martes, 17 de mayo del 2022 Fecha
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El Futuro está a la vuelta de la esquina

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en General    ~    Comentarios Comments (1)

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El primer ordenador cuántico comercial de IBM en Europa se ha instalado en el instituto alemán Fraunhofer-Gesellschaft.

 

“La hoja de ruta de IBM en este área recoge que para este 2022 está previsto lanzar, como adelantaba antes, el sistema Osprey de 433 cúbits y en 2023 el Condor de más de 1.100 cúbits, ¿cuáles son los principales desafíos que se resolverán? ¿Cómo es posible que se escale tan rápido?”

Zaira Nazario, líder técnico de teoría y aplicaciones cuánticas en IBM Quantum.

Zaira Nazario, líder técnico de teoría y aplicaciones cuánticas en IBM Quantum.

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Zaira Nazario (Puerto Rico) es física teórica y comenzó a trabajar en computación cuántica hace más de una década. Desde 2017 forma parte del equipo de investigadores de una de las grandes tecnológicas con más recorrido: la centenaria IBM.

Con los teóricos de IBM Quantum se dedica, desde hace casi cinco años, a “entender y desarrollar lo que necesitamos para ver las ventajas de la computación cuántica: aplicaciones, algoritmos, mitigación y corrección de errores…”, cuenta a D+I desde el BM T.J. Watson Research Center de Nueva York (Estados Unidos).

En la entrevista con este medio también confirma que trabaja con el vicepresidente sénior de IBM y director de IBM Research, el español Darío Gil, “en varios aspectos técnicos y científicos de la organización”

Antes de recalar en el ‘Gigante Azul’, Nazario pasó por el Instituto Max Planck para la Física de Sistemas Complejos en Dresde (Alemania). También trabajó formando y gestionando programas de investigación y desarrollo de computación cuántica para Departamento de Estado de EE. UU. y las agencias estadounidenses DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) e IARPA (Intelligence Advanced Research Projects Activity), “lo cual implicaba trabajar con los grupos líderes de computación cuántica a nivel mundial”.

“Siempre me interesó mucho el tema de los errores en las operaciones cuánticas y cómo detectarlos y corregirlos“, confiesa. Y fue así cómo comenzó a trabajar más de cerca con el grupo de IBM.

Ensamblado de IBM Quantum System One.

Ensamblado de IBM Quantum System One. IBM Omicrono

 

Con la experiencia acumulada en su trayectoria profesional, ¿varía mucho el trabajo de investigación en un organismo público al que se realiza en una empresa privada?

Hay semejanzas y diferencias, principalmente en el ambiente en el que trabajas y la filosofía. Un lugar como el Max Planck es increíblemente rico en colaboraciones y variedad de áreas, debido a la cantidad de científicos internacionales que pasan largos periodos de tiempo colaborando y la libertad de la que se disfruta en la investigaciones.

En agencias de gobierno y laboratorios nacionales se tienen más en cuenta los intereses del colectivos por encima de las investigaciones individuales, y eso está presente siempre.

La investigación versa sobre cómo beneficiar a una nación y sacar el mayor provecho de la inversión de los contribuyentes. La investigación en una compañía privada está más enfocada hacia aspectos con potencial comercial alineados con la estrategia y misión de la empresa.

¿Qué ha aprendido de su paso por el sector público que ahora está aplicando a una empresa privada?

Agencias como DARPA e IARPA en el sector público no sólo están cómodas en un entorno con más riesgo, sino que su propósito es apostar por cosas con un potencial muy grande y tan inciertas que muy pocas son exitosas. pero las que lo son traen beneficios enormes. Buscan, además, reducir la burocracia todo lo posible. Esa es la primera lección, eliminar burocracias innecesarias y no tener una visión ‘miope’ por culpa de la aversión al riesgo.

Haber trabajado en el sector público me lleva a desarrollar tecnología que derive en el mayor beneficio para los usuarios y el mayor valor económico posibles.

Otras lecciones que se aprende son, por ejemplo, pensar sobre las consecuencias de las cosas en lugar de tener una creencia más propia del sector privado, que sigue la filosofía de ‘move fast and break things’; trabajar óptimamente en ambientes inciertos; el arte del compromiso —o no— en los momentos apropiados en beneficio de lograr una visión; el arte de la comunicación, tanto oral como escrita.

Además, haber trabajado en el sector público me da una perspectiva valiosa que me lleva a buscar cómo la tecnología que estamos desarrollando derive en el mayor beneficio para los usuarios y el mayor valor económico posibles. Esto es algo que es fundamental en el sector público, donde eres responsable de qué se hace con el dinero de los contribuyentes.

Su área de especialización es la computación cuántica, ¿en qué punto está esta tecnología? ¿Por qué es necesario su desarrollo?

