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Fritz Zwicky

Fritz Zwicky ( 14 de febrero de 1898 - 8 de febrero de 1974) fue un astrónomo suizo . Trabajó la mayor parte de su vida en el Instituto Tecnológico de California en los Estados Unidos de América, donde realizó muchas contribuciones importantes en astronomía teórica y observacional. [ 2 ] En 1933 , Zwicky fue el primero en utilizar el teorema virial para postular la existencia de materia oscura invisible , describiéndola como « materia oscura ». [3] [4]

Biografía

Fritz Zwicky nació en Varna , Bulgaria , de padre suizo (ciudadanía de Mollis , Glarus [5] ) y madre checa. Su padre, Fridolin (nacido en 1868), fue un destacado industrial en la ciudad búlgara y también sirvió como cónsul noruego en Varna (1908-1933). [6] Fridolin Zwicky diseñó y construyó la Casa Zwicky de su familia en Varna. La madre de Fritz, Franziska Vrček (nacida en 1871), era una checa étnica del Imperio austrohúngaro . Fritz era el mayor de tres hijos: tenía un hermano menor llamado Rudolf y una hermana, Leonie. La madre de Fritz murió en Varna en 1927. Su padre vivió y trabajó en Bulgaria hasta 1945, y regresó a Suiza después de la Segunda Guerra Mundial . La hermana de Fritz, Leonie, se casó con un búlgaro de Varna y pasó toda su vida en la ciudad. [7]

En 1904, a la edad de seis años, Fritz fue enviado a Glarus, Suiza, con sus abuelos paternos para estudiar comercio. [8] Sus intereses se orientaron hacia las matemáticas y la física. Recibió una educación avanzada en matemáticas y física experimental en la Politécnica Federal Suiza (hoy conocida como ETH Zurich) en Zúrich . Terminó sus estudios allí en 1922 con un título de Dr. sc. nat. (equivalente a un doctorado) con una tesis titulada Zur Theorie der heteropolaren Kristalle ( Sobre la teoría de los cristales heteropolares ). [5]

En 1925, Zwicky emigró a los Estados Unidos para trabajar con Robert Millikan en el Instituto Tecnológico de California (Caltech) después de recibir la beca de la Fundación Rockefeller . [8] Tenía una oficina al final del pasillo de Robert Oppenheimer . [8]

Zwicky desarrolló numerosas teorías cosmológicas que han tenido una profunda influencia en la comprensión de nuestro universo a principios del siglo XXI. Acuñó el término " supernova " y promovió el concepto de estrellas de neutrones . Pasaron cinco años antes de que Oppenheimer publicara su artículo histórico en el que anunciaba las "estrellas de neutrones".

Zwicky fue nombrado profesor de astronomía en Caltech en 1942. También trabajó como director de investigación/consultor para Aerojet Engineering Corporation (1943-1961), y como miembro del personal del Observatorio Mount Wilson y del Observatorio Palomar durante la mayor parte de su carrera. Desarrolló algunos de los primeros motores a reacción y posee más de 50 patentes, muchas de ellas en propulsión a chorro. Inventó el chorro submarino. [9] [10] Un ejemplo de su trabajo de propulsión de cohetes durante la Segunda Guerra Mundial sería una patente sobre un motor de nitrometano presentada por un colectivo de Zwicky y otros tres empleados de Aerojet en marzo de 1944, [11] y también publicó un artículo sobre cinética química en motores y motores de cohetes en 1950. [12]

Vida personal

El 25 de marzo de 1932, Fritz Zwicky se casó con Dorothy Vernon Gates (1904-1991), miembro de una prominente familia local e hija del senador estatal de California Egbert James Gates. Su dinero fue fundamental para la financiación del Observatorio Palomar durante la Gran Depresión . Nicholas Roosevelt , primo del presidente Theodore Roosevelt, era su cuñado por matrimonio con Tirzah Gates. Zwicky y Dorothy se divorciaron amistosamente en 1941. [13]

El 18 de octubre de 1947, Zwicky se casó en Suiza con Anna Margaritha Zürcher. Tuvieron tres hijas: Margrit, Franziska y Barbarina. El Museo Zwicky de la Landesbibliothek de Glarus alberga muchos de sus documentos y trabajos científicos. Zwicky murió en Pasadena, California, el 8 de febrero de 1974 y fue enterrado en Mollis , Suiza.

