miércoles, 23 de septiembre del 2020 Fecha
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El Universo siempre asombroso

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

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Artículo sobre nuevos descubrimientos en materia oscura:
http://www.iflscience.com/physics/revealed-first-time-map-sheds-light-dark-matter-binds-universe-together

 

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Hipotéticas imágenes en las que estápresente la hipotética “materia oscura

 

Se siguen publicando trabajos sobre la “materia oscura que, es esa hipotética materia que se supone impregna todo el Universo, es transparente y supera muchas veces a la materia bariónica, es decir, la materia que podemos ver, la que emite radiación. Esta otra materia, la oscura, nadie sabe de qué está hecha, ni se puede dar una explicación fehaciente de cómo pudo surgir, sin embargo, desde que alguien tuvo la idea de su existencia, muchos fueron los problemas que desaparecieron para los astrónomos, como por ejemplo, no tener que explicar como pudieron formarse las galaxias a pesar de la expansión de Hubble. Yo no creo que exista exactamente esa materia. Sin embargo, sí creo que existe alguna clase de sustancia cósmica que aún no hemos sabido localizar, y, que gracias a ella, se pudieron formar las galaxias. Los griegos antiguos llamaban a esa sustancia Ylem.

 

 

 

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A medida que se expandía a partir de su estado primordial uniforme, el universo se enfriaba. Y con las temperaturas más bajas vinieron nuevas posibilidades. La materia fue capaz de agregarse en enormes estructuras amorfas: las semillas de las galaxias actuales. Empezaron a formarse los átomos allanando el camino para la química y la formación de objetos físicos sólidos.

Comparado con los patrones actuales, el universo en dicha época era sorprendentemente homogeneo. La sustancia cósmica estaba presente por todo el espacio con una uniformidad casi perfecta. La Temperatura era la misma en todas partes. La materia, descompuestas en sus constityentes básicos por el tremendo calor, estaba en un estado de extraordinaria simplicidad. Ningún hipotético observador hubiera podido conjeturar a partir de este estado poco prometedor que el universo estaba dotado de enormes potencialidades. Ninguna clave podía desvelar que, algunos miles de millones de años más tarde, billones de estrellas refulgentes se organizarían en miles de millones de galaxias espirales; que aparecerían planetas y cristales, nubes y océanos, montañas y glaciares; que uno de esos planetas (al menos que sepamos) sería habitado por árboles y bacterias, por elefantes y peces. Ninguna de estas cosas podía predecirse.

 

 

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Nuestro mundo, aunque en la Galaxia existan muchos como él (que no los hemos podido encontrar), es un lugar privilegiado que conforma un Ecosistema superior en su conjunto formado por muchos ecosistemas locales aislados los unos de los otros y sin embargo, todos conexionados. La Diversidad de regiopnes diferentes que existen dentro del mismo planeta es asombroso y, lo mismo nos podemos encontrar en un lugar como ese que vemos arriba, o en una isla paradisíaca, una selva, un desierto, o perdidos en un inmenso y embravecido océano, en la ventisca de nieve de inmensas montañas y, también, en grutas enormes en las profundidades del planeta.

Pero todos esos climas diferentes son el resultado de la diversidad y, en cada uno de esos lugares ocurren cosas y, la vida, aunque parezca imposible, está allí presente. Es la consecuencia de que el planeta Tierra esté situado en la zona habitable del Sol, ni demasiado cerca para que la vida perezca achicharrada, ni demasiado lejos para que resulte congelada por el frío. Aquí el agua discurre líquida y cantarina por multitud de lugares y hace posible que, entre el preciado líquido y los rayos del Sol que nos envían la luz y el calor necesarios para la fotosíntesis y la vida… ¡Podamos estar aquí!

 

 

 

 

 

La Humanidad, nuestra especie, siempre miró hacia los confines del cielo estrellado y se hacía preguntas que no podía contestar. En muchos de los trabajos que aquí se han expuesto quedaron reflejadas aquellas Civilizaciones antiguas que nos hablaban, con sus gravaciones en la piedra de  los lejanos confines del cosmos que ellos imaginaban. Hemos podido llegar a un nivel de tecnología que nos permite otear horizontes muy lejanos y captar, con nuestros ingenios, galaxias que se podría decir, sin temor a equivocarnos, que están situados en los confines del Universo.

Podemos examinar la radiación que emiten las estrellas jóvenes, estudiar nebulosas lejanas y captar los extraños átomos y moléculas que las conforman y, al mismo tiempo, observar como se van creando las condiciones precisas de gravitación, vientos estelares y otros fenómenos cósmicos para que, los nuevos mundos y las nuevas estrellas surjan a la vida. Somos testigos de un carrusel cosmológico que gira y gira “eternamente” envuelto en ciclos de destrucción y creación que se suceden en presencia de energías inimaginables, para que todo siga igual al mismo tiempo que todo cambia.

 

 

 

 

 

http://www.beugungsbild.de/huygens/povray/huygens_30km.jpg

                         En su momento pudimos leer y oir en todos los medios escritos y hablados:

“Después de un viaje de siete años a través del sistema solar a bordo de la nave Cassini, la sonda Huygens de la ESA descendió con éxito a través de la atmósfera de Titán, la mayor luna de Saturno y ha aterrizado a salvo en su superficie.

Los primeros datos científicos llegaron a el Centro de Operaciones Espaciales Europeo (ESOC) en Darmstadt, Alemania, esta tarde a las 17:19 CET. La sonda Huygens constituye el éxito de la humanidad en el intento de aterrizar una sonda en un mundo del Sistema Solar exterior. Según Jean-Jaques Dordain, Director General de la ESA:”Este es un gran logro para Europa y sus colegas de los Estados Unidos, en esta ambiciona empresa de explorar el sistema saturniano”.

