Subrahmanyan Chandrasekhar FRS ( / ˌtʃəndrəˈʃeɪkər / ; [3] 19 de octubre de 1910 - 21 de agosto de 1995) [ 4 ] fue un físico teórico indio - estadounidense que realizó importantes contribuciones al conocimiento científico sobre la estructura de las estrellas, la evolución estelar y los agujeros negros. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física de 1983 junto con William A. Fowler por los estudios teóricos de los procesos físicos de importancia para la estructura y evolución de las estrellas. Su tratamiento matemático de la evolución estelar produjo muchos de los modelos teóricos actuales de las etapas evolutivas posteriores de las estrellas masivas y los agujeros negros . [5] [6] Muchos conceptos, instituciones e inventos, incluido el límite de Chandrasekhar y el Observatorio de rayos X Chandra , llevan su nombre. [7]
Chandrasekhar trabajó en una amplia variedad de problemas de física durante su vida, contribuyendo a la comprensión contemporánea de la estructura estelar , las enanas blancas , la dinámica estelar , el proceso estocástico , la transferencia radiativa , la teoría cuántica del anión hidrógeno , la estabilidad hidrodinámica e hidromagnética , la turbulencia , el equilibrio y la estabilidad de las figuras elipsoidales de equilibrio , la relatividad general , la teoría matemática de los agujeros negros y la teoría de las ondas gravitacionales en colisión. [8] En la Universidad de Cambridge , desarrolló un modelo teórico que explica la estructura de las estrellas enanas blancas que tenía en cuenta la variación relativista de la masa con las velocidades de los electrones que componen su materia degenerada. Demostró que la masa de una enana blanca no podía superar 1,44 veces la del Sol: el límite de Chandrasekhar . Chandrasekhar revisó los modelos de dinámica estelar esbozados por primera vez por Jan Oort y otros al considerar los efectos de los campos gravitatorios fluctuantes dentro de la Vía Láctea sobre las estrellas que giran alrededor del centro galáctico. Su solución a este complejo problema dinámico implicó un conjunto de veinte ecuaciones diferenciales parciales, que describen una nueva cantidad que él denominó " fricción dinámica ", que tiene el doble efecto de desacelerar la estrella y ayudar a estabilizar los cúmulos de estrellas. Chandrasekhar extendió este análisis al medio interestelar, mostrando que las nubes de gas y polvo galácticos están distribuidas de manera muy desigual.
Chandrasekhar estudió en el Presidency College de Madrás (actualmente Chennai ) y en la Universidad de Cambridge . Fue profesor durante mucho tiempo en la Universidad de Chicago , realizó algunos de sus estudios en el Observatorio Yerkes y se desempeñó como editor de The Astrophysical Journal de 1952 a 1971. Fue miembro del cuerpo docente de Chicago desde 1937 hasta su muerte en 1995 a la edad de 84 años, y fue profesor de servicio distinguido Morton D. Hull de astrofísica teórica. [9]
Subrahmanyan nació en Lahore el 19 de octubre de 1910 en el Raj británico (actual Pakistán ) en una familia tamil , [10] hijo de Sita Balakrishnan (1891-1931) y Chandrasekhara Subrahmanya Ayyar (1885-1960) [11], quien estaba destinado en Lahore como Auditor General Adjunto de los Ferrocarriles del Noroeste en el momento del nacimiento de Chandrasekhar. Tenía dos hermanas mayores, Rajalakshmi y Balaparvathi, tres hermanos menores, Vishwanathan, Balakrishnan y Ramanathan, y cuatro hermanas menores, Sarada, Vidya, Savitri y Sundari. Su tío paterno era el físico indio y premio Nobel Chandrasekhara Venkata Raman . Su madre se dedicó a las actividades intelectuales, había traducido La casa de muñecas de Henrik Ibsen al tamil y se le atribuye haber despertado la curiosidad intelectual de Chandra a una edad temprana. [12] La familia se mudó de Lahore a Allahabad en 1916 y finalmente se estableció en Madrás en 1918.
