Desde los confines del Tiempo, cuando aún no entendíamos lo que todo aquello podría ser, los seres de nuestra especie han mirado al cielo y, asombrados, contemplaban las miríadas de estrellas brillantes que, con sus guiños, parecía quererles decir alguna cosa, enviarles un mensaje que, por aquel entonces, no sabían comprender. No ha sido sino hasta tiempos muy recientes cuando al fín, comprendimos la fusión nuclear que se produce en el corazón de las estrellas, donde se forjan los materiales necesarios para la vida.
Uno de los hallazgos más notables en astronomía fue el descubrimiento de que el universo ya era viejo cuando apareció el Sol y la familia de planetas que lo acompañan en nuestro Sistema Solar. Más de la mitad de las estrellas del Universo son miles de millones de años más viejas que nuestra estrella madre que, se podría decir, si la comparamos a una bella mujer, que estaría en la mitad esplendorosa de su vida.
Planetas parecidos a la Tierra giran alrededor de muchas de esas viejas estrellas. Seres inteligentes pueden haber hecho su aparición en alguno de esos mundos similares al nuestro y estar allí desde mil millones de años antes que nosotros en la Tierra. Es decir, antes de que la Humanidad hiciera acto de presencia en este mundo “nuestro”. Los caminos seguidos en ambos mundos, aunque similares en las formas, no lo fueron en el tiempo y, en aquel, brotó la vida antes que en este. Una posible civilización avanzada que nos podría llevar algunos miles de años de ventaja, tiempo que para una especie parecida a la nuestra… ¡no sería poca ventaja!
Gliese 581 f es un planeta en la constelación de Libra, ubicado a 20 años luz de la Tierra, en el sistema Gliese 581. Su descubrimiento fue anunciado el 29 de septiembre de 2010. El planeta fue detectado mediante mediciones de la velocidad radial combinando los datos del instrumento HIRES del telescopio Keck y el instrumento HARPS del telescopio de 3,6 metros dE ESO en el Observatorio de La Silla.
Muchos son los Sistmas solares que sólo en nuestra Galaxia podremos encontrar, en realidad, cientos de miles de millones y, aunque no todos esten habitados, la posibilidad, la lógica, la estadísitica nos dice que, muchos de esos mundos, cobijan a criaturas de diversa condición y, alguna -o varias- de las especies allí presentes, podr´na ser inteligentes como nosotros…, o más.
Como nos preocupa saber que existe a nuestro alrededor, qué hay en nuestro entorno, en los planetas y lunas vecinas, no cejamos en el empeño de enviar ingenios hacia aquellos objetos y, el de arriba se llama JEO (Jupiter Europa Orbiter) que, debía estudiar Europa durante la próxima década para determinar de una vez por todas si existe un océano (o lagos) bajo la corteza de hielo y, con suerte, aclarar si puede existir o no alguna forma de vida. Sin embargo, la crisis que nos invade, no parece que posibilite, al menos de momento, tal misión.
La realidad superará a la imaginación
En lo que se refiere a las formas de vida que nos podemos encontrar por ahí fuera, nuestra imaginación ha sido muy prolífica y nos ha diseñado un sin fin de formas de vida que, están diseñadas de todas las maneras que podamos imaginar, desde los hombres reptiles inteligentes hasta los hombrecillos verdes. Tampoco hemos dejado pasar la oportunidad de mostrar en películas y obras de ciencia ficción, a seres monstruosos con las morfologías más descabelladas y las figuras más temibles y horripilantes.
Claro que, tenemos que pensar que, aquí en nuestro mundo, todas las especies que conocemos y que han existido, todas sin excepción, han estado y están basadas en el Carbono, y, si eso es así (que lo es), habría que pensar en el hecho cierto de que, el Universo, es igual en todas partes, y, las mismas cosas que pasan aquí tienen que suceder “allí”, y, salvo las condiciones físicas de cada lugar, es lógico pensar en el hecho de que, la Vida, como aquí en la Tierra, habrá tomado las formas que cada lugar y entorno requerieran.
Los conocidos como grises, esa raza que dicen que vienen del futuro pero que somos nosotros mismos evolucionados. La rumorología en ciertos ambiente. Los grises, también llamados los extraterrestres de Roswell y Zetas Reticulianos, son unas de las supuestas distintas formas de vida extraterrestre más famosas y actualmente “conocidas” que aparecen en las modernas teorías de conspiración del ocultamiento extraterrestre.
Particularmente creo que, lo mismo que nosotros, esos posibles seres del Espacio exterior, habitantes de otros mundos, se han encontrado las mismas dificultades que nosotros: ¡Las Inmensas Distancias! A veces pienso que, el Universo es consciente de que, si no fuese por esas inconmensurables distnacias entre las estrellas y los mundos, estaríamos todo el tiempo fustigando a los vecinos, y, sólo de ésta manera se puede conseguir mantenernos separados y sin que los unos molestémos a los otros. Sólo tenemos que fijarnos en la convivencia aquí mismo, en el planeta Tierra, donde todo el día andamos pensando como fastidiar al otro. ¡La Humanidad! No tenemos remedio.
¿Quién puede saberlo?
La imagen de arriba me resulta familiar y creíble para unos posibles pobladores de otro mundo avanzado con tecnología de mucho kilates. Estos hombrecillos conformados de manera tal que, es el cerecro lo que predomina en el conjunto, nos viene a dar la sensación de que pudiera ser nuestro lejano futuro en el que, el cerebro crecerá tal como la ha venido haciendo en los tiempos pasados en que los, los humanos sólo tenían 450 cm3 de masa encefálica y ahora, hemos alcanzado 1.500 cm3 que se traducen enlos conocimientos que nos adornan hoy.
