lunes, 20 de enero del 2020 Fecha
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La búsqueda interminable

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

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Una estrella supermasiva que eyecta material al espacio para evitar su muerte

 

 

Solo podemos imaginar las criaturas que puedan existir en esa infinidad de mundos

 

Nuestro Universo está conformado de la manera en que lo podemos observar debido a las fuerzas fundamentales de la Naturaleza que rigen en él, las que interaccionan con la materia que, junto a las llamadas constantes universales, hacen posible que existan los átomos, que las estrellas brillen, o, que la vida esté presente en toda la diversidad que conocemos y también (seguro), la que no hemos podido descubrir en nuestro propio mundo y en otros situados, no ya en nuestra propia Galaxia, sino en los cientos de miles de galaxias que en el Universo son.

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Las fuerzas que podemos sentir en la vida cotidiana, es decir, la Gravedad y el Electromagnetismo, aumentan con la cercanía: así, más cerca está un clavo de un imán o una manzana del suelo, más se verán atraídos. Por el contrario, la interacción Fuerte disminuye cuanto más cerca y juntas están las partículas en el interior de los átomos, aumentando cuando las partículas se alejan las unas de las otras.

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El descubrimiento de extraña propiedad, llamada libertad asintótica, supuso toda una revolución teórica en los 70 (se publicó en 1.973), pero ya plenamente respaldada por los experimentos en los aceleradores de partículas, aconsejó, a la Academia, conceder 30 años más tarde, el Premio Nobel de Física a sus autores.

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David Gross, David Politzer y Frank Wilczek se ganaron el Premio Nobel de Física de 2004 por su “descubrimiento de la libertad asintótica en la teoría de la interacción fuerte”. Un premio a la física teórica, y a la labor que se realizó para intentar disponer de un modelo estándar que permitiera entender las interacciones. En el caso de la cromodinámica cuántica, la teoría que formaliza la interacción nuclear fuerte, los quarks y los gluones, las partículas que juegan en interacción, tienen una libertad de movimiento muy extraña. Quedan confinadas a los pequeñísimos tamaños del núcleo atómico porque la “fuerza” que los une les impide alejarse. Y, sin embargo, cuanto más se acercan, tienen mayor libertad, es decir la “fuerza” se debilita. El estudio de estos tres físicos en los años 70 permitió plantear este problema dentro de una teoría matemática muy hábil, que además dio paso a una serie de experimentaciones que confirmaron esta “libertad asintótica” de los quarks y los gluones.

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Tanto Wilczek como Politzer eran aun aspirantes a doctores en 1.973, publicaron su descubrimiento en Physical Review letters.  Junto a su informe, la misma revista incluyó el trabajo de David Gross, que unido al de los dos estudiantes ha dado lugar a la celebrada teoría de la Cromodinámica Cuántica (QCD).

Los quarks vienen en seis diferentes ‘sabores’ y poseen una carga de color

Siguiendo una arraigada costumbre de la Física de partículas, los investigadores emplearon nombres comunes y desenfadados señalar sus nuevos descubrimientos y llamaron “colores” a las intrincadas propiedades de los quarks.

Por ello, su teoría es conocida en la actualidad por el de Cromodinámica (cromo significa “color” en griego), a pesar de que no tienen nada que ver con lo que entendemos y llamamos color en nuestra vida cotidiana, sino con el modo en que los componentes del núcleo atómico permanecen unidos.  En este sentido, resulta mucho más intuitiva, aunque no menos divertida, la denominación de las partículas que hacen posible la interacción fuerte, llamadas gluones (glue es “pegamento” en inglés).

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Al igual que en la teoría electromagnética, las partículas pueden tener carga positiva o negativa, los componentes más diminutos del núcleo atómico pueden ser rojos, verdes o azules.

Además, de manera análoga a las cargas opuestas se atraen en el mundo de la electricidad y el magnetismo, también los quarks de distinto color se agrupan en tripletes para formar protones y neutrones del núcleo atómico.

