lunes, 09 de diciembre del 2019 Fecha
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¿La vida? ¡Una gran complejidad!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Biologia    ~    Comentarios Comments (0)

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Estructuración del protoplasma de la Vida, uno de los muchos secretos que nos queda por desvelar y que la Naturaleza esconde con el celo propio de quién no quiere desvelar su intimidad más profunda y, al mismo tiempo compleja. ¿Qué podemos saber nosotros de tan maravilloso suceso?


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En la Gran Nebulosa de Orión, también conocida como M42, y una de las nebulosas más famosas del cielo, podríamos encontrar ese Laboratorio natural en el que se cuecen los elemetos que dan lugar a las sustancias necesarias para la aparición de la vida. Este producto de una explosión supernova, contiene todos los ingredientes necesarios para ello y, de este conglomerado de gas y polvo en el que están presentes átomos y moléculas diversas, se encuentra la fuente, no sólo de nuevas estrellas y nuevos mundos, sino que, también están ahí los materiales necesarios para el surgir de la vida.

Muchas son las veces que aquí, en este lugar dedicado a distintas disciplinas de la Ciencia, hemos hablado de la Vida. Sin embargo, nunca nos hemos parado a explicar algunos de los procesos del origen de la vida, conociendo antes, aunque sea de manera sencilla y sin profundidad, aquellos principios básicos de la estructura del protoplasma, ese sustrato material que será la base de todos los seres vivos, sin excepción.  Para poder alcanzar nuestro objetivo y así poder responder a la cuestión de la evolución y al proceso del orgien de la vida, una de las fuentes que debemos conocer, es, sin duda alguna, el protoplasma y, la mejor explicación la encontré en el Libro de Alesandr Ivanovich Oparín, El Origen de la Vida que nos lo cuenta como como sigue:

A finales del siglo XIX y principios del XX, había científicos que creían que los organismos sólo eran “máquinas vivientes” especiales, de estructuras muy complejas y, aseguraban que la estructura del protoplasma era algo así como una máquina, construido conforme a un determinado plan y que estaba formado por “vigas” y “tirantes” como si de un puente se tratara y que, de manera similar a éste, los lazos de unión tenían unida toda la estructura que, de esta manera, se mantenía firme, y, esa estructura de tan estricto orden en la colocación recíproca de las distintas partes del protoplasma, era precisamente, según ellos, la causa específica de la vida.

                ¿Será nuestro planeta como una gran célula viva con sus propias reglas biológicas?

Pero el estudio concreto del protoplasma desmintió esta teoría mecanicista. Fue probado que no existía ninguna estructura parecida a una máquina ni siquiera a las de máxima precisión, en el interior del protoplasma.

Es bien conocido que la masa básica del protoplasma es líquida; nos hallamos ante un coacervado complejo, constituido por una gran cantidad de sustancias orgánicas de un peso molecular considerable, entre estas destacan las proteínas y los lipoides. Por esta razón, se encuentran flotando a su libre albedrío en esa sustancia coacervática fundamental, partículas filamentosas coloides, quizás enormes moléculas proteínicas sueltas, y muy probablemente, auténticos enjambres de esas moléculas. El tamaño de las partículas es tan diminuto que no se distinguen ni a través de los microscopios actuales más sofisticados. Pero encontramos otros elementos visibles en el interior del protoplasma. Cuando las moléculas proteínicas y de otras sustancias se unen formando conglomerados, destacan en la masa protoplasmática en forma de pequeñas gotas, captadas a través del microscopio, o en forma de coágulos, con una determina estructura denominados elementos morfológicos. El núcleo, las plastídulas, las mitocondrias, etcétera.

Una célula es la unidad morfológica y funcional de todo ser vivo. De hecho, la célula es el elemento de menor tamaño que puede considerarse vivo. De este modo, puede clasificarse a los organismos vivos según el número de células que posean: si sólo tienen una, se les denomina unicelulares (como pueden ser los protozoos o las bacterias, organismos microscópicos); si poseen más, se les llama pluricelulares En estos últimos el número de células es variable: de unos pocos cientos, como en algunos nematodos, a cientos de billones (1014), como en el caso del ser humano.. Las células suelen poseer un tamaño de 10 μm y una masa de 1 ng, si bien existen células mucho mayores.

Estos elementos protoplasmáticos, observables a través del microscopio, son, esencialmente, una manifestación aparente y externa de determinadas relaciones de solubilidad, enormemente complejas, de las distintas sustancias que conforman el protoplasma y que se ha podido comprobar que tiene, un papel determinante, en el curso del proceso de la vida, que no se puede comparar de ningún modo con el papel que desempeña una máquina en su trabajo específico. Esto queda totalmente justificado por la sencilla razón de que una máquina y el protoplasma son dos sistemas distintos y contrarios.

Sin duda, lo que caracteriza la función de una máquina es el desplazamiento mecánico de sus diferentes partes en el espacio. Por esa razón hay que insistir que el elemento más importante de la estructura de una máquina es, precisamente, la colocación de sus piezas; mientras que el proceso vital tiene un carácter totalmente distinto. Se manifiesta esencialmente con el recambio de sustancias, o sea, con la interacción química de las diferentes partes que conforman el protoplasma. Por esto deducimos que el elemento primordial en toda la estructuración del protoplasma es el orden concreto que siguen los procesos químicos en el tiempo, la forma tan armónica en que se combinan, siempre con tendencia a conservar en su conjunto el sistema vital.

Es de vital importancia para la formación del protoplasma que exista una estructura interna determinada. Pero otro factor no menos decisivo es la organización en el tiempo, o sea, que los procesos que se dan en el protoplasma lo hagan en armonía. Cualquier organismo, tanto animal, planta o microbio, vive únicamente mientras pasen por él, de forma continuada y constante, nuevas partículas de sustancias, cargadas de energía. Distintos cuerpos químicos pasan del medio ambiente al organismo; y cuando están dentro, sufren unos determinados y esenciales trastornos, mediante los cuales acaban convirtiéndose en sustancias del propio organismo invadido y serán iguales que aquellos cuerpos químicos que antes formaban parte del ser vivo. Este proceso se conoce con el nombre de asimilación. Sin embargo, de forma paralela a este proceso se da la desasimilación, que se trata precisamente del proceso contrario, es decir, las distintas sustancias que forman la parte del organismo vivo son sensibles a los cambios del propio organismo, se desintegran a menor o mayor velocidad, y son sustituidas por los cuerpos asimilados. De esta forma, los productos de la desintegración se echan al medio envolvente.

¡Y pensar que todo está formado por esas partículas infinitesimales que llamamos Quarks y Leptones!

Es muy cierto que la sustancia del organismo vivo siempre se encuentra en movimiento, desintegrándose y volviendo a formarse de manera continua en virtud de la gran cantidad de reacciones de desintegración y síntesis, que se dan guardando una fuerte relación entre ellas. Ya Heráclito, aquel gran dialéctico de la antigua Grecia, nos decía: “nuestros cuerpos fluyen como un arroyo, y de la misma manera que el agua de éste, la materia se renueva en ellos.” Está claro que una corriente o un chorro de agua pueden mantener su forma, su aspecto externo, durante un tiempo, pero su aspecto sólo es la manifestación exterior de ese proceso continuo y constante del movimiento de las partículas del agua. Incluso la misma existencia de este sistema depende, naturalmente, de que las renovadas moléculas de materia pasen constantemente, y a una velocidad determinada por el chorro de agua. Pero si interrumpimos este proceso, el chorro dejará de existir como tal. Lo mismo sucede en todos los sistemas conocidos como dinámicos, los cuales tienen un proceso concreto.

Es un hecho concreto e innegable que los seres vivos también son sistemas dinámicos. Igual que el chorro de agua al que antes hacíamos referencia, su forma y su estructura sólo forman parte de la expresión externa y aparente de un equilibrio, muy competente, formado por procesos que se dan en el ser vivo en sucesión permanente a lo largo de toda su vida. Sin embargo, el carácter de estos procesos es totalmente diferente a los que ocurre en los sistemas dinámicos de la naturaleza orgánica.

Las moléculas de agua llegan al chorro, ya como moléculas de agua, y lo atraviesan sin que se produzca ningún cambio. Pues el organismo toma del medio ambiente sustancias ajenas y desconocidas para él, pero a continuación, mediante procesos químicos muy complejos, son convertidos en sustancias del propio organismo, muy parecidas a los materiales que forman su cuerpo.

Precisamente esto es lo que hace posible las condiciones que mantienen constantemente la composición y estructura del organismo, ignorando este proceso continuo e ininterrumpido de desasimilación que se da en todos los organismos vivos.

Así pues, desde una perspectiva puramente química, el recambio de sustancias, también llamado metabolismo, es un conjunto enorme de reacciones más o menos sencillas, de oxidación, reducción, hidrólisis, condensación, etcétera. Lo que lo hace diferente del protoplasma, es que en el metabolismo, estas reacciones se encuentran organizadas en el tiempo de de cierto modo, las cuales se combinan para poder crear un sistema integral. Dichas reacciones no surgen por casualidad, y de forma caótica, sino que se dan en estricta sucesión, y en un orden armónico concreto.

Ese orden será la base de todos los fenómenos vitales conocidos. En la fermentación alcohólica, por ejemplo, el azúcar proveniente del líquido, que es fermentable, penetra en la célula de la levadura, sufriendo determinados trastornos químicos. O sea, primero se le incorpora el ácido fosfórico y luego se divide en dos partes.

Una de las cuales experimentará un proceso de reducción, mientras que la otra se oxidará, quedando convertida, finalmente, en ácido pirúvico, que más tarde se descompondrá en anhídrido carbónico y acetaldehído. Este último se reducirá, quedando transformado después en alcohol etílico. Como resultado, podemos observar que el azúcar queda convertido en alcohol y anhídrido carbónico.

Aquí podemos contemplar una célula de levadura. Se reproducen por germinación o sexualmente (…algo más interesante…). Las protuberancias de esta célula (esos círculos que parecen ojos de pescado) son las huellas de las cicatrices dejadas por las yemas al separarse. La fotografía aumenta el tamaño de la célula 12.500 veces.

Esto nos demuestra que en la célula de la levadura, lo que determina la producción de estas sustancias es el extraordinario rigor con que se dan todas estas reacciones, las cuales se suceden de forma muy ordenada. Sólo con que sustituyésemos en esta cadena de transmutaciones un único eslabón o si alterásemos en lo más mínimo el orden de dichas transmutaciones ya no tendríamos como resultado alcohol etílico, sino cualquier otra sustancia. En efecto, en las bacterias de la fermentación de la leche, el azúcar, al principio sufría los mismos cambios en la levadura, pero cuando se llega a la fermentación del ácido pirúvico, éste ya no se descompone, todo lo contrario, se reduce al instante. Esto explica que en las bacterias de la fermentación láctica el azúcar no se transforme en alcohol etílico, sino en ácido láctico.

Un estudio de la síntesis de distintas sustancias en el protoplasma demuestra que éstas no se crean de repente, y no provienen de un acto químico especial, sino que son el resultado de una cadena larguísima de trastornos químicos.

No puede constituirse un cuerpo químico complejo, propio de un ser vivo en concreto, sin que se produzcan centenares o miles de reacciones en un orden regular, constante, y ya previsto con rigurosidad, lo cual constituirá la base de la existencia del protoplasma.

Porque cuanto más compleja es la sustancia, más reacciones intervienen en su formación dentro del protoplasma y estas reacciones deben coordinarse entre sí con mayor rigor y exactitud. En efecto, investigaciones bastante recientes han demostrado que en la síntesis de las proteínas a partir de los aminoácidos toman parte gran cantidad de reacciones que se producen en una sucesión muy ordenada. Únicamente como consecuencia de esta rigurosa armonía, de esta sucesión ordenada de las reacciones, se da en el protoplasma vivo ese ritmo estructural, esa regularidad en la sucesión de los distintos aminoácidos que también podemos apreciar en las proteínas actuales.

Por consiguiente, las moléculas proteínicas, así originadas y con una estructura determinada se agrupan entre sí, y ciertas leyes las hacen tender a la formación de auténticos conglomerados moleculares que se acaban separando de la masa protoplasmática y se distinguen como elementos morfológicos, visibles a través del microscopio, como formas protoplasmáticas características por su gran movilidad. De esta manera, la composición química propia del protoplasma, como su estructura, son la manifestación del orden en que se producen estos procesos químicos que se dan de forma continua y permanente en la materia viva.

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Las grandes moléculas de los sistemas vivos tienen una estructura modular mantenida mediante enlaces covalentes y formada esencialmente por tan sólo seis elementos químicos: Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno, Oxígeno, Fósforo y Azufre. Los azúcares (moléculas formadas en torno a un anillo de carbono, oxígeno e hidrógeno) son los bloques de construcción básicos de los carbohidratos. Los almidones y la celulosa están compuestos por cadenas de azúcares (glucosa), siendo utilizados los primeros como almacenamiento de energía y la celulosa como estructura de las paredes celulares vegetales. Las diferencias entre ambas moléculas son tan sutiles como pequeñas variaciones en los enlaces intermoleculares, pero el resultado es tan diferente que nuestro organismo, por ejemplo, puede digerir el almidón y no la celulosa.

Pues bien, debemos preguntarnos de qué depende ese orden, propio de la organización del protoplasma, y cuáles son sus causas inmediatas. Un estudio minucioso sobre esta cuestión dejará demostrado que el orden indicado no es simplemente algo externo, que queda al margen de la materia viva, teoría defendida por los idealistas; en cambio, hoy día, sabemos perfectamente que la velocidad, la dirección y el encadenamiento de las diferentes reacciones, todo lo que forma el orden que estamos viendo, depende totalmente de las relaciones físicas y químicas que se establecen en el protoplasma vivo.

Las propiedades químicas de las sustancias integradoras del protoplasma, en primer lugar, y también las de las sustancias orgánicas que intervienen son las que constituyen la base de todo ello. Dichas sustancias orgánicas poseen enormes posibilidades químicas y pueden generar gran variedad de reacciones. Pero, aprovechan estas posibilidades con mucha “pereza”, lentamente, a veces a una velocidad ínfima. En muchas ocasiones, se necesitan meses e incluso años, para que llegue a producirse alguna de las reacciones efectuadas entre las mismas sustancias orgánicas. Por esto, los químicos, para acelerar el proceso de las reacciones entre las sustancias orgánicas, usan a menudo en su trabajo diferentes sustancias de acción enérgica-ácidos y álcalis fuertes, etcétera.