Cuando la evolución está en marcha, los que menos la “sienten” son lo que afectados por ella, ya que, al ser parte integrante del suceso, de la transformación de fase, la “cosa”, puede pasar, casi desapercibida a no ser que exista un sistema continuado de vigilancia sobre ello. Fijáos, por ejemplo en el ritmo de los nuevos inventos durante los últimos cien años:
A todos eso añadimos las nuevas y potentes computadoras, nuevas medicinas, radio, ingenios espaciales… Cada uno de ellos viene a darle al anterior un toque mágico que le hace más asombroso y ofrece más prestaciones al usuario, con todos ellos, la vida humana es más fácil, más confortable, más cercana. En realidad, si miramos la Historia, estamos contemplando un desarrollo acelerado que, aunque nuestros ojos no parece que se deje sentir, en realidad, el salto dado es descomunal y, lo que se nos viene encima antes de que finalice el presente siglo… será también asombroso.
La nave Flammarion I, que llegó al planeta Isatet 137, situado en la galaxia Rímola, a 23 años-luz de la Tierra, pudo tomar tierra sin problemas cerca de unas instalaciones de majestuosa presencia y, un equipo de exploración del terreno, habiéndose introducidos con precaución en el interior de aquel bello edificio, encontraron, en una de sus salas, una Cámara de Éxtasis en la que una mujer de edad avanzada, permanecia quieta, como dormida.
La Noticia fue comunicada al mando en la Nave y, de inmediato, un equipo de expertos médicos salieron con una lanzadera hacia el lugar para tratar de despertar a la dama y que ella, les contara a qué situación se podían enfrentar y dónde estaban y quiénes eran ellos, su raza que, por todas las trazas físicas, parecían iguales a los habitantes de la Tierra.
Estas dos serie de Televisión, refleja bastante bien lo que podría ser el futuro, refleja cuestiones de ciencia, de viajes hiperespaciles y por agujeros de gusano que, ¿quién sabe? si en el futuro próximo no esará todo eso a nuestro alcance. Acodémonos de Julio Verne que, a sus coetáneos les parecía un alucinado vidente que no todos llegaron a creer y…sin embargo, todo lo que dijo ha sido ya…, ¡sobrepasado!
Claro que, la Naturaleza, el Universo, nos impone sus leyes que impiden que “no nos hagamos daño” nosotros mismos, en nuestro empeño de querer llegar más allá de lo que es conveniente. Todo tiene que ser en su momento adecuado. Así, aunque la presentimos y, posiblemente, esté ahí, la Teoría de Cuerdas no será un hecho hasta dentro de mucho, mucho tiempo, cuando podamos disponer -sin peligro- de energías que son hoy impensables.
Es visible a simple vista que, nuestras actuales naves espaciales son -guardando las distancias- como aquellas carretas del Oeste americano que salían a explorar nuevos caminos y conquistar nuevas tierras sin saber qué peligros tendrían que afrontar. Sin embargo, no pasarán muchas décadas antes de que, la Humanidad, pueda construir naves de increíble porte y sofisticados instrumentos que, esas sí, podrán surcar los océanos espaciales a velocidades alucinantes como un primer paso para lo que más tarde vendrá.
La Humanidad no puede permanecer ajena a la realidad del mundo y, el tiempo pasa, las generaciones se van y llegan otras nuevas, las Sociedades avanzar y se transforman y, la población crece. ¿Cuántos miles de millones de seres seremos en el planeta para dentro de 5 siglos? ¿Cómo podremos suministrar todo lo que esa ingente cantidad de personas necesitan? El planeta Tierra tiene recurso limitados y, llegará un momento en el que no pueda suministrar ni la energía ni el alimento y, nos veremos abocados a buscar, otras opciones que, sin duda, pasan por salir fuera, a otros mundos lejos de este.
La Imaginación humana siempre ha sido grande, muy grande y creo que, hasta ilimitada a medida que la mente evoluciona. Todo lo que imagina… se podría convertir en realidad y, habiendo pensado ya en el Hiperespacio… Creo que sólo tendremos que buscar esa puerta que nos lleve lejos de aquí en menos tiempo. No podemos vencer a la velocidad de la Luz, el límite impuesto por la Naturaleza no lo permite y, podría ser, que ese límite esté impuesto por alguna razón:
¿Cuanto tardaríamos, suponiendo que pudiéramos hacer naves viajeras que alcazaran la mitad de la velocidad de la luz, en llegar a Planetas situados a muchos años-luz de aquí? El viaje sería interminable y la nave, tendría que ser una ciudad flotante que soportaria el paso de varias generaciones durante el viaje. Así que, como dicho sistema no parece muy viable, la Naturaleza nos empuja a tener que buscar otros caminos que, como el Hiperespacio y los Agujeros de Gusano, podrían ser una solución ideal para nuestras necesidades futuras.
Lo que llamamos Hiperespacio podría ser un aspecto del universo muy concreto que es experimentado por objetos que se desplazan a una velocidad superior a la luz relativa del fondo galáctico. Es una dimensión del espacio-tiempo que permite una velocidad superior a la de la luz y viajar a través de él elimina los efectos distorsionantes del tiempo derivados de la relatividad. Un viajero hiperespacial pasa tanto rato viajando como tiempo corre en el espacio real. Es una dimensión paralela al espacio real y cada punto de este está asociado con un punto único del hiperespacio y por consiguiente los puntos adyacentes en el espacio real son también adyacentes en el hiperespacio.