La computación cuántica está en una etapa de desarrollo relativamente temprana, pero ha evolucionado muchísimo en los últimos años y está avanzando rápidamente. En 2016, cuando pusimos en la nube el primer procesador cuántico, era de apenas 5 cúbits. Hoy día tenemos un procesador de 127 cúbits y este año lanzaremos uno de 433 cúbits.

En términos de calidad de operaciones, hemos alcanzado el nivel de un error por cada 1.000 operaciones cuánticas en sistemas de docenas de cúbits. Hemos mejorado la velocidad de ejecución de simulaciones cuánticas en nuestros sistemas hasta hacerla, en algunos casos, más de 100 veces más rápida.

La cuántica es una tecnología transformadora. Se trata de un paradigma de computación fundamentalmente diferente y sin analogía clásica.

Para dar una idea de lo que significa todo esto, existe una indicación teórica que señala que, con varios cientos de cúbits capaces de operar con solo un error por cada 10.000 operaciones cuánticas, podemos simular sistemas físicos con una ventaja cuántica sobre la computación tradicional.

Esto es una tecnología transformadora. No se trata de una mejoría incremental en computación, de cómo añadir más transistores o multiplicar el clock-speed. Se trata de un paradigma de computación fundamentalmente diferente y sin analogía clásica.

Ese nuevo paradigma nos trae la promesa de resolver problemas.

Noticias de prensa.

La Implosión de una estrella

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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Resolviendo un misterio del sistema solar con evidencia de explosión de una  estrella antigua del mar profundo

 

 

Verdaderamente si pudiéramos contemplar de cerca, el comportamiento de una estrella cuando llega el final de su vida, veríamos como es, especialmente intrigante las transiciones de fase de una estrella en implosión observada desde un sistema de referencia externo estático, es decir, vista por observadores exteriores a la estrella que permanecen siempre en la misma circunferencia fija en lugar de moverse hacia adentro con la materia de la estrella en implosión. La estrella, vista desde un sistema externo estático, empieza su implosión en la forma en que uno esperaría.

Video del estallido de una estrella durante 4 años - PDM Productos  Digitales Móviles

Al igual que una pesada piedra arrojada desde las alturas, la superficie de la estrella cae hacia abajo (se contrae hacia adentro), lentamente al principio y luego cada vez más rápidamente. Si las leyes de gravedad de Newton hubieran sido correctas, esta aceleración de la implosión continuaría inexorablemente hasta que la estrella, libre de cualquier presión interna, fuera aplastada en un punto de alta velocidad. Pero no era así según las fórmulas relativistas que aplicaron Oppenheimer y Snyder. En lugar de ello, a medida que la estrella se acerca a su circunferencia crítica su contracción se frena hasta hacerse a paso lento. Cuanto más pequeña se hace la estrella, más lentamente implosiona, hasta que se congela exactamente en la circunferencia crítica y, dependiendo de su masa, explosiona como supernova para formar una inmensa nebulosa o, se transforma en nebulosa planetaria, más pequeña.

La Implosión de las estrellas : Blog de Emilio Silvera V.La Implosión de las estrellas : Blog de Emilio Silvera V.

      Dependiendo de su masa se convertirá en enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro

Especialmente intrigante es la apariencia de una estrella en implosión observada desde un sistema de referencia externo estático, es decir, vista por observadores exteriores a la estrella que permanecen siempre en la misma circunferencia fija en lugar de moverse hacia adentro con la materia de la estrella en implosión. La estrella, vista desde un sistema externo estático, empieza su implosión en la forma en que uno esperaría. Al igual que una pesada piedra arrojada desde las alturas, la superficie de la estrella cae hacia abajo (se contrae hacia adentro), lentamente al principio y luego cada vez más rápidamente. Si las leyes de gravedad de Newton hubieran sido correctas, esta aceleración de la implosión continuaría inexorablemente hasta que la estrella, libre de cualquier presión interna, fuera aplastada en un punto de alta velocidad. Pero no era así según las fórmulas relativistas de Oppenheimer y Snyder. En lugar de ello, a medida que la estrella se acerca a su circunferencia crítica su contracción se frena hasta hacerse a paso lento. Cuanto más pequeña se hace la estrella, más lentamente implosiona, hasta que se congela exactamente en la circunferencia crítica.

Por mucho tiempo que uno espere, si uno está en reposo fuera de la estrella (es decir, en reposo en el sistema de referencia externo estático), uno nunca podrá ver que la estrella implosiona a través de la circunferencia crítica. Este era el mensaje inequívoco de Oppenheimer y Snyder.

