¡EL UNIVERSO!

¡Y menudo Universo! Poderosas corrientes de galaxias se precipitan por el espacio. Blondas de burbujas y de abismos aparecen por todas partes, burlándose de los que intentan encontrar una uniformidad sencilla en la Naturaleza. Ni siquiera la fábrica del Universo es lo que esperábamos. Por lo menos el noventa por ciento de lo que hay ahí fuera está compuesto por materiales cuya forma y composición nos son desconocidas. Apenas pasa un mes sin que salga a la luz alguna nueva y sorprendente e inesperada faceta del Universo. A medida que nos acercamos a las preguntas finales parece incrementarse el ritmo con el que el Universo nos entrega sus secretos.

Una burbuja de gas y otras fotografiada increíbles captadas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, flotab serenamente en las profundidades del espacio.

Resulta que la mayor parte del Universo es invisible para nosotros, al no desprender luz ni ondas de radio nuestros ingenios no lo pueden captar ópticamente para que nos hablen de su presencia. Puede ser que la enorme cúpula estrellada de los cielos tenga tan poco que ver con cómo funcionan realmente las cosas como una ramita arrastrada por la corriente tiene que ver con la forma en que fluye el agua. En otras palabras, puede que vivamos en un Universo en el que el comportamiento de las formas familiares de la materia, tales como el Sol o la Vía Láctea, esté absolutamente determinado por los materiales que no podemos ver, pero que llamamos “materia oscura”, denotando así, la oscuridad que reina en nuestras mentes que, en esa misteriosa realidad, está repleta de ignorancia.

            En lugares como este nacen y mueren las estrellas y surgen los Mundos

Y sucede con frecuencia que, cuando surgen ideas nuevas en una ciencia, aparecen relaciones entre las nuevas ideas y los viejos problemas. A los astrónomos siempre les ha sido difícil explicar por qué las estrellas están agrupadas en galaxias en lugar de esparcirse por el espacio de una manera más uniforme. Parece que cuanto más aprendemos sobre las leyes básicas de la Naturaleza, más parecen decirnos esas leyes que la materia visible –los objetos que podemos ver- no debería estar organizada como está. No debería haber galaxias por ahí y, si las hubiera, no deberían estar agrupadas del modo que lo están.

Los astrónomos que se asoman al Universo con instrumentos cada vez más potentes han visto cómo tomaban forma ante sus ojos extraños diseños. Primero vieron otras galaxias como la Vía Láctea, luego vieron que esas galaxias estaban agrupadas en cúmulos. No hace tanto tiempo que se ha descubierto que esos cúmulos están a su vez agrupados en largas estructuras en forma de cuerda llamadas supercúmulos. El más asombroso de esos descubrimientos fue el hallar que, entre esos supercúmulos existen unos inmensos espacios, unas descomunales regiones donde no arde ninguna estrella ni se forma ninguna galaxia, son los espacios vacíos del Universo. No sabemos a ciencia cierta si, realmente, están vacíos.

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. Hemos podido comprobar que el Universo es, mucho más de lo que nadie nunca pudo imaginar.

Por encima y por debajo de estas grandes cadenas de estructuras, desde los objetos de la Vía Láctea hasta el mayor supercúmulo conocido, encontramos el rastro de lo que creemos será la materia oscura que, delata su presencia por la fuerza de gravedad que genera y que incide en el comportamiento de los objetos del Universo por muy grandes que estos puedan ser. Su presencia, se podría asimilar a la huella que dejara por la arena mojada de la playa, los pies de un gigante invisible que paseara por allí.

En los últimos años hemos llegado a comprender que estos dos problemas –el problema de la estructura y el problema de la materia oscura- están relacionados. También empezamos a ver indicios y sugerencias de que están a su vez relacionados con un tercer problema importante: el problema del origen y la evolución del Universo. En otras palabras, parece que nos hemos colocado en una situación tal que nuestro fracaso en resolver una serie de problemas nos ha obligado a reconocer que todos esos problemas tienen que ser resueltos a la vez. Una resolución parcial no serviría de nada.