Pero estas no son las únicas similitudes, ni siquiera las más profundas, que existen las distintas fuerzas que rigen el Universo. De hecho, los científicos esperan que, en última instancia, todas las interacciones conocidas sean en realidad la manifestación variada de una sola fuerza que rige y gobierna todo el cosmos.

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La distancia entre los extremos que podemos medir entre esos dos mundos: El de la mecánica cuántica, ese “universo que existe en el núcleo de los átomos y todo lo que allí sucede, y esas inmensas llaneras estelares que existen entre galaxias.

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Según la Academia Sueca, el premiado a estos tres Físicos, “constituyó un paso importante dentro del esfuerzo para alcanzar la descripción unificada de todas las fuerzas de la Naturaleza”.  Lo que llamamos teoría del todo.

Según Frank Wiczek, que pertenece al Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), su descubrimiento “reivindica la idea de que es posible comprender a la Naturaleza racionalmente”.  El físico también recordó que “fue una labor arraigada en el trabajo experimental, más que en la intuición”.

Sabemos que los quarks (hasta el ) son las partículas más elementales del núcleo atómico donde forman protones y neutrones.  La interacción fuerte los quarks que forman el protón es tan intensa que los mantiene permanentemente confinados en su interior, en una región ínfima. Y, allí, la fuerza crece con la distancia, si los quarks tratan de separarse, la fuerza aumenta (confinamiento de los quarks), si los quarks están juntos los unos a los otros, la fuerza decrece (libertad asintótica de los quarks).  Nadie ha sido capaz de arrancar un quark libre fuera del protón.

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Cuanto más pequeño es el objeto que deseamos encontrar, mayor será la energía que tendremos que emplear para llegar tan lejos en el “mundo” de lo muy pequeño,.

Con aceleradores de partículas a muy altas energías, es posible investigar el comportamiento de los quarks a distancias muchos más pequeñas que el tamaño del protón.

Así, el acreedor al Nobel demostró que la fuerza nuclear fuerte actúa un muelle de acero, si lo estiramos (los quarks se separan), la fuerza aumenta, si lo dejamos en reposo, en su natural, los anillos juntos (los quarks unidos), la fuerza es pequeña.

Así que la Cromodinámica Cuántica (QCD) describe rigurosamente la interacción fuerte entre los quarks y, en el desarrollo de teoría, como se ha dicho, jugaron un papel fundamental los tres ganadores del Nobel de Física de 2004.

Trabajos y estudios realizados en el acelerador LEP del CER durante la década de los 90 hicieron posible medir con mucha precisión la intensidad de la interacción fuerte en las desintegraciones de las partículas z y t, es decir a energías de 91 y 1,8 Gev, los resultados obtenidos están en perfecto acuerdo con las de ACD, proporcionando una verificación muy significativa de libertad asintótica.

En los aceleradores de partículas se lanzan haces de partículas en direcciones opuestas y cuando alcanzan velocidades cercanas a la de la luz, se los hace colisionar para que se destruyan y “ver” lo que contienen esas partículas en sus entrañas, de qué están formadas para saber, secretos que la Naturaleza, celosamente esconde.

Mini Big Bang a 100 metros bajo tierra

Simular el nacimiento del Universo no resulta nada sencillo.  Primero hay que excavar un túnel subterráneo de 100 m. de profundidad, en cuyo interior se debe construir un anillo metálico de 27 kilómetros enfriado por imanes superconductores cuya función es mantener una temperatura bastante fresca, nada que 271 grados bajo cero.

 

Corte de un cuadripolo del LHC. Crédito: CERN

A continuación, hay que añadir a la ecuación dos puñados de protones, lanzados al vacío de este tubo subterráneo en direcciones opuestas, y a una velocidad inimaginable que prácticamente debe rozar la velocidad de c. la velocidad de la luz en el vacío.  Es solo entonces cuando los múltiples colisiones de partículas que se produzcan en el interior del anillo producirán que existían inmediatamente después del Big Bang, ese descomunal estallido cósmico que dio el pistoletazo de salida para el surgimiento de nuestro mundo y de la vida inteligente a partir de materia inerte creada y evolucionada después en las estrellas.