               Supernova: fotos de stock, imágenes de Supernova libres de derechos |  Depositphotos®Supernova Fotos e Imágenes de stock - Alamy

¿Se debe esta congelación de la implosión a alguna fuerza inesperada de la relatividad general en el interior de la estrella? No, en absoluto, advirtieron Oppenheimer y Snyder. Más bien se debe a la dilatación gravitatoria del tiempo (el frenado del flujo del tiempo) cerca de la circunferencia crítica. Tal como lo ven los observadores estáticos, el tiempo en la superficie de la estrella en implosión debe fluir cada vez más lentamente cuando la estrella se aproxima a la circunferencia crítica; y, consiguientemente, cualquier cosa que ocurre sobre o en el interior de la estrella, incluyendo su implosión, debe aparecer como si el movimiento se frenara poco a poco hasta congelarse.

                                                  Qué es la implosión? - Quora

Por extraño que esto pueda parecer, aún había otra predicción más extrañas de las fórmulas de Oppenheimer y Snyder: si bien es cierto que vista por observadores externos estáticos la implosión se congela en la circunferencia crítica, no se congela en absoluto vista por los observadores que se mueven hacia adentro con la superficie de la estrella. Si la estrella tiene una masa de algunas masas solares y empieza con un tamaño aproximado al del Sol, entonces vista desde su propia superficie implosiona hacia la circunferencia crítica en aproximadamente una hora, y luego sigue implosionando más allá de la criticalidad hacia circunferencias más pequeñas.

          

Allá por el año 1939, cuando Oppenheimer y Snyder descubrieron estas cosas, los físicos ya se habían acostumbrados al hecho de que el tiempo es relativo; el flujo del tiempo es diferente medido en diferentes sistemas de referencia que se mueven de diferentes formas a través del Universo. Claro que, nunca antes había encontrado nadie una diferencia tan extrema entre sistemas de referencia. Que la implosión se congele para siempre medida en el sistema externo estático, pero continúe avanzando rápidamente superando al punto de congelación medida en el sistema desde la superficie de la estrella era extraordinariamente difícil de comprender. Nadie que estudiara las matemáticas de Oppenheimer y Snyder se sentía cómodo con semejante distorsión extrema del tiempo. Pero ahí estaba, en sus fórmulas. Algunos podían agitar sus brazos con explicaciones heurísticas, pero ninguna explicación parecía muy satisfactoria. No sería completamente entendido hasta finales de los cincuenta.

                                                            Podría haberse detectado el momento en que una estrella se convierte en  agujero negro | National Geographic

Fue Wheeler el que discrepó del trabajo de Oppenheimer y Snyder, alegando, con toda la razón que, cuando ellos habían realizado su trabajo, habría sido imposible calcular los detalles de la implosión con una presión realista (presión térmica, presión de degeneración y presión producida por la fuerza nuclear), y con reacciones nucleares, ondas de choque, calor, radiación y expulsión de masa. Sin embargo, los trabajos desde las armas nucleares de los veinte años posteriores proporcionaron justamente las herramientas necesarias.

Cojín decorativo Explosión Supernova - PIXERS.ES

Presión, reacciones nucleares, ondas de choque, calor radiación y expulsión de masa eran todas ellas características fundamentales de una bomba de hidrógeno; sin ellas, una bomba no explosionaría. A finales de los años cincuenta, Stirling Colgate quedó fascinado por el problema de la implosión estelar. Con el apoyo de Edward Teller, y en colaboración con Richard White y posteriormente Michael May, Colgate se propuso simular semejante implosión en un ordenador. Sin embargo, cometieron un error, mantuvieron algunas de las simplificaciones de Oppenheimer al insistir desde el principio en que la estrella fuera esférica y sin rotación, y, aunque tuvieron en cuenta todos los argumentos que preocupaban a Wheeler, aquello no quedó perfeccionado hasta después de varios años de esfuerzo y, a comienzo de los años sesenta ya estaban funcionando correctamente.

                       

Un día a principio de los años sesenta, John Wheeler entró corriendo en la clase de relatividad de la Universidad de Princeton. Llegaba un poco tarde, pero sonreía con placer. Acababa de regresar de una visita a Livermore donde había visto los resultados de las simulaciones recientes de Colgate y su equipo. Con excitación en su voz dibujó en la pizarra un diagrama tras otro explicando lo que sus amigos de Livermore habían aprendido.

Cuando la estrella en implosión tenía una masa pequeña, desencadenaba una implosión de supernova y formaba una estrella de neutrones precisamente en la forma que Fritz Wicky había especulado treinta años antes. Sin embargo, si la estrella original era más masiva lo que allí se producía (aparte de la explosión supernova) era un agujero negro notablemente similar al altamente simplificado  modelo que veinticinco años  calcularon Oppenheimer y Snyder. Vista desde fuera, la implosión se frenaba y se quedaba congelada en la circunferencia crítica, pero vista por alguien en la superficie de la estrella, la implosión no se congelaba en absoluto. La superficie de la estrella se contraía a través de la circunferencia crítica y seguía hacia adentro sin vacilación.