Para conseguir tal aceleramiento cada vez con más frecuencia, los químicos recurren a la utilización de los catalizadores. Hace ya mucho tiempo que habían notado que sólo con añadir una pequeña dosis de algún catalizador a la mezcla donde se estaba realizando una reacción, se producía un gran aceleramiento de ésta. Además, otra propiedad propia e los catalizadores es que no se destruyen durante el proceso de la reacción, y cuando esta finaliza, comprobamos que queda exactamente la misma cantidad de catalizador que añadimos a la mezcla al principio. Así que, cantidades insignificantes de catalizador son suficientes, muchas veces, pata provocar la rápida transmutación de masas considerables de diferentes sustancias. Esta cualidad, hoy día, es de gran utilidad para la industria química, que usa como catalizadores distintos metales, sus óxidos, sus sales y otros cuerpos orgánicos o inorgánicos. Las reacciones químicas dadas en animales y vegetales entre las distintas sustancias orgánicas se suceden a gran velocidad. De lo contrario, la Vida no pasaría tan rápida como en realidad pasa. Se sabe que la gran velocidad de las reacciones químicas producidas en el protoplasma es debida a la presencia constante de catalizadores biológicos especiales llamados fermentos.

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Leyendo sobre el Protoplasma y sus complejos caminos, podemos llegar a comprender que, efectivamente, todos somos uno, y, sin embargo, diferentes. ¡Ese largo camino recorrido hasta llegar aquí! No sabemos mediante qué mecanismos llegan a nuestros cerebros esas ráfagas luminosas del saber que, a unos les hace comprender ciertas cuestiones complejas y, a otros no nos llegan esos fogonazos de luz que alumbren los rincones oscuros existentes en nuestras mentes. Así, para unos es el futbol y para otros las estrellas su mayor preocupación.

Hace tiempo que estos fermentos fueron descubiertos, y ya con anterioridad, los científicos se habían fijado en ellos. Pues resultó que los fenómenos se podían extraer del protoplasma vivo y así separarse en forma de solución acuosa o como polvo seco de fácil solubilidad. Esto me hace pensar en lo que ocurre en las Nebulosas. No hace mucho se consiguieron fermentos en forma cristalina y se resolvió su composición química. Estos resultaron ser proteínas, y muchas veces, en combinación con otras sustancias de distinta naturaleza. Estos fermentos, por el carácter de su acción, se asemejan a los catalizadores inorgánicos. Sin embargo, se diferencian de ellos por la increíble intensidad de sus efectos.

En este sentido, los fermentos superan a los catalizadores inorgánicos de acción en centenares de miles, y en ocasiones hasta en millones de veces. Así que en los fermentos de naturaleza proteínica  se da un mecanismo increíblemente perfecto y racional que hace posible acelerar las reacciones químicas entre las distintas sustancias orgánicas. Los fermentos también se caracterizan por la excepcional especifidad de su acción.

Por supuesto, esto es a causa de las particularidades del efecto catalítico de las proteínas; pues la sustancia orgánica (el sustrato) que sufre alteraciones en el transcurso del proceso metabólico, forma ya al principio, una unión bastante compleja aunque de corta duración, con la correspondiente proteína-fermento. Esta fusión tan completa, no es estable, pues sufre distintos trastornos con mucha rapidez: el sustrato sufre las transformaciones correspondientes y el fermento se regenera, para poder unirse de nuevo a otras porciones del sustrato.

Entonces, para que las sustancias integradoras del protoplasma vivo puedan participar realmente con el metabolismo, debe combinarse con una proteína y constituir con ella un enlace complejo. De no ser así, sus posibilidades químicas se producirán muy lentamente y entonces perderán toda su importancia en el impetuoso proceso vital. Por esta razón el cómo se modifique una sustancia orgánica en el transcurso del metabolismo, depende, además de la estructura molecular de esta sustancia, y de las posibilidades químicas de la misma, también de la acción de fermentación de las proteínas protoplasmáticas, las cuales se encargan de llevar esa sustancia al proceso metabólico general.

Los fermentos, además de ser un poderoso acelerador de los procesos químicos sufridos por la materia viva; son también un mecanismo químico interno, el cual se encarga de que esos procesos sean conducidos por un cauce muy concreto. La gran especificidad de las proteínas-fermentos consigue que cada una de ellas forme enlaces complejos sólo con determinadas sustancias y catalice solamente algunas reacciones. Por esto, cuando se produce éste o el otro proceso vital, y con más motivo, cuando se verificas todo el proceso metabólico, actúan miles de proteínas-fermento de distintas clases. Cada una de estas proteínas puede catalizar de forma específica una sola reacción, y sólo el conjunto de acciones de todas ellas, en muy precisa combinación, hará posible ese orden regular de los fenómenos que entendemos como base del metabolismo.

                                                                    ¡Es tanta la diversidad de la Vida!

Con el uso de los distintos fermentos específicos que se obtienen a partir del organismo vivo, en el laboratorio, pueden reproducirse de forma aislada cada una de las reacciones químicas, y todos los eslabones que forman el proceso metabólico. Así desenredamos el ovillo tan sumamente complicado de las transmutaciones químicas producidas durante el metabolismo, donde miles de reacciones individuales se mezclan. Por este mismo procedimiento se puede descomponer el proceso metabólico en sus diferentes etapas químicas, se puede analizar las sustancias integradora de la materia viva, y además los distintos procesos realizados en ella.

De esa manera se demostró que la respiración funciona a partir de una serie de reacciones como la oxidación o la reducción, dichas reacciones se dan con muchísimo rigor en un orden estricto y cada una de éstas es catalizada por un fermento específico (S.Kóstichev, A. Liédev y otros autores).

Hoy día, ya hemos dado el salto del análisis de los procesos vitales a su reproducción, a su síntesis. De esta forma, combinando de manera precisa en una solución acuosa de azúcar, una veintena de fermentos distintos, obtenidos a partir de seres vivos, pueden reproducirse los fenómenos propios de la fermentación alcohólica. En este líquido, donde gran cantidad de proteínas distintas se hallan disueltas, los trastornos que sufre el azúcar son verificados en el mismo orden regular que siguen en la levadura viva, aunque aquí no existe ninguna estructura celular.

                         Todos los procesos moleculares en los seres vivos son muy complejos

Todos estos procesos son, en realidad, terriblemente complejos y están expuestos a que, cualquier alteración del medio incida de manera directa en su devenir. Pero, por otra parte y en las  circunstancias adecuadas, no existe ningún factor físico o químico, ni sustancia orgánica o sal inorgánica que, de alguna manera, puedan alterar el curso de las reacciones fermentativas. Cualquier aumento o disminución de la temperatura, alguna modificación de la acidez del medio, del potencial oxidativo y de la composición salina o de la presión osmótica, alterará la correlación entre las velocidades de las distintas reacciones de fermentación, y de esta forma cambia su sucesión temporal. Es aquí donde se asientan todas las premisas de esa unidad entre el organismo y el medio, tan característica de la vida.

Esta organización tan especial de la sustancia viva influye en gran manera, en las células de los organismos actuales, en el orden y la dirección de las reacciones fermentativas, las cuales son la base del proceso metabólico. Cuando se agrupan las proteínas entre sí pueden quedar aisladas de la solución general y conseguir diferentes estructuras protoplasmáticas de muy ágil movimiento. Con total seguridad, sobre la superficie de estas estructuras se encuentran concentrados gran cantidad de fermentos.

Aparato de Miller que buscaba la Actividad integradora del
Origen de la vida 

Está claro que el orden característico de la organización del protoplasma está basado en las distintas propiedades químicas de las sustancias integradoras de la materia viva. Esta gran variedad de sustancias existentes y su increíble capacidad de originar gran cantidad de reacciones químicas, pueden generar incalculables trastornos y cambios químicos. Pero debemos tener en cuenta que en el protoplasma vivo existen una serie de factores externos e internos que rigen estas transmutaciones, son factores como la presencia de conjuntos de fermentos; su relación cualitativa; la acidez del medio circundante; el potencial de oxido-reducción; las propiedades coloidales del protoplasma y su estructura, entre otros.

Todos estos fenómenos entrelazados entre sí y fuertemente relacionados con el orden regular de las reacciones químicas son propios del protoplasma vivo que desemboca en la muestra de estructuras morfológicas muy variadas. Pues bien, todo este orden sigue una dirección muy concreta, persigue un objetivo que al final desemboca en eso que llamamos vida y es verdaderamente importante darse cuenta de que, la dinámica del Universo, a través de las estrellas, de las explosiones supernovas, de las nebulosas y, finalmente, de los mundos, se vale de un conjunto de sucesos que vistos desde fuera pudieran parecer inmersos en un inmenso Caos pero que, en realidad, son simplemente pasos necesarios para que, la materia inerte, tome forma y evolucione hasta la vida que, de una u otra manera siempre se abrirá paso y estará presente en los lugares más insospechados que imaginar podamos, ya que, la vida, es algo irreversible en nuestro universo y está llamada a poblar miles de millones de mundos donde tomará las más variadas formas, unas veces conscientes y otras no, conformando un escenario de diversidad en el que, como ahora sabemos, prevalecerá aquella forma de vida que es consciente de SER.

Ahora conocemos las leyes de la Naturaleza, sabemos cómo se forman las distintas sustancias y elementos y que es, lo que de ellas puede surgir cuando se mezclan de una manera determinada y qué es lo que puede pasar cuando todo esto ocurre en el marco adecuado y en presencia de las condiciones idóneas para que surja el orden vital y su carácter perfectamente armónico que le hace estar siempre en consonancia con las condiciones del medio ambiente.

Todo esto nos lleva a comprender que es necesario e ineludible profundizar mucho más en la evolución de la materia a lo largo de la historia del mundo, del Sistema Solar, del Universo en los que, no puede caber ninguna duda, surgió, a partir de esa materia “inerte” lo que conocemos como ¡Vida! En sus miles de formas y colores (también olores y diversa y maravillosa hermosura) que, se podría decir, sin lugar a equivocarnos que, la esencia del Universo es, precisamente la Vida.

Todo fue posible a que, de alguna manera que no hemos llegado a comprender (aún), la vida surgió durante toda esta serie de procesos complejos inmersos en el Caos de una Complejidad que transmutaba la materia simple en otra, cada vez más compleja y organizada que seguía unos pasos que la llevaba a conseguir estructuras impensables de un orden superior y mucho más elevado de lo que, la “simple” materia, nos haría suponer que sería posible. Claro que, todo ello, sólo y únicamente fue posible gracias a la interrelación de la materia con el medio donde se dieron las bases para hacer posible la formación de sistemas individuales de orden plurimolecular que fue el factor determinante para la aparición de la vida y su posterior desarrollo en el planeta tal como la conocemos.

En el Universo todo es energía…la Vida… ¡también lo es!

emilio silvera

Llegando hasta los Quarks

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Ahora todos hablamos del LHC. Sin embargo, la historia de los aceleradores no comenzó con éste moderno y complejo conglomerado de sofisticadas estructuras que hacen posible que visitemos lugares muy lejanos en el corazón de la materia. Tendríamos que recordar al acelerador lineal también llamado LINAC (linear accelerator) es un tipo de acelerador que le proporciona a la partícula subatómica cargada pequeños incrementos de energía cuando pasa a través de una secuencia de campos eléctricos alternos.

Mientras que el generador de Van de Graaff proporciona energía a la partícula en una sola etapa, el acelerador lineal y el ciclotrón proporcionan energía a la partícula en pequeñas cantidades que se van sumando. El acelerador lineal, fue propuesto en 1924 por el físico sueco Gustaf Ising. El ingeniero noruego Rolf Wideröe construyó la primera máquina de esta clase, que aceleraba iones de potasio hasta una energía de 50.000 eV.

Durante la Segunda Guerra Mundial se construyeron potentes osciladores de radio frecuencia, necesarios para los radares de la época. Después se usaron para crear aceleradores lineales para protones que trabajaban a una frecuencia de 200 MHz, mientras que los aceleradores de electrones trabajan a una frecuencia de 3000 MHz.

El acelerador lineal de protones diseñado por el físico Luis Alvarez en 1946, tenía 875 m de largo y aceleraba protones hasta alcanzar una energía de 800 MeV (800 millones). El acelerador lineal de la universidad de Stanford es el más largo entre los aceleradores de electrones, mide 3.2 km de longitud y proporciona una energía de 50 GeV (50 billones). En la industria y en la medicina se usan pequeños aceleradores lineales, bien sea de protones o de electrones.

El SLAC, ubicado al sur de San Francisco, acelera electrones y positrones a lo largo de algo más de tres kilómetros hacia varios blancos, anillos y detectores ubicados en su finalización. Este acelerador hace colisionar electrones y positrones, estudiando las partículas resultantes de estas colisiones. Construido originalmente en 1962, se ha ido ampliando y mejorando para seguir siendo uno de los centros de investigación de física de partículas mas avanzados del mundo. El centro ha ganado el premio nobel en tres ocasiones. Y, una vez recordada de manera breve la historia, pasaremos directamente al tema que en realidad nos ha tríado aquí: ¡El descubrimiento de los Quarks!

Ahora los medios con los que cuentan los físicos del LHC son inmensamente más eficaces y están más adelantados que aquellos viejos aceleradores que, sin embargo, fueron los pioneros y los que hicieron posible adquirir conocimientos que nos han traído hasta el moderno LHC.

En 1967 se emprendió una serie de experimentos de dispersión mediante los nuevos haces de electrones del SLAC. El objetivo era estudiar más incisivamente la estructura del protón. Entra el electrón de gran energía, golpea un protón en un blanco de hidrógeno y sale un electrón de energía mucho menor, pero en una dirección que forma un ángulo grande con respecto a su camino original. La estructura puntual dentro del protón actúa, en cierto sentido, como el núcleo con las partículas alfa de Rutherford. Pero el problema era aquí más sutíl.

Richard Edward Taylor

        Richard Edward Taylor

“Richard Edward Taylor fue uno de los veintidós científicos que trabajó intensamente en el acelerador lineal de Stanford (SLAC), en una serie de pruebas experimentales que vinieron a demostrar que los protones y los neutrones son poseedores de una estructura interna, lo que a su vez confirma las predicciones teóricas del neoyorquino Murray Gell-Mann (1929- ), acerca de la existencia de los denominados quarks.

Junto con sus colegas de Stanford junto con Jerome I. Friedman y Henry W. Kendall -con los que luego habría de compartir el Nobel-, Taylor investigó sobre la estructura interna de la materia, en su mínima expresión, para lo que partió del modelo teórico de los quarks, postulado por Gell-Mann y -de forma independiente- G. Zweig. Tras sus descubrimientos experimentales en el acelerado lineal de Stanford, Taylor perfeccionó dicho modelo añadiéndole la existencia de unas subpartículas desconocidas hasta entonces, que luego fueron denominadas leptones; además, introdujo en el modelo teórico de Gell-Mann otras partículas no estructurales, sino de intercambio de fuerza, a las que en Stanford comenzaron a llamar bosones.”

