lunes, 18 de febrero del 2019 Fecha
Ir a la página principal Ir al blog

IMPRESIÓN NO PERMITIDA - TEXTO SUJETO A DERECHOS DE AUTOR




Biología y estrellas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (2)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

¿Es viejo el Universo?

Nuevas estrellas, vientos estelares, radiación, energías, estrellas de neutrones o púlsares, agujeros negros, enanas rojas y blancas, ¿estrellas de Quarks? ¿materia oscura? mundos…¿Civilizaciones? ¡El Universo! Lo que todo lo contiene, ahí estan presentes todas las cosas que existen y las que tienen que existir… El espaciotiempo, las fuerzas fundamentales de la Naturaleza…¡La Vida!

Cuando pensamos en la edad y el tamaño del Universo lo hacemos generalmente utilizando medidas de tiempo y espacio como años, kilómetros o años-luz. Como y a hemos visto, estas medidas son extraordinariamente antropomórficas. ¿Por qué medir la edad del Universo con un “reloj” que hace “tic” cada vez que nuestro planeta completa una órbita alrededor de su estrella madre, el Sol? ¿porqué medir su densidad en términos de átomos por metro cúbico? Las respuestas a estas preguntas son por supuesto la misma: porque es conveniente y siempre lo hemos hecho así.

Ésta es una situación en donde resulta especialmente apropiado utilizar las unidades “naturales” la masa, longitud y tiempo de Stoney y Planck, las que ellos introdujeron en la ciencia física para ayudarnos a escapar de la camisa de fuerza que suponía la perspectiva centrada e el ser humano.

Es fácil caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros mismos, lo hubiéramos hecho con respecto a la naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.

A lo menos una vez al día, el cielo en su parte alta, es iluminado por un gran destello producido por grandes explosiones de rayos gamma. A menudo, esos destellos alcanzan magnitudes superiores a las que pueden ser generadas por todo un conjunto de otros rayos cósmicos y desaparecen posteriormente sin dejar más rastro. Nadie puede predecir cuando volverá a ocurrir la próxima explosión o de que dirección del cielo procederá. Hasta ahora, no contamos con evidencias duras como para asegurar cuáles podrían ser las fuentes precisas de donde provienen esos rayos gamma que observamos en lo alto del cielo, las razones que ocasionan los grandes destellos y la distancia en la cual ocurre el fenómeno.

La edad actual del Universo visible ≈ 1060 tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 1060 longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 1060 masas de Planck

Vemos así que la bajísima densidad de materia en el Universo es un reflejo del hecho de que:

Densidad actual del Universo visible ≈10-120 de la densidad de Planck

Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto, es, por tanto

Temperatura actual del Universo visible ≈ 10-30 de la Planck

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el Universo está estructurado en una escala sobre humana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.

Con respecto a sus propios patrones el Universo es viejo. El tiempo de vida natural de un mundo gobernado por la gravedad, la relatividad y la mecánica cuántica es el fugaz breve tiempo de Planck. Parece que es mucho más viejo de lo que debería ser.

Pero, pese a la enorme edad del Universo en “tics” de Tiempos de Planck, hemos aprendido que casi todo este tiempo es necesario para producir estrellas y los elementos químicos que traen la vida.

En todas las regiones del espacio interestelar donde existen objetos de enormes densidades y estrellas supermasivas se pueden producir sucesos de inmensas energías y, en regiones de gas y polvo de muchos años-luz de diámetro, es donde surgen los Sistemas solares que contienen planetas aptos para la vida.

¿Por qué nuestro Universo no es mucho más viejo de lo que parece ser? Es fácil entender por qué el Universo no es mucho más joven. Las estrellas tardan mucho tiempo en formarse y producir elementos más pesados que son las que requiere la complejidad biológica. Pero los universos viejos también tienen sus problemas. Conforme para el tiempo en el Universo el proceso de formación de estrellas se frena. Todo el gas y el polvo cósmico que constituyen las materias primas de las estrellas habían sido procesados por las estrellas y lanzados al espacio intergaláctico donde no pueden enfriarse y fundirse en nuevas estrellas. Pocas estrellas hacen que, a su vez, también sean pocos los sistemas solares y los planetas. Los planetas que se forman son menos activos que los que se formaron antes, la entropía va debilitando la energía del sistema para realizar trabajo. La producción de elementos radiactivos en las estrellas disminuirá, y los que se formen tendrán semividas más largas. Los nuevos planetas serán menos activos geológicamente y carecerán de muchos de los movimientos internos que impulsan el vulcanismo, la deriva continental y la elevación de las montañas en el planeta. Si esto también hace menos probable la presencia de un campo magnético en un planeta, entonces será muy poco probable que la vida evolucione hasta formas complejas.

Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre los atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar. Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es. Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagan infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen series amenazas exteriores.

Credit: Emily Lakdawalla/Ted Stryk

La mayoría de asteroides, incluyendo Vesta, están en el cinturón de asteroides que se sitúa entre Marte y Júpiter. Otros asteroides giran en círculos mas cerca del Sol que de la Tierra, mientras que un gran número de ellos comparten orbitas planetaria. Dada esta gran variedad de asteroides, algunos particularmente extraños han sido descubiertos en los últimos dos siglos desde que el primer asteroide fuera descubierto (Ceres en 1801).

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una serie y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas. Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra habiendo tenido efectos catastróficos. Somos afortunados al tener la protección de la luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el Planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución, o, por el contrario, evitar que siga cualquier clase de evolución produciendo la extinción total y dejando la Tierra como un planeta muerto.

emilio silvera


  1. El Universo asombro : Blog de Emilio Silvera V., el 13 de febrero del 2014 a las 7:40

    [...] llegado a saber de nuevas estrellas, vientos estelares, radiación, energías, estrellas de neutrones o púlsares, agujeros negros, enanas rojas y blancas, ¿estrellas de Quarks? ¿materia oscura? [...]

 

  1. 1
    Emilio Silvera
    el 10 de abril del 2012 a las 5:04

    La fusión de dos protones (p-p) ya había sido sugerida por Carl von Weizsäcker (1912- ) en 1937, y Bethe y Critchfield la utilizaron para explicar la producción de energía solar. Ésta se inicia con la fusión p-p de dos protones que da lugar a deuterio H2 (un núcleo de hidrógeno –un protón p– con un neutrón adicional) con emisión de un positrón y un neutrino (que entonces Bethe y Critchfield no podían considerar).

    El proceso acaba con la producción de helio He4, que posee dos protones y dos neutrones y por tanto tiene número de masa A=2+2=4, a través del isótopo He3 (dos protones y un solo neutrón, A=3). Ésta es la cadena p-pI; en en un 15% de los casos, en la cadena p-pII, interviene además el berilio Be7 y el litio Li7 (también es posible otra cadena en el Sol, la p-pIII, pero sólo contribuye un 0’02%). Afortunadamente para nosotros, la cadena p-p es un proceso muy lento, lo que permite que el Sol brille y nos caliente todavía. Bethe, además, descubrió en 1939 el ciclo carbono-nitrógeno-oxígenocarbono, en el que el C, el N y el O actúan repetidamente como catalizadores en la combinación de cuatro protones que acaba produciendo también He4 (junto con electrones y neutrinos) y energía.

    El ciclo CNO domina completamente la liberación de energía en las estrellas grandes, cuya temperatura interior supera los 18 millones de grados, que es la del núcleo de estrellas con una masa de una vez y media la del Sol. Éste –y otras estrellas igualmente ‘ligeras’– producen la mayor parte de su energía a través de la cadena p-pI antes citada.

    La formación del carbono-12 (C12 por efecto triple alfa) a partir del berilio-8 (Be8) y el He4; el isótopo Be8, formado en las estrellas a partir de dos He4, es muy inestable y no puede capturar un tercer He4 para formar el carbono C12 ordinario antes de desintegrarse. Hoyle se dio cuenta en 1954 de que el C12 podía generarse, pese a todo, a través de una ‘captura resonante’ que requería la existencia de un estado excitado del carbono. El problema era que ese estado, que permitiría más fácilmente la unión del berilio y el helio, era desconocido. Pero, si el carbono se había originado realmente a partir de núcleos más ligeros, ese estado excitado del C12 debía existir: de otro modo la producción de carbono, muchísimo más lenta, no hubiera dado lugar a su abundancia actual. Hoyle calculó que ese estado excitado debía tener un poco más de energía (7’65 MeV) que el carbono ordinario. Se podría pensar entonces en continuar y obtener el oxígeno O16 por la adición de otro He4 al C12, pero en este caso al estado del O16 le faltaba energía, y afortunadamente: esa reacción habría disminuido drásticamente la abundancia del carbono en favor de la de oxígeno e impedido el desarrollo de la vida.

    En fin amigos, todas estas explicaciones no tienen otro objeto que haceros ver que, en las estrellas, a partir de sencillo Hidrógeno, se forman los elementos esenciales para la Vida y, de ahí, la maravilla de la química de las estrellas, sin ellas, no estaríamops aquí.

    Responder

Deja un comentario



Comentario:

XHTML

Subscribe without commenting