idade Media, excepto polo traballo dalgúns astrónomos (en particular, musulmáns) ou con achegas como as de Afonso X o Sabio coas súas táboas alfonsís ou os tratados de Alcabitius.

Ao final do século X construíuse un grande observatorio preto de Teherán polo astrónomo persa Abu-Mahmud Khojandi, quen observou unha serie de pasos meridianos do Sol, o que lle permitiu calcular a oblicuidade da eclíptica. Tamén en Persia, Omar Khayyam elaborou a reforma do calendario. No final do século IX, o persa Al-Farghani escribiu amplamente sobre o movemento dos corpos celestes. Abraham Zacuto foi o responsable no século XV de adaptar as teorías astronómicas coñecidas para a navegación da mariña portuguesa.

Revolución científica

Durante o Renacemento, Nicolao Copérnico propuxo un modelo heliocéntrico do sistema solar. A súa obra foi defendida por Galileo Galilei e expandida por Johannes Kepler, primeiro que desenvolveu un sistema que describía correctamente os detalles do movemento dos planetas arredor do sol. Porén, Kepler non tivo éxito en formular unha teoría alén das leis que escribiu e foi Isaac Newton, coa invención da dinámica celeste e a lei da gravitación univeral quen finalmente explicou os movementos dos planetas. Tamén desenvolveu o telescopio de reflexión.

As melloras no tamaño e a calidade do telescopio levou a maiores descubrimentos. O astrónomo inglés John Flamsteed catalogou máis de 3000 estrelas, catálogo ampliado por Nicolas Louis de Lacaille. O astrónomo William Herschel fixo un catálogo detallado de galaxias e en 1781 descrubiu o planeta Urano, primeiro novo planeta descuberto.

Durante os séculox XVIII e XIX, o estudo do problema dos tres corpos por parte de Leonhard Euler, Alexis Claude Clairaut e Jean le Rond d'Alembert levou a predicións máis exactas dos movementos da Lúa e os planetas. Este traballo foi refinado por Joseph-Louis Lagrange e Pierre Simon Laplace, facendo posible estimar as masas dos corpos a partir das súas perturbacións.

Coa introdución de novas tecnoloxías como o espectroscopio e a fotografía chegaron grandes avances na astronomía. Joseph von Fraunhofer descubriu unhas 600 bandas no espectro do Sol en 1814–15, que, en 1859, Gustav Kirchhoff xustificou coa presenza de diferentes elementos. Probouse que as estrelas eran similares ao Sol, mais cun amplo rango de temperaturas, masas e tamaños.

O ano 2009 foi declarado polas Nacións Unidas como Ano Internacional da Astronomía, en conmemoración do momento no que Galileo Galilei comezou o estudo dos astros co telescopio, 400 anos antes.

 

A astronomía observacional encárgase de recompilar e almacenar a información sobre o universo observable, en contraste coa astronomía teórica, que se ocupa principalmente de calcular as implicacións medibles dos modelos físicos. Esta é a práctica e o estudo da observación de corpos celestes por medio do uso de telescopios e outros instrumentos astronómicos.

En astronomía, obtense información de xeito principal da detección e análise da radiación electromagnética. Unha división tradicional da astronomía dáse polas rexións do espectro electromagnético observadas:

• Astronomía óptica. Refírese ás técnicas usadas para detectar e analizar luz nas lonxitudes de onda que poden ser detectadas polo ollo, ou preto delas (arredor de 400 - 800 nm). Historicamente, a astronomía óptica ou astronomía visible é a forma máis antiga de astonomía.
• Astronomía infravermella. É o estudo das fontes astronómicas a partir da radiación infravermella que emiten. Para iso emprégase a espectroscopia infravermella. Aínda que en xeral se denomina infravermella a radiación electromagnética de lonxitude de onda máis longa que a da luz visible (400-700 nm) e máis curta que a da radiación de terahertzios (100-1000 μm) ou as microondas (1-1000 mm), en astronomía adoita considerarse como infravermello o rango entre 1 e 1000 micrómetros.
• A radioastronomía usa técnicas moi diferentes: para detectar radiación con lonxitudes de onda de mm a cm, os receptores son semellantes aos usados en radiodifusión (que usa radiación nesas lonxitudes de onda).
• A astronomía ultravioleta emprega lonxitudes de onde ultravioletas entre aproximadamente 100 e 3200 Å (de 10 a 320 nm). A luz a estás lonxitudes de onda é absorbida pola atmosfera terrestre, requirindo que as observacións sexan realizadas dende a parte alta da atmosfera ou dende o espazo.
• A astronomía de raios X usa radiación X. Tipicamente, os raios X producen emisión por sincrotóns, Bremsstrahlung sobre 10⁷ kelvin e radación de corpos negros sobre 10⁷ kelvin.
• A astronomía de raios gamma observa obxectos astronómicos nas lonxitudes de onda máis curtas do espectro electromagnético. Os raios gamma poden observarse directamente por satélites como o Compton Gamma Ray Observatory ou por telescopios especializados chamados telescopios atmosféricos Cherenkov.

