Traducido por José Luis Cebollada. El 26 de diciembre de 2014, después de un viaje tan largo como emocionante, un grupo de 56 alumnos de 18 países diferentes llegaron a su destino: el pintoresco pueblo alpino de Saint-Barthélemy en Italia, un lugar elegido para instalar el Observatorio…
El 26 de diciembre de 2013, cuando las noches son largas y claras en los Alpes, un grupo de 56 estudiantes de secundaria procedentes de 18 países llegaron a su destino: el pintoresco pueblo alpino de Saint-Barthélemy, Italia, que resplandecía bajo la nieve recién caída.
Los participantes se encontraron y pronto comenzaron a compartir experiencias y a reir. Estaban impacientes por comenzar esta semana especial, el primer Campus de astronomía de la ESOw1, en el Observatorio Astronómico de la región autónoma del Valle de Aosta OAVdA).
La primera tarde los participantes marcaron su país en el mapamundi de la sala de conferencias. El mapa lucía colorido con todas las etiquetas, igual que el Universo que los curiosos estudiantes iban a descubrir.
El programa del campus incluía el Universo visible y el invisible a través de conferencias, talleres y observaciones nocturnas con telescopios e instrumentación en el observatorio.
Programa social, deportes de inverno, planetario y encuentros multiculturales en las pausas ayudaron a que el campus fuera una experiencia memorable para los participantes.
El interés de los estudiantes procede, en parte, de la oportunidad de poder compartir el tiempo con astrónomos profesionales, que no solo compartían su conocimiento y entusiasmo en las actividades sino que, abrumados por abundantes preguntas en las comidas, no tuvieron muchas ocasiones de disfrutar de la estupenda comida del hotel.
El programa comenzó con una introducción a la luz visible y cómo se puede utilizar para calcular la temperatura de las estrellas.
El espectro de una estrella es un espectro de absorción: la fotosfera estelar, una capa delgada de gas que va desde el opaco hasta el transparente y desde donde la luz se escapa al espacio- emite muchas longitudes de onda de luz, y algunas son absorbidas por los elementes de la superficie de la estrella. Esta absorción crea líneas negras de longitudes de onda que faltan en el espectro.
Además, el color de la estrella –o, para ser más precisos, la región de brillo máximo del espectro- depende de la temperatura de la fotosfera de la estrella: se desplaza hacia el azul si la estrella es muy caliente y hacia el rojo, si es más fría; como explican las leyes de radiación del cuerpo negro (ver cuadro).
Las leyes del cuerpo negro establecen que un gas caliente, denso y opaco emite un espectro continuo y la zona de máximo brillo se desplaza hacia longitudes de onda más cortas cuando aumenta la temperatura. Como la luz azul tiene una longitud de onda menor que el rojo, el color que vemos de la estrella varía desde el rojo de las más frías hasta el naranja, amarillo, blanco (cuando el pico de brillo está en el verde la estrella se ve blanca) y finalmente el azul para las estrellas más calientes.
Para ser más precisos, las longitudes de onda que absorben los elementos de la superficie de la estrella corresponden con la cantidad de energía que los electrones de los átomos necesitan para alcanzar niveles superiores de energía. Los niveles de energía varían según el tipo de átomo y también dependen de la energía del gas.
Como hay estrellas diferentes que tienen composiciones químicas similares, las longitudes de onda absorbidas dependen principalmente de la temperatura. Así, en un primera aproximación, podemos considerar que tanto el color de una estrella como las bandas negras del espectro dependen de la temperatura. Color y bandas de absorción están relacionadas: las estrellas azules absorben en unas frecuencias y las rojas en otras.
En la segunda mitad del siglo XIX los astrónomos entendieron que esta correlación era vital y establecieron clasificaciones espectrales. La más importante, la Clasificación de Harvard procede de principios del siglo XX y hoy sigue en vigente con muy pequeños cambios.
La Clasificación de Harvard divide a las estrellas en siete clases: O, B, A, F, G, K y M, en orden decreciente de temperatura:
Cada clase se divide en 10 tipos, del 0 al 9, siendo 0 la más caliente y 9 la más fría. Así tenemos por ejemplo estrellas del tipo A0 (Vega), G2 (Sol) o K5 (Aldebaran).
Además, las estrellas de la misma temperatura pueden tener diferentes radios y luminosidades. La diferente luminosidad de las estrellas se con números romanos que se añaden a la Clasificación de Harvard:
Aunque la luminosidad tiene una pequeña influencia en los espectros, no vamos a explicarla en detalle en este campamento.