Chandrasekhar recibió clases particulares en casa hasta los 12 años. [12] En la escuela secundaria, su padre le enseñó matemáticas y física y su madre le enseñó tamil . Más tarde asistió a la Hindu High School , Triplicane , Madrás durante los años 1922-25. Posteriormente, estudió en el Presidency College, Madrás (afiliado a la Universidad de Madrás ) de 1925 a 1930, escribiendo su primer artículo, "La dispersión Compton y las nuevas estadísticas ", en 1929 después de inspirarse en una conferencia de Arnold Sommerfeld . [13] Obtuvo su licenciatura, BSc (Hon.), en física, en junio de 1930. En julio de 1930, Chandrasekhar recibió una beca del Gobierno de la India para realizar estudios de posgrado en la Universidad de Cambridge , donde fue admitido en el Trinity College , obtenido por RH Fowler con quien comunicó su primer artículo. Durante sus viajes a Inglaterra , Chandrasekhar pasó su tiempo trabajando en la mecánica estadística del gas de electrones degenerados en estrellas enanas blancas , proporcionando correcciones relativistas al trabajo previo de Fowler (ver Legado a continuación).
En su primer año en Cambridge, como estudiante de investigación de Fowler, Chandrasekhar dedicó su tiempo a calcular opacidades medias y a aplicar sus resultados a la construcción de un modelo mejorado para la masa límite de la estrella degenerada. En las reuniones de la Royal Astronomical Society , conoció a EA Milne . Por invitación de Max Born , pasó el verano de 1931, su segundo año de estudios de posgrado, en el instituto de Born en Gotinga , trabajando en opacidades, coeficientes de absorción atómica y fotosferas estelares modelo . Por consejo de PAM Dirac , pasó su último año de estudios de posgrado en el Instituto de Física Teórica de Copenhague , donde conoció a Niels Bohr .
En el verano de 1933, tras recibir una medalla de bronce por su trabajo sobre estrellas degeneradas, Chandrasekhar obtuvo su doctorado en Cambridge con una tesis entre sus cuatro trabajos sobre politropos autogravitantes giratorios . El 9 de octubre, fue elegido miembro del Trinity College para el período 1933-1937, convirtiéndose en el segundo indio en recibir una beca Trinity después de Srinivasa Ramanujan dieciséis años antes. Estaba tan seguro de no obtener la beca que ya había hecho arreglos para estudiar con Milne ese otoño en Oxford, llegando incluso al extremo de alquilar un apartamento allí. [13]
Durante esta época, Chandrasekhar conoció al físico británico Sir Arthur Eddington . Eddington se interesó por su trabajo, pero en enero de 1935 dio una charla en la que criticaba duramente el trabajo de Chandrasekhar (véase #Disputa con Eddington y Disputa Chandrasekhar-Eddington ).
En 1935, Chandrasekhar fue invitado por el director del Observatorio de Harvard, Harlow Shapley , a ser profesor visitante de astrofísica teórica durante un período de tres meses. Viajó a los Estados Unidos en diciembre. Durante su visita a Harvard, Chandrasekhar impresionó mucho a Shapley, pero rechazó su oferta de una beca de investigación de Harvard. Al mismo tiempo, Chandrasekhar conoció a Gerard Kuiper , un destacado observador astrofísico holandés que era entonces una autoridad líder en enanas blancas. Kuiper había sido reclutado recientemente por Otto Struve , el director del Observatorio Yerkes en Williams Bay, Wisconsin , que estaba dirigido por la Universidad de Chicago , y el presidente de la universidad, Robert Maynard Hutchins . Habiendo conocido a Chandrasekhar, Struve lo estaba considerando para uno de los tres puestos de la facultad en astrofísica, junto con Kuiper; la otra vacante había sido cubierta por Bengt Stromgren , un teórico danés. [13] Siguiendo una recomendación de Kuiper, Struve invitó a Chandrasekhar a Yerkes en marzo de 1936 y le ofreció el trabajo. Aunque Chandrasekhar estaba muy interesado, inicialmente declinó la oferta y se fue a Inglaterra; después de que Hutchins le enviara un radiograma durante el viaje, finalmente aceptó y regresó a Yerkes como profesor asistente de Astrofísica Teórica en diciembre de 1936. [13] Hutchins también intervino en una ocasión en la que la participación de Chandra en la enseñanza de un curso organizado por Struve fue vetada por el decano Henry Gale basándose en un prejuicio racial; Hutchins dijo: "Por todos los medios, que el Sr. Chandrasekhar enseñe". [14]
Chandrasekhar permaneció en la Universidad de Chicago durante toda su carrera. Fue ascendido a profesor asociado en 1941 y a profesor titular dos años más tarde, a la edad de 33 años. [13] En 1946, cuando la Universidad de Princeton le ofreció a Chandrasekhar un puesto que había dejado vacante Henry Norris Russell con un salario que duplicaba al de Chicago, Hutchins aumentó su salario para igualarlo al de Princeton y convenció a Chandrasekhar de que se quedara en Chicago. En 1952, se convirtió en profesor de servicio distinguido Morton D. Hull de astrofísica teórica y del Instituto Enrico Fermi , por invitación de Enrico Fermi . En 1953, él y su esposa, Lalitha Chandrasekhar, obtuvieron la ciudadanía estadounidense. [15]
Después de que la NASA construyera el Laboratorio de Astrofísica e Investigación Espacial (LASR) en la universidad en 1966, Chandrasekhar ocupó una de las cuatro oficinas de esquina en el segundo piso. (Las otras esquinas albergaban a John A. Simpson , Peter Meyer y Eugene N. Parker ). Chandrasekhar vivió en 4800 Lake Shore Drive después de que se construyera el complejo de apartamentos de gran altura a fines de la década de 1960, y más tarde en 5550 Dorchester Building.