En el corazón de la cordillera del Jura, justo en la frontera entre Francia y Suiza, el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), se construyó la maravilla que supuso una obra científica faraónica (su coste de muchos miles de millones de dolores y 15 años que, sin duda alguna, merecieron la pena para poder saber). Alrededor de ésta inmensa máquina, unos 10.000 investigadores de 500 instituciones académicas y empresas tratan de descubrir las claves de la Naturaleza, saber sobre los ladrillos fundamentales de la materia, atisbar sobre la existencia o no de la “materia oscura”, y en fin, conocer mejor nuestro Universo desde este lugar situado en las profundidades de la Tierra.

                      ¿Quién diría mirando la imagen lo que debajo de la superficie se esconde?

Cuando de nuevo se ponga en marcha el LHC y se utilicen mayores energías que las que hicieron falta para descubrir el Bosón de Higgs ¿Qué oodremos encontrar? El Gran Acelerador de Hadrones LHC, nos tiene guardadas muchas sorpresas y, espero que ninguna de ellas, resulte desagradable ni perjudicial para la Humanidad, toda vez que, algunas veces parecemos niños jugando con fuerzas que… ¡No siempre podemos comprender!

Las partículas que se inyectan en su interior colisionan aproximadamente seiscientos millones de veces por segundo, desencadenando la mayor cantidad de energía jamás observada en las de un laboratorio, aunque aun estará muy alejada de la energía necesaria para comprobar la existencia de las cuerdas vibrantes.  Pero eso sí, nos dejará ver otras partículas nuevas hasta ahora esquivas, pertenecientes al grupo más elemental de los componentes de la materia. A medida que se aumenta la energía van apareciendo nuevos componentes antes desconocidos.

El LHC produce tantos que necesitarán una pila de CDs de 20 km. de altura para almacenar tanta información generada por los experimentos y, una legión de físicos para estudiar los resultados que serán fascinantes. El que se lleva a cabo en el CERN constituye una contribución muy importante al conocimiento de la Humanidad para comprender el mundo que nos rodea. La pregunta clave: ¿De qué se compone la materia de nuestro Universo? Y ¿cómo llegó a convertirse en lo que es? ¿Qué sustancia cósmica era la que primero hizo acto de presencia y que daría lugar al Universo que conocemos?

Es increíble el logro de conocimientos y tecnologías que el hombre tiene conquistados a principios del siglo XXI, este mismo artilugio al que llaman acelerador LHC, es la mejor prueba de ello: Por ejemplo, los sistemas criogénicos que deben mantener ese inimaginable frío de 271 grados bajo cero o los campos electromagnéticos que deben que la aceleración de los haces de partículas recorran los 27 km del anillo subterráneo a un 99,99% de la velocidad de la luz, es ya en sí mismo increíble.

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Todo resultó como estaba previsto por los científicos, y, cada segundo, un protón dio 11.245 vueltas al anillo del LHC.  Teniendo en que cada haz de estas partículas tienen una duración de 10 horas, recorren un total de 10.000 millones de kilómetros (suficiente para llegar a Neptuno y volver).

La energía requerida por el haz de protones al por el acelerador es el equivalente a un coche viajando a 1 .600 km/h por el carril rápido de una autopista imposible, o la cantidad de energía almacenada en los imanes superconductores que mantendrán la temperatura a-271° sería suficiente para derretir 50 toneladas de cobre.

El

LHC está dividido en 8 sectores de 3,3 km cada uno. El Bosón de Higgs ha sido el tesoro más preciado encontrado hasta el momento. Una partícula que predicía el Modelo Estándar de la Física de Partículas y del que no existian evidencias hasta que este acelerador mágico la encontró.  Se supone que este “ladrillo” fundamental del cosmos (cuyo proviene del físico escocés que propuso su existencia en 1.964, Peter Higgs) es crucial comprender cómo la materia adquiere su masa.