Zwicky era crítico de la religión y consideraba inaceptable atribuir fenómenos naturales a Dios. [14]

Se le recuerda tanto como un genio como un cascarrabias. [15] Uno de sus insultos favoritos era referirse a las personas que no le gustaban como "bastardos esféricos", porque, como él explicaba, eran bastardos sin importar desde qué lado se los mirara. [16]

Legado

La Fundación Fritz Zwicky se creó en Suiza para continuar con sus ideas relacionadas con el « análisis morfológico ». La fundación publicó una biografía de Zwicky en inglés: Alfred Stöckli & Roland Müller: Fritz Zwicky – An Extraordinary Astrophysicist . Cambridge: Cambridge Scientific Publishers, 2011. Hay una reseña del libro disponible en Acta Morphologica Generalis. Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine .

Trabajo científico

Placa conmemorativa en la casa natal de Zwicky en Varna. Se mencionan explícitamente sus contribuciones a la comprensión de las estrellas de neutrones y la materia oscura.

Fritz Zwicky fue un científico prolífico e hizo importantes contribuciones en muchas áreas de la astronomía.

Cristales iónicos y electrolitos

Sus primeras contribuciones científicas se referían a los cristales iónicos y a los electrolitos .

Supernovas y estrellas de neutrones

Junto con su colega Walter Baade , Zwicky fue pionero y promovió el uso de los primeros telescopios Schmidt utilizados en un observatorio en la cima de una montaña en 1935. En 1934, él y Baade acuñaron el término " supernova " y plantearon la hipótesis de que las supernovas eran la transición de estrellas normales a estrellas de neutrones , [17] así como el origen de los rayos cósmicos . [18] [19] Esta fue una opinión que contribuyó a determinar el tamaño y la edad del universo posteriormente.

En apoyo de esta hipótesis, Zwicky comenzó a buscar supernovas y encontró un total de 120 por sí mismo (y una más, SN 1963J, en concierto con Paul Wild ) durante 52 años (de SN 1921B a SN 1973K), [20] un récord que se mantuvo hasta 2009, cuando lo superó Tom Boles. Zwicky realizó su laborioso trabajo, comparando placas fotográficas con el ojo humano, lo cual es mucho más desafiante y difícil de lo que Boles logró utilizando tecnología moderna para su registro.

Lentes gravitacionales

En 1937, Zwicky postuló que las galaxias podrían actuar como lentes gravitacionales mediante el efecto Einstein previamente descubierto. [21] No fue hasta 1979 que este efecto fue confirmado por la observación del llamado "Quásar gemelo" Q0957+561 . [22]

Materia oscura

En 1933, mientras examinaba el cúmulo de galaxias de Coma , Zwicky fue el primero en utilizar el teorema del virial para descubrir la existencia de una anomalía gravitacional, a la que denominó materia oscura . [3] La anomalía gravitacional surgió debido a la excesiva velocidad de rotación de la materia luminosa en comparación con la atracción gravitacional calculada dentro del cúmulo. Calculó la masa gravitacional de las galaxias dentro del cúmulo a partir de las velocidades de rotación observadas y obtuvo un valor al menos 400 veces mayor que el esperado a partir de su luminosidad. El mismo cálculo actual muestra un factor menor, basado en valores mayores para la masa de material luminoso. [23]

Luz cansada

Cuando Edwin Hubble descubrió una relación algo lineal entre la distancia a una galaxia y su corrimiento al rojo expresado como velocidad, [24] Zwicky inmediatamente señaló que la correlación entre las distancias calculadas de las galaxias y sus corrimientos al rojo tenía una discrepancia demasiado grande para encajar en los márgenes de error de la distancia . Propuso que el efecto de enrojecimiento no se debía a los movimientos de la galaxia, sino a un fenómeno desconocido que causaba que los fotones perdieran energía a medida que viajaban a través del espacio. Consideró que el proceso candidato más probable era un efecto de arrastre en el que los fotones transfieren momento a las masas circundantes a través de interacciones gravitacionales; y propuso que se intentara poner este efecto sobre una base teórica sólida con la relatividad general. También consideró y rechazó las explicaciones que involucraban interacciones con electrones libres o la expansión del espacio. [25]

