Las Hiper-gigantes son las estrellas más luminosas conocidas en nuestro Universo
Hace algún tiempo que salió la noticia en los medios: “Un equipo de científicos europeos, entre ellos investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha hecho públicos los resultados de 30 años de investigación sobre la estrella hiper-gigante HR 8752, que han revelado el eslabón perdido en la evolución de este tipo de astros. Concretamente, han descubierto que, la región inestable conocida como Vacío Evolutivo Amarillo, puede cambiar profundamente la evolución de una estrella ya que, en estas tres décadas, HR 8752 ha aumentado de forma espectacular su temperatura superficial en 3.000 Kelvin (K) a su paso por esta región.”
Los resultados obtenidos venían a desvelar algunos misterios que antes, no tenían explicación.
Informaron sobre el hallazgo y dieron los detalles: “Las hiper-gigantes –de las que solo se conocen 12 en la Vía Láctea–son las estrellas más luminosas que se conocen en la actualidad en el universo. Pueden llegar a ser hasta millones de veces más brillantes que el Sol y tener un tamaño de varios cientos de radios solares, con temperaturas superficiales de entre los 3.500 K y los 35.000 K. En concreto, HR 8752 es unas 250.000 veces más luminosa que el Sol y puede ser observada con prismáticos en la constelación del hemisferio norte de Casiopea.”
Comparación entre los tamaños del Sol y VY Canis Majoris, una hiper-gigante. Se trata de la estrella roja más grande conocida. Cuando miramos la reseña de este tipo de estrellas, en casi cualquier sitio que podamos mirar nos dicen algo parecido a esto:
“Una hipergigante (hypergiant en inglés) es una estrella excepcionalmente grande y masiva, incluso mayor que una supergigante. Su masa puede ser de hasta 1000 veces la masa de nuestro Sol, próxima al límite máximo teórico, el cual establece que la cantidad de masa en una estrella no puede exceder las 120 M☉ (masas solares). Este límite en masa está asociado a la luminosidad de Eddington, por el que estrellas más masivas simplemente no pueden estar en equilibrio al vencer la presión de radiación interna a la fuerza gravitacional: producirían tanta energía que se desprenderían de la masa en exceso de las 120 M☉. Aun así, algunas hipergigantes aparentan tener más de 100 M☉ e, inclusive, haber tenido, inicialmente, entre 200 y 250 M☉, al contrario de lo que predicen las teorías actuales sobre la formación y evolución estelar.”
Sumergida en la Nebulosa del Homúnculo
Lo que más arriba se explica, es decir, que cuando una estrella tiene más de 120 masas solares, su propia radiación la podría destruir y, para evitarlo, eyecta material estelar al espacio evitando su propia destrucción.
Eta Carinae podría estar a punto de explotar. Pero nadie sabe cuándo -lo mismo podría ser mañana que tardar cientos de miles o millones de años- Eta Carinae es una de edsas estrellas masiva – aproximadamente 100 veces mayor que nuestro Sol – hace que sea un excelente candidato para una supernova que sembrará el espacio interestelar de gas y polvo y materiales complejos del que, de nuevo, volverán a surgir estrellas y mundos. Los registros históricos muestran que hace unos 150 años Eta Carinae sufrió una explosión inusual que la convirtió en una de las estrellas más brillantes del cielo austral.
Eta Carinae, en la Nebulosa Keyhole, es la única estrella en la que actualmente se han detectado emisiones de luz LASER de manera natural. La imagen de arriba fue tomada en 1996, fue resultado de sofisticadas combinaciones de procesamiento de imágenes y los procedimientos diseñados para llevar a cabo nuevos detalles de la nebulosa que rodea a esta inusual estrella perdida entre las brumas del material que eyecta para evitar su muerte. Ahora son claramente visibles dos lóbulos, una región central caliente, y extrañas rayas radiales. Los lóbulos están llenos de carriles de gas y polvo que absorben la luz azul y ultravioleta emitida cerca del centro. Las rayas siguen sin explicación. ¿Estos indicios nos dicen cómo se formó la nebulosa? ¿ Sabremos algún día cuando Eta Carinae explotará?
Debajo de estas imágenes, en la prensa se pudio leer: “Descubierta una estrella monstruosa con 300 veces la masa del Sol, el astro rompe todos los récords y previsiones teóricas. Una estrella de 300 veces la masa de nuestro Sol es algo no sólo nunca visto hasta ahora sino también completamente inesperado para los astrónomos, que estimaban el límite máximo de masa en unas 150 veces la solar. Pero la han encontrado. Todavía se la conoce sólo por su anodino nombre oficial, R136a, y la han localizado unos científicos en la nebulosa Tarántula, de la galaxia vecina Gran Nube de Magallanes, a unos 165.000 años luz de distancia de la Tierra. “La existencia de un monstruo así, millones de veces más luminoso que el Sol, y perdiendo peso por los intensos vientos estelares, puede ayudarnos a responder una pregunta clave. ¿Cómo de masivas pueden ser las estrellas?”.
Una estrella enana roja que son las más abundantes del Universo y las que tienen mayor edad. Otra estrella como nuestro Sol, una estrella celeste claro super-masiva y otra última de dimensiones inconmensurables. Las estrellas que han sido profundamente estudiadas en todas sus variantes, formas y colores, tienen aún algunos secretos que tenemos que desvelar.
Alguna vez me he referido aquí a R. Leporis, que es un capricho estelar. En el espacio existen muchas estrellas que, de poder saber de ellas nos dejarían sumidos en el mayor de los asombros. Las hay de Carbobo como R. Lepori, de Circonio, de Litio, de Manganeso, de estroncio, de Helio, de bario, de manganeso-mercurio, de metales pesados, de silicio, de tecnecio, de neutrones, y… ¿por qué no podría incluso existir algunas de Quarks?
Aquí tenemos a R Leporis, una estrella de Carbono a la que se puso el nombre de la “Estrella Carmesí”, o, la “Gota de Sangre”.
“R Leporis (R Lep / HD 31996 / HR 1607) es una estrella variable de la constelación de Lepus, cerca del límite con Eridanus. Visualmente es una estrella de un color rojo vívido, cuyo brillo varía entre magnitud aparente +5,5 y +11,7. Descubierta por John Russell Hind en 1845, es también conocida como Estrella carmesí de Hind.”
