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El Cyberastrónomo Centroamericano

EL PRIMER BOLETIN ELECTRONICO DE ASTRONOMIA EN C.A.

NUMERO 03

AÑO 1 MAYO 1997 E-mail: ecastro@guate.net

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14 AV. 39-39 ZONA 8 01008 Fax: (502)-334 2090

GUATEMALA, GUATEMALA, C.A.

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CONCEPTOS DE ASTRONOMIA Y LOS CURSOS DE QUIMICA

por Claudia Porras

El propósito de este resumen, en mi calidad de Profesora de Química de la Universidad del Valle de Guatemala es alentar a todos los seres humanos, no sólamente a los profesores de Química, a sentirse familiares con algunas ideas básicas descritas en los cursos introductorios de los cursos de Astronomía. Estas ideas enriquecen los cursos de química y ayudan a resolver algunos concepciones erróneas que son expresadas en muchos textos y journals de química. Estas ideas erróneas son tipificadas por proposiciones como "nosotros clasificamos todas las sustancias como elementos o compuestos " y "en la naturaleza se encuentran 92 elementos de los que está compuesta la materia".

Si los estudiantes o todos nosotros aceptamos estos errores, podríamos vernos privados de I) una apreciación de la historia de los elementos y el conocimiento de que la composición elemental del universo se encuentra en contínua evolución, ii) de los primeros 92 elementos de la tabla periódica, el tecnetium y prometium no ocurren naturalmente en la tierra, y iii) el entendimiento de que existen otras formas de materia además de los elementos y los compuestos. Este resumen explora ampliamente estas ideas.

SIMPLICIDAD Y COMPLEJIDAD

Einstein dijo "Everything shoul be made as simple as possible, but not simpler". Esto es especialmente cierto de la enseñanza de la ciencia: compleja y desafiando ideas lo más simple posible pero sin ser inexacto. La definición stándar de materia en química es que tiene masa y ocupa espacio. Esta definición, acoplada con la de que toda materia está

compuesta de elementos y compuestos, es una idea simple y poderosa, pero necesita de modificaciones a la luz de datos modernos observacionales y de interpretaciones que proporciona la astronomía.

La astronomía es justificablemente acreditada con el despertar del entendimiento humano de que la Tierra no es el centro del universo. Una implicación de esto es que los tipos de materia encontrados no son universales. Estudios espectroscópicos de rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo y emanaciones de radio de fuentes extraterrestres han

demostrado que los átomos y moléculas del tipo encontrado en la Tierra se encuentran amplimente distribuidos en el universo. Pero también se han encontrado otros tipos de materia que también han sido identificados, que desconcentran las definiciones usuales por medio de las cuales los químicos clasifican la materia.

SÍNTESIS DE ELEMENTOS

Existe buena evidencia que el hidrógeno, el helio y trazas de litio fueron creadas en el Big Bang, el proceso por medio del cual la historia natural del universo es trazada, remontada hace 10 billones de años. Los elementos más pesados fueron sintetizados en su mayoría en procesos estelares y dispersados dentro de las galaxias por medio de los vientos solares desde las gigantes rojas hasta las supernovas.

ELEMENTOS NATURALES

Un tópico relacionado en que existe desacuerdo en la literatura es el número de elementos que ocurren naturalmente. Elementos que son radioactivos y tienen un tiempo de vida corto, isótopos, como el tecnetium, prometium y elementos del transuranium, no sobrevivieron lo suficiente después de ser creados en una supernova para ser incorporados a la tierra. Otros elementos entre el bismuto y el uranium, con la excepción del torium, tampoco se creía que sobrevivieran , pero estos nuclidos estan siendo creados constantemente por el decaimiento radioactivo de las series de uranio y torium. Así que 90 elementos ocurren naturalmente en la tierra, pero la mayoría son sintetizados en los procesos estelares. Los astrónomos consideran que los procesos estelares son naturales. La fisión espontánea de la ocurrencia natural del uranio en la tierra también crea otros nuclidos de vida corta, el neutrón.

ENANAS BLANCAS Y ESTRELLAS DE NEUTRONES

Las enanas blancas tienen masas de alrededor de 0.5 a 1.4 veces la masa solar y consisten internamente de átomos como el helio, el carbono y el oxígeno. Estos átomos se encuentran completamente ionizados y empacados por medio de la gravedad a una densidad de alrededor 109 kg/m3. Por comparación , la densidad del plomo es alrededor de 104 kg/m3, mientras el núcleo de uranio es de alrededor 3x 1017 kg/m3. Una de éstas enanas blancas es Sirio B, que acompaña Sirio A, la cual es la estrella más brillante de la noche. Se ha estimado que hay tantas como diez billones de enanas blancas en la Vía Láctea.