En 1929, Zwicky se mostró escéptico respecto de la expansión del espacio, porque las tasas medidas en ese momento parecían demasiado elevadas. No fue hasta 1956 que Walter Baade corrigió la escala de distancias basándose en las estrellas variables cefeidas y marcó el comienzo de las primeras mediciones precisas de la tasa de expansión. [26] Hoy en día, se entiende convencionalmente que el corrimiento al rojo cosmológico es una consecuencia de la expansión del espacio ; una característica de la cosmología del Big Bang . [27]

Análisis morfológico

Zwicky desarrolló una forma generalizada de análisis morfológico , que es un método para estructurar e investigar sistemáticamente el conjunto total de relaciones contenidas en complejos de problemas multidimensionales, generalmente no cuantificables. [28] Escribió libros sobre el tema en 1957 y 1969, [29] [30] y afirmó que hizo muchos de sus descubrimientos utilizando este método.

Catálogo de galaxias y cúmulos

Zwicky dedicó un tiempo considerable a la búsqueda de galaxias y a la producción de catálogos. De 1961 a 1968, él y sus colegas publicaron un exhaustivo Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias en seis volúmenes . Todos ellos fueron publicados en Pasadena, por el Instituto Tecnológico de California.

  1. Zwicky, F.; Herzog, E.; Wild, P. (1961), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 1, Instituto Tecnológico de California , Bibcode :1961cgcg.book.....Z
  2. Zwicky, F.; Herzog, E.; Wild, P. (1963), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 2, Instituto Tecnológico de California , Bibcode :1963cgcg.book.....Z
  3. Zwicky, F.; Herzog, E.; Wild, P. (1966), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 3, Instituto Tecnológico de California , Bibcode :1966cgcg.book.....Z
  4. Zwicky, F.; Herzog, E. (1968), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 4, Instituto Tecnológico de California
  5. Zwicky, F.; Karpowicz, M.; Kowal, CT (1965), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 5, Instituto Tecnológico de California , Bibcode :1965cgcg.book.....Z
  6. Zwicky, F.; Kowal, CT (1968), Catálogo de galaxias y cúmulos de galaxias , vol. 6, California Institute of Technology , Bibcode :1968cgcg.bookR....Z

Las galaxias en el catálogo original se llaman galaxias Zwicky , y el catálogo todavía se mantiene y actualiza hoy en día. [31] Zwicky con su esposa Margaritha también produjo un importante catálogo de galaxias compactas, a veces llamado simplemente El Libro Rojo .

Zwicky, F.; Zwicky, MA (1971), "Catálogo de galaxias compactas seleccionadas y de galaxias post-eruptivas", Guemligen: Zwicky , Bibcode :1971cscg.book.....Z

Pensador original

Zwicky era un pensador original y sus contemporáneos no tenían forma de saber cuáles de sus ideas funcionarían y cuáles no. En una mirada retrospectiva a la vida y la obra de Zwicky, Stephen Maurer dijo: [32]

Cuando los investigadores hablan de estrellas de neutrones, materia oscura y lentes gravitacionales, todos empiezan de la misma manera: "Zwicky se dio cuenta de este problema en los años 30. En aquel entonces, nadie le hacía caso..."

Se le célebre por el descubrimiento de las estrellas de neutrones. También propuso un concepto que llamó duendes nucleares , que describió como "un cuerpo de densidad nuclear... estable solo bajo suficiente presión externa dentro de una estrella masiva y densa". Consideraba que estos duendes podrían moverse dentro de una estrella y explotar violentamente al alcanzar regiones menos densas hacia la superficie de la estrella, y servir para explicar fenómenos eruptivos, como las estrellas en llamaradas. [33] Esta idea nunca se ha popularizado.

Una anécdota que se cuenta a menudo sobre Zwicky se refiere a un experimento informal para ver si podía reducir los problemas con la turbulencia que obstaculizaba una sesión de observación una noche en el observatorio del Monte Wilson . Le dijo a su asistente que disparara un arma a través de la rendija del telescopio, con la esperanza de que ayudara a suavizar la turbulencia. No se notó ningún efecto, pero el evento muestra el tipo de pensamiento lateral por el que Zwicky era famoso. [34]

En una charla con Frank Malina , estudiante de doctorado de Caltech que experimentó algunas dificultades al trabajar en una disertación sobre las características del motor de cohete de oxígeno y gasolina , Fritz Zwicky afirmó que el ingeniero "debe darse cuenta de que un cohete no puede operar en el espacio ya que requiere que la atmósfera empuje contra él para proporcionar empuje". [35] Zwicky admitió más tarde que se había equivocado.

