A  S  T  R  O  B  I  O  G  R  A  F  I  A  S 


 

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Willem de Sitter

(06 de mayo de 1872 – 20 de noviembre de 1934)

 

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Por Jesús A. Guerrero Ordáz.

Asociación Larense de Astronomía, ALDA.

 

 

Willem de Sitter fue un matemático, físico y astrónomo neerlandés que hizo importantes contribuciones a la cosmología física.

 

Nació el 06 de mayo de 1872 en la ciudad de Sneek, Países Bajos. Sus padres fueron Lamoraal Ulbo de Sitter y Catharine Theodore Wilhelmine Bertling. Lamoraal Ulbo de Sitter era juez y estaba firmemente en la tradición de la familia De Sitter de convertirse en abogados. Se esperaba que su hijo Willem siguiera la tradición familiar, pero tomó una carrera diferente por su amor por las matemáticas y las ciencias.

 

Willem asistió a la escuela secundaria en Arnhem, estudiando en el Arnhem Gymnasium. Después de graduarse, ingresó a la Universidad de Groningen con la intención de obtener un título en matemáticas.

 

Además de su amor por las matemáticas, disfrutaba de la física y la realización de experimentos. En la universidad obtuvo permiso para ayudar a Hermanus Haga en sus experimentos y como consecuencia, comenzó a trabajar en el Laboratorio Astronómico de Groningen.

 

Corría el año de 1896 y en el laboratorio, Jacobus Kapteyn, profesor de astronomía y mecánica teórica, estaba midiendo placas fotográficas que habían sido tomadas por el astrónomo David Gill como parte de un estudio fotográfico del cielo austral realizado en el Observatorio de Ciudad del Cabo.

 

David Gill visita el Laboratorio Astronómico de Groningen para discutir el progreso del trabajo realizado por Kapteyn y observa a De Sitter trabajando en un micrómetro de medida de placas.

 

Gill queda impresionado por la meticulosidad del trabajo de De Sitter y lo invita a trabajar en el Observatorio de Ciudad del Cabo, Suráfrica. De Sitter decide culminar primero su licenciatura en Groningen antes de viajar a Ciudad del Cabo.

 

En 1897 De Sitter viaja a Ciudad del Cabo y trabaja por espacio de dos años en su observatorio realizando estudios fotométricos y heliométricos (mediciones angulares). Por sugerencia de Gill trabaja en el estudio heliométrico de las lunas de Júpiter analizando imágenes tomadas desde el año 1891. Sus conclusiones son vertidas en su tesis doctoral en 1901 en la Universidad de Groningen.

 

El 06 de diciembre de 1898, De Sitter se casa con Eleonora Suermondt en Ciudad del Cabo, Sudáfrica, con quien tiene cuatro hijos, el primero de los cuales falleció a la edad de dos años.

 

Hendricus Gerardus van de Sande Bakhuyzen había sido profesor de astronomía y director del Observatorio Universitario de la Universidad de Leiden desde su nombramiento en 1872. Se retiró en 1908 y sus funciones se dividieron en dos, separándose la cátedra de astronomía de la dirección del Observatorio. De Sitter fue nombrado director de la cátedra de astronomía, mientras que Ernest-Frederich van de Sande Bakhuyzen, hermano de Hendricus Gerardus, fue nombrado director del Observatorio. Al tomar posesión de la cátedra, De Sitter dio su conferencia inaugural sobre Los nuevos métodos en mecánica celeste. Ernest-Frederich murió en 1918 y al año siguiente De Sitter fue nombrado director del Observatorio de Leiden además de su cátedra. Realizó una reorganización completa de la astronomía en Leiden dividiéndola en tres divisiones: Astronomía fundamental de posición o astrometría; Astrofísica; y Mecánica Celeste o astronomía teórica. Bajo su liderazgo fue uno de los principales centros astronómicos del mundo.

 

A este respecto, Jan Oort escribe:

 

A lo largo de los años en Groningen, así como más tarde, De Sitter mostró una actividad casi increíble. Al examinar varias de sus publicaciones más importantes, uno se sorprende por la rapidez con la que se suceden las discusiones sobre diferentes temas y por la cantidad de pensamiento crítico minucioso que cada una de ellas aporta. Ni una grave enfermedad que padeció durante algunos años, ni la dirección de un observatorio que se comprometió a reorganizar casi en su totalidad, ni sus constantes actividades en muchas materias relacionadas con la Universidad pudieron frenar el flujo de sus investigaciones científicas.

 

En 1913, De Sitter presentó un argumento basado en observaciones de sistemas de estrellas dobles que demostraron que la velocidad de la luz era independiente de la velocidad de la fuente. Dejó de lado los intentos que se habían hecho hasta ese momento para encontrar teorías de emisión de luz que dependían de la velocidad de la fuente pero que no entraban en conflicto con la evidencia experimental.

 

De Sitter mantuvo correspondencia con Paul Ehrenfest en 1916, y propuso que un espacio-tiempo de cuatro dimensiones encajaría con los modelos cosmológicos basados ​​en la relatividad general. Publicó una serie de artículos en los años 1916 – 1917 sobre las consecuencias astronómicas de la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Encontró soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein en ausencia de la materia. Esto era significativo ya que Mach había establecido el principio de que los marcos de referencia inerciales locales estaban determinados por la distribución de masa a gran escala en el Universo.

 

Ante esta disyuntiva, De Sitter preguntó: Si no existe otra materia que no sea el cuerpo de prueba, ¿tiene inercia?

 

El trabajo de De Sitter condujo directamente a la expedición de Arthur Eddington en 1919 para medir la desviación gravitacional de los rayos de luz que pasan cerca del Sol, resultados que, en ese momento, solo podían obtenerse durante un eclipse. De Sitter, a diferencia de Einstein, sostenía que la relatividad en realidad implicaba que el Universo se estaba expandiendo, resultados teóricos que luego fueron verificados observacionalmente y solo entonces aceptados por Einstein.