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James Bjorken.

«Ciencia es creer en la ignorancia de los científicos».

            Richard Feynman

Los dos últimos párrafos los he tomado prestados de www.mcnbiografias.com., que es lo que se explica de este tema en casi todas partes. Sin embargo, pocos cuentan que, el equipo de Stanford, dirigido por el físico del SLAC por Richard Taylor y los otros dos físicos del MIT, Jerome Friedman y Henry Kendall, tuvieron la gran suerte de que, Richard Feynman y James Bjorken, metieran sus narices en el proyecto llevados por la curiosidad y como habían prestado  su energía y su imaginación a las interacciones fuertes  y se preguntaban: ¿que habrá dentro del protón?

Amnos, Feynman y Bjorken visitaban con frecuencia Stanford desde su base en el  Cal Tech, en Pasadena. Bjorken, teórico de Stanford, estaba muy interesado en el proyecto experimental y en las reglas que regían unos datos aparentemente incompletos. Estas reglas, razonaba Bjorken, serían indicadoras de las leyes básicas (dentro de la “caja negra”) que controlaba la estructura de los hadrones.

Simulación por computadora de los cuatro experimentos del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE.Créditos: CERN.

No estaría mal echar una mirada hacia atrás en el tiempo y recordar, en este momento, a Demócrito que, con sus postulados, de alguna manera venía a echar un poco de luz sobre el asunto, dado que él decía que  para determinar  si algo era un á-tomo habría que ver si era indivisible. En el modelo de los quarks, el protón, en realidad, un conglomerado pegajoso de tres quarks que se mueven rápidamente. Pero como esos quarks están siempre ineludiblemente encadenados los unos a los otros, experimentalmente el protón aparece indivisible.

Acordémonos aquí de que Boscovich decía que, una partícula elemental, o un “á-tomo”, tiene que ser puntual. Y, desde luego, esa prueba, no la pasaba el protón. El equipo del MIT y el SLAC, con la asesoría de Feynman y Bjorken, cayó en la cuenta de que en este caso el criterio operativo era el de los “puntos” y no el de la indivisibilidad. La traducción de sus datos a un modelo de constituyentes puntuales requería una sutileza mucho mayor que el experimento de Rutherford.

Precisamente por eso era tan conveniente fue tan conveniente para Richard Edward Taylor y su equipo, tener a dos de los mejores teóricos del mundo en el equipo aportando su ingenio, agudeza e intuición en todas las fases del proceso experimental. El resultado fue que los datos indicaron, efectivamente, la presencia de objetos puntuales en movimiento dentro del protón.

En 1990 Taylor, Friedman y Kendall recogieron su premio Nobel por haber establecido la realidad de los quarks. Sin embargo, a mí lo que siempre me ha llamado más la atención es el hecho cierto de que, este descubrimiento como otros muchos (el caso del positrón de Dirac, por ejemplo), han sido posible gracias al ingenio de los teóricos que han sabido vislumbrar cómo era en realidad la Naturaleza.

A todo esto, una buena pregunta sería: ¿cómo pudieron ver este tipo de partículas de tamaño infinitesimal, si los quarks no están libres y están confinados -en este caso- dentro del protón?  Hoy, la respuesta tiene poco misterio sabiendo lo que sabemos y hasta donde hemos llegado con el LHC que, con sus inmensas energías “desmenuza” un protón hasta dejar desnudos sus más íntimos secretos.

                    Este es, el resultado ahora de la colisión de protones en el LHC

Lo cierto es que, en su momento, la teoría de los Quarks hizo muchos conversos, especialmente a medida que los teóricos que escrutaban los datos fueron imbuyendo a los quarks una realidad creciente, conociendo mejor sus propiedades y convirtiendo la incapacidad de ver quarks libres en una virtud. La palabra de moda en aquellos momentos era “confinamiento”. Los Quarks están confinados permanentemente porque la energía requerida para separarlos aumenta a medida que la distancia entre ellos crece. Esa es, la fuerza nuclear fuerte que está presente dentro del átomo y que se encarga de transmitir los ocho Gluones que mantienen confinados a los Quarks.

Así, cuando el intento de separar a los Quarks es demasiado intenso, la energía se vuelve lo bastante grande para crear un par de quark-anti-quark, y ya tenemos cuatro quarks, o dos mesones. Es como intentar conseguir un cabo de cuerda. Se corta y… ¡ya tenemos dos!

¿Cuerdas? Me parece que estoy confundiendo el principal objetivo de este trabajo y, me quiero situar en el tiempo futuro que va, desde los quarks de Gell-Mann hasta las cuerdas de Veneziano y John Schwarz y más tarde Witten. Esto de la Física, a veces te juega malas pasadas y sus complejos caminos te llevan a confundir conceptos y  momentos que, en realidad, y de manera individualizada, todos han tenido su propio tiempo y lugar.

¿Cuántas veces no habré pensado, en la posibilidad de tomar el elixir de la sabiduría para poder comprenderlo todo? Sin embargo, esa pósima mágica no existe y, si queremos saber, el único camino que tenemos a nuestro alcance es la observación, el estudio, el experimento… ¡La Ciencia!, que en definitiva, es la única que nos dirácomo es, y como se comporta la Naturaleza y, si de camino podemos llegar a saber, por qué lo hace así…¡mucho mejor!

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Sin rumbo fijo por el Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo    ~    Comentarios Comments (0)

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La región de formación estelar S106

La estrella masiva IRS 4 comienza a desplegar sus alas. Nacida hace sólo unos 100.000 años, el material expulsado de esta estrella “recién” nacida ha formado la nebulosa llamada Sharpless 2-106 (S106) que se ve en la imagen. El gran disco de polvo y de gas que orbita la fuente infrarroja IRS 4, visible en rojo oscuro cerca del centro de la imagen, da a la nebulosa la forma de un reloj de arena o de una mariposa.

El gas de S106 cerca de 4 IRS actúa como una nebulosa de emisión ya que emite luz después de haber sido ionizado, mientras que el polvo lejano procedente de IRS 4 refleja la luz de la estrella central y, por tanto, actúa como una nebulosa de reflexión. El examen detallado de imágenes como ésta ha podido desvelar la existencia de cientos de estrellas enanas marrones de masa baja que rondan por el gas de la nebulosa. S106 se extiende unos 2 años luz y se encuentra a unos 2.000 años-luz de distancia en la constelación del Cisne.

El nacimiento y evolución de las estrellas depende de su masa. Se forman a partir de una nebulosa que se compone de partículas de polvo e hidrógeno gas. La gravedad une este material en glóbulos, cuyos centros se calientan hasta que el hidrógeno comienza a convertirse en helio por reacciones nucleares.

Después de decenas de millones de años, la estrella central, con más masa, empieza a agotar su combustible nuclear y explota como una supernova, dejando tras ella un púlsar. Después de unos diez mil millones de años. Una estrella con menos masa, comienza también a llegar al final de su vida. Este núcleo se desploma, formando una nebulosa planetaria.

Esta nebulosa llena de color, denominada NGC 604, es uno de los mayores y mejores ejemplos de nacimiento estelar en una galaxia cercana. La nebulosa NGC 604 es semejante a otras regiones de formación de estrellas en la Vía Láctea que nos resultan familiares, como la nebulosa de Orión, pero en este caso nos hallamos ante una enorme extensión que contiene más de 200 brillantes estrellas azules inmersas en una resplandeciente nube gaseosa que ocupa 1.300 años-luz de espacio, unas cien veces el tamaño de la Nebulosa de Orión, la cual aloja exactamente cuatro estrellas brillantes centrales. Las luminosas estrellas de NGC 604 son extremadamente jóvenes, ya que se han formado hace tres millones de años.

La mayor parte de las estrellas calientes y masivas componen un amplio cúmulo en el interior de una cavidad cercana al centro de la nebulosa. Los vientos de las estrellas azules, así como las explosiones de supernovas, son los agentes de tal erosión. Las más pesadas estrellas en NGC 604 superan en 120 veces la masa de nuestro Sol, y su temperatura superficial alcanza unos 40.000º K. Un torrente de radiación ultravioleta fluye desde estos lugares, lo que hace brillar el gas nebular circundante.

                                                                                            Galaxia M 33

La nebulosa NGC 604 está en un brazo espiral de la cercana galaxia M33, a 2.7 millones de años-luz hacia la constelación del Triángulo. M33 forma parte del Grupo Local de galaxias, que también incluye a la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda; como ésta, puede ser observada a través de unos binoculares. Fue registrada por primera vez en 1.784 por el astrónomo inglés William Herschel. En nuestro Grupo Local, sólo la Nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes excede a NGC 604 en el número de estrellas recientes, a pesar de su tamaño ligeramente inferior.

Estos delicados filamentos son residuos de una explosión estelar ocurrida en la Gran Nube de Magallanes, una pequeña galaxia visible en el cielo austral, situada a 160.000 años-luz de distancia, que acompaña a la Vía Láctea. Proceden de la muerte de una estrella masiva en una explosión de supernova, cuya fenomenal luz alcanzaría la Tierra hace varios miles de años. Este material filamentario será finalmente reciclado para la construcción de nuevas generaciones estelares en la Gran Nube de Magallanes. Nuestro propio Sol y planetas están constituídos de residuos similares de supernovas que explotaron en nuestra galaxia hace miles de millones de años.

Esta estructura alberga una estrella de neutrones muy potente que puede ser el resto central de la explosión. Resulta muy común para el núcleo de una estrella que explota como supernova, disfrutar de una nueva vida en forma de estrella de neutrones giratoria, o púlsar, tras despojarse de sus capas externas. En el caso de N49, no sólo nos hallamos ante una simple estrella de neutrones que gira cada 8 segundos: tambien posee un robusto campo magnético mil millones de veces más potente que el campo magnético terrestre. Esta notable característica coloca a esta estrella en la clase exclusiva de objetos denominados “magnetars”.

El 5 de Marzo de 1.979 esta estrella de neutrones desencadenó un episodio histórico de explosión de rayos gamma que fue detectado por numerosos satélites. Los rayos gamma portan millones de veces más energía que los fotones visibles, pero la atmósfera terrestre nos protege bloqueando los procedentes del espacio exterior. Desde la estrella de neutrones de N 49 ha surgido emisión de rayos gamma en varias ocasiones posteriores.

              Así se verá la Tierra cuando el Sol se convierte en una gigante roja

La Tierra, un día lejano aún en el tiempo (4.500 Millones de años) se verá engullida por el Sol, que una vez agotado su combustible nuclear, se convertirá en una gigante roja como la que arriba podemos contemplar y, en su crecimiento, arrasará los planetas que queden dentro de sus dominios.

Una gigante roja alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central se ha convertido en helio. En esta época se expande hasta el punto de devorar los planetas que pudiera haber a su alrededor, si tenia un sistema planetario.

           Restos filamentarios de una supernova

La supernova es un evento poco común. En cada galaxia se suelen dar una explosión cada 200 años. En estas explosiones, la mayor parte de la masa de la estrella original se lanza a grandes velocidades. Durante algunos días, la supernova radía la misma energía que durante toda su vida, llegando a brillar más que el conjunto de estrellas que residen en su galaxia. Con el paso de los años, el remanente de la supernova se esparcirá, creando una nebulosa.

La foto del Telescopio Espacial Hubble muestra los restos de la supernova M1 (NGC 1952).

El telescopio Hubble continua revelando llamativos e intrincados tesoros en las cercanías; en este caso, una intensa región de formarción de estrellas conocida como la Gran Nebulosa de Orion. Esta joya es un lazo chocante alrededor de luna estrella muy joven, LL Orion, mostrada en esta foto.

Estrella joven en Orión

Esta estructura en forma de arco es en realidad una onda de choque de medio año-luz de tamaño, creada cuándo el viento estrelar procedente de la estrella joven LL Orionis colisiona con el caudal procedente de la Nebulosa de Orion. A la deriva, dentro de la cuna estrellar de Orion, y todavía en su fase de formación, la estrella variable LL Orionis genera un viento más energético que el viento de nuestro propio Sol, una estrella de mediana edad. Como que el rápido viento estrellar choca con el gas que se mueve lentamente, se forma un frente de choque análogo a la ola que crea la proa de un barco desplazándose a través del agua o de un avión viajando a velocidad supersónica.

Una gran cantidad de estrellas no son solitarias, sino que pertenecen a sistemas formados por dos o más estrellas, en los que puede resultar difícil la formación de planetas debido a la inexistencia de órbitas estables: los protoplanetas se verían arrastrados en una y otra dirección por las influencias gravitatorias de las diferentes estrellas. En estos sistemas es probable que lo único que se forme sean pedazos de escombros cósmicos como los que existen en nuestro cinturón de asteroides.

El proceso de formación de planetas es muy eficiente. Inicialmente, las colisiones entre los planetésimos ocurren a baja velocidad, así que colisionan objetos que tienden a fusionarse y crecer. A una distancia Tierra-Sol típica, un objeto de 1 km tarda sólo unos 1000 años en crecer hasta 100 km. Otros 10.000 años producen protoplanetas de casi 1000 km de diámetro, los cuales crecen en 10.000 años más hasta protoplanetas de casi 2000 km de diámetro. Así, objetos del tamaño de la Luna pueden formarse en tan poco tiempo como 20.000 años.

A medida que los protoplanetas se hacen más grandes y masivos, su gravedad crece. Cuando algunos objetos alcanzan un tamaño de unos 1000 km, empiezan a atraer al resto de objetos más pequeños. La gravedad atrae a los acúmulos de roca del tamaño de asteroides, a velocidades cada vez más altas. Van tan rápido que cuando colisionan, no se fusionan sino que se pulverizan. Mientras los protoplanetas más grandes continúan creciendo, el resto se convierten mutuamente en polvo.

El núcleo del cúmulo globular NGC 6397 parece un cofre repleto de relucientes joyas. Donde los astrónomos han descubierto la existencia de veloces enanas blancas. Está situado a 8.200 años-luz hacia la constelación austral del Ara, y se encuentra entre los más cercanos al Sistema Solar. Las estrellas se encuentran aquí muy juntas, con un espacio entre ellas de unas semanas-luz, mientras que nos separan cuatro años-luz de la estrella más cercana al Sol, Alfa Centauri. La densidad estelar supera en este lugar un millón de veces las proximidades de nuestro sistema.