Después de graduarse en Cambridge, Chandrasekhar, que mantenía un estrecho contacto con Arthur Eddington, presentó una solución completa a su ecuación estelar en la reunión de la Royal Astronomical Society en 1935. Eddington concertó una charla justo después de la de Chandrasekhar, en la que criticó abiertamente la teoría de Chandrasekhar. Esto deprimió a Chandrasekhar y desencadenó una disputa científica. Eddington se negó a aceptar un límite para la masa de una estrella y propuso un modelo alternativo. [16]
Chandrasekhar buscó el apoyo de físicos destacados como Léon Rosenfeld , Niels Bohr y Christian Møller, quienes consideraron que los argumentos de Eddington eran insuficientes. La tensión persistió durante la década de 1930, ya que Eddington continuó criticando abiertamente a Chandrasekhar durante las reuniones y los dos compararon las teorías del otro en publicaciones. Chandrasekhar finalmente completó su teoría de las enanas blancas en 1939, recibiendo elogios de otros en el campo. Eddington murió en 1944 y, a pesar de sus desacuerdos, Chandrasekhar continuó afirmando que admiraba a Eddington y lo consideraba un amigo. [16]
Durante la Segunda Guerra Mundial, Chandrasekhar trabajó en el Laboratorio de Investigación Balística en el Campo de Pruebas de Aberdeen en Maryland. Mientras estuvo allí, trabajó en problemas de balística , lo que resultó en informes como el de 1943 Sobre la descomposición de las ondas de choque planas , Altura óptima para la explosión de un proyectil de 105 mm , Sobre las condiciones para la existencia de tres ondas de choque , [17] Sobre la determinación de la velocidad de un proyectil a partir de las ondas de batido producidas por interferencia con las ondas de frecuencia modificada reflejadas desde el proyectil [18] y La reflexión normal de una onda expansiva . [19] [8] La experiencia de Chandrasekhar en hidrodinámica llevó a Robert Oppenheimer a invitarlo a unirse al Proyecto Manhattan en Los Álamos, pero los retrasos en el procesamiento de su autorización de seguridad le impidieron contribuir al proyecto. Se rumorea que visitó el proyecto Calutron .