                              Inmensas estructuras mayores que grupos de galaxias

Nadie, hasta el momento, ha podido hacer otra cosa que especular acerca de la “Materia Oscura”.

Me gustaría presentar ante vuestros ojos el extraño rincón del mundo científico en el que se piensa en soluciones para todos esos problemas. Es un lugar en el que los teóricos juegan con galaxias de un millón de soles de la misma manera que un niño juega con las canicas, donde un descubrimiento apenas tiene tiempo de aparecer en los titulares antes de ser respaldado por otro todavía más asombroso. Es un mundo que ensancha los límites de la Mente Humana, un mundo en el que las pepitas de los quarks, los universos en sombra y las cuerdas cósmicas pueblan el paisaje teórico. Es un lugar violento y en ebullición donde el fermento de las nuevas ideas es todo lo excitante y vital que pueda ser en una ciencia.

Tenemos mucha suerte, porque lo que estamos viendo hoy día es una fotografía instantánea de una nueva Ciencia emergente en el acto de su nacimiento. Como todavía no están disponibles todas las respuestas, podemos concentrarnos en el proceso mediante el cual los científicos se encaminan hacia la certeza, en lugar de en lugar de las certezas mismas. Vamos a aprender bastante acerca de cómo se eliminan en la Ciencia las ideas equivocadas y se emplean las energías disponibles en aquellas otras que prometen y nos han mostrado indicios de estar apuntando en la dirección correcta.

Distribución en 3D de la materia oscura en una zona del Universo estudiada. Foto: ESA.

¡Será por imaginar!

Si en verdad existe estaría por todas partes, permeando todo el espacio, entre las galaxias y mundos y rodeando las estrellas. Lo malo es que, no saben de qué está hecha, es invisible y no emite radiación, y, sin embargo, genera fuerza de Gravedad… (¿)

Si la “materia oscura” existe (como dicen y, a ves parece), en sus grandes hipódromos de materia desconocida que la conforman, también deben estar enterrados algunos de los secretos mejor guardados del Universo, ya que, nos tenemos que preguntar: ¿Qué es esa extraña materia y de qué clase de partículas y átomos está conformada? Está claro que, el mismo hecho de que se pudieran formar las galaxias a pesar de la expansión del Universo, denota una cosa: enormes y largos cordones de materia oscura, inimaginablemente densos, se formaron cuando el Universo sólo tenía una fracción de segundos de edad. Más tarde sirvieron como núcleos alrededor de los cuales se agrupaba la materia visible (nacida algo después) para formar las primeras estrellas y galaxias y, algunos teóricos sugieren que podrían encontrarse en supercúmulos que atraviesan el cielo. Si esto es así, entonces el Universo es más extraño que cualquiera de las cosas que hayamos sido capaces de imaginar hasta ahora.

         El Universo dinámico y cambiante, también nos cambiará a nosotros si, finalmente, nos adaptamos.

¡Qué me gustaría poder acceder hasta los límites exteriores del conocimiento y la imaginación humanos! Nuestro objetivo: nada menos que una comprensión del origen, la estructura y el destino del Universo.

Pensad en todo esto amigos, como nos decía nuestro admirado Einstein, será un buen ejercicio.

emilio silvera

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Némesis: monstruo estelar

Consideremos este cuento: Hay otro sol en el cielo, un sol oscuro, demoníaco, que no podemos ver. Hace mucho tiempo, mucho antes de que nacieran nuestros abuelos, ese sol demoníaco atacó a nuestro Sol. Los cometas cayeron sobre la Tierra y un invierno terrible se apoderó del mundo. La mayoría de los seres vivos murió. El sol demoníaco nos ha atacado otras veces antes y volverá a atacarnos.