La idea básica de lo que es el viaje a travez del hiperespacio puede comprenderse tomando una hoja de papel y marcando en ella dos puntos relativamente alejados. La forma más rápida de viajar entre ellos es coger una regla y dibujar una línea recta que los una. Sin embargo, si nos fuera dado hacer trampas, cogeríamos la hoja de papel y la doblaríamos, uniendo directamente los dos puntos, reduciendo así a cero su distancia y haciendo el viaje instantáneo.
Si conseguimos eso algún día lejano en el futuro, podremos viajar a otros mundos lejanos situados en la nuestra o en otras galaxias, entablar amistad y comercio con otras Civilizaciones y hacer del Universo, lo que muchas veces hemos pensado: Un Todo para Todos en armonía y Paz.
Bueno, una alta capacidad de conocimiento nos llevaría a comprender que, las disputas y guerras, finalmente no conducen nada más que a la muerte y a la destrucción, que lo que realmente vale son otros valores, otras cosas, otros sentimientos y, siendo así (que lo es), esperemos que, algún día lejos aún en el futuro, por fin podamos decir, no ya en relación a la Tierra, sino en relación a todo el Universo que, todos somos uno.
Sí, un verdadero amigo…”un hermano”, lo podemos encontrar en cualquier parte, hasta en un mundo lejano y diferente al nuestro. Las inteligencias se unen para poder vencer las dificultades que acechan y, el esfuerzo conjunto puede vencer la adversidad. Los sentimientos, los pensamientos y las ideas, cuando la inteligencia está presente, recorrerá los mismos caminos.
Poco importaran las diferencias y, dentro de la desigualdad, también llegará la amistad y el cariño. Lo que en verdad nos une es el comprender que todo, absolutamente todo, es igual y lo mismo en todas partes que, sin importar las formas ni los colores, hará prevalecer los pensamientos y los sentimientos que, al fin y al cabo… ¡Es lo más valioso que en el Universo existe!
¿Qué importa el mundo o el lugar si, allí se encuentra ella?
¿Hasta donde serías capaz de viajar en busca del ser amado? ¿Qué peligros estarías dispuesto a pasar por ella? Hay preguntas que, si en verdad sentimos ese verdadero sentimiento que nos eleva y nos hace mejores, tienen de antemano las respuestas: Nada nos podrá parar, ningún peliqro, ningún viaje, ninguna dificultad… Todo, absolutamente todo, nos parecerá trivial si, al final, está ella esperando. De la misma manera, podemos sentir cuando se trata de viajar a nuestro futuro, a esos mundos soñados, a esas vidas nuevas, a fantásticos lugares que, fuera y lejos de este nuestro, también están ahí fuera como una promesa.
No debemos olvidar la primera fuerza que mueve el mundo
Es el Amor energía,
O torbellino de un momento,
Es una sensación de alegría,
Es el mayor sentimiento.
Hasta el mundo nos queda pequeño,
Ante inmensa sensación,
Es el Amor un empeño,
¿Es el Amor la sinrazón?
Bueno, eso que arriba brilla, no es ninguna estrella fulgurante, es mi amada que al recibir mi mensaje de Amor, de inmediato se convierte, en un ente deslumbrante. El Amor cambia el aspecto, el talente y, si me apuráis mucho, hasta el intelecto. ¿Qué podrá ser esa dichosa sensación? ¡Sabia Naturaleza! Cuando todo el Universo esté lleno de ese Ingrediente… ¡Las cosas serán de otra manera!
emilio silvera
La teoría del Big Bang es capaz de explicar la expansión del universo, la existencia de una radiación de fondo cósmica y la abundancia de núcleos ligeros como el helio, el helio-3, el deuterio y el litio-7, cuya formación se predice que ocurrió alrededor de un segundo después del Big Bang, cuando la temperatura reinante era de 1010 K.
Si la teoría del Bing Bang es correcta (como parece que lo es -al menos de momento-), debe de existir alguna fuerza desconocida, i, quizá la misma gravedad que no hemos llegado a entender totalmente y tenga alguna que se nos escapa, o, una gran proporción de “materia oscura” en forma no bariónica, quizás axiones, fotinos o neutrinos masivos, supervivientes de las etapas tempranas del Big Bang y, ¿por qué no?, también podríamos suponer que la materia oscura que tanto nos preocupa pudiera estar encerrada dentro de las singularidades de tantos y tantos agujeros negros que se han debido formar a lo largo de los 13.700 millones de años que es la edad del universo.
Los agujeros negros, cuya existencia se dedujo por Schwarzschild en 1.916 a partir de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, son objetos supermasivos, invisibles a nuestra vista (de ahí su ) del que no escapa ni la luz; tal es la fuerza gravitatoria que generan que incluso engullen la materia de sus vecinas, objetos estelares como estrellas que osan traspasar el cinturón de seguridad que llamamos horizonte de sucesos.
Pues , si en el universo existen innumerables agujeros negros, por qué no creer que sean uno de los candidatos más firmes que sea la buscada “materia oscura”. Bueno, también podrían ser las “cuerdas cósmicas”, o, ¿por qué no? la sustancia que los griegos clásicos llamaban Ylem, o… ¡vaya usted a saber que es, lo que produce el efecto de expansión de nuestro universo!
Viaje hacia la Quinta Dimensión
Para mí particularmente, sin descartar absolutamente nada de lo anterior (cualquier teoría podría ser la cierta), la denominada materia oscura (si finalmente existe), está situada en la quinta dimensión, y nos llegan sus efectos a través de fluctuaciones del “vacío” donde residen inmensas energías que rasgan el espacio-tiempo y que, de alguna manera, deja pasar a los gravitones que transportan la fuerza gravitacional que emite dicha materia y sus efectos se dejan sentir en nuestro universo, haciendo que las galaxias se alejen las unas de las otras a mayor velocidad de la que tendrían si el universo estuviera poblado sólo de la materia hadrónica (en su rama bariónica) que nos rodea.