A una distancia aproximada de 1100 años luz, R Leporis pertenece a la rara clase de estrellas de carbono, siendo su tipo espectral C6. En estas estrellas, los compuestos de carbono no permiten pasar la luz azul, por lo que tienen un color rojo intenso. En R Leporis la relación carbono–oxígeno estimada es 1,2, más del doble que la existente en el Sol. Tiene un radio entre 480 y 535 veces más grande que el radio solar, equivalente a 2,2 – 2,5 UA. Si estuviese en el centro del Sistema Solar, su superficie se extendería más allá de la órbita de Marte. Su temperatura superficial, extremadamente baja para una estrella, está comprendida entre 2050 y 2290 K. Brilla con una luminosidad entre 5200 y 7000 veces superior a la del Sol, siendo la mayor parte de la energía radiada como radiación infrarroja.çç
En la imagen podemos contemplar como algo que nos parece tan enorme como el Sol, puede quedar empequeñecido al lado de otros astros de cuya inmensidad ni podíamos imaginar que pudieran existir. Arriba Betelgeuse se exhibe presumida al lado de las otras estrellas que, siendo grandes y muy grandes, no piueden compararse a grandiosidad. Sin embargo, aún las hay mucho masa grandes que ella.
Ahora es Antares la que se puede pavonear ante las demás
Del grupo destaca Antares, una supergigante M 1,5, 10 000 veces más luminosa que el Sol y con un diámetro que es probablemente más de 500 veces el del Sol. Nos contempla desde 520 a.l. de distancia y tiene una compañera enana. Su color es el rojo intenso.
Aldebaran, la estrella Alfa Tauri, es una Gigante K5. Aparentemente forma parte del grupo de estrella de las Hyades, aunque en realidad sólo está a 60 a.l., aproximadamente la mitad de la distancia del cúmulo.
Betelgeuse, la estrella Alfa Orionis, la décima más brillante del cielo, es una gigante tipo M2 que es una variable semirregular. Se dice que está a unos 400 a.l. de la Tierra y su luminosidad es 5000 veces superior a la del Sol pero, si se encuentra a la misma distancia de la Asociación de Orión (como algunos postulan), la luminosidad verdadera sería de 50 000 veces la del Sol. Su diámetro es cientos de veces el del Sol. Su brillo varía a medida que se expande y contrae en tamaño.
Arthurus es la estrella Alfa Boötis, magnitu -o,o4, la estrella más brillante al norte del ecuador celeste y la cuarta más brillante de todo el cielo. Es una gigante K 1 situada a 35 a.l.
Rigel, la estrella Beta Orionis de magnitud o,12 es una gigante B 8 situada a 1 400 a.l., su luminosidad es de unas 150 000 veces la del Sol, tiene una compañera de magnitud 6,8, que es a su vez una binaria espectroscópica.
Al lado de estas gigantes, el Sol y otras estrellas resultan minúsculos como podemos ver en la imagen y, sin embargo, ya sabemos todos la importancia que nuestro Sol tiene para hacer posible la vida en la Tierra.
¡No por pequeño se es insignificante! Ya sabéis: ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas!
El grupo de tres estrellas gigantes Pismis 24-1 (CSIC).
Mucho antes de que Russell descubriera la estrella carmesí y Johannes Hevelius quedara fascinado por Mira, la estrella maravillosa, los astrónomos árabes se fijaron en una estrella de la constelación de Perseo que cambiaba de brillo cada tres días, con una pauta muy regular y acentuada. Los árabes escribieron una de las escasas páginas destacadas de la astronomía medieval, paliando de alguna manera la importante decadencia que sufrió esta ciencia en ese período en Europa y el Mediterráneo en el periodo comprendido entre Ptolomeo y Copérnico, que duró un milenio y medio.
Bueno, hablar aquí de las estrellas que conocemos bien y de sus historias resulta entretenido y nos enseña un poco de la historia estelar en objetos individuales y determinados que, por una u otra razón tienen destacadas razones para que los astrónomos se fijaran en ellos. Por ejemplo, de Eta Carinae (antes mencionada y cuya imagen tenéis arriba), es una variable irregular hiper-gigante, que llegó a ser la segunda estrella más brillante del cielo.
Es una variable azul luminosa con magnitud absoluta de -10, y es clasificada oficialmente como una estrella S Doradus. Se encuentra dentro de un cúmulo de estrellas masivas y una masa estimada en 100 masas solares, en tiempos se llegó a creer que era la estrella más masiva de la Galaxia. El único espectro visible es el de la Nebulosa del Homúnculo que la rodea. Eta Carinae es una intensa fuente infrarroja y su importante pérdida de masa (alrededor de 0,1 masas solares por año) tiene asociadas energías próximas a las de algunas supernovas y, teniéndola a unos 8000 años-luz, lo mejor será estar vigilante, ya que, aunque son distancias inmensas…Nunca se sabe lo que un monstruo de ese calibre nos podría enviar.
Estrellas masivas como Eta Carinae, Betelgeuse, Arthurus, Antares y tantas otras que ahora sabemos que existen nos llevan a saber que, cuando mueren, se pueden convertir en otros objetos distintos como, por ejemplo:
Estrellas de Neutrones
Estrellas que se forman a partir de estrellas masivas (2-3 masas solares) cuando al final de sus vidas, agotado el combustible nuclear de fusión, quedan a merced de la Gravedad que no se ve frenada por la fusión nuclear, y, en ese momento, la estrella comienza a contraerse bajo su propio peso, de forma tal que, los protones y electrones se funden y se convierten en neutrones que, al verse comprimidos tan violentamente, y, no pudiendo permitirlo por el principio de exclusión de Pauli, se degeneran y y hacen frente a la fuerza gravitatoria, consiguiendo así el equilibrio de lo que conocemos como estrella de neutrones de intenso campo electromagnético y rápida rotación. Estos objetos, después de los Agujeros Negros, son los más densos que se conocen en el Universo, y, su masa podría pesar 1017 Kg/m3.
¿Estrella de Quarks?
Nadie sabe si las estrellas de quarks existen, pero se publicó en Science un artículo que muestra cómo distinguirlas de las estrellas de neutrones cuando …
Es hipotética, aún no se ha observado ninguna pero se cree que pueden estar por ahí, y, si es así, serían mucho más densas que las de neutrones, ya que, ni la degeneración de los neutrones podría parar la Fuerza de la Gravedad que sería frenada por los Quarks que también, son fermiones.
Si la estrella no es masiva, y tiene una masa como la del Sol, su final será la de convertirse en una ¡Estrella Enana Blanca!
Nuestro Sol es de esta clase de estrellas y, tampoco su densidad se queda corta, ya que, alcanzan 5 x 108 Kg/m3. Aquí, cuando la estrella implosiona y comienza a comprimirse bajo su propio peso por la fuerza de Gravedad, como ocurrió con la estrella de Neutrones, aparece el Principio de Exclusión de Pauli, el cual postula que los fermiones (los electrones son fermiones) no pueden ocupar el mismo lugar estando en posesión del mismo número cuántico, y, siendo así, se degeneran y hace que, la compresión de la estrella por la Gravedad se frene y vuelve el equilibrio que la convierte en estrellas enana blanca.