                                             Agujeros Negros: Gran expectativa por la primera imagen real de un agujero  negro | Clic | Tecnología en Caracol Radio | Caracol Radio

Lo cierto fue que allí, por primera vez, se consiguió simular por ordenador la implosión que debía producir agujeros negros. Está claro que la historia de todo esto es mucho más larga y contiene muchos más detalles que me he saltado para no hacer largo el trabajo que, en realidad, sólo persigue explicar a ustedes de la manera más simple posible, el trabajo que cuesta obtener los conocimientos que no llegan (casi nunca) a través de ideas luminosas, sino que, son el resultado del trabajo de muchos.

Hoy, sabemos mucho más de cómo finaliza sus días una estrella y, dependiendo de su masa, podemos decir de manera precisa que clase de Nebulosa formará, que clase de explosión (si la hay) se producirá, y, finalmente, si el resultado de todo ello será una estrella enana blanca que encuentra su estabilidad final por medio del Principio de exclusión de Pauli (en mecánica cuántica)que se aplica a los fermiones pero no a los Bosones (son fermiones los quarks, electrones, protones y neutrones), en virtud del cual dos partículas idénticas en un sistema, como los electrones en un átomo o quarks en un hadrón (protón o neutrón, por ejemplo), no pueden poseer un conjunto idéntico de números cuánticos.

Zeta Ophiuchi, la estrella que crea olas en el espacio – UNIVERSO BlogZeta Ophiuchi, una Estrella Catapultada. | Pablo Della Paolera

Zeta Ophiuchi: The Runaway Star | Space AminoZeta Ophiuchi (an enormous star whose mass is more than 19 times that of  our Sun and whose size is eight times tha… | Astronomy, Space and  astronomy, Space pictures

El viento estelar de la estrella “empuja” el material circundante hasta doblegarlo

Una estrella masiva alejándose de su antiguo compañero se manifiesta haciendo un imponente surco a través de polvo espacial, como si se tratase de la proa de un barco. La estrella, llamada Zeta Ophiuchi, es enorme, con una masa de cerca de 20 veces la de nuestro Sol. En esta imagen, en los que se ha traducido la luz infrarroja a colores visibles que vemos con nuestros ojos, la estrella aparece como el punto azul en el interior del arco de choque. Zeta Ophiuchi orbitó una vez alrededor de una estrella aún más grande. Pero cuando la estrella explotó en una supernova, Zeta Ophiuchi se disparó como una bala. Viaja a la friolera 24 kilómetros por segundo.

El telescopio espacial WISE abre los ojosRequiem por el telescopio infrarrojo WISE: top 5 imágenes tomadas por este  ojo cósmico

Mientras la estrella se mueve través del espacio, sus poderosos vientos empujan el gas y el polvo a lo largo de su camino en lo que se llama un arco de choque. El material en el arco de choque está tan comprimido que brilla con luz infrarroja que el WISE puede ver. El efecto es similar a lo que ocurre cuando un barco cobra velocidad a través del agua, impulsando una ola delante de él.  Esta onda de choque queda completamente oculta a la luz visible. Las imágenes infrarrojas como esta son importantes para arrojar nueva luz sobre la región.

El Principio de Exclusión de Pauli: o, por qué no implosionamos

¿Cuál es la razón por la que la materia no se colapsa sobre sí misma? El mismo principio que impide que las estrellas de neutrones y las estrellas enanas blancas implosionen totalmente y que, llegado un momento, en las primeras se degeneran los neutrones y en las segundas los electrones, y, de esa manera, se frena la compresión que producía la gravedad y quedan estabilizadas gracias a un principio natural que hace que la materia normal sea en su mayor parte espacio vacio también permite la existencia de los seres vivos. El nombre técnico es: El Principio de Exclusión de Pauli y dice que dos fermiones (un tipo de partículas fundamentales) idénticos y con la misma orientación no pueden ocupar simultáneamente el mismo lugar en el espacio. Por el contrario, los bosones (otro tipo de partículas, el fotón, por ejemplo) no se comportan así, tal y como se ha demostrado recientemente por medio de la creación en el laboratorio de los condensados de Bose-Einstein.

                                             Monografias.com

Ahí se ha formado ya una Nebulosa planetaria y en su centro, muy caliente y radiando en el ultravioleta más energético, la “nueva” estrella enana blanca, hecha de la materia de la estrella original muy comprimida y densa que, poco a poco se irá enfriando hasta quedar como lo que en realidad es, un cadáver estelar.

Pero, estábamos diciendo: “…no pueden poseer un conjunto idéntico de números cuánticos.” A partir de ese principio, sabemos que, cuando una estrella como nuestro Sol deja de fusionar Hidrógeno en Helio que hace que la estrella deje de expandirse y quede a merced de la Gravedad, ésta implosionará bajo el peso de su propia masa, es decir, se contraerá sobre sí misma por la fuerza gravitatoria pero, llegará un momento en el cual, los electrones, debido a ese principio de exclusión de Pauli que les impide estar juntos, se degeneran y se moverán de manera aleatoria con velocidades relativista hasta el punto de ser capaces de frenar la fuerza provocada por la gravedad, y, de esa manera, quedará estabilizada finalmente una estrella enana blanca.