Las estrellas de NGC 6397 se hallan en constante movimiento y se producen muchas colisiones. Aún así, transcurren millones de años antes de que se produzca alguna colisión. Estas imágenes del Hubble tienen como objetivo la investigación de los remanentes de los choques estelares y encuentros cercanos. Tras un choque directo, dos estrellas pueden fusionarse y generar una nueva estrella denominada “azul rezagada”; estas jóvenes estrellas, muy calientes y brillantes, destacan entre los viejos astros que componen la mayoría de un cúmulo globular.

Si dos estrellas se acercan lo suficiente, pero sin llegar a chocar, puede producirse una captura y ambas permanecerán gravitacionalmente unidas. Un tipo de binaria originada de este modo son las “variables cataclísmicas”: una estrella normal que consume hidrógeno nuclear en compañía de una enana blanca. La enana blanca extrae material de la superficie de su compañera; este material conforma un disco de acreción que ciñe a la enana blanca para caer finalmente hasta su superficie. Como resultado observamos una variación en el brillo estelar. El calor producido mediante el proceso de acrección genera tambien grandes cantidades de luz ultravioleta y azul.

Como si fuera una mariposa, esta estrella enana blanca comienza su vida envolviéndose en un capullo. Sin embargo, en esta analogía, la estrella sería más bien la oruga y el capullo de gas expulsado la etapa verdaderamente llamativa y hermosa.

La nebulosa planetaria NGC 2440 contiene una de las enanas blancas conocidas más calientes. La enana blanca se ve como un punto brillante cerca del centro de la fotografía. Eventualmente, nuestro Sol se convertirá en una “mariposa enana blanca”, pero no en los próximos 5 mil millones de años.

Las estrellas conocidas como “enanas blancas” pueden tener diámetros de sólo una centésima del Sol. Son muy densas a pesar de su pequeño tamaño.

                                  La la Nebulosa Esquimal en rayos X

La Nebulosa Esquimal NGC 2392, también llamada “huevo podrido”, se encuentra en la constelación de Geminis, a unos 5000 años luz de la Tierra. La imagen se obtuvo el 10 de enero del 2000, después de la reparación efectuada por los astronautas en el telescopio espacial Hubble. En la foto, el nitrógeno se ve de color rojo, el hidrógeno verde, el oxígeno azul y el helio violeta.

La NGC 2392 es una nebulosa planetaria. En realidad, las nebulosas llamadas planetarias poco tienen que ver con los planetas. Hoy en día se denomina nebulosa planetaria a burbujas de gases expulsados por estrellas de tipo solar moribundas.

Esta nebulosa planetaria fue estudiada por vez primera por William Herschel en 1787. Según parece, durante la fase de gigante roja, la estrella central originó un anillo ecuatorial denso que se expande a unos 115.000 km/h. Más tarde, al hacer explosión la estrella central (hace 10.000 años), se produjo un viento estelar de alta velocidad (1,5 millones de km/h) que, al chocar con el anillo, dió lugar a las dos burbujas o lóbulos polares en rápida expansión que aquí se observan parcialmente superpuestos. La capucha de piel del esquimal es en realidad un conjunto de objetos con forma de cometa dispuestos radialmente. El diámetro de los lóbulos polares es aproximadamente de medio año luz.

  Aquí la vemos con nueva luz cuando el Hubble se acercó a las inmediaciones de la “cabeza de caballo” en Orión

Las Nebulosas planetarias adoptan variadas y extrañas formas. En último lugar vemos a MyCn18 o Nebulosa Reloj de Arena. Se encuentra a 8.000 años luz de distancia. MyCn18 se ve formada por dos anillos grandes y uno más pequeño, con un aspecto muy parecido al de la supernova 1987A. Los diferentes componentes de esta estructura en forma de reloj de arena no están alineados. Por fuerza, este descentramiento, que también se ha observado en el núcleo de algunas galaxias, alrededor de lo que podría ser un agujero negro, ha de tener alguna explicación, desconocida por el momento.

La estrella central de esta nebulosa planetaria con forma de reloj de arena se está muriendo. Con su combustible nuclear agotado, esta breve y espectacular fase final en la vida de una estrella tipo Sol ocurre cuando sus capas externas son expulsadas. Su núcleo se convierte en una fría y desvaneciente enana blanca.

En 1995, Los astronómos utilizaron el Telescopio Espacial Hubble (HST) para tomar una serie de imágenes de nebulosas planetarias, incluida esta. La nitidez sin precedentes de las imágenes del Hubble revelan detalles del proceso de expulsión de la nebulosa y puede ayudar a resolver el misterio sobre la variedad de complejas formas y simetrías de las nebulosas planetaria

La Nebulosa Eta Carina (o Gran Nebulosa Carina) es una enorme nebulosa difusa, mucho más grande que la famosa Nebulosa de Orión. En la foto, nubes frías y calientes en la nebulosa Carina.

Quilla o Carina, es una constelación del hemisferio sur situada entre las de la Vela, la Popa, el Pez Volador y el Camaleón. Junto con las dos primeras formaba la antigua constelación de Argos. La Vía Láctea atraviesa esta constelación, cuya estrella principal, Alpha Carinae o Canopus, es la más brillante del cielo después de Sirio.

También destaca en esta constelación la estrella Eta Carinae, una estrella variable que fue observada por Edmund Halley en 1677, cuando tenía magnitud 4. Hacia 1843 se hizo tan brillante como Canopus, pero desde 1900 su magnitud varía entre 6 y 8.

Alrededor de esta estrella se encuentra una nebulosa de dos grados de ancho y muy fácil de observar, incluso con prismáticos. La constelación también contiene varios cúmulos abiertos de estrellas, algunos de ellos bastante brillantes.

                         La Nebulosa del Cisne vista de otra manera


Esta perfecta tormenta de gas en la turbulenta Nebulosa del Cisne, M17, se encuentra en Sagitario, a 5.500 años-luz de la Tierra. Se trata de un burbujeante océano de hidrógeno candente con trazas de otros elementos, como oxígeno y azufre. Denominada también Nebulosa Omega, actúa como semillero de nuevos astros.

El torrente de radiación ultravioleta emitido por estrellas masivas esculpe e ilumina diseños ondulados en el gas. Estas estrellas de reciente formación están situadas fuera del campo de la imagen, arriba a la izquierda. El brillo de estas ondulaciones realza la estructura tridimensional del objeto. La radiación ultravioleta excava y calienta las superficies de las frías nubes de hidrógeno, que brillan así en rojo y naranja.

El intenso calor y presión generan un flujo de material desde estas superficies, creando una cortina verdosa de gas encendido que enmascara la estructura de fondo. La presión en los extremos de las ondas puede desencadenar una nueva formación estelar en su interior. Los colores representan los diversos gases, rojo para el azufre, verde el hidrógeno y azul para el oxígeno.

                                        La nebulosa Henize 3-1475

La nebulosa Henize 3-1475 está hacia la constelación de Sagitario a unos 18.000 años-luz. Su estrella central supera en 12.000 veces la luminosidad solar, y pesa entre 3 y 5 veces más. Con una velocidad de 4 millones de kilómetros por hora, sus jets son los más veloces nunca descubiertos. Resultan intrigantes también las estructuras en embudo que conectan los cúmulos de material más internos con la región nuclear. Los astrónomos la llaman “nebulosa Manguera de Jardín”.

Los jets son extensos flujos de gas que se desplazan velozmente, hallados cerca de muchos objetos del Universo, tales como estrellas jóvenes, nebulosas planetarias, o surgiendo desde agujeros negros y estrellas de neutrones. Su origen resulta incierto, pero parecen emanar desde pequeñas regiones donde ni siquiera el Hubble puede penetrar.

El material no fluye suavemente, sino a a intervalos de unos 100 años, creando aglomeraciones de gas que se alejan a altísimas velocidades. Se desconoce la razón de este flujo intermitente, aunque podría deberse a algún ciclo magnético de la estrella central (similar al ciclo solar de 22 años) o a la interacción con una estrella compañera.

La galaxia Andrómeda es una galaxia espiral, similar a la nuestra, aunque algo mayor. A una distancia de 2,2 millones de años luz, la galaxia Andrómeda es, al mismo tiempo, la galaxia espiral más cercana y el objeto más distante que se puede observar a simple vista. Antes de determinar su naturaleza por medio de poderosos telescopios, fue erróneamente considerada una nebulosa, o nube de materia interestelar. Por medio del telescopio se ve que junto a ella hay otras galaxias, de las cuales las más sobresalientes son dos pequeñas galaxias de forma elíptica.

                         Andrómeda M 31

Su forma y sus dimensiones la convierten en una versión ampliada de nuestra propia galaxia. Durante los últimos años, los científicos han descubierto que la Vía Láctea es una galaxia caníbal que se ha devorado – y seguirá devorándose – a otras galaxias más pequeñas. Y parece que Andrómeda, no se queda atrás: nuestra vecina se está tragando a sus dos pobres galaxias satélites. Es lógico, porque la gravedad manda en el universo y el canibalismo galáctico parece ser moneda corriente. De hecho, la atracción gravitatoria de la Vía Láctea y Andrómeda hace que ambas se estén acercando la una a la otra a considerable velocidad y, dentro de unos pocos miles de millones de años, se podrá celebrar el matrimonio que las convertirá en una sola y enorme galaxia.

La Vía Láctea, Andrómeda y las nubes de Magallanes forman parte de un grupo de 30 galaxias denominado “el grupo local” que abarca unos 10 millones de años luz. La mayoría de las galaxias del grupo local son de forma elíptica y contienen menos de una milésima del número de estrellas que tienen Andrómeda, la Vía Láctea o M33. De hecho, después de estas tres galaxias, las nubes de Magallanes resultan ser las mayores del grupo, que a su vez, es una parte exterior del Cúmulo Virgo, que comprende miles de galaxias.

File:Hoag's object.jpg

                                                              Objeto de Hoag

¿Es una galaxia o son dos? Esta pregunta surgió cuando el astrónomo Art Hoag en 1950 encontró este extraño objeto extragaláctico. La parte exterior del anillo está dominado por brillantes estrellas azules, mientras que cerca del centro yacen estrellas mucho más rojas y probablemente más viejas. Entre los dos está un espacio que aparece en casi completa oscuridad.

Cómo se formó el Objeto de Hoag es aún desconocido, aunque objetos similares se han identificado y han sido llamados colectivamente como galaxias en anillo. Las hipótesis de su origen incluyen una colisión de galaxias hace billones de años e interacciones gravitacionales envolviendo un inusual objeto con forma de núcleo.

Esta fotografía tomada por el Telescopio Espacial Hubble en Julio del 2001 revela detalles sin precedentes del Objecto de Hoag y podría dar vida a un mejor entendimiento. El Objeto de Hoag se expande a alrededor de 100.000 años luz y está situado a alrededor de 600 millones de años luz hacia la constelación de la Serpiente. Coincidentemente y visible en el espacio vacío hay otra galaxia en anillo, que probablemente se ubique a una distancia más lejana.

NGC 4603 se encuentra a 108 millones de años luz, en el cúmulo de galaxias de Centaurus, uno de los más masivos. Es la galaxia más lejana en la que se han podido estudiar las variaciones periódicas de brillo de estrellas cefeidas. Las cefeidas de mayor tamaño y brillo tienen periodos más largos que las pequeñas. Esta relación entre periodo y masa permite calcular con precisión su distancia.

                                                                                                                  NGC 4603

Aunque tienen un potente brillo, las Cefeidas son tenues y difíciles de encontrar a muy grandes distancias (las estrellas de la imagen de arriba, con su brillo “puntiagudo”, son objetos de fondo). Gracias a la aguda visión del Telescopio Espacial Hubble, se han identificado más de 36 señales cefeidas en NGC 4603, desde ahora la galaxia más distante en la que se hayan identificado estas estrellas. De hecho, utilizando este telescopio para seleccionar cefeidas en galaxias más cercanas que NGC 4603, el Equipo del Programa Fundamental Hubble ha anunciado recientemente el final de 8 años de esfuerzos para medir de manera precisa las distancias galácticas y la velocidad promedio de expansión del universo, la constante de Hubble.

Comparando las distancias galácticas y las velocidades de recesión , el equipo reporta que la constante de Hubble es igual a 70 kilómetros por segundo por megaparsec, con una incertidumbre de 10 porciento. Esto significa que una galaxia incrementa su velocidad de recesión aparente en 257,000 km/h por cada 3.3 millones de años-luz de recorrido. Cuando fue lanzado en 1990, una de las principales metas del Telescopio Espacial Hubble fue la medición exacta de la constante de Hubble.

                                               Galaxia del Sombrero

La Galaxia del Sombrero, Messier 104, es muy grande; visualmente es un quinto del tamaño de la Luna en un telescopio. Está a unos 30 millones de años-luz de la Tierra, en el cúmulo de Virgo. Se llama así porque su forma parece la de un sombrero de charro. Esta galaxia espiral, catalogada como galaxia NGC 4594, se ve de canto, y destaca en ella una banda oscura que parece dividirla longitudinalmente en dos, y que se encuentra formada por inmensas nubes oscuras. La masa de la galaxia del Sombrero duplica la de la nuestra. Si pudiéramos observar la nuestra de la misma manera, presentaría un aspecto similar a la del Sombrero.

¿Por qué la Galaxia del Sombrero se parece a un sombrero? Las razones incluyen el gran conglomerado de estrellas hacia la zona central de la galaxia y el prominente borde oscuro de polvo, que rodea la galaxia y que desde nuestra perspectiva, se observa de costado. Miles de millones de viejas estrellas causan el gran brillo central de M104, mientras una inspección más detallada del anillo, muestra intrincadas estructuras que los astrónomos no entienden todavía. El mismo centro de la galaxia del Sombrero radia en el espectro electromagnético y se piensa que aloja un agujero negro supermasivo.

Esta imagen fue hecha combinando 3 imágenes CCD, tomadas en, aproximadamente, los colores primarios; rojo, verde y azul, con lo cual fue posible crear una imagen con colores verdaderos. Cada imagen fue procesada por un detector de variaciones de sensibilidad para luego quitarle las regiones incorrectas causadas por defectos de fabricación y por la llegada de rayos cósmicos al telescopio.

                                                                           Galaxias de Las Antenas

Las colisiones entre galaxias pueden ser determinantes en la creación de nuevos planetas. El Observatorio de rayos X Chandra ha descubierto ricos depósitos de neón, magnesio y silicio en un par de galaxias en colisión llamadas Las Antenas. Los depósitos están localizados en enormes nubes de gas caliente. Cuando las nubes se enfríen, dicen los científicos, se debería formar una gran cantidad de estrellas y planetas. Estos resultados podrían augurar el destino de nuestra propia Vía Láctea y su futura colisión con la galaxia Andrómeda.