Si un antropólogo de otra generación hubiese escuchado esta historia de un grupo de estudio, la hubiese considerado “primitiva” o “pre-científica”, aunque no queda duda de la fuerza de la idea, que fácilmente —de no haber sido presentada en esta época y por científicos reconocidos— podría estar entre las leyendas más temibles de la humanidad.

Los registros fósiles de la vida terrestre han mostrado que se repiten extinciones masivas a un promedio de entre 26 y 30 millones de años. Según una teoría, esto podría ocurrir a causa del acercamiento cíclico en su órbita de una estrella compañera del Sol. La teoría fue ideada por Richard A. Muller, físico de la Universidad de California en Berkeley, luego de una conversación circunstancial con un profesor sobre un paper científico. El artículo de Muller que presentó la teoría de Némesis fue publicado por primera vez en la revista científica Nature (vol 308, pp 715-717, 1984). Los autores del paper fueron el propio Muller y otros dos científicos que lo ayudaron en el modelo, Marc Davis, de Princeton, y Piet Hut, del Institute for Advanced Study de Princeton. Existe, además, un libro llamado “Nemesis”, escrito por Richard Muller (Weidenfeld & Nicolson, 1988).

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                     Todo es materia, es decir, está conformado por Quarks y Leptones

Los astrónomos han confirmado mediante observaciones espectroscópicas que los átomos son reralmente los mismos en cualquier lugar del Cosmos, Un átomo de Carbono en la galaxia Andrómeda es exactamente igual que un átomo de Carbono de la Galaxia Vía Láctea, son idénticos y también, idénticos, a los átomos de Carbono de la Tierra. Cinco elementos químicos desempeñan un papel estelar en la Biología terrestre:

Carbono

Oxígeno

Hidrógeno

Nitrógeno, y

Fósforo

Estos elementos están entre los más abundantes del Universo. Sin embargo, no siempre fue así. Hubo un tiempo, antes de que nacieran las primeras estrellas, que en el Universo todo era Hidrógeno y Helio, los materiales primordiales a partir de los cuales, pudieron surgir todos los demás en los hornos nucleares de las estrellas y en las explosiones supernovas.

                    Arriba tenemos el agua y un átomo de carbono, y, sin ellos la vida tal como la conocemos no sería posible en nuestro Universo

Todas las leyes de la física nos muestran que la existencia y sostenimiento de la vida se asientan en equilibrios y medidas o cantidades específicas. La estructura general del universo, el lugar de la Tierra en el mismo, las características materiales de ésta –aire, luz, agua, etc.–, se basan en propiedades esenciales para nuestra supervivencia y, sobre todo eso… ¡El Carbono!

El Carbono es el elemento auténticamente vital. Merece un lugar de honor debido a una propiedad química única: los átomos de Carbono (como tantas veces expliqué aquí) pueden unirse para formar moléculas de cadena extendida, o polímeros, de variedad y complejidad ilimitadas. Las Proteínas y el ADN son dos ejemplos de dichas moléculas de cadena larga.

Si no fuera por el Carbono, la vida como la conocemos sería imposible. Probablemente sería imposible cualquier cualquier tipo de vida. Soy muy remiso (aunque no descarto nada), a que existan formas de vida que no estén basadas en el Carbono.

Cuando el Universo “empezó” con el “Big Bang”, el Carbono estaba completamente ausente. El intenso calor del nacimiento cósmico impedía cualquier núcleo atómico compuesto. En lugar de ello, el material cósmico consistía en una sopa de partículas elementales tales como protones y neutrones que pudieron conformar los núcleos de átomos de hidrógeno. Sin embargo, a medida que el universo se expandía y enfriaba durante los primeros mimutos, las reacciones nucleares transmutaron parte del hidrógeno en helio.

Muchos millones de años más tarde, en las estrellas, por algo que se llama “proceso triple Alfa”, surgió el Carbono en el Universo. No siendo el tema aquí el de explicar como se llega en las estrellas al Carbono a partir del helio, seguiremos habolando de la química cósmica.