Creo que me he extendido demasiado en un simple comentario que trataba de hacer sobre esta obra de nuestros científicos que tratan de saber, sobre misterios que la Naturaleza esconde y nuestra curiosidad trata de desvelar. Cuando me introduzco en temas de Física se me va el santo al cielo, pero estamos tratando -en realidad- sobre nosotros y la manera en que evolucionamos para adquirir los conocimientos que necesitaremos algún día lejano aún en el futuro, si nuestra especie aún sigue aquí, para escapar del inexorable futuro del planeta y de nuestra propia estrella.

emilio silvera

¡Ah! ¿Pero sabemos?

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Como cada día hace ya algún tiempo, aquí dejamos un retazo sobre el saber del mundo, del Universo y del estudio de los cuerpos celestes y sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos que, sin duda, es la ciencia más antigua que nuestra especie conoce. También venimos hablando de Física, esa disciplina que nos hace ver el mundo tal como es. Por otra parte, también hablamos, maravillados, de la capacidad de nuestras mentes, la máquina más compleja que se conoce y que, para nuestro propio asombro, es capaz de generar pensamientos e imaginar el futuro que llegará y, lo más sorprendente, de ahí nos llegan sensaciones que, a veces, nos hacen llorar.

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Neuronas sin fin (cien mil millones) que generan conexiones e impulsos eléctricos que, como vehículos lumínicos transportan ideas y sentimientos

La vida, también ha ocupado una buena de nuestro tiempo en este lugar y hemos hablado de ella, de la que está presente en nuestro planeta y, de la posible “vida extraterrestre”, posibilidad enorme en este universo nuestro, y, con esas y otras cuestiones de interés, hemos hecho camino juntos, en armonía y siempre tratando de conseguir ese saber que es el sustento de nuestra enorme curiosidad. Claro que, la Física, esa disciplina que nos dice como funciona la Naturaleza, ocupó una gran parte del recorrido.

Estamos empeñado en acercar el Universo a todos, y, aquí, al menos lo procuramos. “El Universo para que lo conozcas”. Aquella fue la frase emblemática del Año Internacional de la Astronomía celebrado en 2009. Hemos logrado (al menos así lo creo) que muchos hayan adquirido nuevos conocimientos a través de este lugar (también nosotros los hemos adquirido de ellos), y, siendo así (que lo es), el esfuerzo ha valido la pena. Veamos , otro pasaje del saber del mundo.

dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sus mas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia:

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Cuanto más profundizo en el saber de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son finitos , mi ignorancia, es infinita“.

Está claro que la mayoría de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. Así, cuando se hacen nuevos descubrimientos nos dan la posibilidad de hacer nuevas preguntas, ya que en la ciencia, generalmente, cuando se abre una puerta nos lleva a una gran sala en la que encontramos otras puertas cerradas y tenemos la obligación de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para . Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves que las pueden abrir son retazos de conocimientos que nos permiten entrar para descorrer el velo que oculta los secretos de la Naturaleza, de la que en definitva, formamos parte. En ella están… ¡todas las respuestas!

 

Aunque parezca extraño, todos los seres vivos de la Tierra, estamos hechos de la misma cosa y basados en el mismo elemento. De alguna manera, estamos emparentado con todos los seres vivos. Nosotros tuvimos la suerte de poder generar pensamientos. Tenemos que pensar que las moléculas de la vida, están presentes en cualquier Nebulosa del Espacio Interestelar.

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¡Cuánto hay ahí, en esa bella Imagen de arriba! En espesas nubes moleculares en la que se concentran vórtices obligadas por fuertes vientos estelares, radiación y la Gravedad! Nacen nuevas estrellas y nuevos mundos. Ahí se transforman los materiales sencillos el Hidrógeno en otros más complejos y, la radiación de las jóvenes estrellas nuevas masivas, tiñen de rojo el gas y el polvo del lugar, mientras ellas, presumidas, se exhiben rodeadas de ese azul suave que las distingue de aquellas otras más antiguas, que tiñen de amarillo y rojo toda la región.