A astronomía óptica e a de radio poden realizarse usando observatorios terrestres, porque a atmosfera é transparente nesas lonxitudes de onda. A luz infravermella é absorbida con facilidade polo vapor de auga, así que os observatorios de infravermellos deben establecerse en lugares altos e secos.

 

En astronomía de raios X, astronomía de raios gamma, astronomía ultravioleta e astronomía do infravermello afastado pódense facer observacións só dende globos aerostáticos ou observatorios espaciais.

Todas estas disciplinas anteriores están baseadas na detección de fotóns, pero tamén podemos recibir información desde fóra da Terra transportada polos raios cósmicos, neutrinos, e, nun futuro próximo, gravitóns (ver LIGO).

Os astrónomos teóricos empregan unha gran variedade de ferramentas como modelos matemáticos analíticos e simulacións numéricas por computadora. Cada un ten as súas vantaxes. Os modelos analíticos dun proceso polo xeral son mellores porque chegan ao núcleo do problema e explican mellor o que está a suceder. Os modelos numéricos poden revelar a existencia de fenómenos e efectos que doutro xeito non se verían.

Os teóricos da astronomía esfórzanse en crear modelos teóricos e imaxinar as consecuencias observacionais destes modelos. Isto axuda os observadores a procurar datos que poidan refutar un modelo ou permitan escoller entre varios modelos alternativos ou mesmo contraditorios. Tamén intentan xerar ou modificar modelos para conseguir novos datos. No caso dunha inconsistencia, a tendencia xeral é tratar de facer modificacións mínimas ao modelo para que se corresponda cos datos. Nalgúns casos, unha gran cantidade de datos inconsistentes a través do tempo pode levar ao abandono total dun modelo.

Os temas estudados polos astrónomos teóricos inclúen a dinámica e a evolución estelar, a formación e evolución das galaxias, a orixe dos raios cósmicos, a relatividade xeral e a cosmoloxía física, incluíndo a teoría de cordas.

• Astrofísica: rama da astronomía que emprega os principios da física e da química para descubrir a natureza dos obxectos astronómicos, máis que a súa posición ou movemento no espazo.
• Astroquímica: estudo da abundancia e das reaccións das moléculas no Universo e a súa interacción coa radiación.
• Astrobioloxía: campo interdisciplinar que estuda a orixe, evolución, distribución e futuro da vida no universo. Trata sobre a pregunta de se existe vida extraterrestre e de ser así, como detectala.
• Cosmoloxía: do grego κόσμος (kosmos) "mundo, universo" e λόγος (logos) "palabra, estudo", pode considerarse o estudo do Universo como un todo.
• Astronomía galáctica
• Astronomía extragaláctica: o estudo de obxectos fóra da nosa galaxia é unha rama da astronomía que estuda a formación e evolución das galaxias, a súa morfoloxía e clasificación, a observación de galaxias activas e a maior escala, os grupos de galaxias.
• Astronomía estelar: o esudo das estrelas, a súa formación e evolución é fundamental para entender o universo. A astrofísica das estrelas foi determinada mediante a observación e por simulacións por computador.
• Planetoloxía: O estudo dos planetas do noso sistema solar foi en tempos recentes considerada unha disciplina separada. O Sistema Solar foi relativamente ben estudado, mediante telescopios e naves espaciais, que proporcionaron un bo coñecemento da súa formación e evolución, mais aínda se fan novos descubrimentos.
• Astronáutica
• Astrodinámica

• Cosmoloxía
• Modelo estacionario
• Modelo inflacionista
• Heliocéntrico
• Xeocéntrico
• Big bang
• Constante de Hubble
• Gravitación universal
• Relatividade xeral

Wiki Commons ten máis contidos multimedia na categoría:  Astronomía

Bibliografía

• Forbes, George (1909). History of Astronomy. Londres: Plain Label Books. ISBN 978-1-60303-159-2. 
• Harpaz, Amos (1994). Stellar Evolution. A K Peters, Ltd. ISBN 978-1-56881-012-6. 
• Unsöld, A.; Baschek, B. (2001). The New Cosmos: An Introduction to Astronomy and Astrophysics (en inglés). Springer. ISBN 978-3-540-67877-9. 

Outros artigos

• A ciencia ten nome de muller en Wikibooks.
• Historia da astronomía
• Obxecto astronómico
• O Universo nas túas mans, para o ensino da astronomía e a ciencia en xeral

Ligazóns externas

• Observatorio Astronómico Nacional de España.
• Instituto Astrofísico de Canarias.
• Agrupación Astronómica Rías Baixas.