El fenómeno de convertirse en enana blanca ocurre cuando la estrella original tiene una mása máxima posible de 1,44 masas solares, el límite de Shandrashekar, si fuera mayor se convertiría en estrella de neutrones. Y, siendo mayor la masa de 3-4 masas solares, su destino sería un agujero negro.
Nos despediremos con estas bellas imágenes de sendas Nebulosas Planetarias como, un día lejano aun en el futuro, nos mostrará nuestro Sol al llegar al término de su vida. Ese será su final: Una bonita Nebulosa Planetaria con una estrella enana blanca en en el centro.
Claro que, tampoco ese será el final para el Universo en el que, nuevas estrellas seguirán naciendo para hacer posible que, mundos como la Tierra puedan, con su luz y su calor, hacer surgir formas de vida que, como la nuestra, pueda alcanzar la consciencia de Ser y, a partir de ahí… comenzará otra nueva aventura que será digna de contar.
Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre los atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.
Hasta el momento sólo sabemos de la vida en la Tierra
Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar. Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es. Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagan infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.
Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas. Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra habiendo tenido efectos catastróficos. Somos afortunados al tener la protección de la luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.
La caída en el Planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución.
Cuando comento éste tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron. Sin embargo, a aquel suceso catastrófico para los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo. Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.
La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos. Se desarrollo la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores. Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que, hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros. Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros, en comparación, llevamos tres días y, desde luego, ¡la que hemos formado!
En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. Hay algo inusual en esto. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.
Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia. El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro. Al menos, en el primer sistema Solar habitado observado ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida- algo más extenso.
La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua. En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual. Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.
Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.
A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el Universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un Universo grande y frío en el que, es difícil la aparición de la vida, y, en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.
En estas Nebulosas moleculares gigantes, nacen nuevas estrellas, nuevos mundos, y… ¡NUevas formas de vida?
La vida ha proliferado por todo el Universo, eso es lo que nos dice la lógica, existen cientos de miles de millones de estrellas como nuestro Sol, y, en todos aquellos mundos que las orbitan y están situados en la zona habitable… ¡Allí habrá surgido la Vida! Que, como en nuestro planrta Tierra, se habrá abieto paso sin que nada ni nadie lo impida.
Creo que la clave está en los compuestos del carbono, toda la vida terrestre actualmente conocida exige también el Agua como disolvente. Y como para el carbono, se supone a veces que el agua es el único producto químico conveniente para cumplir este papel. El amoníaco (el nitruro de hidrógeno) es la alternativa ciertamente al agua, la más generalmente posible propuesta como disolvente bioquímico. Numerosas reacciones químicas son posibles en disolución en el amoníaco, y el amoníaco líquido tiene algunas semejanzas químicas con el agua. El amoníaco puede disolver la mayoría de las moléculas orgánicas al menos así como el agua, y por otro lado es capaz de disolver muchos metales elementales. A partir de este conjunto de propiedades químicas, se teorizó que las formas de vida basada en el amoníaco podrían ser posibles. También se dijo del Silicio. Sin embargo, ninguno de esos elementos son tan propicios para la vida como el Carbono y tienen, como ya sabemos, parámetros negativos que no permiten la vida tal como la conocemos.
El UNiverso es igual en todas partes y, en todas sus regiones (en exactas condiciones), suceden las midmas cosas.
Hasta el momento, todas las formas de vida descubiertas en la Tierra, están basadas en el Carbono.
Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono. La mayoría de los estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el Universo se centran en formas de vida similares a nosotras que habiten en planetas parecidos a la Tierra y necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc. En este punto, parece lógico recordar que antes de 1957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el Universo.
Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía. Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del Universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del Universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.
Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del Universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo. Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el Universo, se hablará de miles de millones de años.
Todas las células están formadas por elementos químicos que al combinarse forman una amplia variedad de moléculas que a su vez forman agregados moleculares y éstos los diversos organelos celulares. Los elementos constitutivos de las biomoléculas más importantes son:
C: Carbono
H: Hidrógeno
O: Oxígeno
N: Nitrógeno
También son importantes los siguientes:
P: Fósforo
Fe: Hierro
S: Azufre
Ca: Calcio
I: Yodo
Na: Sodio
K: Potasio
Cl: Cloro
Mg: Magnesio
F: Flúor
Cu: Cobre
Zn: Zinc
Las biomoléculas pertenecen a cuatro grupos principales denominados:
Glúcidos o Hidratos de Carbono
Lípidos
Proteínas
Ácidos Nucleicos
Todos tienen encomendadas sus funciones.
A veces, nuestra imaginación dibuja mundos de ilusión y fantasía pero, en realidad… ¿serán sólo sueños?, o, por el contrario, pudieran estar en alguna parte del Universo todas esas cosas que imaginamos aquí y que pudieran estar presentes en otros mundos lejanos que, como el nuestro…posibilito la llegada de la vida.
Sí, imaginamos demasiado pero… ¿Qué hay más poderoso que la imaginación?
Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.
¿Cuántos secretos están en esos números escondidos? La mecánica cuántica (h), la relatividad (c), el electromagnetismo (e–), Gravedad G. Todo eso está ahí escondido. El número 137 es un número puro y adimensional, nos habla de la constante de estructura fina alfa (α), y, el día que sepamos desentrañar todos sus mensajes… ¡Ese día sabremos!
Extraños mundos que pudieran ser
Podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y, la vida no sería posible en ellos. Aumentemos la constante de estructura fina más grande y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente.
Hay cambios infinitesimales que seguramente podrían ser soportados sin notar cambios perceptibles, como por ejemplo en la vigésima cifra decimal de la constante de estructura fina. Si el cambio se produjera en la segunda cifra decimal, los cambios serían muy importantes. Las propiedades de los átomos se alteran y procesos complicados como el plegamiento de las proteínas o la replicación del ADN pueden verse afectados de manera adversa. Sin embargo, para la complejidad química pueden abrirse nuevas posibilidades. Es difícil evaluar las consecuencias de estos cambios, pero está claro que, si los cambios consiguen cierta importancia, los núcleos dejarían de existir, no se formarían células y la vida se ausentaría del planeta, siendo imposible alguna forma de vida.
“Es difícil formular cualquier teoría firme sobre las etapas primitivas del universo porque no sabemos si hc/e2 es constante o varía proporcionalmente a log(t). Si hc/e2 fuera un entero tendría que ser una constante, pero los experimentadores dicen que no es un entero, de modo que bien podría estar variando. Si realmente varía, la química de las etapas primitivas sería completamente diferente, y la radiactividad también estaría afectada. Cuando empecé a trabajar sobre la gravedad esperaba encontrar alguna conexión ella y los neutrinos, pero esto ha fracasado.” – Dirac
Las constantes de la naturaleza ¡son intocables!
