El Espacio Tiempo En La Astronomia

EL ESPACIO Y EL TIEMPO EN LA ASTRONOMIA

Es en la Astronomía donde, quizás más que en cualquier otra disciplina, la percepción del espacio y del tiempo se torna indisoluble de su tema de estudio: el movimiento, las propiedades y la evolución de los cuerpos celestes así como de los sistemas que ellos forman y del medio existente entre ellos, incluyendo al Universo en su conjunto. Prueba de esto es el hecho de que una de las acepciones comunes del término espacio es justamente la que se refiere a todo lo que está más allá de la Tierra, el cosmos. En lo que respecta al tiempo, fueron precisamente las observaciones astronómicas las que nos dieron la representación del mismo como uno de los fundamentos del mundo que nos rodea; es por el movimiento de los cuerpos celestes que principalmente aprendimos a juzgar sobre el tiempo, con ello se aprendió a medirlo. Pero imaginar, definir y medir espacio y tiempo en la Astronomía resulta una tarea nada fácil, siendo en esta ciencia donde tales conceptos alcanzan quizás los niveles más extremos de generalización y abstracción.

El conocimiento astronómico ha contribuido de manera decisiva a desarrollar y probar el nuevo modelo físico de la estructura del espacio y el tiempo, el modelo relativista donde ambos conceptos dejan de ser absolutos e independientes, ellos se fusionan en un contínuo tetradimensional llamado espacio-tiempo y adquieren categoria de propiedades físicas íntimamente relacionadas a la materia. El espacio y el tiempo más que ser una abstracción de la conciencia, una mera convención lingüística para describir las relaciones entre los cuerpos materiales (relacionismo), son una realidad objetiva, un objeto de estudio científico per se (Davies 1996). Las propiedades del espacio-tiempo son indispensables para entender el cosmos, en particular el Universo en su conjunto y su evolución. Por eso la Cosmología moderna surgió sólo después de que A. Einstein introdujera su famosa teoría de la relatividad, aquella que conecta la materia con el espacio-tiempo, siendo la gravedad no una

Las escalas espaciales y temporales en la Astronomía

Nuestros cinco sentidos nos permiten la orientación y medición espacial en tres dimensiones pero de una manera limitada con relación al gran rango de escalas de la naturaleza. En cuanto al tiempo, posiblemente se pueda hablar de un sexto sentido -instalado en el cerebro- que nos permite sentirlo y medirlo, pero de igual manera, esta sensación es limitada a intervalos muy reducidos con relación a las escalas temporales de la naturaleza, en especial la naturaleza cósmica. Para estudiar el cosmos se requieren de modelos físicos y de poderosos instrumentos capaces de ampliar nuestro rango de percepciones espacio-temporales.

Las escalas espaciales y temporales que llegamos a percibir los seres humanos están en cierta manera asociadas a las escalas y movimientos de rotación y translación del planeta que habitamos. Pero el planeta Tierra es un minúsculo objeto ligado gravitatoriamente a una estrella de tipo medio, el Sol. Otros 7 planetas clásicos, algunos planetas enanos y muchos otros cuerpos menores están ligados gravitatoriamente al Sol, mismo que contiene alrededor del 99% de la masa del así llamado Sistema Solar, nuestro vecindario en el espacio cósmico. La luz emitida por el Sol tarda en llegar a la Tierra 8 minutos 24 segundos viajando a 300,000 km/s, la máxima velocidad de transporte de información que conocemos en la naturaleza. El evento que estamos observando ahora en el Sol ocurrió en realidad 8.4 minutos antes... pero desde el punto de vista de un observador en el Sol, lo que ocurre allá ahora será detectado en la Tierra después; esto nos muestra ya la naturaleza relativa del tiempo y cómo el concepto de simultaneidad asociado a un tiempo absoluto y universal pierde su validez.

La luz del Sol tarda alrededor de 6 horas en llegar a Plutón y unas 12 horas a los límites del Sistema Solar. La estrella más cercana al Sol,-Centauro, está no ya a horas o días de viaje de la luz, sinó que a 4.3 años, llamados “años luz” en corto. La gran mayoría de las cerca de 6,000 estrellas que podemos ver desde la Tierra a simple vista se encuentran distribuidas en una esfera imaginaria alrededor nuestro de unos 100 años luz; ésta es ya una escala temporal del orden de toda una vida humana. Esas 6,000 estrellas son una minúscula fracción de las aproximadamente 200 mil millones de estrellas que contiene nuestra galaxia, la Vía Láctea. El enorme disco de estrellas y gas de la Vía Láctea tiene un diámetro que es unas 6 mil millones de veces mayor a la distancia entre la Tierra y el Sol, una escala que se escapa a nuestra “sensibilidad” espacial. En años luz corresponde más o menos a 100 mil. Es decir que un rayo de luz se tarda 100 mil años en recorrer el disco de nuestra galaxia, un período de tiempo al que también somos ya insensibles; ¡corresponde a más de 10 veces toda la historia de la civilización humana!

Más allá de la Vía Láctea se observan muchas otras galaxias. Andrómeda, una compañera cercana similar a la nuestra, se encuentra a unos 2 millones de años luz de distancia. Con poderosos telescopios se pueden detectar miles, millones de galaxias a distancias rebasando los cientos de millones de años luz. Ellas no están distribuidas al azar sino que forman una compleja estructura filamentaria; en las intersecciones de los filamentos se encuentran los cúmulos de galaxias, conglomerados de cientos de galaxias ligados gravitatoriamente. La estructura a gran escala del cosmos se asemeja a una esponja con tejidos y grandes huecos, denotando que a estas escalas hay procesos físicos muy claros en acción. Además todo indica que las galaxias y cúmulos de galaxias que se observan están sumergidas en enormes halos (esferoides) de materia oscura cuyas masas superan en 20 o más veces la masa de las galaxias visibles . Los censos cósmicos muestran que en el Universo en general la materia oscura es 5 veces más abundante que la ordinaria, esa que forma átomos, estrellas y galaxias.

A escalas cercanas y mayores a los mil millones de años luz, se revela una propiedad fundamental del Universo, o más bien del espacio: la homogeneidad (similitud en cualquier punto) e isotropía (similitud en cualquier dirección). A estas escalas la gravedad “local” no ha podido aún hacer mucho y por ende se supone que la distribución de materia (galaxias) sigue simplemente la estructura del espacio. La homogeneidad e isotropía en dicha distribución implica entonces que el espacio es uniforme y carente de centros, ejes preferenciales u otro tipo de estructura peculiar. Esta propiedad del espacio conlleva

...