Cuando las galaxias colisionan, los choques directos entre estrellas son muy raros, pero las colisiones entre las enormes nubes de gas de las galaxias provocan un crecimiento en la tasa de natalidad estelar. Las estrellas masivas recién nacidas evolucionan rápidamente en unos pocos millones de años y explotan como supernovas. Los elementos pesados fabricados en estas estrellas son expulsados por las explosiones y enriquecen el gas que las rodea a lo largo de miles de años luz.

A una distancia de unos 60 millones de años, el sistema de Las Antenas es el ejemplo más cercano de una colisión entre dos grandes galaxias. La colisión, que empezó hace un par de cientos de millones de años, ha sido tan violenta que el gas y las estrellas de las galaxias han sido eyectados en dos largos arcos que le dan su nombre al sistema.

La galaxia NGC 6782 tiene una forma de espiral casi circular, sin embargo la foto dista mucho de mostrarnos una forma de círculo. Esta foto fue captada por el Telescopio Espacial Hubble el 1 de Noviembre del 2001 y logró ésta forma al exponer el telescopio a una visión en luz ultravioleta. Este tipo de luz es generada por estrellas mucho más calientes que nuestro Sol, de una zona de furiosa formación de estrellas.

Del disco azul surgen dos brazos en espiral que se recortan contra la luz dorada de estrellas más antiguas. Este impresionante y hermoso conjunto, es todavía un enigma para los astrónomos.

La apariencia de una galaxia puede depender fuertemente del color de la luz con la cual es observada. Esta imagen tomada por el Hubble de NGC 6782 ilustra un pronunciado ejemplo de este efecto. Esta galaxia espiral, cuando es vista por luz visible, muestra una separación en los brazos en espiral que le dan una forma de molinete similar a cualquier otra galaxia espiral. Sin embargo, cuando la galaxia es observada con luz ultravioleta por el Hubble, su forma es completamente diferente.

                                                                                                  la Galaxia NGC 3370

La galaxia NGC 3370 es muy parecida a nuestra Vía Láctea y está a unos 100 millones de años luz, en dirección de la constelación de Leo. Esta foto obtenida por el Telescopio Espacial Hubble permite ver muchos de sus detalles. Se han podido identificar algunas estrellas pulsantes individuales, llamadas Cefeidas, que pueden ser usadas para calcular la distancia a la NGC 3370. Esta galaxia espiral fue elegida debido a que en 1994 estalló una de sus estrellas como una supernova tipo Ia. Conociendo la distancia a la galaxia, se ha podido calibrar este tipo de supernova para determinar así distancias a otras supernovas similares ocurridas a distancias mucho mayores, revelando así el tamaño y la expansión del Universo.

Comparando las supernovas cercanas con las más distantes, podemos determinar que el Universo se encuentra acelerando su expansión y que contiene una misteriosa energía oscura. Pero, para medir el tamaño del Universo y su tasa de expansión, debemos calibrar el verdadero brillo de estas supernovas. De ahí su importancia, ya que se puede determinar su distancia gracias a la existencia de estrellas más tenues de brillo conocido en su vecindad y, con ello, calibrar las medidas en el Universo.

Las estrellas tenues que se usan como estándares de brillo son las estrellas variables conocidas como Cefeidas, cuyo brillo varía regularmente con un periodo que se encuentra directamente relacionado con su brillantez intrínseca. Ello permite conocer directamente la distancia de la galaxia NGC3370 y a la supernova SN1994ae mediante la observación de la variación de una o varias de estas estrellas en forma individual, algo que sólo se puede hacer con el Hubble. Las observaciones detectan varias Cefeidas e indican que se trata de las más distantes que se han observado.

El telescopio espacial Hubble captó imágenes de nuestra vecina Galaxia espiral cerrada NGC 1512, situada a 30 millones de años luz de la Tierra, utilizando rayos de luz de diferentes longitudes de onda. La galaxia está ubicada en la constelación Horologium y puede ser vista por telescopios comunes y corrientes debido a que está relativamente cercana. La NGC 512 tiene una extensión de 70.000 años luz, un tamaño parecido al de nuestra Vía Láctea. El Hubble utilizó un rango de rayos desde el infrarrojo hasta el ultravioleta para ver la galaxia por partes. El núcleo tiene un ancho de 2.400 años luz. Los astrónomos encontraron un anillo de estrellas enanas en el núcleo.

Los astrónomos que estudian el anillo circumnuclear de NGC 1512 están interesados particularmente en ver cómo se desarrollan los ciclos de formación estelar, a partir del material gaseoso que cae hacia el núcleo de la galaxia. El oscurecimiento de los cúmulos debido al polvo parece ser un fenómeno intermitente. Los cúmulos o están completamente ocultos, rodeados por sus nubes maternas, o casi completamente expuestos.

Es destacable la similitud que hay en las características de estos estallidos de formación estelar y los de otros que se han estudiando en detalle con el Hubble. Los anillos circumnucleares son comunes en las galaxias espirales barradas. Los astrofísicos creen que son estas barras las que sirven de despensa de material a los anillos.

Esta foto del Telescopio Espacial Hubble muestra en detalle una galaxia tardía, un pequeño sistema de estrellas y gas que parece aún encontrarse en pleno proceso de desarrollo, mientras la mayoría de sus congéneres comenzaron a formarse hace miles de millones de años. La evidencia de su extrema juventud se halla en la explosión de estrellas recién nacidas. Todo indica que esta galaxia, denominada POX 186, se originó cuando dos pequeños grumos de gas y estrellas colisionaron hace menos de 100 millones de años provocando la formación de nuevas estrellas.

Esta imagen del Hubble respalda las teorías de formación galáctica a partir del ensamblaje de pequeños bloques compuestos de gas y estrellas. Estos bloques se originaron poco tiempo después del Big-Bang, el acontecimiento creador del Universo. Sin embargo, se trata de un hallazgo sorprendente debido a su notable cercanía en el espacio ya que POX 186 se encuentra a sólo 68 millones de años-luz, hacia Virgo. Pertenece al grupo de galaxias conocido como enanas compactas azules debido a su reducida extensión y su colección de estrellas azules calientes. Su tamaño de 900 años-luz y unos 10 millones de estrellas, resultan insignificantes. La Vía Láctea mide unos 100.000 años-luz y alberga 100.000 millones de estrellas.

Este reciente sistema está situado en una región de espacio muy vacía, con sus vecinos galácticos más próximos a nada menos que 30 millones de años-luz. El encuentro gravitatorio entre los pequeños cúmulos de los que se formó, tuvo que demorarse más que si hubiera sucedido en regiones del espacio más densas. No obstante las estrellas más viejas que pueblan POX 186 rondan los mil millones de años. Se cree que las galaxias menos masivas del Universo han sido las últimas en formarse.

File:Rxj1242 comp.jpg

                                  Agujero Negro supermasivo


Cuando el gas y el polvo interestelares de una nebulosa se condensan, se forma una protoestrella que emite chorros de materia. Ésta continúa condensándose por gravitación al tiempo que se calienta. Cuando la temperatura del núcleo de la protoestrella llega a 10 millones de grados, se inician una serie de reacciones nucleares y nace una estrella nueva. Más adelante, la corteza del astro sufre una expansión acompañada de calentamiento, lo que da lugar a la formación de una gigante roja, de diámetro entre 10 y 100 veces el del Sol. Si la gigante roja es muy grande, produce hierro y otros elementos pesados, aumenta de tamaño y se transforma en supergigante. Después estalla y libera la materia en el espacio. Si sólo estalla la parte externa y el núcleo tiene suficiente masa, se convierte en un agujero negro.

Los agujeros negros pueden formarse durante el transcurso de la evolución estelar. Cuando el combustible nuclear se agota en el núcleo de una estrella, la presión asociada con el calor que produce ya no es suficiente para impedir la contracción del núcleo debida a su propia gravedad. A densidades mayores de un millón de veces la del agua, aparece una presión debida a la alta densidad de electrones, que detiene la contracción en una enana blanca. Si la densidad es mayor, se convierte en agujero negro.

¿Por qué los alrededores de algunos agujeros negros son más brillantes que otros? En el centro de las galaxias activas predominan los agujeros negros supermasivos de al menos miles de veces la masa del Sol. Muchos de ellos, denominados Seyfert Tipo I, son muy brillantes en el espectro de la luz visible. Otros, los Seyfert Tipo II son bastante débiles.

La diferencia podría estar provocada porque la acrección de algunos agujeros negros arrastra mucha más materia que otras. También podría deberse a que los agujeros negros que ocupan el centro de las galaxias Seyfert Tipo II estuvieran oscurecidos por un toroide alrededor de ellos.

Toroide en agujero negro

Para ayudarnos a decidir entre las dos hipótesis, se ha observado en rayos X la galaxia cercana NGC 4388, de tipo Seyfert II. Se ha descubierto que el flujo de rayos X en algunos colores (de rayos X) varía rápidamente, mientras que en otros es bastante estable.

El flujo constante y la absorción aparente de algunos colores de rayos X muy concretos por el hierro frío nos ofrecen evidencias de que estamos observando el agujero negro central de NGC 4388 a través de un toroide muy denso compuesto de gas molecular y polvo.

                       Choque entre Galaxias

Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble releva los fuegos artificiales en el centro de una colisión entre dos galaxias. El Hubble ha descubierto más de mil racimos de estrellas jóvenes que estallan a la vida como resultado de este choque frontal.

Hay sucesos en el Universo que aún no sabemos explicar. ¿Cómo podrían dos estrellas jóvenes dotar de energía a estas nubes de gas interestelar? Ocultas tras estas gruesas nubes de polvo, las dos estrellas emiten iones y radiation de alta energía, que hacen que las nubes se fragmenten y resplandezcan.

Complejo binario

La imagen, tomada por la unidad Melipal del telescopio VLT, del Observatorio Europeo del Sur, resuelve con espléndido detalle el complejo BAT99-49 de esta nebulosa. La luz emitida por los átomos de helio se registra en azules, la del oxígeno en verdes y la del hidrógeno en rojos.

Una de las estrellas de este duo es del tipo enigmático Wolf-Rayet, mientras que la otra es una estrella O masiva. Esta pareja estelar y su nebulosa se encuentran en la Gran Nube de Magallanes, la más grande de las galaxias-satélite de nuestra Vía Láctea.

Las estrellas Wolf-Rayet constituyen uno de los objetos más calientes del universo, mientras que las O son las más energéticas y masivas de la secuencia principal de evolución estelar.

Aunque rodeada de lo que puede parecer como humo, el objeto conocido como “la estrella flameante” crea energía primariamente de la fusión nuclear, como otras estrellas.

El fuego, tipicamente definido como una adquisición molecular rápida del oxigeno, ocurre sólo cuando hay suficiente oxigeno presente y no es importante en entornos de alta energía y bajo oxigeno como el de las estrellas. El material que aparece como humo es practicamente hidrogeno interestelar, pero contiene filamentos oscuros como el humo de polvo rico en carbón.

Estrella Flameante

La región de AE Aurigae fué fotografiada por el KPNO un telescopio de 0.9 metros y se muestra en una fotografía en falsos pero representativos colores. La estrella AE Aurigae en sí es muy brillante, azul, jóven y conocida como la estrella fugitiva desde que parece haber sido expulsada de la región de la Nebulosa de Orión, hace unos 2.7 millones de años.

Imagen

En esta dramática región del sur de la Via Láctea en la constelación de Ara (el Altar) se pueden ver estrellas calientes azules, gas hidrógeno brillando en rojo, y nubes oscuras de polvo.

A unos 4000 años de la Tierra, las estrellas de la izquierda son jóvenes, masivas y muy energéticas. Su intensa radiación ultravioleta esta desgastando el complejo de nubes de la estrella cercana, ionizando el gas hidrógeno y produciendo un brillo rojizo de “hidrógeno alfa”.

A la derecha, visible en conjunto con la nebulosa de polvo oscura, está un pequeño cúmulo de estrellas en formación. Esta preciosa imagen en color es una composición de imagenes realizada con filtros en azul, verde e hidrógeno alfa.

Imagen pineada

La masa de un grupo de galaxias gigantes, CL0025 y 1654, situadas a unos 4.500 millones de años-luz, produce una lente gravitacional cósmica curvando la luz tal como predice la teoría de la relatividad de Einstein, de manera que forma imágenes detectables más distantes aún que las propias galaxias.

La masa total del grupo es la suma de las propias galaxias, vistas como materia ordinaria luminosa, más la materia oscura invisible del propio grupo, cuya naturaleza permanece desconocida. Analizando la distribución de la materia luminosa y las propiedades de las lentes gravitacionales debido a la masa total del grupo, los investigadores han resuelto el problema de localizar la distribución de la materia oscura.

El mapa resultante muestra la “materia oscura” invisible en azul y las posiciones de los grupos de galaxias en amarillo. El trabajo , basado en numerosas observaciones con el Telescopio Espacial Hubble, revela que la materia oscura del grupo no está uniformemente distribuida, pero sigue de cerca las acumulaciones de materia luminosa.

Con un núcleo oculto a la vista óptica por una gruesa senda de polvo, la galaxia elíptica gigante Centaurus A fue uno de los primeros objetos observados desde órbita por el Observatorio de rayos X Chandra.

Centaurus A: Rayos X de una Galaxia Activa

Los astrónomos no fueron decepcionados, pues la apariencia de Centaurus A en rayos X hace que su clasificación como una galaxia activa sea fácil de apreciar.

Tal vez la característica más destacable de esta imagen de rayos X en colores falsos de Chandra es el jet, de 30.000 años luz de longitud. Estallando hacia la esquina superior izquierda de esta imagen, el jet parece provenir de la brillante fuente central de rayos X de la galaxia, que se sospecha que alberga un agujero negro de alrededor de un millón de veces la masa del Sol.

Centaurus A también parece estar lleno de otras fuentes individuales de rayos X y un penetrante y difuso resplandor en rayos X. La mayoría de estas fuentes individuales probablemente son estrellas de neutrones o agujeros negros de unas pocas masas solares acretando material de las menos exóticas estrellas compañeras binarias. Este difuso resplandor de alta energía representa gas en toda la galaxia calentado a temperaturas de millones de grados C.

File:ESO Centaurus A LABOCA.jpg

A una distancia de 11 millones de años luz hacia la constelación de Centauro, Centaurus A (NGC 5128) es la galaxia activa más cercana.