Con los primeros datos se pudo llegar a  saber que la temperatura en el interior de la sonda rondaba los 25ºC cuando se encontraba a unos 50 km de altura. Por otra parte, la sonda contaba con dos canales (A y B) independientes para retransmitir los datos de manera redundante. Según parece el canal A no funcionó y tan sólo se lograron los datos del B del que sí, llegaron todos. El experimento de Doppler con Cassini si necesitaba del canal A por lo que habrá que esperar a la recepción de todos los datos. El paracaidas principal se abrió tan sólo 15 segundos despues de lo planeado y los acelerómetros han funcionado correctamente.

 

 

 

 

El mundo de la Física tiene planteado un gran problema y los físicos son muy conscientes de ello, conocen su existencia desde hace décadas. El problema centra la gran aventura de la Física actual y consiste en hallar una formulación que combine las dos grandes teorías de la Ciencia: La Relatividad y la Mecánica Cuántica. Aunque parece que, tal matrimonio, resulta imposible y que, los contrayentes son imcompatibles. La fuerza de Gravedad se resiste a que la incluyan en el Modelo Estándar de la Física de partículas que sí tiene a las otras tres fuerzas, y, precisamente por ello, es un Modelo imperfecto e incompleto.

De todas las fuerzas conocemos el Bosón intermediario que la transmite: En el electromagnetismo es el Fotón, en la fuerzxa nuclear fuerte, el Gluón, en la fuerza nuclear débil lo hacen las partículas W+,  Wy Zº, todas han sido lozalizadas en los aceleradores de partículas. Sin embargo, El Gravitón, que es el Bosón que transmite la fuerza gravitatoria, no ha sido hallado. Los físicos tratán de encontrar, desesperadamente, una Teoría cuántica de la gravitación, es decir, una teoría que unifique las Teorías dePlanck y Einstein, y, de momento, parece que sólo la Teoría de cuerdas reúne esas condiciones y acoge de manera natural a las dos teorías, sin embargo, esa teoría de cuerdas no puede ser verificada porque, la Humanidad, no tiene la energía requerida para ello de 1019 GeV.

 

Vamos ahora con el Universo Asombroso que nos anuncia el título de éste trabajo:

 

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El Observatorio Espacial Herschel ha descubierto un filamento gigante repleto de galaxias en las que brillan miles de millones de estrellas. El filamento conecta dos cúmulos de galaxias que, al colisioar con un tercer cúmulo, darán lugar a uno de los mayores supercúmulos de galaxias del universo.

Las estrellas brillan en el cielo para hacer posible que nosotros estemos aquí descubriendo los enigmas del Universo, de los mecanismos que lo rigen, de la materia y de la energía que está presente y, ¿por qué no? de la vida inteligente que en él ha llegado a evolucionar. En las estrellas se crean los elementos esenciales para la vida. Esos elementos esenciales para la vida están elaborandose en los hornos nucleares de las estrellas. Allí, mediante transiciones de fases a muy altas temperaturas, se hace posible la fusión que se produce venciendo la barrera de Coulomb, y a partir del simple Hidrógeno, hacer aparecer materia más compleja que más tarde, mediante procesos físico-químicos-biológicos, hacen posible el surgir de la vida bajo ciertas circunstancias y condiciones especiales de planetas y de la estrellas que teniendo las condiciones similares al Sol y la Tierra, lo hace inevitable en este Universo nuestro que, se rige por las cuatro fuerzas fundamentales y las constantes universales.

 

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Pero está claro, como digo, que todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo desde el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas solares y mundos, la Tierra primigenia en particular, en cuyo medio ígneo, procesos dinámicos dieron lugar a la formación de las estructuras y de los silicatos, desplegándose con ello una enorme diversidad de composiciones, formas y colores, asistiéndose, por primera vez en la historia de la materia, a unas manifestaciones que contrastan con las que hemos mencionado en relación al proceso de las estrellas.

Desde el punto de vista del orden es la primera vez que nos encontramos con objetos de tamaño comparables al nuestro, en los que la ordenación de sus constituyentes es el rasgo más característico. Partiendo de un Caos inicial se han ido acumulando los procesos necesarios para llegar a un orden que, es digno del asombro que nos producen los signos de vida que podemos contemplar por todas partes y, desde luego, tampoco podemos dejar de maravillarnos de que la Naturaleza, valiéndose de mil artimañas, haya podido conseguir la presencia de vida consciente en un mundo, y, muy probablemente, en muchos mundos de muchas galaxias en todo el Universo.

Al mismo tiempo nos ha parecido reconocer que esos objetos, es decir, sus redes cristalinas “reales”, almacenan información (memoria) que se nos muestra muy diversa y que puede cobrar interés en ciertos casos, como el de los microcristales de arcilla, en los que, según Cairns-Smith, puede incluso llegar a transmitirse.

 

Microcristales de arcilla

 

Por que, ¿qué sabemos en realidad de lo que llamamos materia inerte? Lo único que sabemos de ella son los datos referidos a sus condiciones físicas de dureza, composición, etc.; en otros aspectos ni sabemos si pueden existir otras propiedades distintas a las meramente físicas. ¿No os hace pensar que nosotros estemos hechos, precisamente, de lo que llamamos materia inerte?

Pero el mundo inorgánico es sólo una parte del inmenso mundo molecular. El resto lo constituye el mundo orgánico, que es el de las moléculas que contienen carbono y otros átomos y del que quedan excluidos, por convenio y características especiales, los carbonatos, bicarbonatos y carburos metálicos, los cuales se incluyen en el mundo inorgánico.