La Química es algo más que unos tubos de ensayo, y, está presente de manera natural por todo el espacio interestelar. Allá por los 70 me llamó poderosamente la atención el descubrimiento de moléculas de amoníaco y de agua en el espacio exterior. ¿Cómo llegaron a llí? Bueno, todos conocemos esas inmensas nubes estelares que llamamos Nebulosas y, en ellas, se producen, a partir de materiales sencillos, esos cambios que tan poderosamente llaman nuestra atención.

El timo de átomo más común en el universo, después del hidrógeno y el helio, es el oxígeno. El oxígeno puede combinarse con hidrógeno para formar grupos grupos oxhidrilos (HO) y moléculas de agua (H₂O), que tiene una marcada tendencia a unirse a otros grupos y moléculas del mismo tipo que encuentren por el camino, de forma que poco a poco se van constituyendo pequenísimasm partículas compuestas por millones y millones de tales moléculas. Los grupos oxhidrilo y las moléculas de agua pueden llegar a constitur una parte importante del polvo cósmico. Allá por el año 1965 se detectó por primera vez grupos oxhidrilo en el espacio y se comenzó a estudiar su distribución. desde entonces, se han encontrado allí, moléculas más, complejas que contienen átomos de carbono, de hidrógeno y de oxígeno. También átomos de calcio, sodio, potasio y hierro han sido detectados al observar la luz que dichos átomos absorben.

                            En regiones como la que arriba podemos ver, están presentes elementos que no siempre sospechamos

Actualmente, la lista de las moléculas descubiertas en el espacio es larga y más de cien sustancias químicas la adornan, siendo muchas de esas moléculas interestelares orgánicas. La más abundante es el monóxido de carbono, pero también hay abundancia de acetileno, formaldehido y alcohol. También se han detectado moléculas orgánicas más complejas, tales como aminoácidos y HAP (hidrocarburos aromáticos policíclicos). Ahora está claro que no sólo abunda en todo el Universo elementos que favorecen la Vida, sino que también lo hacen muchas de las miléculas orgánicas realmente utilizadas por la vida. Con miles de millones de años disponibles para que la química cósmica pudiera generar dichas sustancias, ha habido tiempo más que suficiente para que estas se formen en las nubes moleculares gigantes de las que emergen las estrellas y los sistemas solares como el nuestro.

Nubes Moleculares Gigantes  en este caso (NGC 7822 en Cefeo). Colapsos gravitacionales, estrellas nuevas, vientos estelares, abundante radiación ultravioleta, todas esas fuentes de energías que dan lugar al nacimiento de estrellas nuevas, hacen también posible que, los materiales se mezclen y sufran mutaciones de simples a complejos y, a partir de ellos, nacen los nuevosm sistemas planetarios y…¡la Vida!

Que en un principio, sin temor a equivocarnos podemos decir que la génesis de la vida ha sido posible a partir de lo que en el espacio pasó, ¿qué duda nos puede caber? Incluso, no se descarta que los materiales que trajeron la vida al planeta Tierra, fuera deposita por cometas.

      El cometa West, con sus colas de plasma y polvo.

Los Cometas que a pesar de todo lo que sabemos de ellos, siguen siendo algo enigmáticos, incluso algunos que han sido minuciosamente observados durante siglos. Muchos son los que dicen que llevan la semilla de la Vida con ellos y, de vez en cuando, la siembran en algún planeta que, como la Tierra, recibe sus esporádicas visitas.

Mucho se podría hablar aquí de cómo llegaron a formarse los cometas a partir de aquella Nebulosa planetaria pero, no siendo el tema de hoy, lo dejaremos en lo que ya hemos explicado y que, de manera muy simple y general, os dará una idea de lo que en el Universo puede pasar y de cómo, todo se confabula para que la vida, sea posible.

