Astrofísica

que es la astrofisica

Qué es la astrofísica

La astrofísica es el estudio de los cuerpos celestes a través de las leyes físicas. Estudia la composición y evolución de objetos como estrellas, agujeros negros o galaxias. 

Los astrofísicos utilizan muchas áreas de la física para investigar las propiedades de los astros. Algunas de estas disciplinas son la física relativista, física cuántica, física estadística, termodinámica, física atómica o electromagnetismo.

La astrofísica se basa sobretodo en la observación experimental a través de telescopios de y de aparatos de fotometría.

Qué estudia la astrofísica

La astrofísica tiene muchas áreas especializadas según la parte del universo y de astros que se estudien. Algunos de estos campos investigan la generación de estrellas y planetas, otras el nacimiento de nuestro universo o las propiedades increíbles que tienes objetos del universo como los agujeros negros o estrellas de neutrones.

Hemos elegidos algunos ejemplos para que entiendas que partes de estudio tiene la astrofísica y como se combinan la astronomía y la física para poder entender los fenómenos que ocurren tan lejos de nosotros.

Estudio de los componentes de los astros

Uno de los estudios principales de la astrofísica es la composición química de los astros. Se usa una técnica llamada espectroscopia astronómica. Se base en estudiar los espectros de absorción de las estrellas los cuales varían dependiendo de que longitud de onda quede absorbida.  

Cada elemento tiene un espectro de absorción propio por lo que nos permite saber la composición de los astros.

Movimientos de los cuerpos celestes

Esta parte de la astrofísica está muy relacionada con la astronomía de posición. Su estudio se basa en establecer sistemas de coordenadas para poder medir el movimiento de los astros, planetas o galaxias. Algunos de estos sistemas son el sistema altacimutal, sistema ecuatorial, sistema eclíptico o sistema galáctico.

También se analiza la radiación electromagnética de las galaxias para saber si se alejan o se acercan.

Gracias al efecto Doppler sabemos que, si una galaxia se aleja, la longitud de onda aumenta disminuyendo la frecuencia. Esto causa que recibamos un desplazamiento hacia el rojo en el espectro electromagnético.

En cambio, si recibimos un desplazamiento hacia el azul significa que la frecuencia es mayor con lo que la longitud de onda es menor. Esto significa que la galaxia se está acercando. 

El origen del universo

La astrofísica se une con la cosmología para intentar explicar el inicio del universo. La teoría más popular es la inflación. 

El Big Bang pudo ser producido por una fluctuación cuántica del campo que genera la expansión del universo. El inflatón. 

Esta fluctuación causa la repentina inflación exponencial del universo. En ese momento se creo el espacio y el tiempo que conocemos hoy en día. Unos instantes más tarde, cuando la temperatura empezó a disminuir los gluones y quarks se unieron para formar los bariones, proceso que se conoce como bariogenesis. 

Poco a poco se fueren creando las diferentes partículas y aparecieron las interacciones fundamentales: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza de la gravitación. 

Para entender todos estos fenómenos la astrofísica tiene que hacer uso de la mecánica cuántica, la relatividad especial y la relatividad general

Agujeros negros

Los agujeros negros son unos objetos con propiedades extraordinarias que han sido estudiados por los mejores físicos y matemáticos del mundo como Stephen Hawking o Roger Penrose. 

Los agujeros negros fueron descubiertos teóricamente hace más de 100 años al resolverse las ecuaciones de campo de Einstein en condiciones de una densidad enorme de la materia. Esta densidad causaba una deformación enorme en el espacio-tiempo que le daba unas propiedades muy peculiares a la solución.

Durante muchos años se pensó que quizás era solo un artefacto matemático. Finalmente, gracias a técnicas avanzadas de astronomía se pudieron captar las señales de estos agujeros negros. Verificando su existencia experimentalmente.

La astrofísica utiliza la relatividad general para entender como funcionan los agujeros negros y que ocurre en su interior. Un campo particular es la relatividad numérica que intenta resolver las ecuaciones de la relatividad general utilizando cálculos numéricos.

Las ecuaciones de la relatividad general son ecuaciones diferenciales acopladas no lineales que solo se pueden resolver de forma exacta cuando existe un grado muy alto de simetría.

Por esta razón, en muchos cálculos astrofísicos realistas es necesario hacer uso de supercomputadores y utilizar cálculo numérico para aproximar al máximo la solución de las ecuaciones. 

Astrofísica termonuclear

La astrofísica termonuclear es el campo de la astrofísica que se dedica al estudio de los procesos nucleares que tienen lugar dentro de las estrellas como el sol. 

Dentro de estas estrellas se alcanzan temperaturas enormes permitiendo que suceda la fusión nuclear. Este es el proceso por el cual núcleos de hidrógenos se fusionan para generar helio. Este fenómeno es el que mantiene vivo a las estrellas. 

Estudiar astrofísica

En la mayoría de universidades del mundo los estudios de astrofísica se hacen como master y no como carrera universitaria. Esto es porque se requieren de unos amplios conocimientos en distintas áreas de la física para poder llegar a ser un buen astrofísico.

Durante la carrera se prepara al alumno con asignaturas como mecánica clásica, mecánica estadística, mecánica cuántica o relatividad especial y general, además de muchas asignaturas de matemáticas que dotan al alumno con la base perfecta para poder continuar con estudios de master y doctorado relacionados con la astrofísica.