Escribió que su investigación científica estaba motivada por su deseo de participar en el progreso de diferentes temas de la ciencia lo mejor que pudiera, y que el motivo principal que subyacía en su trabajo era la sistematización . "Lo que un científico intenta hacer esencialmente es seleccionar un cierto dominio, un cierto aspecto o un cierto detalle, y ver si ocupa el lugar apropiado en un esquema general que tenga forma y coherencia; y, si no, buscar más información que lo ayude a hacerlo". [20]
Chandrasekhar desarrolló un estilo único de dominio de varios campos de la física y la astrofísica; en consecuencia, su vida laboral puede dividirse en períodos distintos. Estudiaba exhaustivamente un área específica, publicaba varios artículos sobre ella y luego escribía un libro que resumía los conceptos principales en el campo. Luego pasaba a otro campo durante la siguiente década y repetía el patrón. Así, estudió la estructura estelar , incluida la teoría de las enanas blancas , durante los años 1929 a 1939, y posteriormente se centró en la dinámica estelar , la teoría del movimiento browniano de 1939 a 1943. A continuación, se concentró en la teoría de la transferencia radiativa y la teoría cuántica del ion negativo del hidrógeno de 1943 a 1950. A esto le siguió un trabajo sostenido sobre la turbulencia y la estabilidad hidrodinámica e hidromagnética de 1950 a 1961. En la década de 1960, estudió tanto el equilibrio como la estabilidad de las figuras elipsoidales de equilibrio, y la relatividad general. Durante el período de 1971 a 1983 estudió la teoría matemática de los agujeros negros , y, finalmente, a finales de los años 80, trabajó en la teoría de las ondas gravitacionales en colisión . [8]
Chandra trabajó en estrecha colaboración con sus estudiantes y expresó su orgullo por el hecho de que durante un período de 50 años (desde aproximadamente 1930 hasta 1980), la edad promedio de sus colaboradores coautores se había mantenido igual, en torno a los 30 años. Insistió en que los estudiantes se dirigieran a él como "Prof. Chandrasekhar" hasta que recibieran su título de doctorado, momento en el que se les animaba (al igual que a otros colegas) a dirigirse a él como "Chandra". Cuando Chandrasekhar trabajaba en el Observatorio Yerkes en la década de 1940, conducía 150 millas (240 km) de ida y vuelta cada fin de semana para impartir un curso en la Universidad de Chicago. Dos de los estudiantes que tomaron el curso, Tsung-Dao Lee y Chen-Ning Yang , ganaron el premio Nobel antes de que él pudiera obtener uno para sí mismo. En relación con las interacciones en el aula durante sus conferencias, el conocido astrofísico Carl Sagan afirmó por experiencia propia que las "preguntas frívolas" de estudiantes no preparados eran "tratadas a la manera de una ejecución sumaria", mientras que las cuestiones de mérito "recibían una atención y una respuesta serias". [21]
De 1952 a 1971, Chandrasekhar fue editor de The Astrophysical Journal . [22] Cuando Eugene Parker presentó un artículo sobre su descubrimiento del viento solar en 1957, dos revisores eminentes lo rechazaron. Sin embargo, como Chandra, como editor, no pudo encontrar ningún fallo matemático en el trabajo de Parker, siguió adelante y publicó el artículo en 1958. [23]
Durante los años 1990 a 1995, Chandrasekhar trabajó en un proyecto dedicado a explicar los argumentos geométricos detallados de los Philosophiae Naturalis Principia Mathematica de Sir Isaac Newton utilizando el lenguaje y los métodos del cálculo ordinario. El esfuerzo dio como resultado el libro Newton's Principia for the Common Reader , publicado en 1995.
Chandrasekhar también trabajó en la colisión de ondas gravitacionales [24] y perturbaciones algebraicas especiales. [25]
Chandrasekhar era sobrino de CV Raman , quien recibió el Premio Nobel de Física en 1930.
Chandrasekhar se casó con Lalitha Doraiswamy en septiembre de 1936, a quien conoció como compañera de estudios en el Presidency College . Se convirtió en ciudadano naturalizado de los Estados Unidos en 1953. Muchos lo consideraban cálido, positivo, generoso, modesto, meticuloso y abierto al debate, mientras que otros lo consideraban reservado, intimidante, impaciente y obstinado en lo que respecta a cuestiones no científicas, [21] e implacable con quienes ridiculizaban su trabajo. [26] Chandrasekhar era vegetariano . [27]
Chandrasekhar murió de un ataque cardíaco en el Hospital de la Universidad de Chicago en 1995, después de haber sobrevivido a un ataque cardíaco anterior en 1975. [21] Le sobrevivió su esposa, quien murió el 2 de septiembre de 2013 a la edad de 102 años . [28] Ella era una estudiante seria de literatura y música clásica occidental. [26]
En una ocasión, cuando estaba envuelto en una discusión sobre el Bhagavad Gita , Chandrasekhar dijo: "Me gustaría comenzar mis comentarios con una declaración personal para que mis comentarios posteriores no sean malinterpretados. Me considero ateo". [29] Esto también fue confirmado muchas veces en sus otras charlas. Kameshwar C. Wali lo citó diciendo: "No soy religioso en ningún sentido; de hecho, me considero ateo". [30] En una entrevista con Kevin Krisciunas en la Universidad de Chicago, el 6 de octubre de 1987, Chandrasekhar comentó: "Por supuesto, él ( Otto Struve ) sabía que yo era ateo, y nunca sacó el tema conmigo". [31]
En 1983, Chandrasekhar recibió la mitad del Premio Nobel de Física por sus estudios sobre los procesos físicos importantes para la estructura y evolución de las estrellas . Chandrasekhar aceptó este honor, pero le molestó que la cita solo mencionara su trabajo más temprano, ya que lo consideró una denigración del logro de toda una vida. Lo compartió con William A. Fowler .