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¿Qué creó esta gigante burbuja espacial? Lo hizo una estrella masiva que no solamente es brillante y azul sino que también emite viento estelar de gas ionizado. La nebulosa Burbuja es ahora la más pequeña de las tres burbujas que rodean a la estrella masiva BD+602522 y es parte de del circuito de burbuja gigante S162 creada con la ayuda de otras estrellas masivas. Como el gas abandona tan rápidamente BD+602522 empuja y esparce el gas hacia la coraza. La luz energética ioniza la coraza haciendo que ésta brille. Esta fotografía tomada por el Telescopio Espacial Hubble y dada a conocer durante la semana pasada muestra muchos detalles de la nebulosa Burbuja nunca antes vistos y aún no entendidos. La nebulosa también es conocida como NGC 7635 , se extiende 6 años luz y es visible por pequeños telescopios hacia la constelación de Casiopea.

La nebulosa planetaria Araña roja muestra la compleja estructura que se puede formar cuando una estrella normal expulsa su gas exterior y se convierte en una estrella del tipo enana blanca.

Llamada oficialmente NGC6537, esta nebulosa planetaria de dos lóbulos simétricos contiene la enana blanca más caliente que se ha obsevado, probablemente formaba parte de un sistema binario.

Los vientos internos que emanan de las estrellas centrales, visibles en el centro, tienen una velocidad de más de 1000 kilómetros por segundo. Estos vientos expanden la nebulosa, que fluye por las capas de la nebulosa, formando ondas de gas caliente y polvo a su paso. Los átomos capturados en estas colisiones emiten la luz mostrada en esta fotografía en colores reales.

La nebulosa Araña roja está situada en la constelación de Sagitario. Su distancia no se conoce con precisión pero se estima en unos 4000 años luz.

Una de las mayores esferas de nuestra Galaxia proporciona valiosas pistas sobre la composición química de las estrellas por su propia forma. La nebulosa planetaria Abell 39, en la actualidad de seis años luz de ancho, fue una vez la atmósfera exterior de una estrella del tipo del Sol expulsada hace miles de años.

La naturaleza esférica casi perfecta de Abell 39 permite a los astrónomos estimar con precisión cuanto material relativo está absorbiendo y emitiendo luz actualmente. Las observaxiones indican que Abell 39 contiene sólo alrededor de la mitad del oxígeno encontrado en el Sol, una confirmación intrigante pero no sorprendente de las diferencias químicas entre las estrellas.

La razón por la cual la estrella central está ligeramente desplazada del centro 0,1 años luz, es desconocida hasta la fecha. Abell 39 está aproximadamente a 7.000 años luz de distancia, aunque se pueden ver a través y alrededor de la nebulosa varias galaxias a millones de años luz de distancia.

Joyero de Estrellas

                                                              Joyero de Estrellas

La gran variedad de colores de las estrellas en este cúmulo abierto es la base de su nombre: El Joyero. Una de las brillantes estrellas centrales es una supergigante roja, en contraste con las estrellas azules que la rodean. El cúmulo, también conocido como Kappa Crucis contiene sobre 100 estrellas.

Los cúmulos abiertos son más jóvenes, tienen menos estrellas, y tienen mayor relación de estrellas azules que los cúmulos globulares. El Joyero está a una distancia cercana a los 7500 años luz, de forma que la luz que vemos hoy en día fue emitida desde el cúmulo incluso antes de que las grandes pirámides en Egipto fueran construídas.

El Joyero, fotografiado arriba, cuyo tamaño aproximado es de 20 años luz, puede ser visto con binoculares hacia la constelación de la Cruz del Sur.

El brillante gas de hidrógeno es el protagonista de esta maravillosa vista en detalle de la estrella variable S Mon en la débil pero preciosa constelación de Monoceros, el Unicornio.

NGC 2264: Estrellas, Polvo y Gas

En esta región de formación de estrellas (NGC 2264), la compleja unión de gás y nubes de polvo está a unos 2.700 años luz y se mezcla con la rojiza emisión nebular excitada por la luz energética de estrellas nuevas y la oscura capa de nubes de polvo. Las nubes de polvo oscuras cercana a la estrella reflejan la luz de ésta, formando una azulada nebulosa de reflexión.

Esta imagen recoge unos 1.5 grados (o cerca de 3 lunas llenas) cubriendo una distancia de 70 años luz de la NGC 2264. En la foto podemos ver la Nebulosa del Cono (izquierda), la nebulosa de piel de Zorra, que se encuentra justo debajo de S Mon, y el cúmulo de estrellas Arbol de Navidad. Este último en forma de triángulo aparece con el vértice en la Nebulosa del Cono, y su base centrado en S Mon.

No hay nada parecido en nuestra propia galaxia. Aquí no existen cúmulos globulares tan jóvenes como NGC 1850.

Se pueden seguir encontrando cúmulos globulares de tan sólo 40 millones de años de antigüedad en la vecina galaxia LMC, pero quizá ninguno tan inusual como NGC 1850. Una inspección detallada de la fotografía revela dos cúmulos. Abajo, a la derecha del grupo principal de estrellas conocido como NGC 1850 A, hay un grupo más pequeño y aún más joven denominado NGC 1850B. Este cúmulo está formado por estrellas de apenas cuatro millones de años.

La gran nube roja de gas que rodea los cúmulos, puede haber sido creada, en su mayor parte, por explosiones de supernovas de estrellas ubicadas en el cúmulo más joven. En la parte superior izquierda se puede ver el remanente de supernova rojo N57D.

Esta galaxia antes parecía ser muy similar a nuestra galaxia La Vía Láctea, una galaxia espiral vista casi de canto. Sin embargo, recientes imágenes en alta resolución del polvo de NGC 891 muestran inusuales patrones filamentarios extendiéndose lejos de su disco galáctico.

Este polvo interestelar posiblemente fue expulsado del disco galáctico hacia el halo por explosiones estelares de supernovas. Como el polvo es tan frágil, su apariencia después de sobrevivir a la expulsión del disco puede ser muy contundente. De nuevo, los fenómenos descubiertos, no obstante, a veces parecen tan complejos que surgen más preguntas de las que son respondidas.

Galaxia del Grupo Local NGC 6822

                                                        Galaxia del Grupo Local

La galaxia cercana NGC 6822 es irregular en muchas formas. Primero, la distribución de estrellas de la galaxia merece la clasificación formal de enana irregular, y desde nuestro punto de vista la pequeña galaxia parece prácticamente rectangular.

Lo que pareció más peculiar a los astrónomos, sin embargo, es la inusualmente alta abundancia de regiones HII de NGC 6822, areas de hidrógeno ionizado que rodean a las estrellas jóvenes. Grandes regiones HII, también conocidas como nebulosas de emisión , son visibles rodeando a la pequeña galaxia, particularmente hacia la parte superior derecha. En la parte inferior izquierda hay estrellas brillantes que están holgadamente agrupadas en un brazo.

Ilustrada en esta fotografía, NGC 6822, también conocida como la Galaxia de Barnard, está ubicada a sólo 1,5 millones de años luz de la Tierra y por lo tanto es un miembro de nuestro Grupo Local de Galaxias. Esta galaxia, hogar de famosas nebulosas incluyendo a Hubble V, es visible con un pequeño telescopio hacia la constelación de Sagitario.

La Nebulosa del Capullo, catalogada como IC 5146, es una nebulosa de gran belleza situada a unos 4.000 años luz de distancia, en la constelación del Cisne. Dentro de la nebulosa hay un nuevo cúmulo abierto de estrellas en pleno desarrollo. Al igual que otras guarderías estelares, la nebulosa del Capullo es, al mismo tiempo, una nebulosa de emisión, de reflexión y de absorción. Algunas especulaciones basadas en medidas recientes sostienen que la estrella masiva en el centro de la fotografía abrió un agujero en la nube molecular existente, a través del cual fluye gran parte del material que resplandece.

La misma estrella, formada hace unos 100.000 años, proporciona ahora la fuente de energía para la mayoría de la luz emitida y reflejada de esta nebulosa.

La nebulosa que rodea a la brillante estrella S Mon está llena de polvo oscuro y de gas incandescente. Las formas extrañas que rodean a esta estrella se originan de fino polvo que reacciona con luz energética y gas caliente expulsados por las jóvenes estrellas.

La región que se encuentra justo debajo de S Mon, la brillante estrella de esta fotografía, es llamada la Nebulosa Pelo de Zorro por su color y textura. El azul que resplandece rodeando a S Mon resulta de la reflexión, donde el polvo vecino refleja la luz de la brillante estrella. El resplandor rojo más difuso resulta de la emisión, donde la luz estelar ioniza el gas hidrógeno. Áreas rosadas están iluminadas por una combinación de los dos procesos. S Mon es parte de un joven cúmulo abierto de estrellas llamado NGC 2264, localizado a 2500 años luz de distancia hacia la constelación de Monoceros, justo al norte de la Nebulosa del Cono.

Parece ser que las estrellas y los planetas están en obras en la polvorienta nebulosa RCW 49 (abajo). Esta imagen infrarroja en color falso del Telescopio Espacial Spitzer nos muestra cómo las estrellas calientes conocidas están consiguiendo despejar la zona central de la nebulosa, que es una auténtica guardería estelar.

Este hueco nos descubre unas 300 estrellas recién nacidas, que vemos aquí a través de las nubes y filamentos de polvo cósmico. Los datos de infrarrojo indican que es probable la presencia de discos protoplanetarios alrededor de algunas de las estrellas jóvenes, y estarían entre los discos de formación planetaria más débiles y lejanos que se han logrado observar.

Estos interesantes resultados respaldan la idea de que los discos de formación planetaria forman parte de la evolución natural de una estrella. La ajetreada RCW 49 mide unos 350 años luz, y se encuentra a sólo 14.000 años luz de distancia, en la constelación de Centauro.

La variedad espectacular en los colores de las nubes de Rho Ophiuchi, mostrada en esta imagen, refleja los procesos que se llevan a cabo en su interior. Las nubes azules brillan por efecto de la luz que reflejan. La luz azul de las estrellas Rho Ophiuchi y sus vecinas se refleja de manera más eficiente, en esta porción de la nebulosa, que la luz roja. Por la misma razón, en la Tierra el cielo diurno parece azul.

Las regiones roja y amarilla deben su brillo a la emisión del gas atómico y molecular de la nebulosa. La luz de las estrellas cercanas, particularmente la de la supergigante Antares, excita los electrones del gas que, al recombinarse, emiten luz.

Las regiones oscuras se deben a los granos de polvo, formados en las atmósferas de las estrellas jóvenes, que bloquean la luz emitida detrás.

En esta fotografía las nubes estelares de Rho Ophiuchi se ven junto al cúmulo globular M4 y son mucho más coloridas de lo que los humanos podemos ver. Las nubes emiten luz en todo el espectro, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.

El borde de la galaxia azul ilustrada a la derecha es una inmensa estructura parecida a un anillo de 150.000 años luz de diámetro compuesta de estrellas masivas recién formadas extremadamente brillantes.

Esa galaxia, AM 0644-741, es conocida como una galaxia en anillo y la creó una gigantesca colisión galáctica. Cuando las galaxias chocan pasan una a través de la otra; sus estrellas individuales difícilmente entran en contacto.

La forma de anillo es el resultado de la disrupción gravitacional provocada por una pequeña galaxia intrusa pasando entera a través de una mayor. Cuando esto acontece, el gas y el polvo interestelar se condensan, causando que una onda de formación de estrellas se aparte del punto de impacto igual que una onda en la superficie de un estanque cuando se tira una piedra.

La galaxia intrusa ya se ha movido fuera del cuadro tomado por el Telescopio Espacial Hubble, imagen que fue publicasa para conmemorar el décimo cuarto aniversario del lanzamiento del Hubble. La galaxia en anillo AM 0644-741 se encuentra a unos 300 millones de años luz de distancia.

Todo lo que existe: ¡El Universo! La materia y el espaciotiempo que la contiene, conforma todos los objetos que podemos ver y detectar, y, según parece, puede haber más, mucho más, que, para nosotros, es invisible, está “perdido” pero que, según se cree, puede suponer más del 90% de lo que el Universo es, y, lo que vemos, es sólo el 4%.

¡Qué grande es el Univero! Para nosotros, podríamos decir que infinito, ya que, pensar en que algún día, pudiéramos recorrerlo, más que un sueño, sería un pensamiento ilusorio.

La Tierra es el tercer planeta del Sistema Solar, considerando su distancia al Sol, y el quinto de ellos según su tamaño. Está situada aproximadamente a unos 150 millones de kilómetros del Sol. Es el único planeta del universo que se conoce en el que exista y se origine la vida.  Esperémos que en tan inmenso y complejo Cosmos, la vida sea la consecuencia de la evolución de la materia en las estrellas y en los mundos.

Que hayáis disfrutado con el recorrido.

emilio silvera

¡Causalidad! ¡Ese Principio!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La Física y el Universo    ~    Comentarios Comments (2)

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En física existe un Principio que llaman !Causalidad! y en virtud del cual el efecto no puede prceder a la causa. Es muy útil cuando se conbina con el principio de que la máxima velocidad del universo es la velocidad de la luz en el vacío. Lo cierto es que, todo lo que ocurre es causa de algo que antes sucedió. Contaremos algunas cosas que tuvieron sus consecuencias.
En 1.893 el físico irlandés George Francis Fitzgerald emitió una hipótesis para explicar los resultados negativos del experimento conocido de Michelson-Morley. Adujo que toda la materia se contrae en la dirección del movimiento, y que esa contracción es directamente proporcional al ritmo (velocidad) del movimiento.

Según tal interpretación, el interferómetro se quedaba corto en la dirección del “verdadero” movimiento terrestre, y lo hacía precisamente en una cantidad que compensaba con toda exactitud la diferencia de distancias que debería recorrer el rayo luminoso. Por añadidura, todos los aparatos medidores imaginables, incluyendo los órganos sensoriales humanos, experimentarían ese mismo fenómeno.

Esquema de un interferómetro de Michelson.

 

Visualización de los anillos de interferencia.

Parecía como si la explicación de Fitzgerald insinuara que la naturaleza conspiraba con objeto de impedir que el hombre midiera el movimiento absoluto, para lo cual introducía un efecto que anulaba cualquier diferencia aprovechable para detectar dicho movimiento.

Este asombroso fenómeno recibió el nombre de contracción de Fitzgerald, y su autor formuló una ecuación para el mismo, que referido a la contracción de un cuerpo móvil, fue predicha igualmente y de manera independiente por H. A. Lorentz (1.853 – 1.928) de manera que, finalmente, se quedaron unidos como contracción de Lorentz-Fitzgerald.

A la contracción, Einstein le dio un marco teórico en la teoría especial de la relatividad. En esta teoría, un objeto de longitud l0 en reposo en un sistema de referencia parecerá, para un observador en otro sistema de referencia que se mueve con velocidad relativa v con respecto al primero, tener longitud contraccion_l-f, donde c es la velocidad de la luz. La hipótesis original atribuía esta contracción a una contracción real que acompaña al movimiento absoluto del cuerpo. La contracción es en cualquier caso despreciable a no ser que v sea del mismo orden o cercana a c.