El Principio de exclusión de Pauli - YouTubeprincipio de exclusion de pauli

Si la estrella original es más masiva, la degeneración de los electrones no será suficiente para frenar la fuerza gravitatoria y, los electrones se fusionaran con los protones para convertirse en neutrones que, bajo el mismo principio de exclusión sufrirán la degeneración que frenará la fuerza de gravedad quedando entonces una estrella de neutrones. Por último, si la estrella es, aún más masiva, ni la degeneración de los neutrones será suficiente para frenar la inmensa fuerza gravitatoria generada por la masa de la estrella que, continuará la implosión contrayéndose cada vez más hasta desaparecer de nuestra vista convertida en un agujero negro.

¿Qué forma adoptará, qué transición de fase se produce en la materia dentro de una Singularidad?

¡Resulta todo tan complejo!

emilio silvera

¿Cómo se formaron las galaxias?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en ¿Cómo se formaron las galaxias?    ~    Comentarios Comments (0)

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File:Cartwheel.galaxy.arp.750pix.jpg

Todavía, en pleno siglo XXI, los cosmólogos no saben dar una explicación convincente de cómo se pudieron formar las galaxias. Lo cierto es que las galaxias no han tenido tiempo para formar cúmulos. Es posible que no consigamos llegar al entendimiento de cómo se pudieron formar las galaxias porque lo estamos mirando desde una perspectiva, o, desde un punto de vista muy estrecho. Es posible que el problema resida en que deberíamos mirar las cosas desde una escala mayor para así, poder entender cómo pudieron suceder las cosas, cómo se formaron los grandes cúmulos de galaxias.

                            Cúmulos de galaxias y materia oscura | Actualidad | Investigación y Ciencia

“Como su nombre indica, los supercúmulos son agrupaciones de cúmulos de galaxias y se encuentran por todo el Universo conocido. Los cúmulos de galaxias se unen por sus extremos, y forman enormes cadenas. La gravedad en los supercúmulos es tan grande, que incluso frena la expansión del Universo.”

La génesis de las galaxias individuales se podría resolver por sí misma si pudiéramos entender bien la formación de los cúmulos. La idea nos conduce naturalmente a la cuestión de cómo se pueden haber formado concentraciones tan grandes de masa al comienzo de la vida del Universo. Una de las ideas más sencillas sobre cómo puede haber sido el Universo cuando los átomos se estaban formando es que, no importa lo que estuviese pasando, la temperatura era la misma en todas partes. Este se llama “Modelo Isotérmico”. Corresponde a la suposición de que la radiación en los comienzos del Universo estaba diseminada uniformemente, estuviera o no agrupada la materia.

                                        Astrónomos buscan galaxias reliquias, inalteradas desde el Universo  primitivo

    Los astrónomos buscan galaxias reliquias para entender cómo se pudieron formar

La formación de galaxias es una de las áreas de investigación más activas de la astrofísica,  y en cierto sentido, esto también se aplica a la evolución de las galaxias. Sin embargo, hay algunas ideas que ya están ampliamente aceptadas. Actualmente, se piensa que la formación de galaxias procede directamente de las teorías de formación de estructuras,  formadas como resultado de las débiles fluctuaciones cuánticas en el despertar del Big Bang.

            Problema de los n cuerpos - Wikipedia, la enciclopedia libre

En física, el problema de los N-cuerpos trata de poder determinar los movimientos individuales de un grupo de partículas materiales (en su origen un conjunto de objetos astronómicos que interactúan mutuamente según las leyes de Newton.

En la segunda imagen se puede ver el movimiento de tres partículas sometidas a su propia atracción gravitatoria, demostrando su comportamiento caótico.

                                      Centro de masa caótica en interacciones gravitacionales de n cuerpos?

                                                           Centro de masa caótica

Las simulaciones de N-cuerpos también han podido conjeturar sobre los tipos de estructuras, las morfologías y la distribución de galaxias que observamos hoy en nuestro Universo actual y, examinando las galaxias distantes, en el Universo primigenio. Nuestra Galaxia, la Vía Láctea puede contener algo más de cien mil millones de estrellas, otras más pequeñas sólo tienen mil millones y, algunas macro-galaxias pueden llegar a tener 600.000 mil millones de estrellas. Lo cierto es que hemos podido localizar galaxias situadas a más de 11.000 años-luz de la Tierra.