 

 

 

Según decía en trabajos anteriores, los quarks u y d se hallan en el seno de los nucleones (protones y neutrones) y, por tanto, en los núcleos atómicos. Hoy día, éstos se consideran como una subclase de los hadrones.

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La composición de los núcleos (lo que en química se llama análisis cualitativo) es extraordinariamente sencilla, ya que como es sabido, constan de neutrones y protones que se pueden considerar como unidades que dentro del núcleo mantienen su identidad. Tal simplicidad cualitativa recuerda, por ejemplo, el caso de las series orgánicas, siendo la de los hidrocarburos saturados la más conocida. Recordad que su fórmula general es CnH2n+2, lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).

 

 

El número de protones y neutrones determina al elemento, desde el hidrógeno (el más simple), al uranio (el más complejo), siempre referido a elementos naturales que son 92; el resto son artificiales, los conocidos transuránicos en cuyo grupo están el einstenio o el plutonio, artificiales todos ellos.

Los núcleos, como sistemas dinámicos de nucleones, pertenecen obviamente a la microfísica y, por consiguiente, para su descripción es necesario acudir a la mecánica cuántica. La materia, en general, aunque presumimos de conocerla, en realidad, nos queda mucho por aprender de ella.

 

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Los átomos se juntan para formar moléculas

 

El número de especímenes atómicos es finito, existiendo ciertas razones para suponer que hacia el número atómico 173 los correspondientes núcleos serían inestables, no por razones intrínsecas de inestabilidad “radiactiva” nuclear, sino por razones relativistas. Ya antes me referiría a las especies atómicas, naturales y artificiales que son de unos pocos millares; en cambio, el número de moléculas conocidas hasta ahora comprende varios millones de especímenes, aumentando continuamente el número de ellas gracias a las síntesis que se llevan a cabo en numerosos laboratorios repartidos por todo el mundo.

 

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Ya son muchas decenas de moléculas encontradas en las nubes interestelares

 

Una molécula es una estructura con individualidad propia, constituida por núcleos y electrones. Obviamente, en una molécula las interacciones deben tener lugar entre núcleos y electrones, núcleos y núcleos y electrones y electrones, siendo del tipo electromagnético.

Debido al confinamiento de los núcleos, el papel que desempeñan, aparte del de proporcionar la casi totalidad de la masa de la molécula, es poco relevante, a no ser que se trate de moléculas livianas, como la del hidrógeno. De una manera gráfica podríamos decir que los núcleos en una molécula constituyen el armazón de la misma, el esqueleto, cuya misión sería proporcionar el soporte del edificio. El papel más relevante lo proporcionan los electrones y en particular los llamados de valencia, que son los que de modo mayoritario intervienen en los enlaces, debido a que su energía es comparativamente inferior a la de los demás, lo que desempeña un importante papel en la evolución.

Desde las moléculas más sencillas, como la del hidrógeno con un total de 2 electrones, hasta las más complejas, como las de las proteínas con muchos miles de ellos, existe toda una gama, según decía, de varios millones.  Esta extraordinaria variedad de especies moleculares contrasta con la de las especies nucleares e incluso atómicas.

 

 

Sin entrar en las posibles diferencias interpretativas de estas notables divergencias, señalaré que desde el punto de vista de la información, las especies moleculares la poseen en mucho mayor grado que las nucleares y atómicas.

Dejando aparte los núcleos, la información que soportan los átomos se podría atribuir a la distribución de su carga eléctrica, y en particular a la de los electrones más débilmente ligados. Concretando un poco se podría admitir que la citada información la soportan los orbitales atómicos, pues son precisamente estos orbitales las que introducen diferencias “geométricas” entre los diferentes electrones corticales.

Justamente esa información es la que va a determinar las capacidades de unión de unos átomos con otros, previo el “reconocimiento” entre los orbitales correspondientes. De acuerdo con la mecánica cuántica, el número de orbitales se reduce a unos pocos. Se individualizan por unas letras, hablándose de orbitales s, p, d, f, g, h. Este pequeño número nos proporciona una gran diversidad.

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La llamada hibridación (una especie de mezcla) de orbitales es un modo de aumentar el número de mensajes, esto es, la información, bien entendido que esta hibridación ocurre en tanto y en cuanto dos átomos se preparan para enlazarse y formar una molécula. En las moléculas, la información, obviamente, debe abarcar todo el edificio, por lo que en principio parece que debería ser más rica que en los átomos. La ganancia de información equivale a una disminución de entropía; por esta razón, a la información se la llama también negantropía.

En términos electrónicos, la información se podría considerar proporcionada por un campo de densidad eléctrica, con valles, cimas, collados, etc, es decir, curvas isoelectrónicas equivalentes formalmente a las de nivel en topografía. Parece razonable suponer que cuanto más diverso sean los átomos de una molécula, más rica y variada podrá ser su información, la información que pueda soportar.

 

 

La enorme variedad de formas, colores, comportamientos, etc que acompaña a los objetos, incluidos los vivientes, sería una consecuencia de la riqueza en la información que soportan las moléculas (y sus agregados) que forman parte de dichos objetos. Ello explicaría que las moléculas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromoléculas). La inmensa mayoría de ellas contiene carbono. Debido a su tetravalencia y a la gran capacidad que posee dicho átomo para unirse consigo mismo, dichas moléculas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos átomos.

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. Si tengo que ser sincero, mi convicción está centrada en que, cualquier forma de vida que podamos encontrar en el Universo, estarán conformadas como las que tenemos y existieron en la Tierra, en el Carbono. Otro elemento no podría dar, tanto…¿juego?