Ahora sabemos que el Universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y, la gravitación nos dice que la edad del Universo esta directamente ligada con otros propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.
Ahora, cuando miramos el Universo, comprendemos, en parte, lo que ahí está presente.
Puesto que el Universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz. Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso. Como hemos visto, la densidad del Universo es hoy de poco más que 1 átomo por M3 de espacio. Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres. Si existe en el Universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.
La expansión del Universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotras, diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión, permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es solo una cuota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el Universo.
Cuando a solas pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos. Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas, nosotros si podemos hacer todo eso y más.
La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón b, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina a, que es aproximadamente 1/137. Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?
Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar. Incrementemos b demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de Beta (aF) el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.
Si en lugar de a versión b, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte aF, junto con la de a, entonces, a menos que aF > 0,3 a½, los elementos como el carbono no existirían.
No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos. Si aumentamos aF en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón → helio-2.
Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros. Por el contrario, si aF decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida.
Hasta donde sabemos, en nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario. El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas que llegaran a poder cristalizar los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono… Si miramos por ahí, encontraremos múltiples noticias como estas:
Telescopio Spitzer de la NASA ha detectado los pilares de la vida en el universo distante, aunque en un entorno violento. Ha posado su poderoso ojo infrarrojo en un débil objeto situado a una distancia de 3.200 millones de años luz (recuadro), Spitzer ha observado la presencia de agua y moléculas orgánicas en la galaxia IRAS F00183-7111.
Como podemos ver, amigos míos, la vida, como tantas veces vengo diciendo aquí, pulula por todo el Universo en la inmensa familia galáctica compuesta por más de ciento veinticinco mil millones y, de ese número descomunal, nos podríamos preguntar: ¿Cuántos mundos situados en las zonas habitables de sus estrellas habrá y, de entre todos esos innumerables mundos, cuántos albergaran la vida?
A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el universo como algo natural, ellos abogan por la inevitabilidad de un universo grande y frío en el que es difícil la aparición de la vida. Yo (como muchos otros), estoy convencido de que la vida es, de lo más natural en el universo y estará presente en miles de millones de planetas que, como la Tierra, tienen las condiciones para ello. Una cosa no se aparta de mi mente, muchas de esas formas de vida, serán como las nuestras aquí en la Tierra y estarán también, basadas en el Carbono. Sin embargo, no niego que puedan existir otras formas de vida diferentes a las terrestres.
Las grandes construcciones existentes por casi todo el mundo, de cuyas enormes estructuras no podemos dar una explicación, han quedado en el Historia de la Humanidad como un gran misterio.
Cuando contemplamos las obras y grandes estructuras que dejaron nuestros antepasados de las distintas civilizaciones, lo único que podemos hacer es preguntarnos: ¿Cómo pudieron? ¿De qué medios se valieron? No tenemos señales de tecnologías avanzadas y, sin embargo… ¡Ahí están!
Hablamos de grandes Civilizaciones perdidas, y de otras que, muy avanzadas, emigraron de la Tierra después de dejarnos los conocimientos suficientes para salir adelante. Nos dicen que algún día lejano en el Futuro, volverán.
La imaginación siempre ha formado parte (una parte bastante importante), de nuestros deseos y nuestros sueños. Y, siendo cierto que existen estructuras del pasado que no sabemos explicar en el sentido de que, el tiempo en el fueron construidas, no existían los medios que lo hiciera posible.
Un misterio de los muchos que no hemos podido desvelar.
Las construcciones megalíticas del pasado desafían nuestra comprensión, combinando ingeniería monumental, alineaciones adtronómicas y el transporte de bloques de piedra de hasta cien toneladas. Aunque a menudo se perciben como inexplicables, los arqueólogos e ingenieros han logrado explicar cómo estas civilizaciones dominaron la física y el trabajo colaborativo sin maquinaria moderna.
Se ven desde el aire, ¿cóno las hicieron con esa precisión?
Son antiguos geoglifos ubicados dentro del desierto de Nazca y que se destacan por estar compuestas por figuras que poseen diversos diseños dentro de la superficie terrestre. Estas formas pueden ser geométricas, zoomorfas y fitomorfas y se extienden sobre una superficie de 450 Km². Las longitudes de estas impresionantes figuras oscilan entre 50 y 300 metros. El misterio de estos geoglifos radica en lo complejo que pudo significar hacerse desde el suelo, porque son figuras estilizadas y realizadas a un solo trazo.
Nosotros, las pesonas normales y no expertas en la materia, las contemplamos y, no pocas veces, abrimos la boca asombrados. Los Ingenieros y expertos en estas cuestiones, se devanan los sesos buscandoi una explicacion a tales maravillas, ¿simplemente con las manos y la fuerza bruta? No, creo que detrás de todas estas asombrosas obras, estuvieron unas Mentes provilegiadas que sabían de matemáticas, de física, de equilibrio, de simetrías….
Si ponemos a 500 chimpancés a teclear en el ordenador durante 5 años, no es posoible que, algunos de ellos, escriba unos versos como los de G. A. Becqauer, o, una obra como la de Chaquespeare o Cervasntes.
El misterio segui´ra ahí por mucho tiempo, lo que nos da la oportunidad de formular las conjeturas que tanto nos gustan. “No sería que estuvieron aquí unos extraterrestres, que hicieron los planos y dirigieron las obras, poniendo ellos la maquinaria que más tarde se llevaron? O, también podría ser…
Fue un evento clave hace unos 540 millones de años, marcando el inicio del Paleozoico, donde la vida marina experimentó una diversificación sin precedentes, apareciendo la mayoría de los principales planes corporales animales (filos) en un corto período geológico, sentando las bases de los ecosistemas modernos con criaturas como Anomalocaris y los primeros con caparazones duros. No fue una “explosión” instantánea, sino una rápida radiación evolutiva que transformó la vida de formas simples a complejas en los océanos, mucho antes de la era de los dinosaurios.
Características de la Explosión Cámbrica
Aparición de Filos: Surgieron aproximadamente cincuenta grandes grupos de organismos, incluyendo los antepasados de moluscos, artrópodos y cordados.
Diversificación Rápida: En unos pocos millones de años, los océanos se llenaron de animales con características novedosas como caparazones, ojos complejos y apéndices.
Registro Fósil: Eventos como los de Burgess Shale (Canadá) revelan esta riqueza, mostrando una gran variedad de organismos marinos incluyendo depredadores como Anomalocaris.
Base de Ecosistemas Modernos: Estableció los cimientos para las redes tróficas y la diversidad que vemos hoy en día.
Puedes ver en este video la importancia de la explosión cámbrica y los factores que influyeron en ella.