                                              Hubble capta una galaxia a 13.000 millones de años luz

                                           Hubble capta una galaxia situada  a 13.000 M de años luz

                                                   Una galaxia "doble" desconcierta a los astrónomos del Hubble

                                     Una galaxia “doble” desconcierta a los astrónomos del Hubble

Es cierto que la gravedad deforma el tejido del Espacio y, en esta imagen, los astrónomos quedaron asombrados al captar una galaxia doble. Muchas de estas ilusiones ópticas aparecen cuando la luz de una galaxia lejana se amplía, se estira y se aclara al pasar por una galaxia masiva o un cúmulo de galaxias situado delante de ella. Este fenómeno, llamado lente gravitacional, produce imágenes múltiples, estiradas y brillantes de la galaxia de fondo.

En ese (para nosotros) tan inconmensurable Espacio de Tiempo, las galaxias han tenido mucho tiempo para evolucionar y, gracias a nuestros modernos ingenios, las hemos podido localizar de todo tipo y en algunas de sus más extrañas configuraciones al fusionarse unas con otras por efecto de la Gravedad que, según todos los indicios, es el destino que el Universo tiene adjudicado para Andrómeda y la Vía Láctea dentro de algunos miles de millones de años.

Así chocarán los agujeros negros supermasivos de la Vía Láctea y Andrómeda  | Ciencia | La RepúblicaAndrómeda y la Vía Láctea chocarán antes de lo que se pensaba

Dentro de unos 4.000 millones de años, si no ocurre algún cambio que lo pueda impedir, Andrómeda y la Vía Láctea se encontrarán. El “casamiento” dará lugar a un largo Valls que finalizará con la fusión de las dos galaxias más grandes del grupo local. Lo que pueda pasar entonces… ¿Quién lo puede saber?

Si desarrollamos las consecuencias matemáticas del Modelo Isotérmico, podremos encontrar que los tipos de concentraciones de masa se podrían haber formado en la infancia del Universo y que, de esa manera, son muy fáciles de describir. Con la misma temperatura en todas partes, las fluctuaciones aleatorias ordinarias producirían concentraciones de masa de todos los tamaños, si quisieran encontrar una concentración del tamaño de un planeta, la habría. Lo mismo sucedería con concentraciones de masa del tamaño de estrellas y de galaxias, cúmulos, etc. En la jerga del astrofísico, las concentraciones de masa aparecerían a todas las escalas.

              

Así, de esa manera, la materia esparcida por todo el Espacio y situada a lo largo y lo ancho de él, pudieron formar toda clase de objetos grandes y pequeños configurando galaxias que, como pequeños universos, lo contenían todo y, eran como universos en miniatura con sus mundos y estrellas y sustancia primigenia dispuesta para interaccionar con la radiación, el electromagnetismo y la Gravedad que serían responsables de la formación de nuevas estrellas y nuevas galaxias.

       Astrónomos plantean un nuevo modelo para estudio de plasmones – ASTRO-ECFMDescubren grupo de protogalaxias inmersas en una sopa densa y gigante de  gas molecular frío – UNIVERSITAM

                                                   El Modelo Isotérmico y las proto-galaxias

Claro que, el modelo isotérmico sólo podemos encontrar una solución particularmente simple del problema de las galaxias, porque las concentraciones de masa más pequeñas crecen más rápido que las más grandes. Los primeros objetos que aumentarían serían cosas relativamente pequeñas llamadas proto-galaxias, que contendrían quizá un millón de estrellas cada una. Estas proto-galaxias se agruparían luego bajo influencias de la Gravedad para formar galaxias con todas las de la ley, que se reunirían a su vez para formar cúmulos y supercúmulos. el universo en este modelo se construiría “desde abajo”

El cúmulo de galaxias Abell 1689 desvía la luz | Imagen astronomía diaria -  ObservatorioEl cúmulo de galaxias Abell 1689 desvía la luz | Imagen astronomía diaria -  Observatorio

Este cúmulo de galaxias es uno de los objetos más masivos del Universo visible. En esta fotografía de la cámara avanzada para sondeos del Telescopio Espacial Hubble, se ve como Abell 1.689 curva el Espacio tal como predijo la teoría de la gravedad de Einstein (las galaxias que hay detrás del cúmulo desvían la luz y producen múltiples imágenes curvadas).

Claro que, en todo esto nos encontramos con un gran inconveniente: ¡No ha habido tiempo para que ese placentero agrupamiento bajo la influencia de la Gravedad haya podido tener lugar lugar desde el momento de la creación, es decir, desde lo que entendemos por Big Bang! Sin embargo y a pesar de ello, ahí las tenemos y podemos contemplarlas en toda su belleza y esplendor pero, ¿Cómo pudieron llegar aquí? En realidad, nadie lo sabe.