Claro que mi pensamiento es eso, una conjetura más de las muchas que circulan. A veces me sorprendo al escuchar como algunos astrofísicos de reconocido , sin pudor alguno, dogmatizan hablando de estas cuestiones sobre las que no tienen la menor certeza. Podemos hablar de la energía y materia oscura pero, siempre, dejando claro que son teorías de lo que podría ser y que, más o menos probables, aún no han sido confirmadas.
De todas las maneras, incluso la denominación dada: “materia oscura”, delata nuestra ignorancia. ¿Cómo poemos poner a algo que ni sabemos si existe en realidad. Se buscó esta solución para poder cuadrar las cuentas. Las observaciones astronómicas dejaron claro que, las galaxias, se alejaban las unas de las otras a velocidades cada vez mayores y que, de seguir así, llegaría un día en el futuro en el que, las únicas galaxias cercanas serían las del Grupo Local. Que cada vez el espacio “vacío” entre galaxias será mayor. ¿Qué fuerza desconocida empujaba a las galaxias a expandirse hacia el exterior? La materia bariónica no era la causante. Así que, se inventí la materia oscura y, de esa manera, el problema quedó zanjado. Claro que, no solucionado.
Mecánica cuántica, relatividad, átomos, el genóma, agujeros negros, la constante cosmológica, la constante de Planck racionalizada… Sabemos representar muchas otras cosas pero, la materia oscura, al sernos desconocida, no sabemos como ser y no podemos tener una imagen de lo que la materia oscura es (si es que es), así que hablamos y hablamos de ella sin cesar pero también sin, saber.
Mientras tanto, dejamos que el “tiempo” transcurra y como en todo lo demás, finalmente, alguien nos dará la respuesta, o, nos sacará del error, al demostrar que la dichosa materia oscura, nunca existió y que es, otra fuerza, la que produce los efectos observados en la expansión acelerada del Universo.
Claro que nos falta mucho…
que tengamos todas las respuestas que necesitamos para viajar a las estrellas, tener energía infinita obtenida de agujeros negros, lograr el traslado instantáneo de materia viva a lugares distantes, dominar toda una galaxia, etc, tendrán que transcurrir algunos eones de tiempo que, algunos de estos sueños se haga realidad y, si ocurren algunas de esas cosas en el futuro…¿La haremos nosotros? ¿O, quizá para entonces sean otros los que habrán cogido la antorcha de nuestros sueños?
No creo que tarden mucho en trabajar codo con codo con nosotros
Cada vez se avanza más en menos tiempo. Y, llegará el momento, cuando dentro de algunos milenios, estemos preparados para viajar a las estrellas que, estarán aquí presentes con nosotros los inevitables Robots. Según una serie de cálculos y profundos pensamientos, no podremos seguir adelante llegados a un punto de no retorno, y, nos veremos obligados a fabricar robots muy sofisticados que harán trabajos espaciales y de colonización de Planetas para preparar la posterior llegada de los Humanos. Es inevitable pero, ¿será una buena idea?
Acordaos de que hace menos de un siglo no existían televisores, teléfonos móviles, faxes, ni aceleradores de partículas. En los últimos cien años hemos avanzado de una manera que sería el asombro de nuestros antepasados. De la misma manera pero mucho más acelerada, serán las décadas venideras y, para dentro de los próximos cien años (a finales del presente siglo), si lo pudiéramos ver, quedaríamos tan asombrados como lo estarían nuestros bisabuelos si pudieran abrir los ojos y ver el mundo actual.
¿Qué maravillas tendremos dentro de 200 años? ¿Qué adelantos científicos se habrán alcanzado? ¿Sabremos más sobre el origen de la vida? ¿Qué estadio de saber habrá alcanzado la Fisica, y, si para entonces hemos verificado la Teoría de cuerdas, qué nuevas teorías estarán en boga? ¿Habremos convertido Marte en una segunda Tierra (terraformarla) al proporcionarle una atmósfera y un escudo magnético?
La verdad es que, científicamente hablando, no habría problema alguno
Dejando a un lado, a los primeros descubridores, como Ptolomeo, Copérnico, Galileo, Kepler y otros muchos de tiempos pasados, tenemos que atender a lo siguiente:
La primera revolución de la física se produjo en 1.905, cuando Albert Einstein con su relatividad especial nos ayudo en nuestra comprensión de las leyes que gobiernan el universo. Esa primera revolución nos fue dada en dos pasos: 1905 la teoría de la relatividad especial y en 1.915, diez años después, la teoría de la relatividad general. Al final de su trabajo relativista, Einstein concluyó que el espacio y el tiempo están distorsionados por la materia y la energía, y que esta distorsión es la responsable de la gravedad que nos mantiene en la superficie de la Tierra, la misma que mantiene unidos los planetas del Sistema Solar girando alrededor del Sol y también la que hace posible la existencia de las galaxias. La Relatividad General de Einstein, nos dice cómo la materia determina la geometría del Universo.
Un universo que se curva sobre sí mismo en presencia de la materia
Einstein nos dio un conjunto de ecuaciones a partir de los cuales se puede deducir la distorsión del tiempo y del espacio alrededor de objetos cósmicos que pueblan el universo y que crean esta distorsión en función de su masa. Se han cumplido 100 años desde entonces y miles de físicos han tratado de extraer las predicciones encerradas en las ecuaciones de Einstein (sin olvidar a Riemann) sobre la distorsión del espaciotiempo. Es decir, Einstein nos dijo que la materia, es la que determina la geometría del Universo.