Pero, si hablamos del Universo que es lo que todo lo abarca, en el que están presentes la materia y el espaciotiempo, las fuerzas fundamentales que todo lo rige y las constantes universales que hace que nuestro universo sea de la manera que lo podemos contemplar y, sobre todo, que la vida esté presene en él. Si la carga del electrón, la masa del protón, o, la velocidad de la luz, variaran tan sólo una diesmilésima… ¡La Vida no sería posible!

 

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En la imagen podemos contemplar  lo que se clasifica NGC 3603,  es un cúmulo abierto de estrellas en una vasta región estelar, rodeada de una región H II (una enorme nube de gas y plasma en el que constantemente están naciendo estrellas), situado en el brazo espiral Carina de la Vía Láctea, a unos 20.000 -luz de distancia en la constelación de Carina. Es uno de los jóvenes cúmulos de estrellas más luminosas e impresionante en la Vía Láctea, y la concentración más densa de estrellas muy masivas conocidas en la galaxia. Se estima que se ha formado hace alrededor de un millón de años. Las estrellas azules calientes en el núcleo son responsables de la fuerte radiación ultravioleta y los vientos estelares, tallando una gran cavidad en el gas.

 

 

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NGC 3603 alberga miles de estrellas de todo: la mayoría tienen masas similares o menores a la de nuestro Sol, pero las más espectaculares son algunas de las estrellas muy masivas que están cerca del final de sus vidas. Ahí están presentes algunas estrellas  supergigantes que se agolpan en un volumen de menos de un año luz cúbico, se han localizado en la misma zona a tres llamadas Wolf-Rayet, estrellas muy brillantes y masivas que expulsan grandes cantidades de material antes de convertirse en supernovas.

Una de estas estrellas (NGC 3603-A1), una estrella doble azul que orbita alrededor de otra una vez cada 3,77 días, es la estrella más masiva conocida en la Vía Láctea. La más masiva de estas dos estrellas tiene una masa estimada de 116 masas solares, mientras que su compañera tiene una masa de 89 masas solares. Se estima que la masa máxima de una estrella es de unas 120 masas solares, siendo más masiva, su propia radiación las destruiría.

 

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Las estrellas supermasivas cuando colapsan forman extrañas y, a veces, fantásticas imágenes que podemos captar por nuestros más sofisticados telescopios.  Hace veinte años, los astrónomos fueron testigos de uno de los más brillantes explosiones estelares en más de 400 años. La supernova titánica, llamada SN 1987A, ardió con la fuerza de 100 millones de soles varios meses después de su descubrimiento el 23 de febrero de 1987.

Las observaciones de SN 1987A, hechas en los últimos 20 por el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA y muchos otros grandes telescopios terrestres y espaciales, han servido para cambiar la perspectiva que los astrónomos tenían de cómo las estrellas masivas terminan sus vidas.Estudiando estos sucesos sus comienzos se pueden ver los detalles más significativos del acontecimiento, cosa que, estuadinado los remanentes de supernovas muy antiguas no se podían ver.

 

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También el clúster abierto NGC 3603 contiene a Sher 25, una super gigante B1a que inevitablemente morirá en un masivo suceso supernova en los próximos 20.000 años (se estima).  ¡Esto emitirá una luz tan potente que competirá en el cielo con el planeta Venus! Un detalle muy emocionante es que Sher 25 presenta anillos similares a los que dejó la supernova SN 1987 A que más arriba hemos podido contemplar.

Cuando colapsa el núcleo de una estrella, ocurre en la formación de una estrella de neutrones, es preciso que la estrella esté evolucionada hasta el punto de que su núcleo esté compuesto completamente por hierro, que se niega a ser quemado en reacciones nucleares, no se puede producir la fusión y, por tanto, no produce la energía suficiente como soportar la inmensa fuerza de gravedad que propia masa de la estrella genera y que, solamente era frenada por la energía que produce la fusión nuclear que tiende a expandir la estrella, mientras que la gravedad tiende a contraerla.

El núcleo entonces se contrae, liberando energía potencial gravitatoria, se rompen los núcleos de los átomos de hierro en sus protones y sus neutrones constiituyentes. A medida que aumenta la densidad, los protones se combinan con los electrones para formar neutrones. El colapso sólo se detiene la presión de degeneración del gas de neutrones compensa el empuje  hacia adentro de la Gravedad. El proceso completo hasta que se la estrella de neutrones dura de un segundo.

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Otra perspectiva del remanente de la supernova por colapso de núcleo SN 1987A.

 

Han sido muy variados los grupos de astrónomos investigadores que han realizado observaciones durante largos períodos de tiempo llevar a cabo la no fácil tarea de comprender cómo se forman las estrellas de neutrones y púlsares cuando estrellas masivas llegan al final de sus vidas y finalizan el proceso de la fusión nuclear, momento en el que -como explicaba antes- la estrella se contrae, implosiona sobre sí misma, se produce la explosión supernova y queda el remanente formado por material más complejo en forma de gases que han sido expulsados por la estrella en este proceso final en el que, las capas exteriores de la estrella, forman una nebulosa y la estrella en sí misma, al contraerse y hacerse más densa, es decir de 1017 kg/m3.

Se ha podido llegar a saber que las supernovas por colapso de núcleo suelen ocurrir en los brazos de galaxias espirales, así como también en las regiones HII, donde se concentran regiones de formación estelar. Una de las consecuencias de esto es que las estrellas, con masas a partir de 8 veces la masa del Sol, son las estrellas progenitoras de estos estos sucesos cósmicos. También es muy interesante y se está estudiando cómo se forman los inmensos campos magnéticos alreddor de estas estrellas de neutrones y púlsares que se conviertan en magnétares.