¿Qué sería de la cosmología actual sin la ecuación de campo que nos dejó Einstein de la relatividad general,  donde es el tensor energía-momento que mide el contenido de materia-energía, mientras que es el Tensor de curvatura de Riemann contraído que nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio.

esa ecuación nos habló de la existencia de Agujeros negros, esos objetos de densidad “infinita” en los que dejan de existir el espacio y el tiempo. La singularidad es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así nos lo dice la relatividad general: la curvatura del espacio-tiempo se infinita en un agujero negro. Las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general nos trajo la moderna cosmología y, aunque está a punto de cumplir cien años, todavía estamos sacando de ella mensajes que nos hacen conocer mejor el asombroso universo.

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                Curvatura de Riemann

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Xálculo del Tensor de Riemann, de Ricci y la curvatura escalar

La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación de la Relatividad General. Sin embargo , después del siglo que se cumplió en el año 2.015, se van necesitando nuevas ideas que vayan…, un poco más allá. Es necesario que nuevos postulados  en el conocimiento del Universo (que aún esconde muchos secretos), hagan posible que viajando por otros caminos, otras ideas, podamos llegar hasta esos secretos que, todavía,  no hemos podido desvelar.

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Foto. EFE.

Un grupo de científicos apunta a desvelar los secretos del universo desde un laboratorio de física de partículas subterráneo, el primero del hemisferio sur, que proyectan en un túnel en la cordillera de Los Andes destinado a unir a Argentina y Chile.

El proyecto Andes involucra a científicos de Argentina, Brasil, Chile y México que han recibido el apoyo de colegas estadounidenses y europeos en pos de la cooperación en el estudio de la “materia oscura”, los neutrinos y otras partículas subatómicas, explicó en su día a Efe su coordinador, el físico franco-argentino Xavier Bertou.” Iniciativas así son alentadoras …”

Einstein, con sus dos versiones de la relatividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares, nos descubrio un Universo nuevo, un mundo fantástico de posibilidades ilimitadas en el que podían ocurrir maravillas como, por ejemplo, conseguir que el tiempo transcurriera más lentamente y dónde reside la fuente de la energía.

       La imaginación humana está creando todo un planeta . Sin embargo, a veces… se pasó.

No siempre hemos sabido utilizar de manera adecuada los conocimientos que las inteligencias nos han cedido, y, en el caso que se refleja en la segunda Imagen de arriba, hemos utilizado la ecuación E = mc2 hacernos daño a nosotros mismos. ¿Aprenderemos alguna vez? El Camino está en la Naturaleza y en los Laboratorios, en las nuevas tecnologías, en la observación del Universo y, sobre todo…¡En nuestras Mentes! si son utilizadas de manera racional.

 La región de formación estelar S106

De manera irremediable estamos conectados con el Universo del que formamos parte, Esa parte consciente que puede hablar de lo que en él existe, de los fenómenos que por todas sus regiones podemos observar, de los cambios y transiciones, de la transmutación de la materia en el corázon de las estrellas para que puedan existir los materiales necesarios para vida, y, en fin, el paso más grande que hemos dado en el campo del conocimiento fue aquel que, nos posibilitó conocer, ese recorrido asombroso que la materia ha tenido que realizar para llegar, desde lo inerte hasta los pensamientos.

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                   Encontrarse frente a este panorama es… ¡Sobrecogedor! Y, muy hermoso

épocas ancestrales, nuestra especie siempre miró hacía el cielo con temor, ¿qué eran aquellos puntitos brillantes? ¿qué mantenía iluminado al Sol durante el día y por qué se marchaba por las noches ¿Se convertía en la Luna acaso? ¿Qué lo sujetaba? La fascinación por los astros del cielo ha sido una constante en nuestras vidas que nos llevó, llegado el momento, a estudiar sus movimientos y secretos: La Astronomía.

En lo concerniente a cambios y transformaciones, el que más me ha llamado siempre la atención es el de las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo que son creadas en las explosiones supernovas a la muerte de estrellas masivas. Sus moléculas, obligadas por la fuerza de gravedad, cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados.

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La enorme temperatura posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más , ya que consumirá el combustible nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos fuerzas contrapuestas; en caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar el común de los mortales.