Un agujero negro es lo definitivo en distorsión espaciotemporal, según las ecuaciones de Einstein: está hecho única y exclusivamente a partir de dicha distorsión. Su enorme distorsión está causada por una inmensa cantidad de energía compactada: energía que reside no en la materia, sino en la propia distorsión. La distorsión genera más distorsión sin la ayuda de la materia. Esta es la esencia del agujero negro.
Si tuviéramos un agujero negro del tamaño de la calabaza más grande del mundo, de unos 10 metros de circunferencia, entonces conociendo las leyes de la geometría de Euclides se podría esperar que su diámetro fuera de 10 m / π = 3’14159…, o aproximadamente 3 metros. Pero el diámetro del agujero es mucho mayor que 3 metros, quizá algo más próximo a 300 metros. ¿Cómo puede ser esto? Muy simple: las leyes de Euclides fallan en espacios muy distorsionados.
Como podemos imaginar un objeto pesado o masivo colocado en el centro de una superficie elástica, se ha hundido a consecuencia del peso y ha provocado una distorsión que cambia completamente la medida original del diámetro de esa circunferencia que, al ser hundida por el peso, se agranda en función de éste.
Al espacio le ocurre igual.
De la misma manera se puede considerar que el espacio tridimensional dentro y alrededor de un agujero negro está distorsionado dentro de un espacio plano de dimensión más alta (a menudo llamado hiperespacio), igual que la lámina bidimensional está distorsionada como describo en la imagen anterior.
Lo más intrigante de los agujeros negros es que, si caemos en uno, no tendremos manera alguna de salir o enviar señales a los que están fuera esperándonos. Pensemos que la masa de la Tierra que es de 5’974X1024 Kg (densidad de 5’52 gramos por cm3), requiere una velocidad de escape de 11’18 Km/s, ¿cuál no será la masa y densidad de un agujero negro si pensamos que ni la luz que viaja a 299.792’458 Km/s escapar de su fuerza de gravedad?
La Gravedad, presente en el Universo…, ¡de tantas maneras!
Es tanta la densidad que no sólo distorsiona el espacio, sino que también distorsiona el tiempo según las ecuaciones de Einstein: el flujo del tiempo se frena cerca del agujero, y en un punto de no retorno (llamado el “horizonte” del agujero, o límite), el tiempo está tan fuertemente distorsionado que empieza a fluir en una dirección que normalmente sería espacial; el flujo de tiempo futuro está dirigido hacia el centro del agujero. Nada puede moverse hacia atrás en el tiempo1, insisten las ecuaciones de Einstein; de modo que una vez dentro del agujero, nos veremos arrastrados irremisiblemente hacia abajo con el flujo del tiempo, hacia una “singularidad” escondida en el corazón del agujero; en ese lugar de energía y densidad infinitas, el tiempo y el espacio dejan de existir.
Como he apuntado antes en alguna parte de este mismo trabajo, la descripción relativista del agujero negro procede de la obra de Kart Schwarzschil. En 1.916, apenas unos meses después de que Einstein formulara sus famosas ecuaciones, Schwarzschild fue capaz de resolver exactamente las ecuaciones de Einstein y calcular el campo gravitatorio de una estrella masiva estacionaria.
Así, Históricamente la primera solución importante fue obtenida por Schwarzschild en 1916, esta solución conocida posteriormente como métrica de Schwarzschild, representa el campo creado por un astro estático y con simetría esférica. Dicha solución constituye una muy buena aproximación al campo gravitatorio dentro del sistema solar, lo cual permitió someter a confirmación experimental la teoría general de la relatividad explicándose hechos previamente no explicados como el avance del perihelio de Mercurio y prediciendo nuevos hechos más tarde observados como la deflexión de los rayos de luz de un campo gravitatorio. Además las peculiaridades de esta solución condujeron al descubrimiento teórico de la posibilidad de los agujeros negros, y se abrió todo una nueva área de la cosmología relacionada con ellos. Lamentablemente el estudio del colapso gravitatorio y los agujeros negros condujo a la predicción de las singularidades espacio-temporales, deficiencia que revela que la teoría de la relatividad general es incompleta. Quizá la teoría de cuerdas, en la que subyace ésta, nos complete el cuadro.
Geometría aparente del plano de la eclíptica en un sistema cuyo astro central es un agujero negro de Schwarzschild. La solución de Schwarzschild tiene varias características interesantes:
La solución de Schwarzschild permitió aplicar los postulados de la relatividad general a disciplinas como la mecánica celeste y la astrofísica, lo cual supuso una verdadera revolución en el estudio de la cosmología: Apenas seis años después de la publicación de los trabajos de Einstein, el físico ruso Aleksander Fridman introdujo el concepto de singularidad espacio-temporal, definido como un punto del espacio-tiempo en el que confluyen todas las geodésicas de las partículas que habían atravesado el horizonte de sucesos de un agujero negro. En normales, la curvatura producida por la masa de los cuerpos y las partículas es compensada por la temperatura o la presión del fluido y por fuerzas de tipo electromagnético, cuyo estudio es objeto de la física de fluidos y del estado sólido. Sin embargo, cuando la materia alcanza cierta densidad, la presión de las moléculas no es capaz de compensar la intensa atracción gravitatoria. La curvatura del espacio-tiempo y la contracción del fluido aumentan cada vez a mayor velocidad: el final lógico de este proceso es el surgimiento de una singularidad, un punto del espacio-tiempo donde la curvatura y la densidad de tetramomentum son infinitas.
- En primer lugar, una línea de no retorno rodea al agujero negro: cualquier objeto que se acerque a una distancia menor que radio será absorbido inevitablemente en el agujero.