Cuando un núcleo estelar tiene una masa entre alrededor de 1.4 y 3 veces la masa del sol, resulta una estrella de neutrones que tiene una densidad típica de alrededor 1018 kg/m3. Existe cierta incertidumbre en cuanto al interior de la estrella de neutrones, las cuales pueden tener núcleos de partículas elementales llamadas hyperones. Se ha estimado que hay alrededor de 100 millones de estrellas de neutrones en la Vía Láctea.

En materia terrestre, las fuerzas repulsivas de coulomb entre electrones en átomos adyacentes, mantienen a un átomo la incapacidad de ocupar el espacio de otro, proporcionando las bases físicas para la definición de que la materia ocupa espacio. En objetos estelares masivos, la fuerza aplastante de la gravedad colma la estructura atómica

interna. La resistencia al colapso gravitacional en las enanas blancas provoca que los átomos se comporten como partículas dentro de una caja esférica. Para una estrella de una masa solar, 1057 electrones, llenan los niveles de energía de una caja de 107 metros de diámetro.

El diámetro de una enana blanca decrece al incrementarse la masa. En una estrella de neutrones, el gas de neutrones degenerados resiste el colapso y crea un volumen excluido.

Las enanas blancas y las estrellas de neutrones son ciertamente materia por la definición tradicional química, dado que tienen masa y ocupan espacio. Ellas son comunes en nuestra galaxia y resultan de un proceso natural. Pero el volumen de una estrella de neutrones no está compuesto ni por elementos ni por compuestos.

AGUJEROS NEGROS

Los núcleos estelares más masivos que las estrellas de neutrones se convierten en agujeros negros. No se conoce el mecanismo para la generación de fuerzas repulsivas que pueden resistir la anonadante atracción gravitatoria en los agujeros negros. Un agujero negro absorbe todo, incluyendo la luz, que pasa a una distancia llamada horizontal. El entendimiento actual indica que toda la información sobre las propiedades de los materiales dentro ( otros además de la masa, la carga eléctrica neta y el momentum angular) ha desaparecido del universo. Muchos objetos que se cree que han sido agujeros negros se han identificado por medio de la radiación resultante de las corrientes de

materia siendo comprimidas y calentadas previo a su descenso en la horizontal.

Los agujeros negros desafían la definición usual de materia. Los agujeros negros tienen masa y su horizonte encierra un volumen, pero este volumen no ocupa un espacio. Las partículas dentro del agujero negro teóricamente se encuentran cayendo hacia un punto de singularidad, el cual no ocupa un volumen tridimensional. Los agujeros negros absorben

materia, pero son ellos materia?

LA MASA PERDIDA

La investigación reciente en astronomía, provee buena evidencia de masa de galaxias "aún no observadas ", las cuales han sido detectadas por los efectos de su gravedad sobre materia y luz visible. Esto se ha denominado "materia obscura" o "el problema de la masa perdida". Algunas estimaciones sugieren que una fracción significativa de la masa de las

galaxias de la Vía Láctea, y quizás casi el 99 por ciento de las masa de los cúmulos globulares es inexplicado. Pudiese ser que la materia obscura no interaccione a través de los campos electromagnéticos, los cuales por su puesto, podrían ser diferentes de la masa de los elementos. Si este estimado se hace realidad, entonces los elementos constituyen solamente una minoría de la masa total del universo.

HACES DE PARTICULAS

La existencia de varias partículas aisladas que tienen masa, llamando al resto de masa o energía de masa en relatividad, también desecha el concepto de masa. Ejemplos son las partículas alfa, electrones, muones, neutrones, piones y positrones. Existe muchos usos

industriales y científicos para los haces de estas partículas, incluyendo la química nuclear.

La mayoría de los científicos probablemente considerarían los haces de moléculas o electrones como materia. Pero ocupan ellos espacio?. Las mediciones sobre electrones sugieren que son virtualmente puntos de partículas . Muchas de estas partículas no poseen volumen. Debería la definición de materia depender de la existencia de volumen para las

partículas?. Si los haces de partículas mencionadas arriba son de hecho materia, entonces son ejemplos adicionales de materia no hecha de elementos y otros compuestos.
 
 

LA ENSEÑANZA DE LOS CONCEPTOS DE ELEMENTOS Y MATERIA

Se ha observado que muchos estudiantes toman la impresión en los cursos introductorios de química de que la materia se encuentra formada de elementos y compuestos, y que éstos constituyen todo el universo excepto energía. La existencia de estrellas de neutrones, y quizás otros ejemplos descritos anteriormente establecen la definición como falsa. Las clasificaciones de (I) cosas naturales son materia y energía (ii)la materia está formada de elementos y compuestos, son útiles, pero no deberían tomarse como universales. La presentación concomitante de excepciones interesantes, como los neutrones y estrellas de neutrones, deberían hacer claras los límites de este esquema de clasificación. La perspectiva astronómica claramente indica que se debe tener más cuidado en la necesidad de una descripción fundamental de estos conceptos.