La correlación entre el color de la estrella y las líneas de su espectro significa que cada clase de la Clasificación de Harvard se caracteriza por líneas típicas de esa temperatura y de esa clase:
El primer día los estudiantes tuvieron que elegir su estrella favorita a partir de una foto del cielo de invierno y calcular su temperatura y su región de emisión máxima utilizando los espectros de la base de datos.
Por la tarde, trabajaron en grupos aprendieron a manejar un espectrógrafo y un dispositivo de carga acoplada, CCD, unido a un telescopio didáctico, a obtener espectros de sus estrellas favoritas, entre ellas Aldebaran, Betelgeuse, Dubhe, Mirphak y Sirius.
Los espectros obtenidos se usaron el día siguiente para calcular la temperatura de las estrellas y clasificarlas. Los estudiantes resultaron ser excelentes trabajadores en equipo. Puedes descargar la explicación paso a paso para hacer esta actividad en tu aula, junto con el espectro ce varias estrellas en la web de Science in Schoolw2.
Con conferencias y actividades los astrónomos les abrieron nuevas ventanas al Universo y los estudiantes pudieron contemplarlo desde una nueva perspectiva. No faltaba la curiosidad y de ahí surgieron preguntas sobre el Universo en infrarrojo, radiofrecuencias, ultravioleta y rayos-X.
También participaron en actividades de sana competición para mejorar la cohesión de los grupos de trabajo. La competición Antares, por ejemplo, proponía clasificar los espectros de estrellas conocidas, y otras no tanto, usando la Clasificación de Harvard. El concurso de microondas (no las del horno), fue otra de las actividades que atrapó a los participantes en grupos de seis con el reto de averiguar la dirección de procedencia de una onda recibida por una antena.
El campus finalizó cuando la ISS, estación espacial internacional, pasó sobre nuestras cabezas, una inolvidable centra tradicional de gala y regalos astronómicos y premios con cedidos por el ESO. El tiempo pasó volando pero la amistad y las actividades del campo permanecerán en nuestra memoria. ¡Ya estamos impacientes por que comience el campus del próximo añow3!
El campus fue una experiencia maravillosa. Encontrarte con gente de lugares y culturas diferentes con diferentes maneras de pensar y discutir sobre temas de actualidad, fue una experiencia única y emocionante.
Gabriele, 16, Italia
¡No exagero si digo que la noche más emocionante del campus fue la de la observación de estrellas! Aprendimos sobre espectroscopía estelar con la ayuda del personal del observatorio- uno de las partes de la astronomía que me parece más interesante […] Estoy seguro que lo aprendido en el campus del ESO será muy útil en el futuro para mi formación.
Daniil, 16, Rusia
[…] Rápidamente nos instalamos en la maravillosa rutina de las conferencias sobre astronomía y las actividades, sólo interrumpidas por comidas y excursiones. […] Cuando acabé el campus había vivido algunos de los mejores
Hera, 16, Suecia
Un agradecimiento muy especial para los monitores del campo Emily, Koen, Lorenzo y Mariona (también por los textos del blog y las fotos), y a los astrónomos del campus por sus excelentes conferencias y actividades: Davide Cenadelli (Observatory of the Aosta Valley), Enzo Bertolini (Observatory of the Aosta Valley), Lars Lindberg Christensen (ESO), Andrea Bernagozzi, Paolo Pellissier and Paolo Recaldini (Observatory of the Aosta Valley), Anna Wolter (ESO/INAF), Juan Fabregat (University of Valencia), Aniello Mennella y Paola Battaglia (University of Milan).
En ocasiones un profesor tiene unan oportunidad única que es para alumnos de 16 años y hace que lamentemos no tener ya esos 16 años.
Este artículo habla del campus astronómico del ESO, European Southern Observatory, una ocasión única para estudiantes de 16 años de todos los países europeos que tuvo lugar en diciembre de 2013. Este campus combina observaciones astronómicas interesantes, la posibilidad de aprender directamente de astrónomos profesionales con deportes y actividades sociales.
Este artículo es un recurso interesante para profesores que quieran trabajar contenidos de astrofísica en edades de 16 a 18 años. Para los más jóvenes, es una buena introducción a la clasificación de estrellas. La parte más estimulante del artículo es la que muestra paso a paso el procedimiento para calcular la temperatura de la superficie de las estrellas analizando los datos de los espectros usando datos reales, lo que añade un extra a las clases. También explica algunos de los obstáculos que hay que vencer para calcular estas temperaturas, que puede servir para ampliar el trabajo.
Como se puede ver en las referencias web de este artículo el siguiente campus está programado para diciembre de 2014. ¡Quién pudiera tener otra vez 16 años!
Dr Caroline Neuberg, Fulneck School, Reino Unido