Para hacernos una idea y entender algo mejor la fuerza de gravedad que puede generar la singularidad de un agujero negro (que es el destino final las estrellas súper masivas), simplemente pensemos que para escapar del Planeta Tierra, los cohetes que lanzamos la ISS o el Hubble, alcanzan una velocidad de 11 km/s, es decir, la velocidad de escape de la Gravedad que la Tierra genera. Sin embargo, escapar de un agujero negro, ni la luz, que se mueve a 299.792.458 metros por segundo (300.000 Km/s), es capaz escapar a su atracción.

  Cualquier estrella cerca de la singularidad del Agujero negro, será engullida

A nosotros nos puede parecer enorme, es el planeta que acoge a toda la Humanidad. Sin embargo, en el contexto del Universo y comparada con otros objetos cosmológicos, es menos que una mota de polvo y, si pensamos en ello, quizás (sólo quizás), podamos llegar a la conclusión de que debemos cambiar y mirar las cosas otras perspectivas, al fin y al cabo no somos tan importantes como algunas veces podemos creer. La humildad es una buena postura para que, más adelante, no puedan sorprendernos acontecimientos que vendrán.

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Aunque no siempre la tratemos … Es nuestro mayor tesoro. Nos preserva de muchos peligros que, ni podemos imaginar

                      La Simetría especular de la Naturaleza: La Montaña reflejada por el Lago

      La diversidad de colores, de paisajes, de materiales, y… de formas de vida… ¡Son increíbles!

      No podríamos olvidar una imagen con las aguas oceánicas que forman parte de nuestras vidas

Todo eso (y mucho más) es la Tierra, un objeto minúsculo en comparación con esos objetos súper masivos planetarios y  estelares. Nuestro planeta,  genera una fuerza de gravedad que, para escapar de ella, una nave o cohete espacial tiene que salir disparado la superficie terrestre a una velocidad de 11’18 km/s; el sol exige 617’3 km/s. Es lo que se conoce como velocidad de escape, que es la velocidad mínima requerida escapar de un campo gravitacional que, lógicamente, aumenta en función de la masa del objeto que la produce.

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                       Se envían suministros y se reponen piezas deterioradas. Se envían al Espacio a 11,16 Km/s para vencer la fuerza de Gravedad de la Tierra camino de la Estación Espacial Internacional

El objeto que escapa puede ser una cosa cualquiera, desde una molécula de gas a una nave espacial. La velocidad de escape de un cuerpo está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo. Un objeto que se mueva con una velocidad menor que la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita , y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica y rompe la atadura en que la mantenía sujeto al planeta, la estrella o el objeto que emite la fuerza gravitatoria.

Podéis imaginar lo que sería del sistema solar que presidía el A.N. y al que daba vida esta estrella que está siendo engullida por él. Qué verían los mundos habitados que la orbitarán sus habitantes. Tendría que ser una imagen estremecedora el poder contemplar como un agujero negro se está comienso a “tu” estrella, la que le da luz y calor a tu planeta sin poder hacer nada por remediarlo.

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La mayor velocidad que es posible alcanzar en nuestro universo es la de la luz, c, velocidad que alcanza en el vacío y que es de 299.793’458 km/s. Muchas veces se ha intentado contradecir postulado de Einstein en su relatividad especial (hace poco con los neutrinos), sin embargo, nunca se consiguió, la teoría del maestre sigue firme e inamovible en sus dos versiones.

Pues , es tal la fuerza de gravedad de un agujero negro que ni la luz escapar de allí; la singularidad la absorbe, la luz desaparece en su interior, de ahí su , agujero negro, la estrella supermasiva se contrae, llega a un punto que desaparece de nuestra vista. De acuerdo con la relatividad general, cabe la posibilidad de que una masa se comprima y reduzca sin límites su tamaño y se auto confine en un espacio infinitamente pequeño que encierre una densidad y una energía infinitos. Allí, el espacio y el tiempo dejan de existir.