Un objeto que se moviera a 11,2 Km/s (la velocidad de escape de nuestro planeta) experimentaría sólo una contracción equivalente a 2 partes por cada 1.000 millones en el sentido del vuelo. Pero a velocidades realmente elevadas, tal contracción sería sustancial. A unos 150.000 Km/s (la mitad de la velocidad de la luz) sería del 15%; a 262.000 Km/s (7/8 de la velocidad de la luz), del 50%. Es decir, que una regla de 30 cm que pasara ante nuestra vista a 262.000 Km/s nos parecería que mide sólo 15’24 cm, siempre y cuando conociéramos alguna manera para medir su longitud en pleno vuelo. Y a la velocidad de la luz, es decir, 300.000 Km/s en números redondos, su longitud en la dirección del movimiento sería cero. Puesto que, presuntamente, no puede existir ninguna longitud inferior a cero, se deduce que la velocidad de la luz en el vacío es la mayor que puede imaginarse el universo.

El físico holandés Henrik Antón Lorentz, como hemos dicho, promovió esta idea pensando en los rayos catódicos (que ocupaban su actividad por aquellas fechas). Se hizo el siguiente razonamiento: si se comprimiera la carga de una partícula para reducir su volumen, aumentaría su masa. Por consiguiente, una partícula voladora, escorzada en la dirección de su desplazamiento por la contracción de Fitzgerald, debería crecer en términos de masa. Lorentz presentó una ecuación sobre el acrecentamiento de la masa, que resultó muy similar a la ecuación de Fitzgerald sobre el acortamiento. A 149.637 Km/s la masa de un electrón aumentaría en un 15%; a 262.000 Km/s, en un 100% (es decir, la masa se duplicaría); y a la velocidad de la luz, su masa sería infinita. Una vez más pareció que no podría haber ninguna velocidad superior a la de la luz, pues, ¿cómo podría ser una masa mayor que infinita?

El efecto Fitzgerald sobre longitudes y el efecto Lorentz sobre masas mantuvieron una conexión tan estrecha que aparecieron a menudo agrupadas como las ecuaciones Lorentz-Fitzgerald.

Mientras que la contracción Fitzgerald no podía ser objeto de mediciones, el efecto Lorentz sobre masas sí podía serlo, aunque indirectamente. De hecho, el muón tomó 10 veces su masa original cuando fue lanzado, a velocidades relativistas, en el acelerador de partículas, lo que confirmó la ecuación de Lorentz. Los experimentos posteriores han confirmado las ecuaciones de ambos: a velocidades relativistas, las longitudes se contraen y las masas se incrementan.

Como es conocido por todos, Einstein adoptó estos descubrimientos y los incorporó a su teoría de la relatividad especial, que aunque mucho más amplia, recoge la contracción de Fitzgerald y el aumento de la masa de Lorentz cuando se alcanzan grandes velocidades.

Algunas veces pienso que los artistas en general, y los poetas en particular, tendrían que adaptar e incluir en sus esquemas artísticos y poéticos los adelantos científicos, para asimilarlos en las diversas expresiones y sentimientos que serán después puestos al servicio del consumo humano. Estos adelantos científicos serían así coloreados con las pasiones humanas, y transformados, de alguna forma, en la sangre, y por qué no, los sentimientos de la naturaleza humana. Posiblemente, de haberlo hecho, el grado general de conocimiento sería mayor. De todas las maneras, no dejamos de avanzar en el conocimiento de la Naturaleza.

Hacemos mil y un inventos para poder llegar a lugares que, hasta hace muy poco tiempo se pensaba que nos estaban vedados. Y, a pesar de ello, la cultura científica, en general es pobre. Sólo uno de cada tres puede definir una molécula o nombrar a un solo científico vivo. De veinticinco licenciados escogidos al azar en la ceremonia de graduación de Harvard, sólo dos pudieron explicar por qué hace más calor en verano que en invierno. La respuesta, dicho sea de paso, no es “porque el Sol está más cerca”; no está más cerca. El eje de rotación de la Tierra está inclinado, así que cuando el hemisferio norte se inclina hacia el Sol, los rayos son más perpendiculares a la superficie, y la mitad del globo disfruta del verano. Al otro hemisferio llegan rayos oblicuos: es invierno. Es triste ver cómo aquellos graduados de Harvard podían ser tan ignorantes. ¡Aquí los tenemos con faltas de ortografía!

Por supuesto, hay momentos brillantes en los que la gente se sorprende. Hace años, en una línea de metro de Manhattan, un hombre mayor se las veía y deseaba con un problema de cálculo elemental de su libro de texto de la escuela nocturna; no hacía más que resoplar. Se volvió desesperado hacia el extraño que tenía a su lado, sentado junto a él, y le preguntó si sabía cálculo. El extraño afirmó con la cabeza y se puso a resolverle al hombre el problema. Claro que no todos los días un anciano estudia cálculo en el metro al lado del físico teórico ganador del Nobel de Física, T. D. Lee.

Leon Lederman cuenta una anécdota parecida a la del tren, pero con final diferente. Salía de Chicago en un tren de cercanías cuando una enfermera subió a él a la cabeza de un grupo de pacientes de un hospital psiquiátrico local. Se colocaron a su alrededor y la enfermera se puso a contarlos: “uno, dos tres…”. Se quedó mirando a Lederman y preguntó “¿quién es usted?”; “soy Leon Lederman” – respondió – “ganador del premio Nobel y director del Fermilab”. Lo señaló y siguió tristemente “sí claro,  cuatro, cinco, seis…”. Son cosas que ocurren a los humanos; ¡tan insignificantes y tan grandes! Somos capaces de lo mejor y de lo peor. Ahí tenemos la historia para ver los ejemplos de ello.

Pero ahora más en serio, es necesario preocuparse por la incultura científica reinante, entre otras muchas razones porque la ciencia, la técnica y el bienestar público están cada día más conectados. Y, además, es una verdadera pena perderse la concepción del mundo que, en parte, he plasmado en estas páginas. Aunque aparezca incompleta, se puede vislumbrar que posee grandiosidad y belleza, y va asomándose ya su simplicidad.

“El proceso de la ciencia es el descubrimiento a cada paso de un nuevo orden que de unidad a lo que desde hacía tiempo parecía desunirlo.”

Es lo que hizo Faraday cuando cerró el vínculo que unió la electricidad y el magnetismo.

Es lo que hizo Clerk Maxwell cuando unió aquélla y éste con la luz.

Einstein unió el tiempo y el espacio, la masa a la energía y relacionó las grandes masas cosmológicas con la curvatura y la distorsión del tiempo y el espacio para traernos la gravedad en un teoría moderna; y dedicó los últimos años de su vida al intento de añadir a estas similitudes otra manera nueva y más avanzada, que instaurara un orden nuevo e imaginativo entre las ecuaciones de Maxwell y su propia geometría de la gravitación.

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Algunos momentos de la vida del Maestro

 

Cuando Coleridge intentaba definir la belleza, volvía siempre a un pensamiento profundo: la belleza, decía, “es la unidad de la variedad”. La ciencia no es otra cosa que la empresa de descubrir la unidad en la variedad  desaforada de la naturaleza, o más exactamente, en la variedad de nuestra experiencia que está limitada por nuestra ignorancia.”

Hay muchas cosas que no podemos controlar, sin embargo, algo dentro de nosotros, nos envía mensajes sobre lo que podría ser importante para que nos fijemos mejor y continuemos profundizando.

Para comprender mejor el panorama, hagamos una excursión hasta la astrofísica; hay que explicar por qué la física de partículas y la astrofísica se han fundido no hace muchos años, en un nivel nuevo  de intimidad, al que alguien llamó la conexión espacio interior/espacio exterior.

Mientras los expertos del espacio interior construían aceleradores, microscopios cada vez más potentes para ver qué pasaba en el dominio subnuclear, los colegas del espacio exterior sintetizaban los datos que tomaban unos telescopios cada vez más potentes, equipados con nuevas técnicas cuyo objeto era aumentar su sensibilidad y la capacidad de ver detalles finos. Otro gran avance fueron los observatorios establecidos en el espacio, con sus instrumentos para detectar infrarrojos, ultravioletas, rayos X y rayos gamma; en pocas palabras, toda la extensión del espectro electromagnético, muy buena parte del cual era bloqueado por nuestra atmósfera opaca y distorsionadora.

                                                                          ¿Hasta donde llegaremos?

La síntesis de la cosmología de los últimos cien años es el modelo cosmológico estándar. Sostiene que el universo empezó en forma de un estado caliente, denso, compacto, hace unos 15.000 millones de años. El universo era entonces infinitamente, o casi infinitamente, denso; infinita, o casi infinitamente, caliente. La descripción “infinito” es incómoda para los físicos; los modificadores son el resultado de la influencia difuminadota de la teoría cuántica. Por razones que quizá no conozcamos nunca, el universo estalló, y desde entonces ha estado expandiéndose y enfriándose.

Ahora bien, ¿cómo se han enterado de eso los cosmólogos? El modelo de la Gran Explosión (Big Bang) nació en los años treinta tras el descubrimiento de que las galaxias (conjuntos de 100.000 millones de estrellas, aproximadamente) se estaban separando entre sí, descubrimiento hecho por Edwin Hubble, que andaba midiendo sus velocidades en 1.929.

Hubble tenía que recoger de las galaxias lejanas una cantidad de luz que le permitiera resolver las líneas espectrales y compararlas con las líneas de los mismos elementos de la Tierra. Cayó en la cuenta de que todas las líneas se desplazaban sistemáticamente hacia el rojo. Se sabía que una fuente de luz que se aparta de un observador hace justo eso. El desplazamiento hacia el rojo era, de hecho, una medida de la velocidad relativa de la fuente y del observador.

Más tarde, Hubble halló que las galaxias se alejaban de él en todas las direcciones; esto era una manifestación de la expansión del espacio. Como el espacio expande las distancias entre todas las galaxias, la astrónoma Hedwina Knubble, que observase desde el planeta Penunbrio en Andrómeda, vería el mismo efecto o fenómeno: las galaxias se apartaría de ella.

Cuanto más distante sea el objeto, más deprisa se mueve. Esta es la esencia de la ley de Hubble. Su consecuencia es que, si se proyecta la película hacia atrás, las galaxias más lejanas, que se mueven más deprisa, se acercarán a los objetos más próximos, y todo el lío acabará juntándose y se acumulará en un volumen muy, muy pequeño, como, según se calcula actualmente, ocurría hace 15.000 millones de años.

La más famosa de las metáforas científicas te pide que imagines que eres una criatura bidimensional, un habitante del Plano. Conoces el este y el oeste, el norte y el sur, pero arriba y abajo no existen; sacaos el arriba y debajo de vuestras mentes. Vivís en la superficie de un globo que se expande. Por toda la superficie hay residencias de observadores, planetas y estrellas que se acumulan en galaxias por toda la esfera; todo bidimensional. Desde cualquier atalaya, todos los objetos se apartan a medida que la superficie se expande sin cesar. La distancia entre dos puntos cualesquiera de este universo crece. Eso es lo que pasa, precisamente, en nuestro mundo tridimensional. La otra virtud de esta metáfora es que, en nuestro universo, no hay ningún lugar especial. Todos los sitios o puntos de la superficie sin democráticamente iguales a todos los demás. No hay centro; no hay borde. No hay peligro de caerse del universo. Como nuestra metáfora del universo en expansión (la superficie del globo) es lo único que conocemos, no es que las estrellas se precipiten dentro del espacio. Lo que se expande es que espacio que lleva toda la barahúnda. No es fácil visualizar una expansión que ocurre en todo el universo. No hay un exterior, no hay un interior. Sólo hay este universo que se expande. ¿En qué se expande? Pensad otra vez en vuestra vida como habitante del Plano, de la superficie del globo: en nuestra metáfora no existe nada más que la superficie.

        Hemos inventado tecnología que ha posibilitado que no estemos confinados en el planeta

Es mucho lo que podemos imaginar. Sin embargo, lo cierto es que,  como nos decía Popper:
“Cuánto más profundizo en el conocimiento de las cosas más consciente soy de lo poco que se. Mientras que mis conocimientos son finitos, mi ignorancia es ilimitada.”

Dos consecuencias adicionales de gran importancia que tiene la teoría del Big Bang acabaron por acallar la oposición, y ahora reina un considerable consenso. Una es la predicción de que la luz de la incandescencia original (presuponiendo que fue muy caliente) todavía está a nuestro alrededor, en forma de radiación remanente. Recordad que la luz está constituida por fotones, y que la energía de los fotones está en relación inversa con la longitud de onda. Una consecuencia de la expansión del universo es que todas las longitudes se expanden. Se predijo, pues, que las longitudes de onda, originalmente infinitesimales, como correspondía a unos fotones de gran energía, han crecido hasta pertenecer ahora a la región de las microondas, en la que las longitudes son unos pocos milímetros.

En 1.965 se descubrieron los rescoldos del Big Bang, es decir, la radiación de fondo de microondas. Esos fotones bañan el universo entero, y se mueven en todas las direcciones posibles. Los fotones que emprendieron viaje hace miles de millones de años cuando el universo era más pequeño y caliente, fueron descubiertos por una antena de los laboratorios Bell en Nueva Jersey.

Imagen del WMAP de la anisotropía de la temperatura del CMB.

 

Así que el descubrimiento hizo imprescindible medir la distribución de las longitudes de onda, y se hizo. Por medio de la ecuación de Planck, esta medición de la temperatura media de lo que quiera (el espacio, las estrellas, polvo, un satélite, los pitidos de un satélite que se hubiese colado ocasionalmente) que haya estado bañándose en esos fotones.

Las mediciones últimas efectuadas por la NASA con el satélite COBE dieron un resultado de 2’73 grados sobre el cero absoluto (2’73 ºK). Esta radiación remanente es una prueba muy potente a favor de la teoría del Big Bang caliente.

Los astrofísicos pueden hablar tan categóricamente porque han calculado qué distancias separaban a dos regiones del cielo en el momento en que se emitió la radiación de microondas observadas por el COBE. Ese momento ocurrió 300.000 años después del Big Bang, no tan pronto como sería deseable, pero sí lo más cerca del principio que podemos.

Resulta que temperaturas iguales en regiones separadas del espacio que nunca habían estado en contacto y cuyas separaciones eran tan grandes que ni siquiera a la velocidad de la luz daba tiempo para que las dos regiones se comunicasen, y sin embargo, sí tenían la misma temperatura. La teoría del Big Bang no podía explicarlo; ¿un fallo?, ¿un milagro? Se dio en llamar a eso la crisis de la causalidad, o de la isotropía.