Hay algunas colecciones de galaxias muy grandes y complejas en el cielo. Nos vemos forzados a concluir que el universo no puede haber tenido una temperatura constante durante el desemparejamiento. Es decir, no quiero decir nada contra la existencia de las galaxias, simplemente hago notar que las galaxias no pueden existir si suponemos que la radiación estaba unida y uniformemente distribuida en la infancia del universo. Claro que:

¡Si la radiación marcha junto con la materia y la materia con las galaxias, la radiación de microondas cósmica sería contradictoria!

 

 

Si la radiación no se hubiera dispersado uniformemente, con independencia de la materia del universo, ¿?dónde hubiera estado? Siguiendo el procedimiento normal de la física teórica, consideraremos a continuación la tesis opuesta. Suponemos que en el comienzo del Universo la materia y la radiación estaban unidas. Si era así, allí donde se encontrara una concentración de masa, también habría una concentración de radiación. En la jerga de la física se dice que esta situación es “adiabática”. Aparece siempre que tienen lugar en las distribuciones del gas cambios tan rápidos que la energía no puede transferirse fácilmente de un punto al siguiente.

http://paolera.files.wordpress.com/2012/11/hst_macs0647_z11.jpg

En esta imagen obtenida con el Hubble, se observa una lejana proto-galaxia. Una proto-galaxia, es un objeto que dará una galaxia como resultado de su evolución; una galaxia naciente o en formación. Una galaxia muy lejana, es vista muy joven ya que su luz tarda en llegar a nosotros, por eso se dice que “vemos el pasado”. MACS0647-JD, es una galaxia hecha y derecha, pero tan lejana que la vemos como era hace mucho tiempo atrás. Está a 13 mil millones de años luz de casa. Como ese es el tiempo que tarda su luz en llegar a nosotros, la vemos como era hace ese tiempo atrás. Si tenemos en que el Universo se formó hace casi unos 14 mil millones de años (aproximadamente), eso convierte a este objeto en una galaxia de las primeras en formarse. Al verla como un agalaxia naciente, debería estar llena de estrellas brillantes y calientes.

Sabemos que,  para hacer galaxias, la materia del universo tuvo que estar muy bien distribuida en agregados cuando se formaron los átomos. Llamaremos a esto “darle un empujón al proceso”. Un corolario necesario es que en condiciones adiabáticas, la radiación debe de  haber comenzado siendo agrupada también.

                                          

Aquí se pretende representar el pasado y el futuro del universo que, se expandió primero de manera muy rápida, después más lenta, y de nuevo la velocidad aumentó, de manera tal que el recorrido represrenta una especie de S que nos habla del pasado y del futuro.

Entre los otros muchos procesos en marcha en aquellos primeros momentos del nacimiento del universo, en aquel tiempo, uno de los principales parámetros a tener en es el de la rápida expansión, ese proceso que ha venido a ser conocido como inflación. Es la presencia de la inflación la que nos conduce a la predicción de que el universo tiene que ser plano.

                  Se pudieron formar los núcleos y los átomos de la materia

El proceso mediante el cual la fuerza fuerte se congela es un ejemplo de un cambio de fase, similar en muchos aspectos a la congelación del agua. Cuando el agua se convierte en hielo, se expande; todos hemos podido ver una botella de líquido explotar si alcanzada la congelación, el contenido se expande y el recipiente no puede contenerlo. No debería ser demasiado sorprendente que el universo se expanda del mismo modo al cambiar de fase.

Claro que no es fácil explicar cómo a medida que el espacio crece debido a esa expansión, se hace más y más voluminoso cada vez y también, cada vez menos denso y más frío. Lo que realmente sorprende es la inmensa magnitud de la expansión. El tamaño del Universo aumentó en un factor no menor de 1060  longitudes de Planck. Acordaos de aquellos números que en aquel que titulé,  ¿Es viejo el Universo?, os dejaba allí expuestos unos interesantes sobre nuestro universo. Volvamos a verlos:

- La edad actual del universo visible ≈ 1060 tiempos de Planck

- Tamaño actual del Universo visible ≈ 1060 longitudes de Planck

- La masa actual del Universo visible ≈ 1060 masas de Planck

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

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

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

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

                                                                  Las Unidades de Planck

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Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el Universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción. Lo cierto es que, son tan grandes y tan pequeñas esos números y fracciones que, para nosotros, no tienen significación  consciente, no las podemos asimilar al tratarse, como se dice más arriba, de medidas sobrehumanas. Si un átomo aumentara en esa proporción de 1060 no tendría cabida en el Universo, el átomo sería mayor.

                                                   Origen del universo Por Javier Hernández timeline | Timetoast

Decíamos que en 10-35 segundos, el Universo pasó de algo con un radio de curvatura mucho menor que la partícula elemental más pequeña a algo con el tamaño de una naranja. No debe sorprendernos pues, que el inflación esté ligado a este proceso. Es cierto que cuando oímos por primera vez este proceso inflacionista, podamos tener alguna dificultad con el índice de inflación que se expone sucedió en el pasado. Nos puede llevar, en un primer momento, a la idea equivocada de que se han violado, con un crecimiento tan rápido, las reglas de Einstein que impiden viajar más veloz que la luz, y, si un cuerpo material viajó la línea de partida que señalan los 10-35 segundos aquella otra que marca la dimensión de una naranja…¡su velocidad excedió a la de la luz!