Las singularidades ocurren en el Big Bang, en los agujeros negros y, si finalmente se produjera, en el Big Crunch (que se podría considerar una reunión de todos los agujeros negros generados por el paso del tiempo en el universo y que nos llevará a un fin que sería el comienzo -aunque últimamente, se ha desechado la idea del Big Crunch al observar que la Densidad CRítica casi coincide con la ideal, la que nos llevará a la muerte térmica del Universo).

Las singularidades de los agujeros negros están rodeados por una circunferencia invisible a su alrededor que marca el límite de su influencia. El objeto que traspasa ese límite es atraído, irremisiblemente, la singularidad que lo engulle, sea una estrella, una nube de gas o cualquier otro objeto cósmico que ose traspasar la línea que se conoce como horizonte de sucesos del agujero negro.

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En la actualidad se ha podido captar la imagen de algún agujero negro y las teorías se convirtieron en una realidad. Si una estrella masiva evolucionada agosta su combustible nuclear de fusión, se contrae más y más hasta convertirse en uno de estos “monstruos”.

La existencia de los agujeros negros fue deducida por Schwarzschild, en el año 1.916, a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general. Este astrónomo alemán predijo su existencia, pero el de agujero negro se debe a Jhon Wheeler. Así, el conocimiento de la singularidad está dado por la ecuación de Einstein que al principio reseñamos, y más tarde, por la observación de las señales que la presencia del agujero generan. Es una fuente emisora de rayos X que se producen al engullir materia que traspasa el horizonte de sucesos y es atrapada hacia la singularidad, donde desaparece siempre sumándose a la masa del agujero cada vez mayor.

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                        Por ahí anda escondido un Agujero Negro Gigante

serie de ilustraciones muestra una estrella amarilla que se acerca demasiado a un agujero negro gigante en el centro de la galaxia RX J1242-11. Al acercarse al agujero negro, es estirada y destrozada por la marea gravitacional. Aunque una pequeña del material es atrapada por el agujero negro y un disco en torno suyo, la mayor parte de los desechos gaseosos escapan del agujero negro. En el disco, el gas se calienta a millones de grados de caer en el agujero negro, por lo que produce rayos X. [ESA]

En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha sido detectado un enorme agujero negro, ya muy famoso, llamado Cygnus X-1. Después de todo, la velocidad de la luz, la máxima que podemos alcanzar en nuestro universo, no vencer la fuerza de gravedad del agujero negro que la tiene confinada siempre. En nuestra galaxia, con cien mil años luz de diámetro y unos doscientos mil millones de estrellas, ¿cuántos agujeros negros habrá?

Representación artística del sistema binario HDE 226868 Cygnus X-1. (Ilustración ESA/Hubble)

No todas las cosas del Universo (aunque hablemos de ellas), son totalmente comprendidas por nosotros, los humanos que, tenemos conformadas nuestras mentes en un mundo de tres dimensiones y, en realidad, en comparación con la inmensidad del Cosmos, no dejamos de ser una pequeña conformación compuesta por una sola estrella corriente, nada especial, de las que existen miles de millones en nuestra propia Galaxia. Nunca podremos hacernos una idea exacta de esas inmensas distancias, de esos inmensos objetos y, de esas inconmensurables maravillas que en el Universo están presentes.

Para mí, la cosa está clara: el tiempo inexorable en su transcurrir es imparable, el tic tac del reloj cósmico sigue y sigue andando al ritmo que el universo le ha marcado, sin que nada lo pueda parar, miles o cientos de miles, millones y millones de estrellas súper masivas explotarán en brillantes supernovas para convertirse en temibles agujeros negros, y, nosotros, testigos por un “corto espacio de tiempo” de tales maravillas, sufrimos porque sabemos que, posiblemente, nuestros conocimientos adquiridos irán a parar a otros que, aunque construidos por nuestra especie, ya no serán humanos.

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¡No! Ninguna mano mueve los hilos. Simplemente se trata de la dinámica que nos impone el Universo. Todo marcha a su ritmo, nada permanece y todo se destruye que todo siga igual. Los ciclos de destrucción y construcción son continuos, de ellos surgen las galaxias y sus miríadas de estrellas, los mundos y en ellos la vida.