Antiguas medusas habrían sido la primera manifestación de la vida compleja hace más de 2 mil millones de años. En la tercera imagen: Recreación artística de medusas nadando en un mar poco profundo: estos macrofósiles lobulados vivieron hace 2,1 mil millones de años en un mar interior creado por la colisión de dos continentes.
Crédito: Abderrazzak El Albani / University of Poitiers.
Escenas del Jurásico
“El Jurásico es el segundo sistema y período del Mesozoico en la escala temporal geológica. Sucede al Triásico y precede al Cretácico. Duró unos 58 millones de años, comenzando hace 201 millones de años y acabando hace 143 millones de años.[2] Debe su nombre a la cadena montañosa del Jura, en los Alpes, lugar donde el geólogo prusianoAlexander von Humboldt identificó este sistema en 1795. Refiriéndose a esos mismos terrenos del Jura, el término Jurásico fue acuñado por primera vez en 1829 por el naturalista francés, Alexandre Brongniart en su obra Tableau des terrains qui composent l’écorce du globe ou essai sur la structure de la partie connue de la terre (Descripción de los terrenos que constituyen la corteza de la Tierra o ensayo sobre la estructura de la parte conocida de la Tierra).”
El Jurásico se divide en Inferior, Medio y Superior, también conocidos en Europa como Lias, Dogger y Malm, términos hoy obsoletos.”
El Cretácico: Una etapa fascinante.
“A lo largo de los siglos, la Tierra ha pasado por muchos eventos geológicos, siendo en un principio muy diferente a como la conocemos actualmente. Hubo una época en la que los seres humanos no existíamos, ni tampoco nuestros continentes, sino que el planeta era dominado por otras especies en tierras muy diferentes a las nuestras. Estos periodos tan antiguos se pueden dividir en diferentes etapas.”
Ahora nos hablan del “Cambio Climático” y blanden la amenaza sobre nosotros para manipular nuestra forma de vida, queriendo implantarnos una serie de restricciones acusándonos de ser los responsables de ese Cambio del clima en el planeta. Y, simplemente, con retrotraernos en el Tiempo, podemos comprobar y confirmar que, esos cambios climáticos son cíclicos, que la Tierra y sus Continentes no dejan de moverse debido a las placas tectónicas que:
” Influyen en el clima al redistribuir continentes, alterando corrientes oceánicas y patrones de calor, controlando el ciclo del carbono a largo plazo mediante volcanes y meteorización (como un termostato), formando montañas que modifican el aire y la precipitación, y afectando la albedo (reflectividad) de la Tierra, todo lo cual regula la temperatura y la composición atmosférica a escalas de tiempos geológicas.”
Mecanismos Clave:
Ciclo del Carbono:
Liberación: Los volcanes asociados a la subducción devuelven CO₂ al manto y luego a la atmósfera, manteniendo el planeta cálido.
Secuestro: La elevación de montañas por colisión expone rocas frescas a la meteorización, que absorbe CO₂ atmosférico, enviándolo al océano y luego al interior de la Tierra, actuando como un “termostato” planetario.
Distribución de Continentes y Corrientes Oceánicas:
El movimiento de placas cambia la ubicación de los continentes y la forma de los océanos. Esto altera drásticamente las corrientes marinas, que son vitales para transportar calor alrededor del globo, afectando así las temperaturas regionales y globales.
Formación de Montañas (Orogénesis):
La creación de grandes cadenas montañosas (como los Andes o el Himalaya) cambia los patrones de circulación atmosférica, canalizando el aire, enfriándolo y provocando precipitaciones que, a su vez, afectan la meteorización y la absorción de CO₂.
Vulcanismo:
Los volcanes no solo liberan CO₂, sino también aerosoles y otros gases. La actividad volcánica, mantenida por la tectónica, es crucial para reponer el CO₂ que se pierde por otros procesos.
En resumen: Las placas tectónicas no tienen una “misión” intencionada, sino que sus procesos geológicos actúan como un sistema complejo y fundamental que regula el balance energético y de gases de la Tierra a lo largo de millones de años, haciendo posible un clima habitable.
Sí, el clima de la Tierra siempre ha sido cambiante, con ciclos naturales de calentamiento y enfriamiento (como la Pequeña Edad de Hielo y el Óptimo Climático Medieval) influenciados por factores como la radiación solar y la actividad volcánica, pero el calentamiento actual desde la Revolución Industrial es excepcionalmente rápido y se debe principalmente a las actividades humanas y los gases de efecto invernadero, a un ritmo no visto en miles de años.
Cambios climáticos históricos
Como se ve en el gráfico, el clima nunca ha sido lineal, siempre con sus altos y bajos de cambios permanentes
Ciclos Naturales: En los últimos 800,000 años ha habido al menos ocho ciclos de glaciaciones y períodos cálidos, marcando el inicio de nuestra era moderna.
Variaciones a Gran Escala: La temperatura global ha oscilado drásticamente a lo largo de millones de años, con variaciones de hasta 25 ºC.
Factores Naturales: Eventos como erupciones volcánicas, cambios en las corrientes oceánicas y variaciones en la órbita terrestre (Ciclos de Milankovitch) han causado cambios climáticos significativos.
La Tierra ha experimentado cambios climáticos dramáticos a lo largo de su historia geológica, variando entre períodos de calor extremo y fases de enfriamiento que dieron lugar a extensas glaciaciones. En un estudio reciente publicado en la revista Science, Emily J. Judd y colaboradores1, ofrecen una perspectiva novedosa y detallada de la evolución de las temperaturas en nuestro planeta durante el Fanerozoico.
Combinando datos geológicos con modelos climáticos
Los investigadores desarrollaron una reconstrucción detallada de la temperatura media global de la superficie terrestre (GMST, por sus siglas en inglés) durante los últimos 485 millones de años. Esta reconstrucción, llamada PhanDA (Phanerozoic Data Assimilation), emplea un método de asimilación de datos para integrar información de datos geológicos con simulaciones climáticas. Este proceso es similar a armar un rompecabezas, donde cada pieza de información geológica se une con proyecciones teóricas de modelos climáticos.
La temperatura global de la superficie fluctuó entre 11°C y 36°C en los últimos 485 millones de años.
Los datos geológicos utilizados provienen principalmente de análisis de isótopo de fósiles marinos que revelan la temperatura del agua en la que vivieron estos organismos, mientras que las simulaciones de los modelos climáticos abarcan diversas estimaciones de concentraciones de dióxido de carbono (CO₂) y configuraciones paleogeográficas, como la distribución de continentes y océanos a lo largo del tiempo.
Lo que nos quieren hacer creer:
“Ritmo Acelerado: El calentamiento actual es mucho más rápido que los cambios naturales pasados y no puede explicarse solo por factores naturales.