Claro que la respuesta a que algo sobrepasara la velocidad de la luz, c, es sencilla: NO, nada ha sido en nuestro universo más rápido que la luz viajando, y la explicación está en el hecho cierto de que no se trata de algo pudiera ir tan rápido, sino que, por el contrario, en lugar de que un objeto material viajara por el Espacio, lo que ocurrió es que fue el espacio mismo el que se infló -acordaos de la masa de pan que crece llevando las pasas como adorno-, y, , esa expansión hace que las galaxias -las pasas de la masa-, se alejen cada vez más las unas de las otras, haciendo el universo más grande y frío cada vez.

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      Es el Espacio el que se expansiona y transporta con el a todos los objetos que son llevados

Así que, con la expansión o inflación, ningún cuerpo material se movió a grandes velocidades en el espacio, ya que, fue el espacio mismo el que creció y, de alguna manera, su tremenda expansión, incidió sobre los objetos que contenía que, de esa manera, pasaron de estar muy juntos a estar muy separados. Las reglas contra el viaje a velocidades superiores a la de la luz sólo se aplican al movimiento al movimiento dentro del espacio, no al movimiento del espacio. Así no hay contradicción, aunque a primera vista pudiera parecerlo.

Empleamos todos los medios a nuestro alcance e ideamos nuevos ingenios para poder asomarnos a las escalas más extremas del universo, con los telescopios queremos llegar las primeras galxias y, con los aceleradores de partículas nos queremos asomar a ese momento primero en el que se formó la materia.

A los cien millones de años el comienzo del tiempo, aún no se habían formado las estrellas, si acaso, algunas más precoces.  Aparte de sus escasas y humeantes almenaras, el Universo era una sopa oscura de gas hidrógeno y helio, arremolinándose aquí y allá para formar proto-galaxias.

A la edad de mil millones de años, el Universo tiene un aspecto muy diferente.  El núcleo de la joven Vía Láctea arde brillantemente, arrojando las sobras de cumulonimbos galácticos a través del oscuro disco; en su centro billa un quásar blancoazulado.  El disco, aún en proceso de formación, es confuso y está lleno de polvo y gas; divide en dos partes un halo esférico que será oscuro en nuestros días, pero a la sazón corona la galaxia con un brillante conjunto de estrellas calientes de primera generación.

File:Supercúmulo de Virgo.jpg

Nuestras galaxias vecinas del supercúmulo de Virgo están relativamente cerca; la expansión del Universo aún no ha tenido tiempo de alejarlas a las distancias-unas decenas de millones de años-luz a las que las encontraremos .   El Universo es aún altamente radiactivo.  Torrentes de rayos cósmicos llueven a través de nosotros en cada milisegundo, y si hay vida en ese tiempo, probablemente está en rápida mutación.

Hay algo que es conocido por el término técnico de desacoplamiento de fotones, en ese momento, la oscuridad es reemplazada por una deslumbrante luz blanca, se cree que ocurrió cuando el Universo tenía un millón de años.   El ubicuo gas cósmico en aquel momento se había enrarecido los suficientes como permitir que partículas ligeras –los fotones- atraviesen distancias grandes sin chocar con partículas de materia y ser reabsorbidas.

(Hay gran cantidad de fotones en reserva, porque el Universo es rico en partículas cargadas eléctricamente, que generan energía electromagnética, cuyo cuanto es el fotón.) Es esa gran efusión de luz, muy corrida al rojo y enrarecida por  la expansión del Universo, la que los seres humanos, miles de millones de años después, detectaran con radiotelescopios y la llamaran la radiación cósmica de fondo de microondas. Esta época de “sea la luz” tiene un importante efecto sobre la estructura de la materia.  Los electrones, aliviados del constante acoso de los fotones, son libres de establecerse en órbita alrededor de los núcleos, formando átomos de hidrógeno y de helio.

Sí, de todo eso hemos podido saber pero, ¿Cómo se pudieron formar las galaxias a pesar de la expansión del Universo? ¿por qué la materia se pudo agrupar y no salió despedida y se dispersó impidiendo esa formación? Lo cierto es que nadie sabe contestar esa pregunta y, se estima, se cree, se piensa que, allí podría haber estado presente una especie de “materia” o “sustancia” cósmica que no emitía radiación y que, generando Gravedad, podría haber retenido la materia de manera suficiente para que se pudieran formar las galaxias.

¡Es todo tan complejo!

emilio silvera