- En segundo lugar, cualquiera que cayera dentro del radio de Schwarzschild será consciente de un “universo especular” al “otro lado” del espacio-tiempo.
Incluso surgieron agujeros de gusano que nos podían trasladar a puntos distantes tanto en el tiempo como en el espacio.
Einstein no se preocupaba por la existencia de este extraño universo especular porque la comunicación con él era imposible. Cualquier aparato o sonda enviada al centro de un agujero negro encontraría una curvatura infinita; es decir, el campo gravitatorio sería infinito y, como ya dije antes, ni la luz podría escapar a dicha fuerza, e igualmente, las ondas de radio electromagnéticas también estarían prisioneras en el interior de un agujero negro, con lo cual, el mensaje nunca llegará al exterior. Allí dentro, cualquier objeto material sería literalmente pulverizado, los electrones serían separados de los átomos, e incluso los protones y los neutrones dentro de los propios núcleos serían desgajados. Además, para penetrar en el universo alternativo, la sonda debería ir más rápida que la velocidad de la luz, lo que no es posible; c es la velocidad límite del universo.
Así pues, aunque este universo especular es matemáticamente necesario para dar sentido a la solución de Schwarzschild, nunca podría ser observado físicamente (al menos por el momento). En consecuencia, el famoso puente de Einstein-Rosen que conecta estos dos universos fue considerado un artificio matemático.
Posteriormente, los puentes de Einstein-Rosen se encontraron pronto en otras soluciones de las ecuaciones gravitatorias, tales como la solución de Reisner-Nordstrom que describe un agujero eléctricamente cargado. Sin embargo, el puente de Einstein-Rosen siguió siendo una nota a pie de página curiosa pero olvidada en el saber de la relatividad.
Las cosas comenzaron a cambiar con la solución que el trabajo matemático presentado por el neozelandés Roy Kerr, presentado en 1.963, encontró otra solución exacta de las ecuaciones de Einstein. Kerr supuso que cualquier estrella colapsante estaría en rotación. Así pues, la solución estacionaria de Schwarzschild para un agujero negro no era la solución físicamente más relevante de las ecuaciones de Einstein.
La solución de Kerr de un agfujero negro en rotación causó sensación en el campo de la relatividad cuando fue propuesta. El astrofísico Subrahmanyan Chandrasekhar llegó a decir:
“La experiencia que ha dejado más huella en mi vida científica, de más de cuarenta años, fue cuando comprendí que una solución exacta de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general, descubierta por el matemático Roy Kerr, proporciona la representación absolutamente exacta de innumerables agujeros negros masivos que pueblan el universo. Este estremecimiento ante lo bello, este hecho increíble de que un descubrimiento motivado por una búsqueda de la belleza en matemáticas encontrará su réplica exacta en la naturaleza, es lo que me lleva a decir que la belleza es aquello a lo que lleva la mente humana en su nivel más profundo“.
Un agujero negro de Kerr o agujero negro en rotación es una región de agujero negro presente en el espacio-tiempo de Kerr, cuando el objeto másico tiene un radio inferior a cierta magnitud, por encima de este radio el universo de Kerr no presenta región de agujero negro. Un agujero negro de Kerr es una región no isótropa que queda delimitada por un horizonte de sucesos y una ergoesfera presentando notables diferencias con respecto al agujero negro de Schwarzschild. Esta nueva frontera describe una región donde la luz aun escapar pero cuyo giro induce altas energías en los fotones que la cruzan. Debido a la conservación del momento angular, este espacio forma un elipsoide, en cuyo interior se encuentra un solo horizonte de sucesos con su respectiva singularidad, que debido a la rotación tiene forma de anillo.
La solución de Kerr de un agujero negro giratorio permite que una nave espacial pase a través del centro del agujero por el eje de rotación y sobrevivir al viaje a pesar de los enormes pero finitos campos gravitorios en el centro, y seguir derecha hacia el otro universo especular sin ser destruida por la curvatura infinita.
Para nosotros, teniendo el concepto que tenemos de lo que un agujero negro es, es tan difícil imaginar que una nave pueda entrar en él y poder salir más tarde, como imaginar que, en mundos extraños como el de arriba, puedan existir criaturas inteligentes como en la Tierra.
El universo, como todos sabemos, abarca a todo lo que existe, incluyendo el espacio y el tiempo y, por supuesto, toda la materia está en la forma que esté constituida. El estudio del universo se conoce como cosmología. Si cuando escribimos Universo nos referimos al conjunto de todo, al cosmos en su conjunto, lo escribimos con mayúscula, el universo referido a un modelo matemático de alguna teoría física, ese se escribe con minúscula.
¿Es única nuestra región del espacio? ¿Es un vacío? ¿Pueden oír el eco? Crédito: ESO.
El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas (también planetas, quásares, púlsares, cometas, estrellas enanas blancas y marrones, estrella de neutrones, agujeros negros y otros muchos objetos espaciales). El universo se esta expandiendo, las galaxias se alejan continuamente los unas de las otras. Existe una evidencia creciente de que existe una materia oscura invisible, no bariónica, que constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles. El concepto más creíble del origen del universo es la teoría del Big Bang de acuerdo con la cual el universo se creó a partir de una singularidad infinita de energía y densidad a inmensas temperaturas de millones de grados K, hace unos 15.000 millones de años.
emilio silvera
El Plasma, ese otro estado de la Materia (el cuarto dicen) que, según sabemos, resulta ser el más abundante del Universo. Todos desde pequeños aprendimos aquellos tres estados de la amteria que cantábamos en el patio del centro educativo durante el recreo, donde todos a una gritábamos como papagayos: “Sólido, líquido y gaseoso”. Nada nos decían del Plasma, ese estado que, en realidad, cubre el 99% del estado de la materia en nuestro Universo (bueno, hablamos de la materia conocida, esa que llamamos bariónica y está formada por átomos de Quarks y Leptones). Sospecho que hay otros estados de la materia que nos son desconocidos.