 

 

Cuando hace unos pocos años se descubrió la estrella de neutrones SGR0418, poco podían pensar los astrónomos que su funcionamiento alteraría todas las teorías existentes acerca del funcionamiento de los magnétares. Sin embargo es así, ya que funciona como uno de éstos y no como sería propio de su condicción. Este hallazgo obliga a la ciencia a replantearse las teorías que se manejaban hasta ahora acerca del origen y evolución de los magnétares.

 El “universo” de los procesos que siguen al colapso de los núcleos de las estrellas masivas es fascinante. Así, cuando se un púlsar que es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma a una gran velocidad y tambien una fuente de ondas de radio que vibran con periodos regulares, este de estrellas tan extrañas son fruto -como antes decía- de una supernova o por consecuencías de la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios. Una enana blanca que también es muy masiva, si tiene una estrella compañera cercana, genera mucha fuerza gravitatoria comienza a tirar del material de la estrella vecina y se lo queda hasta tal punto que, se transforma en una estrella de neutrones en una segunda etapa en la que se producen nuevos procesos de implosión.

 

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La densidad de estas estrellas es increiblemente grande, tanto que un cubo de arena lleno del material de una estrella de neutrones tendría un peso parecido al de la montaña mas grande de la tierra, el monte . Los púlsares fueron descubiertos en 1970 y hasta solo se conece unas 300 estrellas de este tipo. Sin embargo, se calcula que sólo en nuestra Galaxia podrían ser un millón. La rápida rotación de los pùlsares los mantiene fuertemente magnetizados y sus rotaciones vertiginosas generan y son inmensas fuentes de electricidad. Llegan a producir mil millones de millones de voltios. Cuando nustros aparatos los observan y estudian detectan intensos haces de radiación en toda la gama del espectro (radio, luz, rayos X, Gamma).

 

 

 

 

Imagen de rayos-X en falso color de la región del cielo alrededor de SGR 1627-41 obtenida con XMM-Newton. La emisión indicada en rojo procede de los restos de una estrella masiva que estalló. Cubre una región más extendida de lo que se deducía anteriormente de las observaciones de radio, alrededor del SGR. Esto sugiere que la estrella que estalló fue el progenitor del magnetar. Crédito: ESA/XMM-Newton/EPIC (P. Esposito et al.)

 Por ahora se conoce que de cada diez supernovas una se convierte en magnetar,  si la supernova posee 6 y 12 masas solares, se convierte en una estrella de neutrones de no más de 10 a 20 km de diámetro. En el caso de las estrellas supermasivas de decenas de masas solares, el resultado es muy diferente y nos encontramos con los agujeros negros, esos monstruos del espacio devoradores de materia.

 

 

Cuando una estrella supermasiva muere, las consecuencias energéticas son inmensas. Ahí, en esa explosión se producen transiciones de fase que producen materiales pesados y complejos. En una supernova, en orden decreciente tenemos la secuencia de núcleos H, He, O, C, N, Fe, que coincide bastante bien con una ordenación en la tabla periódica de elementos.

 

 

 

 

La explosión de una estrella gigante y supermasiva hace que brille más que la propia galaxia que la acoge y, en su ese tránsito de estrella a púlsar o agujero negro, se forman elementos que, el oro o el platino, se riegan por el espacio interestelar en las inmensas nebulosas de las que, más tarde, naceran nuevas estrellas y nuevos mundos.

Pero está claro que todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas solares hasta los planetas, la Tierra en particular, en cuyo medio ígneo describimos la formación de las estructuras de los silicatos, desplegándose con ello una enorme diversidad de composiciones, formas y colores, asistiéndose, por primera vez en la historia de la materia, a unas manifestaciones que contrastan con las que hemos mencionado en relación al proceso de las estrellas. Porque, en última instancia, debemos ser conscientes de un hecho cierto: En las estrellas se ¡ “fabrican los materiales que darán lugar al surgir de la vida”!.

 

El remanente estelar después de la explosiòn puede ser muy variado

Es posible que lo que nosotros llamamos materia inerte, no lo sea tanto, y, puede que incluso tenga memoria que transmite por medios que no sabemos reconocer. Esta clase de materia, se alía con el tiempo y, en momento adopta una forma predeterminada y de esa manera sigue evolucionando hasta llegar a su máximo ciclo o nivel en el que, de “materia inerte” llega a la categoría de “materia viva”, y, por el camino, ocupará siempre el lugar que le corresponda. No olvidemos de aquel sabio que nos dijo: “todas las cosas son”. El hombre, con aquellas sencillas palabras, elevó a todas las cosas a la categoría de ¡SER!

 

 

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¿No os pensar que nosotros estemos hechos, precisamente, de lo que llamamos materia inerte?

 

Claro que, el mundo inorgánico es sólo una del inmenso mundo molecular. El resto lo constituye el mundo orgánico, que es el de las moléculas que contienen carbono y otros átomos y del que quedan excluidos, por convenio y características especiales, los carbonatos, bicarbonatos y carburos metálicos, los cuales se incluyen en el mundo inorgánico.

Según expliqué muchas veces, los quarks u y d se hallan en el seno de los nucleones (protones y neutrones) y, por tanto, en los núcleos atómicos. Hoy día, éstos se consideran una subclase de los hadrones. La composición de los núcleos (lo que en química se llama análisis cualitativo) es extraordinariamente sencilla, ya que como es sabido, constan de neutrones y protones que se pueden considerar como unidades que dentro del núcleo mantienen su identidad. Tal simplicidad cualitativa recuerda, por ejemplo, el caso de las series orgánicas, siendo la de los hidrocarburos saturados la más conocida. Recordad que su fórmula general es CnH2n+2, lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).