Causa Humana: La quema de combustibles fósiles, la deforestación y la ganadería liberan gases de efecto invernadero que atrapan el calor, provocando un calentamiento sin precedentes en la historia reciente.
Evidencia Científica: Datos de núcleos de hielo, anillos de árboles y satélites confirman que el calentamiento está ocurriendo a un ritmo no visto en los últimos 10,000 años.
En resumen, la Tierra es un planeta dinámico con un clima que cambia constantemente, pero la velocidad y la causa principal del calentamiento global actual lo distinguen de los cambios climáticos históricos.”
“La historia de la Tierra abarca aproximadamente 4.600 millones de años (Ma), desde su formación a partir de la nebulosa proto-solar. Ese tiempo es aproximadamente un tercio del total transcurrido desde la creación del Universo (Big Bang), la cual se estima que tuvo lugar hace 13.700 Ma.
El tiempo geológico corresponde al tiempo desde la formación de la Tierra hasta el presente. Se divide en distintos periodos sobre la base de información estratigráfica (cronología relativa) y radiométrica (cronología absoluta). Las divisiones del tiempo se definen primordialmente a partir de los principales eventos geológicos y los cambios biológicos observables en el registro fósil. Por ejemplo, la transición entre Pérmico y Triásico hace 250 Ma corresponde a un evento de extinción masiva, con la desaparición del 95% de las especies marinas y el 70% de las especies de vertebrados terrestres.
Se diferencian 4 periodos mayores o eones:
Eón Hadeico o Hadeano (4.567 – 3.800 Ma): La palabra Hadeico proviene de la palabra griega Hades que denominaba al inframundo, como referencia a las condiciones de calor y desorden en ese tiempo. El planeta estaba todavía en infancia, es decir afectado por frecuentes impactos violentos de asteroides y un volcanismo intensivo.
Eón Arcaico o Arqueano (3.800 – 2.500 Ma): Su nombre derivado del griego significa “comienzo” en referencia a la literatura antigua que juntaba Arqueano y Hadeano. Debido al importante flujo de calor (3 veces lo actual), se considera que este período era afectado por una fuerte actividad tectónica. Agua líquida estaba presente y ocupaba cuencas oceánicas profundas.
Eón Proterozoico (2.500 – 542 Ma): Se caracteriza por la presencia de grandes masas continentales estables (cratones) que darán lugar a las plataformas continentales actuales. En ese eón, la Tierra sufre sus primeras glaciaciones. Se registra una gran cantidad de estromatolitos (estructura sedimentaria producida por microorganismos) y el desarrollo de abundantes organismos pluricelulares de cuerpo blando.
Eón Fanerozoico (542 – 0 Ma): Su nombre derivado del griego significa “vida visible”, refiriéndose al tamaño y formas complejas de los organismos que surgen en esta época. Sin embargo, mucho antes de este eón ya existía vida en la Tierra. El Fanerozoico se inicia poco después de la desintegración del supercontinente Pannotia. Con el tiempo, los continentes se vuelven a agrupar en otro supercontinente, Pangea, el cual comenzó a fracturarse y disgregarse hace unos 200 Ma hasta alcanzar la situación actual de los continentes.”
Fuente: Facultad de ciencias escuela de Geología Chile.
¿Qué la Tierra y su clima cambian continuamente? Seguro.
¿Qué los cambios son debido a la actividad Humana? Incierto.
Las emisiones de carbono en forma de dióxido de carbono CO2 y otros gases de efecto invernadero como el metano CH4, han causado un aumento de la temperatura promedio del planeta por encima de límites que no se alcanzaban desde hace miles de años. No obstante, no es menos cierto que incrementos similares, han venido ocurriendo sistemáticamente en nuestro planeta con regularidad.
Durante millones de año el clima se ha visto sometido a enfriamientos y calentamientos alternos, cuya causa aún no es bien conocida. Los enfriamientos se conocen como glaciaciones, y predominan la mayor parte del tiempo. Los períodos de calentamiento duran mucho menos, y en este momento nos encontramos en uno de ellos. La figura muestra la concepción de un artista sobre el avance de los hielos polares en el hemisferio norte durante una glaciación.
¿Los Cambios Climáticos? No son nada Nuevo, son cíclicos en el planeta que se recicla para renovarse continuamente.
Sí, el clima de la Tierra ha pasado por ciclos naturales de glaciaciones y períodos cálidos (interglaciares) impulsados por factores como las variaciones orbitales, la actividad solar y la circulación oceánica, con fluctuaciones en el CO2.
Duración: Los ciclos eran inicialmente de unos 41,000 años, cambiando hace un millón de años a ciclos más largos de aproximadamente 100,000 años, un evento conocido como la “Transición del Pleistoceno Medio”.
Factores: Las causas incluyen cambios en la órbita terrestre (ciclos de Milankovitch), variaciones solares y, crucialmente, el papel del océano como regulador del CO2 atmosférico y la humedad.
Nos quieren vender que:
” Aunque la Tierra tiene un historial de ciclos climáticos, el calentamiento actual es una anomalía acelerada y provocada por el ser humano, no un simple ciclo natural”.
El científico entrevistado se encuentra en una situación comprometida, no se atreve abiertamente a expresar lo que piensa sobre el “Cambio Climático”, y, se escabulle como puede dando una de cal y otra de arena. Sin embargo, su espíritu científico que sabe con certeza la verdad… ¡Se le escapa una y otra vez! No tiene más remedio que decir que el Cambio del clima en el planeta ha estado siempre presente, y, si nos retrotraemos en el Tiempo, podemos ver años más secos o más lluviosos, con temperaturas más altas o más bajas cuando todavía la Humanidad no tenía capacidad de contaminar.
Es una lástima que los científicos no puedan expresarse como quisieran, las subvenciones dependen de los Gobiernos que abogan por el “Cambio Climático”, y, si se expresan en contra…. ¡Pasan a la lista negra!
Ciclos Milenarios: Históricamente, el clima ha variado entre glaciaciones y períodos interglaciares cálidos a lo largo de cientos de miles de años, con fluctuaciones naturales del CO2 y otros factores, que son debidos a la Naturaleza del Planeta que se recicla para seguir “viviendo”. ?
¿Cómo puede nuestra especie, con sus actividades energéticas, compararse a los cambios naturales del planeta?
Cuando la Naturaleza se despereza… ¡Nosotros a temblar! Pero no somos nosotros los culpables. La Naturaleza siempre se ha expresado, es algo inevitable en ella que necesita reciclarse, renovarse de manera continuada para que todo siga igual. Los momentos se repiten a lo largo de la historia del planeta, las mismas cosas que hoy ocurrieron cuando la Humanidad estaba en sus comienzos y sin ninguna posibilidad (como ahora también), de incidir en los grandes acontecimientos del planeta.