 

De hecho, Einstein había introducido la constante cosmológica en 1917 para resolver un problema significativo relacionado con el Universo, que también había preocupado a Isaac Newton: ¿Por qué el Universo no colapsa bajo la atracción gravitacional? Esta constante de integración, bastante arbitraria, que introdujo Einstein, admitiendo que no estaba justificada por nuestro conocimiento real de la gravitación, fue posteriormente considerada por él como "el mayor error de mi vida". Sin embargo, De Sitter escribió en 1919 que el término:

 

... resta valor a la simetría y elegancia de la teoría original de Einstein, uno de cuyos principales atractivos era que explicaba tanto sin introducir ninguna hipótesis nueva o constante empírica.

 

En la década de 1990, la evidencia observacional sugirió que la expansión del Universo se está acelerando. Una forma de incorporar esto al modelo relativista es reintroducir la constante cosmológica. Esta sigue siendo un área de investigación extremadamente activa.

 

En 1932, Einstein y De Sitter publicaron un artículo conjunto en el que proponían el modelo Einstein–De Sitter del Universo. Esta es una solución particularmente simple de las ecuaciones de campo de la relatividad general para un Universo en expansión. Argumentaron en este documento que podría haber grandes cantidades de materia que no emite luz y no ha sido detectada. Esta materia, ahora llamada materia oscura, se ha demostrado desde entonces que existe mediante la observación de sus efectos gravitacionales. Sin embargo, la materia oscura postulada por Einstein y De Sitter en 1932 sigue siendo un misterio, ya que su naturaleza aún se desconoce, pero es objeto de importantes esfuerzos de investigación en la actualidad.

 

Aunque De Sitter es más conocido por este trabajo sobre relatividad, hizo muchas otras contribuciones de gran importancia. Su doctorado había sido sobre los satélites de Júpiter y mantuvo el interés por este tema a lo largo de su vida. Usó datos sobre eclipses de satélites que datan de 1668 para producir datos definitivos sobre los elementos orbitales y las masas de los cuatro satélites. Publicó la discusión teórica en tres artículos en 1918, 1919 y 1925. Finalmente en 1929 produjo sus resultados definitivos, pero aún estaba trabajando en tablas de los movimientos de los satélites cuando murió en 1934. Durante sus investigaciones sobre los tiempos de los eclipses de las lunas de Júpiter, se dio cuenta de que sus datos estaban siendo afectados por variaciones en la velocidad de rotación de la Tierra. Inmediatamente, De Sitter tuvo otro tema para el que tenía precisamente las habilidades adecuadas para hacer un gran avance. Su estudio mostró que existe una fricción de marea variable que afecta tanto a la Tierra como a la Luna y, además, cambios repentinos que ocurren en el momento de inercia de la Tierra.

 

Otro estudio que llevó a cabo De Sitter fue refinar los datos de las constantes fundamentales de la astronomía. Simon Newcomb había publicado valores para estas constantes en 1895 y en un acuerdo internacional bastante notable en París en 1896, se había decidido que las efemérides de todos los países del mundo deberían utilizar los valores de Newcomb para estas constantes. En 1915 De Sitter publicó su primer artículo sobre la mejora de estos valores, en donde se ocupaba casi por completo de la figura y composición de la Tierra.

 

Su segundo artículo sobre las constantes fundamentales se publicó en 1927 y se ocupó de las constantes asociadas con la precesión, la nutación, el paralaje solar, el paralaje lunar y la masa de la Luna. En el momento de su muerte, De Sitter casi había completado una nueva actualización de estas constantes.

 

Se otorgaron muchos honores a De Sitter por sus destacadas contribuciones. Recibió la Medalla de Oro Watson de la Academia Nacional de Ciencias en 1929. La medalla le fue entregada en Washington, Estados Unidos por Armin Otto Leuschner, profesor de astronomía de la Universidad de California.

 

En 1931, De Sitter recibió la Medalla Bruce de la Sociedad Astronómica del Pacífico. También en 1931 recibió la Medalla de Oro de la Real Sociedad Astronómica por sus investigaciones teóricas sobre las órbitas de los satélites de Júpiter, y por su contribución a la Teoría de la Relatividad. Fue elegido presidente de la Unión Astronómica Internacional y ocupó este cargo desde 1925 hasta 1928.

 

De Sitter sufrió molestias en el pecho durante varios años, pero pareció superarlas. Sin embargo, murió de neumonía a la temprana edad de sesenta y dos años, el 20 de noviembre de 1934 en la ciudad de Leiden, Países Bajos.

 

 El 25 de noviembre de 1934, en el New York Times apareció un homenaje póstumo en donde se lee:

 

En el trabajo De Sitter vemos al matemático creativo en su mejor momento... vemos al artista en el que los frenéticos vuelos de la imaginación están restringidos por el formalismo de un lenguaje simbólico y la evidencia de la observación. Sólo el músico puede comprender plenamente lo que debe haber significado para De Sitter ver el cosmos moldeándose de nuevas formas en sus fórmulas… Como notas musicales, los símbolos que representan fuerzas y masas que fueron adivinadas más que conocidas, se organizaron en un mensaje coherente que revelaron un Universo totalmente nuevo... El Universo en expansión de De Sitter debe considerarse como algo más que una conclusión inexorable extraída de un tipo de lógica más estricta con la que la mente humana está familiarizada. Es poesía de un nuevo tipo: la forma en que los científicos escriben una epopeya.

 

Referencia:

https://mathshistory.st-andrews.ac.uk/Biographies/Sitter/