También estaba muy orgulloso de su trabajo en la producción de los primeros meteoritos artificiales . [36] Colocó cargas explosivas en el cono de la nariz de un cohete V2 , para ser detonadas a gran altitud y disparar perdigones de metal a alta velocidad a través de la atmósfera. Los primeros intentos parecieron ser fracasos, y Zwicky trató de intentarlo de nuevo con el cohete Aerobee . Sus solicitudes fueron denegadas, hasta que la Unión Soviética lanzó el Sputnik 1. Doce días después, el 16 de octubre de 1957, Zwicky lanzó su experimento en el Aerobee, y disparó con éxito perdigones visibles desde el observatorio de Mount Palomar . Se piensa que uno de estos perdigones puede haber escapado a la atracción gravitatoria de la Tierra y convertirse en el primer objeto lanzado a una órbita solar. [32]

Zwicky también consideró la posibilidad de reorganizar el universo a nuestro gusto. En una conferencia en 1948 [37] habló de cambiar los planetas, o reubicarlos dentro del Sistema Solar . En la década de 1960 incluso consideró cómo se podría mover todo el Sistema Solar como una nave espacial gigante para viajar a otras estrellas. Consideró que esto podría lograrse disparando perdigones al Sol para producir explosiones de fusión asimétricas, y por este medio pensó que se podría llegar a la estrella Alfa Centauri en 2500 años. [38]

Humanitario

Zwicky era un generoso humanitario que se preocupaba mucho por la sociedad en general. Estas dos facetas de su naturaleza se unieron tras la Segunda Guerra Mundial, cuando Zwicky trabajó arduamente para reunir toneladas de libros sobre astronomía y otros temas y los envió a bibliotecas científicas de Europa y Asia devastadas por la guerra. [39] [40]

También estuvo vinculado durante mucho tiempo a la fundación benéfica Pestalozzi Foundation of America, que apoyaba a orfanatos. Zwicky recibió su medalla de oro en 1955, en reconocimiento a sus servicios. [39]

A Zwicky le encantaban las montañas y era un consumado escalador alpino. [32]

Criticó las posturas políticas de todos los bandos en Oriente Medio y el uso de armas nucleares en la Segunda Guerra Mundial. Consideraba que la esperanza para el mundo residía en personas libres y de buena voluntad que trabajaran juntas cuando fuera necesario, sin instituciones ni organizaciones permanentes. [41] [42]

Personaje de los medios

Las ideas de Zwicky cautivaron la imaginación del público y fue ampliamente citado por los periodistas. [43]

El New York Times publicó actualizaciones de la búsqueda de supernovas de Zwicky de forma regular. En 1934, apareció en la columna "Se destacan entre la multitud" de Literary Digest , ... y en 1935 dio una charla en la radio Science Service titulada "Invitados estelares". ... [44]

En enero de 1934, Los Angeles Times publicó la caricatura "Sea científico con el viejo Doc Dabble", que tenía un epígrafe que describía la investigación de Zwicky y que lo caricaturizaba implícitamente como "Doc Dabble". [45]

Algunas escenas del episodio 13 de Cosmos: Una odisea del espacio-tiempo muestran a un actor interpretando a Fritz Zwicky, al mismo tiempo que Neil DeGrasse Tyson habla sobre la importancia de los estudios de Zwicky sobre las supernovas.

Honores

Publicaciones

Zwicky produjo cientos de publicaciones a lo largo de su dilatada carrera, que abarcaban una gran variedad de temas. Esta breve selección, con comentarios, ofrece una muestra de su obra.

Referencias

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    • Véase también Zwicky, F. (1937), "Sobre las masas de las nebulosas y de los cúmulos de nebulosas", Astrophysical Journal , 86 : 217, Bibcode :1937ApJ....86..217Z, doi : 10.1086/143864
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Fuentes

Lectura adicional

Enlaces externos

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