Llegará un momento que el de agujeros negros en las galaxias será de tal magnitud que comenzarán a fusionarse unos con otros que todo el universo se convierta en un inmenso agujero negro, una enorme singularidad, lo único que allí estará presente: la gravedad. Claro que , en función de la Densidad Crítica que realmente tenga el Universo (el Omega Negro, o, la cantidad de materia que contenga), se podría expandir para siempre, las galaxias se alejarán las unas de las otras y el frío, se hará dueño de todo, la muerte térmica llegará con el cero absoluto, es decir, -273 ºC, allí, ni los átomos se podrían mover y, menos la vida.

Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que, como se ha dicho, tienen sus en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas estelares. Allí, a su alrededor, se aposenta curvando el espacio y distorsionando el tiempo.

El tejido espacio-temporal se distorsiona y el Universo será… Lo que disponga la materia y su densidad.

La otra posibilidad es reunión final de agujeros negros será la causa de que la Densidad Crítica sea superior a la ideal. La gravedad generada por el inmenso agujero negro que se irá formando en cada galaxia tendrá la consecuencia de parar la expansión actual del universo. Todas las galaxias que ahora están separándose las unas de las otras se irán frenando hasta parar y, despacio al principio más rápido después, comenzarán a recorrer el camino hacia atrás. Finalmente, toda la materia será encontrada en un punto común donde chocará violentamente formando una enorme bola de fuego.

Resultado de imagen de La muerte del Sol

de que eso llegue, tendremos que resolver el primer problema: la muerte del Sol.

Los científicos se han preguntado a veces qué sucederá eventualmente a los átomos de nuestros cuerpos mucho tiempo después de que hayamos muerto. La posibilidad más probable es que nuestras moléculas vuelvan al Sol. En páginas anteriores he explicado el destino del Sol: se agotará su combustible de hidrógeno y fusionará helio; se hinchará en gigante roja y su órbita es probable que sobrepase la Tierra y la calcine; las moléculas que hoy constituyen nuestros cuerpos serán consumidas por la atmósfera solar.

Carl Sagan pinta el cuadro siguiente:

“Dentro de miles de millones de años a partir de , habrá un último día perfecto en la Tierra… Las capas de hielo Ártica y Antártica se fundirán, inundando las costas del mundo. Las altas temperaturas oceánicas liberarán más vapor de agua al aire, incrementando la nubosidad y escondiendo a la Tierra de la luz solar retrasando el final. Pero la evolución solar es inexorable. Finalmente los océanos hervirán, la atmósfera se evaporará en el espacio y nuestro planeta será destruido por una catástrofe de proporciones que ni podemos imaginar.”

 

 

 

En unos miles de millones de años, Andrómeda y la Vía Láctea, se abrazarán

 

En una escala de tiempo de varios miles de millones de años, debemos enfrentarnos al hecho de que la Vía Láctea, en la que vivimos, morirá. Más exactamente, vivimos en el brazo espiral Orión de la Vía Láctea. Cuando miramos al cielo nocturno y nos sentimos reducidos, empequeñecidos por la inmensidad de las luces celestes que puntúan en el cielo, estamos mirando realmente una minúscula porción de las estrellas localizadas en el brazo de Orión. El resto de los 200 mil millones de estrellas de la Vía Láctea están tan lejanas que apenas pueden ser vistas una cinta lechosa que cruza el cielo nocturno.

Aproximadamente a dos millones de años luz de la Vía Láctea está nuestra galaxia vecina más cercana, la gran galaxia Andrómeda, dos o tres veces mayor que nuestra galaxia. Las dos galaxias se están aproximando a 125 km/s, y chocarán en un periodo de 5 a 10.000 millones de años. Como ha dicho el astrónomo Lars Hernquist de la Universidad de California en Santa Cruz, colisión será “parecida a un asalto. Nuestra galaxia será literalmente consumida y destruida“. Pero esa, es otra historia.

emilio silvera