Bueno, otra vez, como tantas veces me pasa, me desvío del camino que al principio del trabajo me propuse seguir y me pierdo en las elucubraciones que imaginan mis pensamientos. Mejor lo dejamos aquí.

emilio silvera

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Estaba comenzando el sigo XX, cuando el químico sueco Svante Arrhenius, desarrolló la teoría de la Panspermia con todo detalle. Él sugirió que esporas bacterianas individuales podrían moverse flotando por las galaxias, impulsadas por la minúscula pero acumulativa presión de la luz estelar. La Tierra naciente, inmrsa en una lluvia de microorganismos latentes pero todavía viables, habría resultado un destino deseable para estos microbios espaciales, una vez que la superficie se hubo enfriado lo suficiente. Arreheneius bautizó la teoría como Panspermia, que significa “semillas en todas partes”. Es una idea que ha sido revisada muchas veces desde que se publicó el concepto original.

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Un equipo de científicos del Instituto de Astrofísica de las Canarias (IAC) y la Universidad de Texas lograron identificar una de las moléculas orgánicas más complejas encontradas hasta ahora en la materia entre las estrellas, el llamado espacio interestelar. El descubrimiento del antraceno podría ayudar a resolver un misterio astrofísico de décadas de antigüedad sobre la producción de las moléculas orgánicas en el espacio.

                                              ¿Esporas  espaciales trajeron la vida?

¿Es verosímil que organismos sin protección pudieran sobrevivir a un viaje a través del espacio? El espacio exterior difícilmente es un ambiente confortable para la vida. Además del duro vacío y las bajas temperaturas, existe la radiación: ésta incluye radiación ultravioleta procedente de las estrellas, protones de alta velocidad procedentes de las llamaradas estelares y los rayos cósmicos. Tales condiciones, pronto se mostrarían letales para la mayoría de las formas de vida que conocemos. Pero, a pesar de estas dificultades, no todos los organismos mueren rápidamente en el espacio exterior. Las bacterias con sus legendarias capacidades de supervivencia, muestran una notable resistencia a las condiciones del espacio.

La teoria de la panspermia no explica el origen de la vida en la Tierra, unicamente trasladada el problema fuera del planeta. Sin embargo, no hay que descartar ninguna posibilidad, dado que la realidad es que, desconocemos como llegó la vida a nuestro planeta, lo cierto es que, su origen de procedencia exterior es tan bueno como cualquier otro.

En la búsqueda de una respuesta, han sido muchos los trabajos que se han realizado para comprobar, si esas hipotéticas esporas, podrían sobrevivir a ese fantástico viaje espacial. Con tal fin, científicos del Instituto Alemán de Medicina Aeroespacial utilizaron las instación de Exposición de Larga Duración de la NASA para ver que les sucedía a las esperas del Bacillus subtilis en el erspacio. Una serie de filtros permitieron a los científicos poner a prueba separadamente los efectos del vacío espacial, la radiación ultravioleta solar y cósmica, y los rayos cósmicos. Al recuperar las muestras, hasta un 2 por ciento de las bacterias expuestas sólo al vacío seguían siendo viables. La presencia de una capa de azúcar o de sal mejoraba enermomente sus perspectivas. De las expuestas a todas las formas de radiación espacial, aproximadamente sólo una de cada dies mil sobrevivieron, pero la protección frente al ultravioleta solar dosparaba enormemente la tasa de  supervivencia.

 

Peter Weber y Mayo Geeenberg, de la Universidad de Leiden, en Holanda, investigaron los efectos de la exposición ultravioleta, la más dañina de todas las formas de radiación en el espacio. Enfriaron esporas en una cámara de vacío a -263 grados Celcius (sólo diez grados por encima del cero absoluto) para similar el frío intenso del espacio profundo, y lanzaron sobre ellos un intenso haz de luz ultravioleta, el equivalente a una exposición de dos mil quinientos años a la luaz estelar mató al 99 por ciento de los organismos. Aín así, una minúscula fracción se las arregló para sobrevivir. Curiosamente, a las esporas parecía gustarles el frío: su longevidad aumentó notablemente a temperaturas interestelares.

Una tolerancia a la radiación tan impresionante tiene poco sentido evolutivo a menos que la vida haya sido obligada a pasar por un cuello de botella de radiación en alguna etapa del pasado. Si algunos microbios han sido obligados a adaptarse a la violenta radiación del espacio exterior, un remanente de esta tolerancia podría sobrevivir hoy en organismos terrestres. Hoyle y Wickramasinghe citan el caso de la bacteria Micrococus radiophilus, que tiene una sorprendente resistencia a la radiación por haber desarrollado un mecanismo especial para reparar hebras de ADN seriamente dañadas por rayos X. Este astuto y pequeño coco se parece mucho al producto de un ambiente interestelar.

Cualquiera que sean sus poderes para combatir los daños de la radiación , las probabilides del viaje de un microbio vivo entre sistemas estelares se verían enormemente ampliadas si la radiación estuviera al menos parcialmente apantallada. Weber y Greenberg han sugerido que los microbios podrían viajar a las estrellas a bordo de nubes interestelares que les servivirían como una especie de escudo.

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¿Quién puede asegurar que, camufladas en estas inmensas nebulosas, no viajan cómodamente instaladas esporas en busca e planeta?