Filamentos de plasma en los remanentes de Supernovas
Según la energía de us partículas, los plasmas (como digo) constituyen el cuarto estado de agregación de la materia, tras los sólidos, liquidos y gases. Para cambiar de uno al otro, es necesario que se le aporte energía que aumente la temperatura. Si aumentamos de manera considerable la temperatura de un gas, sus átomos o moléculas adquieren energía suficiente para ionizarse al chocar entre sí. de modo que a ~ 20.000 K muchos gases presentan una ionización elevada. Sin embargo, átomos y moléculas pueden ionizarse también por impacto electrónico, obsorción de fotones, reacciones químicas o nucleares y otros procesos.
Aquí podemos contemplar una enorme región ionizada en la Nebulosa del Pelícano. Estrellas nuevas emiten potente radiación ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que “viste” de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acción de las estrellas.
Un plasma es un gas muy ionizado, con igual número de cargas negativas y negativas.Las cargas otorgan al Plasma un comportamiento colectivo, por las fuerzas de largo alcance existente entre ellas. En un gas, cada partícula, independientemente de las demás, sigue una trayectoria rectilínea, hasta chocar con otra o con las grandes paredes que la confinan. En un plasma, las cargas se desvían atraídas o repelidas por otras cargas o campos electromagnéticos externos, ejecutando trayectorias curvilíneas entre choque y choque. Los gases son buenos aislantes eléctricos, y los plasmas, buenos conductores.
En la Tierra, los plasmas no suelen existir en la naturaleza, salvo en los relámpagos, que son trayectorias estrechas a lo largo de las cuales las moléculas de aire están ionizadas aproximadamente en un 20%, y en algunas zonas de las llamas. Los electrones libres de un metal también pueden ser considerados como un plasma. La mayor parte del Universo está formado por materia en estado de plasma. La ionización está causada por las elevadas temperaturas, como ocurre en el Sol y las demás estrellas, o por la radiación, como sucede en los gases interestelares o en las capas superiores de la atmósfera (ver trabajo más abajo), donde produce el fenómeno denominado aurora.
El Sol (como todas las estrellas) es una inmensa bola de plasma
Así que, aunque escasos en la Tierra, el Plasma constituye la materia conocida más abundante del Universo, más del 99%. Abarcan desde altísimos valores de presión y temperatura, como en los núcleos estelares, hasta otros asombrosamente bajos en ciertas regiones del espacio. Uno de sus mayores atractivos es que emiten luz visible, con espectros bien definidos, particulares en cada especie. Algunos objetos radiantes, como un filamento incandescente, con espectro continuo similar al cuerpo negro, o ciertas reacciones químicas productoras de especies excitadas, no son plasmas, sin embargo, lo son la mayoría de los cuerpos luminosos.
Bombilla de incandescencia
Los Plasmas se clasifican según la energía media (o temperatura) de sus partículas pesadas (iones y especies neutras). Un primer tipo son los Plasmas calientes, prácticamente ionizados en su totalidad, y con sus electrones en equilibrio térmico con las partículas más pesadas. Su caso extremo son los Plasmas de Fusión, que alcanzan hasta 108 K, lo que permite a los núcleos chocar entre sí, superándo las enormes fuerzas repulsivas internucleares, y lñograr su fusión. Puede producirse a presiones desde 1017 Pa, como en los núcleos estelares, hasta un Pa, como en los reactores experimentales de fusión.
Los reactores de fusión nuclear prácticos están ahora un poco más cerca de la realidad gracias a nuevos experimentos con el reactor experimental Alcator C-Mod del MIT. Este reactor es, de entre todos los de fusión nuclear ubicados en universidades, el de mayor rendimiento en el mundo.
Los nuevos experimentos han revelado un conjunto de parámetros de funcionamiento del reactor, lo que se denomina “modo” de operación, que podría proporcionar una solución a un viejo problema de funcionamiento: cómo mantener el calor firmemente confinado en el gas caliente cargado (llamado plasma) dentro del reactor, y a la vez permitir que las partículas contaminantes, las cuales pueden interferir en la reacción de fusión, escapen y puedan ser retiradas de la cámara.
Otros Plasmas son los llamados térmicos, con electrones y especies pesadas en equilibrio, pero a menor temperatura ~ 103 – 104 K, y grados de ionización intermedios, son por ejemplo los rayos de las tormentas o las descargas en arcos usadas en iluminación o para soldadura, que ocurren entre 105 y ~ 102 Pa. Otro tipo de Plasma muy diferente es el de los Plasmas fríos, que suelen darse a bajas presiones ( < 102 Pa), y presentan grados de ionización mucho menores ~ 10-4 – 10-6. En ellos, los electrones pueden alcanzar temperaturas ~ 105 K, mientras iones y neutros se hallan a temperatura ambiente. Algunos ejemplos son las lámparas de bajo consumo y los Plasmas generados en multitud de reactores industriales para producción de películas delgadas y tratamientos superficiales.
El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las moléculas orgánicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Orión, una de las regiones más espectaculares de formación estelar en nuestra Vía Láctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustración del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formación de moléculas orgánicas en el espacio. Y, para que todo eso sea posible, los Plasmas tienen que andar muy cerca.