En la parte primera hemos hablado de los supermicrobios y de otras cuestiones que nos acercan al saber, al menos, de cómo hemos tratado de conocer el origen de la Vida en nuestro mundo, uan pregunta que más o menos ha quedado contestada pero, a medias, toda vez que, contestar a la pregunta primera de… ¿qué es la vida? no he podido, me faltan conocimientos para ello.

Para documentarme, he leído sobre el misterioso origen de la vida, he tratado de saber qué es la vida, he buceado en la historia de las moléculas antiguas, he dado un largo paseo por el Edén de los microbios y sus dominios, he tratado de estudiar lo que es el principio de generación biológica y química, a todo ello, he añadido meros conocimientos del hueco de entropía y la Gravedad como fuente de Orden, He querido saber sobre el árbol de la vida y me he querido enterar de qué hallaron los expertos en las rocas antiguas, qué fósiles había allí como huella de la vida del pasado, también procuré saber si era posible la generación expontánea y sobre “la sopa primordial”. Me interesé sobre el Azar en relación con el Origen de la Vida.

También sobre las células replicantes que nos trajeron la vida, el código genético de la reproducción, el ARN y el ADN. No me olvidé del Polvom de Estrellas y de la Química cósmica para hacer posible una génesis a partir del espacio esterior y, en fin, muchos espacios y muchas razones más que me han llevado a conocer, lo que creemos que la vida es. Sin embargo, a pesar de todo eso, con algunos conocimientos más de los que tenía hace veinte años sobre el tema pero, sigo sin saber contestar la pregunta:

¿Qué es la Vida?

emilio silvera

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“Pues yo he sido a veces un muchacho y una chica,

Un matorral y un pájaro y un pez en las olas saladas.”

Esto nos decía Empédocles, el padre de aquellos primitivos elementos formados por Agua, tierra, aire y fuego que, mezclados en la debida proporción, formaban todas las cosas que podemos ver a nuestro alrededor. Claro que, él no podía llegar a imaginar hasta donde pudimos llegar después en la comprensión de la materia a partir del descubrimiento de las partículas “elementales” que formaban el átomo. Pero sí, con sus palabras, nos quería decir que, la materia, una veces está conformando mundos y, en otras, estrellas y galaxias.

Sí, hay cosas malas y buenas  pero todas deben ser conocidas para poder, en el primer caso aprovecharlas, y en el segundo, prevenirlas.

Pero demos un salto en el tiempo y viajemos hasta los albores del siglo XX cuando se hacía cada vez más evidente que alguna clase de energía atómica era responsable de la potencia del Sol y del resto de las estrellas que más lejos, brillaban en la noche oscura. Ya en 1898, sólo dos años despuès del descubrimiento de la radiactividad por Becquerel, el geólogo americano Thomas Chrowder Chamberlin especulaba que los átomos eran “complejas organizaciones y centros de eneromes energías”, y que “las extraordinarias condiciones que hay en el centro del Sol pueden…liberar una parte de su energía”. Claro que, por aquel entonces, nadie sabía cual era el mecanismo y cómo podía operar, hasta que no llegamos a saber mucho más sobre los átomos y las estrellas.

     Conseguimos tener los átomos en nuestras manos

El intento de lograr tal comprensión exigió una colaboración cada vez mayor entrelos astrónomos y los físicos nucleares. Su trabajo llevaría, no sólo a resolver la cuestión de la energía estelar, sino también al descubrimiento de una trenza dorada en la que la evolución cósmica se entrelaza en la historia atómica y la estelar.

La Clave: Fue comprender la estructura del átomo. Que el átomo tenía una estructura interna podía inferirse de varias líneas de investigación, entre ellas, el estudio de la radiactividad: para que los átomos emitiesen partículas, como se había hallado que lo hacían en los laboratorios de Becquerel y los Curie, y para que esas emisiones los transformasen de unos elementos en otros, como habían demostrado Rutherford y el químico inglés Frederick Soddy, los átomos debían ser algo más que simples unidades indivisibles, como implicaba su nombre (de la voz griega que significa “imposible de cortar”).

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