Tales Nebulosas son comunes en los Brazos Espirales de las galaxias, así lo sabemos por haberlas observado en la nuestra, la Vía Láctea; cada pocas decenas de millones de años, el Sistema solar pasa por una de ellas. Los microbios en la atmósfera superior de la Tierra, o umpulsados por impactos, podrían ser barridos por la nube, quizá para ser transportados a otro sistema estelar. Recíprocamente, cualquier microbio alienígena residente en la nube podría ser transferido a la Tierra. Generalmente, las nubes se mueven a unos diez kilómetros por segundo y necesitan alrededor de un millón de años para pasar de una estrella a otra. Aunque muy ténue para los niveles normales, son suficientemente grandes para bloquear buena parte de la radiación. Además, un microbio flotante podría recoger y asherirse a un montón de porquería que les preservara también de la dañina radiación y estar así, aletargadas por tiempos indefinidos hasta llegar a un lugar más odóneo para resurgir a la vida.

“Cuanto más examino el Universo y estudio los detalles de su arquitectura, más evidencia encuentro de que en cierto sentido el universo debe haber sabido que íbamos a venir”. Así se expresa Freeman Dyson aconsejado por todos los datos que en su mente había podido atedorar durante una larga carrera en el estudio del espacio y de la posible vida inmersa en su inmensidad.

¿Estamos en un Universo bioamigable?

Aunque no siempre pueda dar esa sensación, cuando vemos explosiones supernovas, torbellinos en forma de púlsares, inmensas protuberancias que expulsan ráfagas de radiación al espacio interestelar y hacia los mundos, agujeros negros que se tragan todo la materia que se atreva a traspasar su horixonte de sucesos, y, en fin, tantas y tantas transiciones de fases que se producen desde el Caos hacia una normalidad que es variable en el tiempo y, sin embargo y a pesar de todo eso… Sí, el Universo, una vez que se conoce su dinámica, se podría decir que no solo es bioamigable, sino que, en realidad, está predispuesto para que su evolucionar recorra el camino que nos lleva desde la “materia inerte” hasta “los pensamientos”.

Es cierto que, con mucha frecuencia, aparecen aquí trabajos que versan sobre la vida, ese misterio que nos lleva a querer buscar sus orígenes y a saber, cómo y para qué surgió aquí en el Planeta Tierra. Nos interesamos por cada uno de pasos evolutivos y nos llama la atención ese larguísimo ciclo que llevó la vida desde aquella célula replicante hasta los seres humanos. Pero, ¿hay algo más interesante que la Vida para poder estudiarlo? Seguramente con la Física, la Química y la Astrofísica, sean las cuestiones más interesantes para el ser humano. ¡Ah! sin olvidarnos de las matemáticas.

Muchas son las fases por las que tuvieron que pasar los elementos químicos que, junto a la materia prebiótica, dieron lugar, finalmente, al surgir de la Vida en nuestro Planeta, la Tierra. En la formación que finalmente podemos contemplar de la Tierra no intervinieron únicamente los procesos cósmicos. Los animales, las plantas y los microorganismos influyeron de manera decisiva en las estructuras planetarias durante el curso de la historia de nuestro Planeta. Sin ellos no exitiría una atmósfera con oxígeno, ni islas de coral, ni tierras fértiles, ni materias primas como el petróleo o el carbón. Claro que, como llegó o surgió la vida primera…sigue siendo un gran misterio que trabajamos para resolver pero, ¿podremos?.

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Por no saber, no sabemos siquiera si la vida ha podido existir desde siempre. Lo único que sabemos es que la vida terrestre no existió siempre, puesto que la propia Tierra no ha existido siempre, pero la vida puede haber existido desde mucho antes que la Tierra se formara, y haber llegado aquí por algún proceso de panspermia comno el que antes se explicaba, o, vaya usted a saber cómo. Incluso, por no saber, no sabemos de manera exacta y científica, de donde surgió nuestro Universo y qué pudo traer con él, ¿acaso ya traía la vida consigo y sólo tenía que pasar el tiempo necesario para poder desarrollarla? Otra pregunta es:  Si existen otros universos, ¿habrá también vida en ellos? y ¿Cómo serán esas formas de vida?

Sí, surgimos a partir de la “materia inerte”, simplemente somos la  parte del Universo que, cuando ha evolucionado, pone en él los pensamientos.  La historia es larga para nosotros que somos muy jóvenes, para el Universo es nada, un parpadeo. Hace ahora 3.500-3.200 millones de años que células vivas microscópicas evolucionan sobre la Tierra, 1.800 millones de años hacía atrás en el tiempo aparecieron las primeras plantas. El oxígeno envenena la atmósfera de la Tierra y proliferan los organismos aeróbicos (“amantes del oxígeno”). Han pasado 900 millones de años desde que la división sexual aceleró el ritmo de la evolución biológica. Pasados 200 millones de años (hace ahora 700), aparecen los animales, en su mayoría plantelmintos y medusas. 100 años más tarde, aparecen los crustáceos y otros 100 años después los primeros vertebrados. Mirando 425 millones de años hacía atrás en el tiempo podríamos ver como la vida emigró a la tierra seca, y, poco después, aparecieron los primeros insectos. Los primeros vertebrados terrestres tienen ahora unos 325 millones de años y 200 los primeros mamíferos.

Filogenia actual del humanos y antropomorfos modernos que integra los datos moleculares y morfológicos. H: hombre, C: Chimpancé, G: Gorila, O: Orangután y G: Gibón.  Podemos tener un antepasado común, es posible, pero llegó un momento en el que se divergieron en dos ramas distintas, Una fue la nuestra que continuó su evolución imparable.