En fin, comenzamos un nuevo año y quería dejar claro que estamos hartos de mentiras.
Me refiero al Modelo estándar y, algunos han llegado a creer que sólo faltan algunos detalles técnicos y, con ellos, la física teórica está acabada. Tenemos un modelo que engloba todo lo que deseamos saber acerca de nuestro mundo físico. ¿Qué más podemos desear?
Bueno, lo que hasta el momento hemos logrado no está mal del todo pero, no llega, ni con mucho, a la perfección que la Naturaleza refleja y que, nosotros perseguimos sin llegar a poder agarrar sus múltiples entresijos y parámetros que conforman ese todo en el que, sin ninguna clase de excusas, todo debe encajar y, de momento, no es así.
Es cierto que, el Modelo estándar, es casi perfecto (en algunos momentos), pero no permanentemente perfecto. En primer lugar, podríamos empezar a quejarnos de las casi veinte constantes que no se pueden calcular. Pero si esta fuese la única queja, habría poco que hacer. Desde luego, se han sugerido numerosas ideas para explicar el origen de estos números y se han propuesto varias teorías para “predecir” sus valores. El problema con todas estas teorías es que los argumentos que dan nunca llegan a ser convincentes.
¿Por qué se iba a preocupar la Naturaleza de una fórmula mágica si en ausencia de tal fórmula no hubiera contradicciones? Lo que realmente necesitamos es algún principio fundamental nuevo, tal como el proncipio de la relatividad, pero nos resistimos a abandonar todos los demás principios que ya conocemos; ¡esos, después de todo, han sido enormemente útiles en el descubrimiento del Modelo estándar! una herramienta que posibilitado a todos los físicos del mundo, construir sus trabajos en ese fascinante mundo de la mecánica cuántica, donde partículas infinitesimales interactúan con las fuerzas y podemos ver, como se comporta la materia en determinadas circunstancias. El mejor lugar para buscar nuevos principios es precisamente donde se encuentran los puntos débiles de la presente teoría.
La regla universal en la física de partículas es que cuando las partículas chocan con energías cada vez mayores, los efectos de las colisiones están determinados por estructuras cada vez menores, más pequeñas en el espacio y en el tiempo. Supongamos por un momento que tenemos a nuestra disposición un Acelerador de Partículas 10.000 veces más potente que el LHC, donde las partículas pueden adquirir esas tantas veces más energías de las alcanzadas actualmente. Las colisiones que tendrían lugar nos dirían algo acerca de los detalles estructurales de esas partículas que ahora no conocemos, que serían mucho más pequeños que los que ahora podemos contemplar. En este punto se me ocurre la pregunta: ¿Seguiría siendo correcto el Modelo estándar? 0, por el contrario, a medida que nos alejemos en las profundidades de lo muy pequeño, también sus normas podrían variar al mismo tiempo que varían las dimensiones de los productos hallados. Recordad que, el mundo no funciona de la misma manera ante lo grande que ante lo infinitesimal.
El LHC cuando se puso en marcha, tardó menos de un mes en localizar el ‘bosón W’, que durante mucho tiempo estaba siendo perseguido por todos los físicos del mundo. Hacía falta un inmenso conglomerado de energía para llegar hasta él.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), de la Organización Europea de Física Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), ha obtenido en apenas un mes de funcionamiento los primeros resultados “espectaculares” en su investigación, el ‘bosón W’, que hasta ahora los científicos tardaban meses en conseguir.
De momento sólo se han utilizado 14 TeV y próximamente se llegará a los 100
¿Podéis imaginar conseguir colisiones a 70.000 TeV? ¿Qué podrías ver? Y, entonces, seguramente, las protestas de algunas de que “ese monstruo” podría abrir un agujero de gusano en el espacio tiempo…¡tendría algún fundamento! No sabemos lo que puede pasar si andamos con fuerzas que no podemos dominar.
Hoy, el Modelo estándar es una construcción matemática que predice sin ambigüedad cómo debe ser el mundo de las estructuras aun más pequeñas. Pero tenemos algunas razones para sospechar que tales predicciones resultan estar muy alejadas de la realidad, o, incluso, ser completamente falsas.
Encendamos nuestro super-microscopio imaginario y enfoquémoslo directamente en el centro de un protón o de cualquier otra partícula. Veremos hordas de partículas fundamentales desnudas pululando. Vistas a través del supermicroscopio, el modelo estándar que contiene veinte constantes naturales, describen las fuerzas que rigen la forma en que se mueven. Sin embargo, ahora esas fuerzas no sólo son bastante fuertes sino que también se cancelan entre ellas de una forma muy especial; están ajustadas para conspirar de tal manera que las partículas se comportan como partículas ordinarias cuando se vuelven a colocar el microscopio en la escala de ampliación ordinaria. Si en nuestras ecuaciones matemáticas cualquiera de estas constantes fueran reemplazadas por un número ligeramente diferente, la mayoría de las partículas obtendrían inmediatamente masas comparables a las gigantescas energías que son relevantes en el dominio de las muy altas energías. El hecho de que todas las partículas tengan masa que corresponden a energías mucho menores repentinamente llega a ser bastante poco natural.
¿Implica el ajuste fino un diseño con propósito? Hay tantos parámetros que deben tener un ajuste fino y el grado de ajuste fino es tan alto, que no parece posible ninguna otra conclusión.
Bueno, quizá en la imagen y el comentario que lleva abajo, me he podido pasar un poco. Lo que antes decía: “El hecho de que todas las partículas tengan masa que corresponden a energías mucho menores repentinamente llega a ser bastante poco natural”, es lo que se llama el “problema del ajuste fino”. Vistas a través del microscopio, las constantes de la Naturaleza parecen estar cuidadosamente ajustadas sin ninguna otra razón aparente que hacer que las partículas parezcan lo que son. Hay algo muy erróneo aquí. Desde un punto de vista matemático, no hay nada que objetar, pero la credibilidad del Modelo estándar se desploma cuando se mira a escalas de tiempo y longitud extremadamente pequeñas o, lo que es lo mismo, si calculamos lo que pasaría cuando las partículas colisionan con energías extremadamente altas.