El trabajo más notable de Chandrasekhar es el del límite astrofísico de Chandrasekhar . El límite da la masa máxima de una estrella enana blanca , ~1,44 masas solares , o equivalentemente, la masa mínima que debe superarse para que una estrella colapse en una estrella de neutrones o un agujero negro (después de una supernova ). El límite fue calculado por primera vez por Chandrasekhar en 1930 durante su viaje inaugural desde la India a Cambridge, Inglaterra, para sus estudios de posgrado. En 1979, la NASA bautizó al tercero de sus cuatro " Grandes Observatorios " en honor a Chandrasekhar. Esto se produjo tras un concurso de nombres que atrajo a 6.000 participantes de cincuenta estados y sesenta y un países. El Observatorio de rayos X Chandra fue lanzado y desplegado por el transbordador espacial Columbia el 23 de julio de 1999. El número de Chandrasekhar , un importante número adimensional de magnetohidrodinámica , lleva su nombre. El asteroide 1958 Chandra también lleva su nombre. El telescopio Chandra del Himalaya lleva su nombre. En las Memorias biográficas de los miembros de la Royal Society de Londres , RJ Tayler escribió: "Chandrasekhar fue un matemático clásico aplicado cuya investigación se aplicó principalmente a la astronomía y es probable que nunca más se vuelva a ver a alguien como él". [1]
Chandrasekhar supervisó a 45 estudiantes de doctorado. [42] Después de su muerte, su esposa Lalitha Chandrasekhar hizo una donación de su dinero del Premio Nobel a la Universidad de Chicago para el establecimiento de la Beca Conmemorativa Subrahmanyan Chandrasekhar. Otorgada por primera vez en el año 2000, esta beca se otorga anualmente a un candidato destacado para la escuela de posgrado en los programas de doctorado del departamento de física o del departamento de astronomía y astrofísica. [43] El Premio S. Chandrasekhar de Física del Plasma es un premio otorgado por la Asociación de Sociedades Físicas de Asia y el Pacífico (AAPS) a físicos de plasma destacados, que comenzó en el año 2014. [44]
El Instituto de Astrofísica Chandra (CAI) es un programa ofrecido a estudiantes de secundaria interesados en la astrofísica, dirigido por científicos del MIT [45] y patrocinado por el Observatorio de rayos X Chandra . [46] Carl Sagan lo elogió en el libro The Demon-Haunted World : "Descubrí lo que es la verdadera elegancia matemática gracias a Subrahmanyan Chandrasekhar". El 19 de octubre de 2017, Google mostró un Google Doodle en 28 países en honor al 107.° cumpleaños de Chandrasekhar y el límite de Chandrasekhar . [47] [48]
En 2010, con motivo del centenario de Chandra, la Universidad de Chicago llevó a cabo un simposio titulado Simposio del Centenario de Chandrasekhar 2010 al que asistieron astrofísicos destacados como Roger Penrose , Kip Thorne , Freeman Dyson , Jayant V. Narlikar , Rashid Sunyaev , G. Srinivasan y Clifford Will . Sus charlas de investigación se publicaron en 2011 como un libro titulado Flujos de fluidos hacia agujeros negros: un tributo a S. Chandrasekhar en el centenario de su nacimiento . [49] [50] [51]
Chandrasekhar publicó alrededor de 380 artículos [53] [1] durante su vida. Escribió su primer artículo en 1928, cuando todavía era estudiante universitario, sobre el efecto Compton [54] y el último artículo que fue aceptado para su publicación solo dos meses antes de su muerte fue en 1995, que trataba sobre la oscilación no radial de las estrellas. [55] La University of Chicago Press publicó artículos seleccionados de Chandrasekhar en siete volúmenes.
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