Claudia Porras es Licenciada en Quimica, actualmente a punto de coronar su Maestría en Ciencias. Su afición por la astronomía proviene desde la niñez y es parte del grupo de "astrónomos de corazón" de la Asociación Astronómica de Guatemala.

AJEDREZ MUNDIAL

La derrota del siglo:

El hombre fue vencido por la máquina

por Edgar Castro Bathen

La competencia entre Garry Kasparov, el flamante campeón mundial de ajedrez, y Deep Blue, una computadora diseñada por IBM para jugar ajedrez al más alto nivel, finalizó de manera sorprendente: el hombre fue derrotado. Kasparov perdió por la mínima diferencia, pero la cantidad no es importante, sino que todos los aficionados y maestros del ajedrez se han quedado impresionados por la manera de jugar de este ingenio no pensante, que es Deep Blue. "Esto significa que hemos encontrado otros procesos que pueden dar los mismos resultados que la inteligencia humana" dijo uno de los miembros del equipo de científicos e ingenieros que creó la supercomputadora.

Esto no quiere decir que haya llegado el fin del ajedrez, ya que la gente seguirá jugando para divertirse y para participar en campeonatos. Habrá torneos y eliminatorias de donde saldrá el retador del campeón mundial, pero la diferencia es que ahora...el retador podría ser una computadora. Sin embargo, ésta no es invencible. Kasparov lo venció en la primera partida de las seis que jugaron.

Antecedentes.

Kasparov ya había jugado un match anterior contra Deep Blue el año pasado, en el cual perdió la primera partida. El campeón argumentó en ese entonces que había seguido líneas teóricas en las que la computadora era experta por tenerlas en la memoria y decidió cambiar de táctica. Esto le dió un buen resultado porque ganó el match 4 a 2. Pero ahora fue distinto, porque Deep Blue también aprendió de sus errores.

Un equipo de ingenieros la rediseñó, lo cual le permitió evaluar mejor las posiciones y con mayor velocidad. La calidad de su juego se elevó a un nivel de excelencia nunca antes visto en una máquina. En este match, Deep Blue perdió la primera partida, pero en la segunda se repuso ganando sutilmente a Kasparov. L uego las partidas 3, 4 y 5 terminaron en empate.

La gran derrota.

La última partida merece un comentario especial, pues Deep Blue le hizo a Kasparov una "miniatura". Se denomina así a una partida menor de 20 jugadas, lo cual se considera una verguenza, una pifia. Kasparov, jugando con negras, inició una defensa muy sólida; sin embargo, cayó en una "trampa" elemental, como si fuera un principiante. Nadie se explica porqué jugó de esa manera.

Edgar Castro jugó ajedrez en torneos por varios años.

Direcciones de Internet interesantes para astrónomos

http://cdsweb.u-strasbg.fr/~heck

Este es un lugar mantenido por el prof. André Heck, que contiene bases de datos de miles de asociaciones de astronomía de todo el mundo, información de personas individuales, e información sobre muchos tópicos astrónomicos. Un lugar interesante para registrar su asociación y ud. mismo.

http://casal.upc.es/~aess/astronomia/aaa/astrored/introgra.html

Astrored. Conexiones a lugares interesantes de astronomía.

http://www.aavso.org/

Asociación Americana de observadores de estrellas variables.

http://www.astro.uni-bonn.de/~pbrosche/astoria.html

Historia de la astronomía.

http://physuna.phs.uc.edu/astronomy/astroresource.html

Recursos astronómicos.(inglés)

Mars pathfinder llegará a Marte el próximo 4 de Julio

La sonda espacial de los EEUU estará haciendo su entrada al planeta Marte el 4 de Julio de 1997. Se espera que esta vez no pase lo de 1993, con el Mars Orbiter, que tuvo un accidente al entrar en órbita marciana. Según el Telescopio Espacial Hubble, el Pathfinder encontrará un clima más húmedo y nuboso que las naves Viking en 1976. Pronto estaremos aprendiendo nuevas cosas del planeta rojo.

Se busca la respuesta:

1. ¿Es Chirón un asteroide o un cometa?

2. ¿Que hay bajo la atmósfera de Titán?

3. ¿Realmente, cuál es el telescopio más grande de Centroamérica?

ASTEROIDES

* El próximo congreso centroamericano de aficionados a la Astronomía será en el El Salvador, pero aún no sabemos la fecha.

* ¿Cómo son usualmente las condiciones climatológicas en Jaqué, en febrero?

* El especialista es aquella persona que sabe mucho de poco, cada día sabe más de menos y su meta es llegar a saber todo de nada. Por el contrario, el generalista es aquel que sabe poco de mucho, cada día sabe menos de más y su meta es llegar a saber nada de todo...

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"El Cyberastrónomo" es editador por Edgar Castro en la ciudad de Guatemala. Sus comentarios y colaboraciones son bienvenidos al siguiente e-mail: ecastro@guate.net

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