¿Y por qué debería ser el modelo válido hasta ahí? Podrían existir muchas clases de partículas súper pesadas que no han nacido porque se necesitan energías aún inalcanzables, e ellas podrían modificar completamente el mundo que Gulliver planeaba visitar. Si deseamos evitar la necesidad de un delicado ajuste fino de las constantes de la Naturaleza, creamos un nuevo problema:
… fuerzas y podemos ver, como se comporta la materia en determinadas circunstancias. El mejor lugar para buscar nuevos principios es precisamente donde se …
¿Cómo podemos modificar el modelo estándar de tal manera que el ajuste-fino no sea necesario? Está claro que las moficiaciones son necesarias , lo que implica que muy probablemente hay un límite más allá del cual ewl modelo deja de ser válido. El Modelo estándar no será más que una aproximación matemática que hemos sido capaces de crear, tal que todos los fenómenos observados hasta el presente están de acuerdo con él, pero cada vez que ponemos en marcha un aparato más poderoso, debemos esperar que sean necesarias nuevas modificaciones para ir ajustando el modelo, a la realidad que descubrimos.
¿Cómo hemos podido pensar de otra manera? ¿Cómo hemos tenido la “arrogancia” de pensar que podemos tener la teoría “definitiva”? Mirando las cosas de esta manera, nuestro problema ahora puede muy bien ser el opuesto al que plantea la pregunta de dónde acaba el modelo estándar: ¿Cómo puede ser que el modelo estándar funcione tan extraordinariamente bien? y ¿por qué aún no hemos sido capaces de percibir nada parecido a otra generación de partículas y fuerzas que no encajen en el modelo estándar?
Nos quedan muchas cosas por descubrir
Asistentes escuchan la presentación de los resultados del experimento ATLAS, durante el seminario del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN) para presentar los resultados de los dos experimentos paralelos que buscan la prueba de la existencia de la “partícula de Higgs”, uno de los 20 parámetros (metidos con calzador en el Modelo) que faltan por hallar para completarlo.
El hallazgo más reciente de una nueva partícula elemental, anunciado en julio de 2022 por el CERN, un nuevo tipo de penta-quark y un par de tetra-quarks, ambos detectados en el experimento LHCb. Además, a principios de 2025, se teorizó sobre la existencia de un nuevo tipo de partícula elemental llamada para-partícula, que podría redefinir la clasificación de fermiones y bosones.
El experimentoLHCb
La pregunta “¿Qué hay más allá del Modelo estándar”? ha estado fascinando a los físicos durante años. Y, desde luego, todos sueñan con llegar a saber, qué es lo que realmente es lo que conforma el “mundo” de la materia, qué partículas, cuerdas o briznas vibrantes. En realidad, lo cierto es que, la Física que conocemos no tiene que ser, necesariamente, la verdadera física que conforma el mundo y, sí, la física que conforma “nuestro mundo”, es decir, el mundo al que hemos podido tener acceso hasta el momento y que, no necesariamente tiene que tratarse del mundo real.
O, como decía aquél: ¡Que mundo más hermoso, parece de verdad!
No todo lo que vemos es, necesariamente, un reflejo de la realidad de la Naturaleza que, puede tener escondidos más allá de nuestras percepciones, otros escenarios y otros objetos, a los que, por ahora, no hemos podido acceder, toda vez que, físicamente tenemos carencias, intelectualmente también, y, nuestros conocimientos avanzar despacio para conseguir, nuevas máquinas y tecnologías nuevas que nos posibiliten “ver” lo que ahora nos está “prohibido” y, para ello, como ocurre siempre, necesitamos energías de las que no disponemos.
Hay dos direcciones a lo largo de las cuales se podría extender el Modelo estándar, tal como lo conocemos actualmente, que básicamente se caracterizan así:
– Nuevas partículas raras y nuevas fuerzas extremadamente débiles, y
– nuevas partículas pesadas y nuevas estructuras a muy altas energías.
Esquema simplificado que ilustra la colisión entre dos protones de alta energía y la aparición de partículas de mayor masa que estos tras la colisión.
Podrían existir partículas muy difíciles de producir y de detectar y que, por esa razón, hayan pasado desapercibidas hasta ahora. La primera partícula adicional en la que podríamos pensares un neutrino rotando a derecha. Recordaremos que si se toma el eje de rotación paralelo a la dirección del movimiento los neutrinos sólo rotan a izquierdas pero, esa sería otra historia.
En un artículo que no recuerdo donde fue publicado, pude leer:
“Los interferómetros atómicos tienen ahora la sensibilidad para observar nuevas fuerzas más allá del modelo estándar de la física de partículas. Las nuevas fuerzas a corta distancia son una predicción frecuente de las teorías más allá del Modelo Estándar y la búsqueda de estas nuevas fuerzas es un canal prometedor para descubrir una nueva física”, dice Jay Wackerdel Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC en California. La pregunta es cómo encontrarlas.”
Los neutrinos siempre me han fascinado. Siempre se han manifestado como si tuvieran masa estrictamente nula. Parece como si se movieran exactamente con la velocidad de la luz. Pero hay un límite para la precisión de nuestras medidas. Si los neutrinos fueran muy ligeros, por ejemplo, una cienmillonésima parte de la masa del electrón, seríamos incapaces de detectar en el laboratorio la diferencia entre éstos y los neutrinos de masa estrictamente nula. Pero, para ello, el neutrino tendría que tener una componente de derechas.
En este punto, los astrónomos se unen a la discusión. No es la primera vez, ni será la última, que la astronomía nos proporciona información esencial en relación a las partículas elementales. Por ejemplo, debido a las interacciones de corriente neutra (las interacciones débiles originadas por un intercambio Zº), los neutrinos son un facto crucial en la explosión supernova de una estrella. Ahora sabemos que debido a las interacciones por corriente neutra, pueden colisionar con las capas exteriores de la estrella y volarlas con una fuerza tremenda.
Desde hace 75 años, los físicos saben que la energía de las estrellas es generada en su núcleo a través de una cadena de reacciones nucleares que convierten hidrógeno en helio, proceso conocido como nucleosíntesis estelar. Sin embargo, las partículas denominadas neutrinos pp, uno de los subproductos principales de la reacción que inicia esa cadena, no habían podido ser detectadas hasta ahora.
En realidad, los neutrinos nos tienen mucho que decir, todavía y, no lo sabemos todo acerca de ellos, sino que, al contrario, son muchos los datos y fenómenos que están y subyacen en ellos de los que no tenemos ni la menor idea que existan o se puedan producir. Nuestra ignorancia es grande, y, sin embargo, no nos arredra hablar y hablar de cuestiones que, la mayoría de las veces…ni comprendemos.
Aquí lo dejaré por hoy, el tema es largo y de una fascinación que te puede llevar a lugares en los que no habías pensado al comenzar a escribir, lugares maravillosos donde reinan objetos exóticos y de fascinante porte que, por su pequeñez, pueden vivir en “mundos” muy diferentes al nuestro en los que, ocurren cosas que nos llevan hacia el asombro y también, a ese mundo mágico de lo fascinante y maravilloso.
Lo que siempre digo y no dejaré de repetir… ¡Sabemos tan poco!
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por Emilio Silvera ~
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