El objetivo de un astrofísico es aproximarse a una comprensión racional del Universo, en palabras llanas, entender cómo funciona: saber por qué brillan el Sol y las estrellas, conocer sus distancias y cuánto miden y pesan, cómo se mueven, de qué están hechos, cómo evolucionan, cómo giran las galaxias, cuál fue el origen y será el destino del Universo, etc. Prácticamente su única información está en la luz de los objetos astronómicos, así que debe hacer observaciones para detectarla y estudios teóricos para interpretar su mensaje.
Parte de datos reales procedentes de observaciones previas o de instrumentos a bordo de satélites, u obtenidos por el propio astrónomo, que se analiza con ayuda del ordenador. Los investigadores más teóricos realizan desarrollos físico-matemáticos o simulaciones numéricas de escenarios astrofísicos. Y ya no hacen los cálculos en papel, sino con potentes medios informáticos. Estos dos tipos de trabajo se necesitan mutuamente porque en último término el análisis de las observaciones debe concluir en su interpretación física y los modelos teóricos deben responder a lo observado.
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