     Considerado a grandes escalas, el Universo es isotrópico

De la causalidad porque parecía que había una conexión causal entre distintas regiones del cielo que nunca debieran haber estado en contacto; de la isotropía porque donde quiera que mires a gran escala verás prácticamente el mismo patrón de estrellas, galaxias, cúmulos y polvo estelar. Se podría sobrellevar esto en un modelo del Big Bang diciendo que la similitud de las miles de millones de piezas del universo que nunca estuvieron en contacto es puro accidente. Pero no nos gustan los “accidentes”: los milagros están estupendamente si jugamos a la lotería, pero no en la ciencia. Cuando se ve uno, los científicos sospechan que algo más importante se nos mueve entre bastidores. Me parece que mi inclinación científica me hace poco receptivo a los milagros. Si algo para habrá que buscar la causa.

El segundo éxito de gran importancia del modelo del Big Bang tiene que ver con la composición de nuestro universo. Puede parecer que el mundo está hecho de aire, tierra, agua y fuego, pero si echamos un vistazo arriba y medimos con nuestros telescopios espectroscópicos, apenas sí encontramos algo más que hidrógeno, y luego helio. Entre ambos suman el 98% del universo que podemos ver. El resto se compone de los otros noventa elementos. Sabemos gracias a nuestros telescopios espectroscópicos las cantidades relativas de los elementos ligero, y hete aquí que los teóricos del Big Bang dicen que esas abundancias son precisamente las que cabría esperar. Lo sabemos así.

 

 

El universo prenatal tenía en sí toda la materia del universo que hoy observamos, es decir, unos cien mil millones de galaxias, cada una con cien mil millones de soles. Todo lo que hoy podemos ver estaba comprimido en un volumen muchísimos menos que la cabeza de un alfiler. La temperatura era alta, unos 1032 grados Kelvin, mucho más caliente que nuestros 273 ºK actuales. Y en consecuencia la materia estaba descompuesta en sus componentes primordiales.

Una imagen aceptable de aquello es la de una “sopa caliente”, o plasma, de quarks y leptones (o lo que haya dentro, si es que hay algo) en la que chocan unos contra otros con energías del orden de 1018 GeV, o un billón de veces la energía del mayor colisionador que cualquier físico pueda imaginarse construir. La gravedad era rugiente, con su poderoso (pero aún mal conocido) influjo en esta escala microscópica.

Tras este comienzo fantástico, vinieron la expansión y el enfriamiento. A medida que el universo se enfriaba, las colisiones eran menos violentas. Los quarks, en contacto íntimo los unos con los otros como partes del denso grumo que era el universo infantil, empezaron a coagularse en protones, neutrones y los demás hadrones. Antes, esas uniones se habrían descompuesto en las inmediatas y violentas colisiones, pero el enfriamiento no cesaba; aumentaba con la expansión y las colisiones eran cada vez más suaves.

                     La máquina del big bang reveló que, en aquellos primeros momentos…

A los tres minutos de edad, las temperaturas habían caído lo bastante como para que pudiesen combinarse los protones y los neutrones, y se formaran núcleos estables. Este fue el periodo de nucleosíntesis, y como se sabe lo suficiente de física nuclear se pueden calcular las abundancias relativas de los elementos químicos que se formaron. Son los núcleos de elementos muy ligeros; los más pesados requieren de una “cocción” lenta en las estrellas.

Claro que, los átomos (núcleos más electrones) no se formaron hasta que la temperatura no cayó lo suficiente como para que los electrones se organizaran alrededor de los núcleos, lo que ocurrió 300.000 años después, más o menos. Así que, en cuanto se formaron los átomos neutros, los fotones pudieron moverse libremente, y ésta es la razón de que tengamos una información de fotones de microondas todavía.

La nucleosíntesis fue un éxito: las abundancias calculadas y las medidas coincidían. Como los cálculos son una mezcla íntima de física nuclear, reacciones de interacción débil y condiciones del universo primitivo, esa coincidencia es un apoyo muy fuerte para la teoría del Big Bang.

En realidad, el universo primitivo no era más que un laboratorio de acelerador con un presupuesto ilimitado. Nuestros astrofísicos tenían que saberlo todo acerca de los quarks y los leptones y las fuerzas para construir un modelo de evolución del universo. Los físicos de partículas reciben datos de su experimento grande y único. Por supuesto, para los tiempos anteriores a los 10-13 segundos, están mucho menos seguros de las leyes de la física. Así que, los astrofísicos azuzan a los teóricos de partículas para que se remanguen y contribuyan al torrente de artículos que los físicos teóricos lanzan al mundo con sus ideas: Higgs, unificación de cuerdas vibrantes, compuestos (qué hay dentro de los quarks) y un enjambre de teorías especulativas que se aventuran más allá del modelo estándar para construir un puente que nos lleve a la descripción perfecta del universo, de la Naturaleza. ¿Será posible algún día?

Esperemos a ver qué pasa con la historia que comenzaron Grabielle Veneziano, John Schwartz, André Neveu, Pierre Ramond, Jeff Harvey, Joel Sheik, Michael Green, David Gross y un dotado flautista de Hamelin que responde al nombre de Edward Witten.

La teoría de cuerdas es una teoría que nos habla de un lugar muy distante. Dice Leon Lederman que casi tan distante como Oz o la Atlántida; hablamos del dominio de Planck. No ha forma de que podamos imaginar datos experimentales en ese tiempo tan lejano; las energías necesarias (las de la masa de Planck) no están a nuestro alcance, lo que significa que no debemos perseverar.

¿Por qué no podemos encontrar una teoría matemáticamente coherente (sin infinitos) que describa de alguna manera Oz? ¡Dejar de soñar, como de reír, no es bueno!

Pero en verdad, al final de todo esto, el problema es cuánta masa gravitatoria hay en el universo. Que si la masa crítica, que si el universo abierto, plano o cerrado… la materia y energía del universo es más de la que se ve. Pasa lo contrario que con nuestra sabiduría (al menos eso decimos nosotros – me incluiré -), que parece mucha y en realidad es tan poca como la materia bariónica (el 4-5% del total). Creo que nuestra ignorancia (haciendo un símil) es equivalente a la materia oscura, nos queda un 95% de la capacidad del cerebro por descubrir. Por eso precisamente, debemos tener la esperanza de poder alcanzar las teorías soñadas y poder desvelar algún día estos misterios como los de la materia oscura, la masa del neutrino, o si los quarks están hechos de objetos más pequeños aún. ¡Todo llegará!

Sabemos representar los Modelos de Universo que imaginamos, y, aún no hemos llegado a saber lo que el Universo es. ¡Nuestra imaginación! que siempre irá por delante de la realidad que nos rodea y que no siempre sabemos ver. Todo es, como dijo aquel, la belleza que se nos regala: “La unidad de la variedad”. Además, no debemos olvidar que, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas.

emilio silvera

Metafísica: Mente y Filosofía

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en La Mente - Filosofía    ~    Comentarios Comments (2)

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Aristóteles nació el primer año de la Olimpiada XCIX (384 antes de J. C.), en Estagira, colonia griega de la Tracia. Su padre, Nicómaco, era médico y amigo de Amintas, rey de Macedonia; y descendía de una familia cuyo origen remontaba hasta Esculapio. Se hace mención de esta circunstancia, porque no dejó de influir en la dirección de los estudios de este gran filósofo; por lo menos prueba, que su familia cultivaba desde muy antiguo y como por tradición las ciencias naturales y médicas; y se cree, que su padre dejó escritas algunas obras sobre historia natural y medicina.

Aristóteles se trasladó a Atenas a la edad de diez y siete años para consagrarse al estudio de la filosofía bajo la dirección de Platón. Veinte años permaneció cerca de este, pero también es cierto que no consagró todo el tiempo al estudio de las doctrinas platonianas; antes bien se cree que lo empleó en preparar los grandes trabajos que ocuparon toda su vida. Para formarse una idea del ardor con que se dedicaba entonces a profundizar, no sólo los tesoros de los filósofos anteriores, sino también todos los de la literatura griega, basta recordar las palabras de Platón, que le llamaba el Lector, y le distinguía de Jenócrates diciendo, que el uno necesitaba freno y el otro aguijón.

 

 

 

“…la metafísica de Aristóteles: … es indicadora de todo lo que viene después (de la física), y que se encuentra más allá de lo percibido”.

 

En el tratado filosófico de Aristóteles, a los que los comentaristas llamaron Filosofía primera y también Teología, aparecen referencias a la Metafísica como la ciencia del ser, y trata de indagar las primeras causas y principios de las cosas, la naturaleza íntima y el destino de los seres.

La metafísica, desde Wolf, se ha dividido en autología o doctrina del ser, y metafísica especial, que se subdivide en cosmología, que trata de la naturaleza, causa y origen del mundo; psicología racional, que hace el mismo estudio en relación al alma humana, y teología natural o teodicea, cuyo objeto es la demostración de la existencia de Dios, la naturaleza divina y sus relaciones con el mundo. Ha sido combatida por los empíricos, naturalistas y agnósticos. En especial Kant y los sistemas positivistas modernos son los que tuvieron más empeño en negar su posibilidad y su carácter científico.  Las escuelas kantianas han sustituido la metafísica por la teoría del conocimiento, las positivistas, por la filosofía general o de las ciencias.

Es interesante; profundicemos algo más. (Ta meta ta physika) Obra de Aristóteles, dada a conocer por su discípulo Andrónico de Rodas h. 70 a. de C. Su autor se centra en el estudio del ser en tanto ser, es decir, del ser en un sentido eminente, forma sin materia o acto puro. Aborda la metafísica a partir de una crítica de los sistemas precedentes, en especial el de Platón.

Aristóteles abordó el saber empírico, techné y ciencia, la metafísica en particular, el método para estudiar metafísica, análisis de ciertos axiomas como el principio de no-contradicción, claves y conceptos de metafísica, la sustancia y el movimiento, de lo uno y lo múltiple, del primer motor inmóvil (la divinidad) y sobre las ideas.

Fue el primer filósofo que escribió un tratado sistemático de metafísica y definió el objeto de esta disciplina. Andrónico, como antes decía, se topó con unos manuscritos del maestro, situados más allá de los libros de la física (Ta meta ta physika), de ahí el nombre: metafísica. No es de extrañar, por lo tanto, que esta palabra que connota un tipo de conocimiento transfísico, haya sido utilizada por numerosas doctrinas ocultistas de toda índole.

El término tuvo excelente acogida y fue utilizado en adelante para denominar a aquella parte de la filosofía que versa sobre el ser (to ón). Ousía: la sustancia, la esencia. El problema de definir el objeto y el método de la metafísica surge de la dificultad inherente al problema del ser (to ón), cuya multiplicidad de sentidos (todas las cosas son, pero no de la misma manera) se deduce de un análisis de las oraciones copulativas, en las que un predicado se atribuye a un sujeto de dos maneras radicalmente distintas entre sí: afirmando aquellas características que definen esencialmente al sujeto (esencia, sustancia, que es algo) o a una cualidad o característica inherente al sujeto y en ningún modo definitoria de su esencia (accidentes).

Estas maneras de decirse el ser se corresponden, según el estagirita, con las diez categorías de formas de ligarse un predicado a un sujeto: esencia o sustancia, cantidad, cualidad, relación, lugar, tiempo, situación, posesión, acción y pasión.

En cuanto al método de conocimiento utilizado por la metafísica, este no es experimental (a posteriori) o empírico, sino que se basa en deducciones anticipadas, es decir, independiente de la experiencia. Aristóteles, ¿qué duda nos puede caber?, fue un pilar de la filosofía y el pensamiento que ha llegado a nuestros días con múltiples variantes de la evolución lógica de los tiempos.

“¡Todas las cosas son, pero no de la misma manera!”

La frase tiene guasa. En tan simple expresión está encerrada la verdad del universo. Nosotros hablamos de “ser” y queremos referirnos a lo que piensa y siente, a lo que tiene conciencia. En la frase, a las “cosas” (la materia), se le concede la categoría de SER.  Si lo pensamos detenida y profundamente, es así. Todo en cada momento ocupa su lugar en el tiempo que le ha tocado vivir. La ley de la conservación de la masa es muy significativa. ¿Dónde estaba la materia que conforma mi ser hace 3.000 millones de años? Posiblemente estaba a miles de millones de grados de temperatura en el núcleo de una estrella situada a 9.500 años luz de nuestro (ahora) Sistema Solar.

Pero esa materia era, y a su manera tenía su propia conciencia, en aquel momento y en aquel lugar, le tocó ser aquella cosa. Todo ES. La metafísica es lo que trasciende, lo superior, el ser supremo, el universo de lo sensorial, tener el conocimiento sin saberlo. Cuando se rebasan los límites de la razón, las ideas entran en el mundo de lo ilusorio, sin embargo, dónde está ese límite. El cuerpo y el alma: heterogéneos e incluso incompatibles entre sí. El mundo material, el cuerpo humano es una máquina que se comporta siguiendo las estrictas leyes del mecanismo.

Y, la metafísica nos quiere llevar a ese “mundo” más real y verdadero donde reside la felicidad eterna que, finalmente está en el saber del mundo, del Universo… de nosotros. La Mente, como ocurre con el cuerpo, no puede ser reducida a lo puramente mecánico, rigiéndose por otros principios absolutamente diferentes, divergentes, superiores.

Por lo tanto, dependiendo de si lo que existe se concibe como una entidad material o una entidad puramente espiritual, la metafísica genera dos concepciones radicalmente distintas: el materialismo (Demócrito, Epicuro, Hobbes, Marx y Engels, etc) y el idealismo (Platón, Berkeley, Hegels, etc). Concepciones que se reflejan no sólo en el ámbito estrictamente filosófico, sino en la propia ciencia que, como sabemos, no está al margen de presupuestos metafísicos.

Muchas veces, como el balbuceo de un niño, hablamos de cosas que no entendemos, es simplemente una maraña de ideas que nos ronda por la cabeza y nosotros, osados como siempre, decimos lo que se nos ocurre sobre ellas, y lo sorprendente es que a veces hasta acertamos.

Lo actual, y pese a las críticas que ha recibido esta disciplina a lo largo del pasado siglo, la metafísica no ha desaparecido de la investigación filosófica que denuncia, precisamente, el “olvido del ser” que, a favor del “ente”, había caracterizado a la metafísica tradicional.

El proyecto siempre está abierto y también inconcluso, y sitúa al SER humano en el centro de la reflexión metafísica.

emilio silvera