Los pastos tienen una edad de 24 millones de años y tres millones de años más tarde se separan los caminos evolutivos de los simios y los monos. Ya se han cumplido 20 millones de años desde que la atmósfera terrestre obtuvo su composición moderna. La Antártica se heló hace 15 millones de años y, cuatro millones de años más tarde ya proliferaban los animales de pastoreo.

Se han cumplido 5 millones de años desde que el hombre mono se separó de la familia del chimpancé, y, 3,7 millones de años desde que el hombre-mono caminó erguido, poco después fue el principio de la última serie de glaciaciones.

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Reconstrucción de un grupo de Homo Erectus alimentando un fuego

1,8-1,7 millones de años han pasado desde que el Homo-erectus, “el primer hombre verdadero”, vive en China, y, hace ya 600.000 años que surgió el Homo Sapiens. El uso común del fuego se generalizó entre el genero homo hace ahora unos 360.000 años, y hace 150.000 años que podríamos haber contemplado la presencia del mamut lanudo.

Han pasado ya 100.000 años desde que las estrellas adoptaron las formas de las constelaciones modernas reconocibles, y, 40.000 años han pasado desde que nuestra especie inventó el lenguaje complejo y aparecieron los seres humanos modernos. El hombre de Neandertal desapareció hace ya 35.000 años, y, por aquel entonces, aunque algo rústicos, se construyeron los primeros instrumentos musicales que acompañaron a los pueblos desde muy temprano.

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El mundo que nos rodea es más complejo de lo que parece, pero al tener y comprender los significados de los conceptos físicos, nos permite redescubrir, inventar e interpretar el funcionamiento de las cosas. Precisamente por ser nuestro entorno como es, nos obliga a tener que tratar de comprenderlo. Nadie puede subsistir en un lugar que no comprende y, cuando se domina y sabemos cómo adaptarnos al medio, la vida, además de más sencilla, también será más duradera.

Claro que, el mundo que nos rodea parece ser un lugar complicado (siempre nos resultará complicado lo que no sabemos entender). Aunque hay algunas verdades sencillas que parecen eternas: El Sol que se pone y se levanta siempre por los mismos lugares, la noche y el día que nos trae cuando se esconde y cuando aparece, y, nuestras vidas, que a pesar de las modernas tecnologías, siguen estando todavía, con demasiada frecuencia, a merced de los complicados procesos naturales que producen cambios drásticos y repentinos que no podemos ni predecir.

Hemos llegado a conseguir que, a mediados del siglo XX,  los avances de nuestro saber estuvieran situados en un nivel espectacular y le hubieran dado una respuesta consistente a todas las cosas sencillas. Conceptos tales como la teoría general de la relatividad y la mecánica cuántica explicaron el funcionamiento global del universo a escalas muy grandes y muy pequeñas respectivamente, mientras que el descubrimiento de la estructura del ADN y el modo en que este se copia de una generación a otra hizo que la propia vida, así como la evolución parecieran sencillas a nivel molecular. Sin embargo, persistió la complejidad en del mundo a nivel humano -al nivel de la vida-. La cuestión más interesante de todas, la que plantea que la vida puede haber surgido a partir de la materia “inerte” ha seguido sin tener una respuesta.

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     ¿Dónde empieza y termina la realidad?

No debemos extrañarnos que sea precisamente a escala humana donde se den las características más complejas del Universo, las que se resisten más a rendirse ante los métodos tradicionales de la investigación científica. Realmente, es posible que seamos lo más complejo que hay en el Universo (salvo posibles y similares formas de vida que, de cuya existencia no tenemos una certeza y sí una sospecha). La razón es que a escala más reducida, entidades tales como los átomos se comportan individualmente de un modo relativamente sencillo en sus interacciones mutuas, y que las cosas complicadas e interesantes surgen, cuando se unen muchos átomos de maneras complicadas e interesantes, para formar organismos tales como los seres humanos u otros seres vivos.

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Un átomo, o incluso una molécula tan simple como la del agua, es algo más sencillo que el ser humano, porque tiene poca estructura interna; una estrella, o el interior de un planeta, es también algo más sencillo que un ser humano porque la gravedad aplasta cualquier estructura hasta aniquilarla cuando se pierde el equilibrio de las fuerzas que intervienen en la estabilidad. Esta es la razón por la que la Ciencia puede decir más sobre el comportamiento de los átomos y el funcionamiento interno de las estrellas y los mundos que, del propio comportamiento de las personas y sobre el modo en el que se comportan.

 

Lo cierto es que el Agua, es esencial para la vida. Nosotros, como el planeta Tierra, tenemos un mayor porcentaje de agua. Si el planeta Tierra no hubiera caído en la zona habitable del Sol, nunca hubiera surgido el agua líquida ni tampoco la vida tal como la conocemos. Agua + Carbono = Vida.

Al menos de momento, no resulta posible saber el por qué nuestros pensamientos eligen los caminos que nos conducen a maneras de comportamiento que no siempre sabemos explicar. Sí, pocas dudas nos pueden caber ya, somos sistemas complejos (muy, muy complejos diría yo) que, habiendo brotado a la existencia a partir de los mecanismos y ritmos que imponen las fuerzas y constantes del Universo, podemos ser la muestra “perfecta” de una evolución bioquímica que se ha dado en la materia “inerte” bajo una serie de condiciones que, por otra parte, hacen imparable el surgir de la vida y de su evolución.

Siempre me pasa igual, comienzo hablando de una cosa y termino comentando sobre otra. Claro que, como todo está relacionado, los caminos que nuestra mente recorren, pasan muchas veces por el mismo lugar y, entre ellos, se entrecruzan cuando tratamos de or de un sitio a otro que nos hace pasar por los átomos, las estrellas y las Nebulosas, los planetas y…¡La Vida!

emilio silvera