En los Plasmas calientes de precursores moleculares, cuanto mayor es la ionización del gas, más elevado es el grado de disociación molecular, hasta poder constar solo de electrones y especies atómicas neutras o cargadas; en cambio, los Plasmas fríos procedentes de especies moleculares contienen gran proporción de moléculas y una pequeña parte de iones y radicales, que son justamente quienes proporcionan al Plasma su característica más importante: su altísima reactividad química, pese a la baja temperatura.
En la Naturaleza existen Plasmas fríos moleculares, por ejemplo, en ciertas regiones de las nubes interestelares y en las ionosfera de la Tierra y otros planetas o satélites. Pero también son producidos actualmente por el ser humano en gran variedad para investigación y multitud de aplicaciones.
En un número de la Revista Española de Física dedicado al vacío, el tema resulta muy apropiado pues no pudieron generarse Plasmas estables en descargas eléctricas hasta no disponer de la tecnología necesaria para mantener presiones suficientemente bajas; y en el Universo, aparecen Plasmas fríos hasta presiones de 10 ⁻ ¹⁰ Pascales, inalcanzable por el hombre.
Lo que ocurre en las Nubes moleculares es tan fantástico que, llegan a conseguir los elementos necesarios para la vida prebiótica que, más tarde situados en el planeta y ambiente adecuados, tras cumplirse las reglas y cubrir los parámetros adecuados, dan lugar al surgir de la vida.
El papel de las moléculas en Astronomía se ha convertido en un área importante desde el descubrimiento de las primeras especies poliatómicas en el medio interestelar. Durante más de 30 años, han sido descubiertas más de 150 especies moleculares en el medio interestelar y gracias al análisis espectral de la radiación. Muchas resultan muy exóticas para estándares terrestres (iones, radicales) pero buena parte de estas pueden reproducirse en Plasma de Laboratorio. Aparte del interés intrínseco y riqueza de procesos químicos que implican, estas especies influyen en la aparición de nuevas estrellas por su capacidad de absorber y radiar la energía resultante del colapso gravitatorio, y de facilitar la neutralización global de cargas, mucho más eficientemente que los átomos.
Su formación en el espacio comienza con la eyección de materia al medio interestelar por estrellas en sus últimas fases de evolución y la transformación de éstas por radiación ultravioleta, rayos cósmicos y colisiones; acabando con su incorporación a nuevas estrellas y Sistemas planetarios, en un proceso cíclico de miles de millones de años.
En las explosiones supernovas se producen importantes transformaciones en la materia que, de simple se transforma en compleja y dan lugar a todas esas nuevas especies de moléculas que nutren los nuevos mundos en los que podemos encontrar elementos como el oro y el platino que han sido creados en suscesos de una magnitud aterradora donde las fuerzas desatadas del Universo han quedado sueltas para transformarlo todo.
El H₂ y otras moléculas diatómicas homonucleares carecen de espectro rotacional. Detectando las débiles emisiones cuadrupolares del H₂ en infrarrojo, se ha estimado una proporción de H₂ frente a H abrumadoramente alto ( ~ 104) en Nubes Interestelares con densidades típicas de ~ 104 partículas /cm3; pero dada la insuficiente asociación radiativa del H para formar H2, ya mencionada, el H2 debe producirse en las superficies de granos de polvo interestelar de Carbono y Silicio, con diámetros ~ 1 nm — μm, relativamente abundantes en estas nubes.
Experimentos muy recientes de desorción programada sobre silicatos ultrafríos, demuestran que tal recombinación ocurren realmente vía el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, si bien los modelos que expliquen las concentraciones de H2 aún deben ser mejorados.
Por otro lado, ciertas regiones de las nubes en etapas libres de condensación estelar presentan grados de ionización ~ 10-8 – 10-7 a temperaturas de ~ 10 K. La ionización inicial corresponde principalmente al H2 para formar H2 +, que reacciona eficientemente con H2, dando H3 + + H (k = 2• 10-9 cm3 • s-1.
El H3, de estructura triangular, no reacciona con H2 y resulta por ello muy “estable” y abundante en esas regiones de Nebulosas intelestelares, donde ha sido detectado mediante sus absorciones infrarrojas caracterizadas por primera vez en 1980 en descargas de H2 en Laboratorio.
La constelación de Orión contiene mucho más de lo que se puede ver, ahí están presentes los elementos que como el H2 que venimos mencionando, tras procesos complejos y naturales llegan a conseguir otras formaciones y dan lugar a la parición de moléculas significativas como el H2O o HCN y una gran variedad de Hidrocarburos, que podrían contribuir a explicar en un futuro próximo, hasta el origen de la vida.
¿Las Nebulosas? ¡Mucho más que simple gas y polvo!
La detección por espectroscopia infrarroja de COH+ y N2H+, formados en reacciones con H3 + a partir de CO y N2, permite estimar la proporción de N2/CO existente en esas regiones, ya que el N2 no emite infrarrojos. Descargas de H2 a baja presión con trazas de las otras especies en Laboratorio conducen casi instantáneamente a la aprición de tales iones y moléculas, y su caracterización puede contribuir a la comprensión de este tipo de procesos.
Así amigos míos, hemos llegado a conocer (al menos en parte), algunos de los procesos asombrosos que se producen continuamente en el Espacio Interestelar, en esa Nebulosas que, captadas por el Hubble u otros telescopios, miramos asombrados maravilándonos de sus colores que, en realidad, llevan mensajes que nos están diciendo el por qué se producen y que elementos son los causantes de que brillen deslumbrantes cuando la radiación estelar choca de lleno en esas nubes en la que nacen las estrellas y los nuevos mundos…y, si me apuráis un poco, también la vida.
emilio silvera
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