Me referiré en primer lugar a los que constituyen nuestro entorno ordinario, que sería todo el entorno que abarca nuestro planeta. En segundo lugar considerare los demás cuerpos y objetos del universo. El análisis de muestras de esos diversos cuerpos ha puesto de manifiesto que, en función de la composición, los cuerpos pueden ser simples y compuestos. Los primeros son, precisamente, los llamados elementos químicos, a las que el insigne Lavoisier (conocido como padre de la química), consideró como el último término a que se llega mediante la aplicación del análisis químico.

Hoy sabemos que son colectividades de átomos isotópicos. La mayoría de ellos son sólidos y se encuentran en la naturaleza (nuestro entorno terráqueo) en estado libre o en combinación química con otros elementos, formando los diversos minerales. Los minerales son sustancias sólidas,naturales, con una composición química especíufica. Las rocas son agregados naturales constituidos por uno o más minerales.

                                                       Una gran diversidad de minerales

                                           Las propiedades caracteristicas de los minerales ayudan a identificarlos:

• Forma:pirita, cristales.

• Color: azufre, malaquita, galega.

• Brillo: metálico, vítreo, sedoso, mate.

La ordenación de los iones en las redes se manifiesta externamente en multitud de formas y colores. No obstante debo señalar que, aun siendo abundante esta variedad, no es tan rica como la que corresponde a los cuerpos vivos, tanto animales como vegetales. La explicación se basa en que el número de especímenes moleculares y su complejidad son mucho mayores que en el reino inorgánico.

Sería conveniente, salir al paso de una posible interpretación errónea.  Me refiero a que pudiera pensarse que los reinos que acabamos de mencionar constituyen clases disyuntas, esto es, sin conexión mutua. Y no lo digo porque esté considerando el hecho de que el carbono forma compuestos inorgánicos y orgánicos (lo que también hace el silicio), sino porque haya existido, y aún pueda existir, una conclusión, mejor conexión evolutiva del mundo inorgánico y el viviente que no se puede descartar, de hecho yo particularmente estoy seguro de ello. Estamos totalmente conectados con los ríos, las montañas y los valles, con la tierra que pisamos, el aire que respiramos y con todo el resto del universo del que formamos parte.

La teoría de Cairns Smith considera que el eslabón entre ambos mundos se halla localizado en los microcristales de arcilla. Mi teoría particular es que no hay eslabón perdido en dicha conexión, sino que es el tiempo el que pone en cada momento una u otra materia en uno u otro lugar. Ahora nos ha tocado estar aquí como ser complejo, pensante y sensitivo. El eón que viene nos puede colocar formando parte de un enorme árbol, de un monte, o simplemente estar reposando como fina arena en el lecho de un río y, ¿por qué no? también podrámos formar parte de una estrella, cuando dentro de miles de millones de años (el tiempo en el universo es largo), las transiciones furuas, nos pongan allí, para que contribuyamos a dar luz a otro planeta en el que, criaturas como nosotros, se hagan las mismas preguntas que ahora nosotros nos planteamos.

El granito, por ejemplo, consiste básicamente en una mezcla de tres cuerpos compuestos: cuarzo, mica y feldespato. ¿Quién puede decir hoy lo que seremos mañana?

En todos los cuerpos que hemos estado considerando hasta ahora, las moléculas, los átomos o los iones se hallan situados en los nudos de la correspondiente red, así que, los electrones de esos individuos se encuentran también localizados en el entorno inmediato de esos lugares. Podríamos decir que la densidad electrónica es una función periódica espacial, lo que significa que al recorrer la red siguiendo una determinada dirección irían apareciendo altibajos, es decir, crestas y valles de la densidad electrónica.

                                          La metalicidad está presente por todo el universo y, sobre todo en las estrellas y las Nebulosas.

La estructura de los cuerpos metálicos, así como las aleaciones, merecen una consideración especial. La estructura de los metales y aleaciones difiere de la de los demás cuerpos en un aspecto muy importante que consideraré a continuación.

Me refiero a que en los cuerpos metálicos existe una deslocalización de los electrones que están menos fuertemente enlazados en los correspondientes núcleos, es decir, de los electrones de valencia.

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Vamos a precisar un poco. Supongamos, para fijar las ideas, que tenemos un trozo de plata metálica pura. En los nudos de la red correspondientes los átomos han perdido su electrón de valencia, pero ocurre que cada uno de estos electrones forma una colectividad que se halla desparramada o dispersa por todo el sólido. Una primera imagen de esta situación fue establecida por el gran físico italiano Enrico Fermi, por lo que se habla de un gas electrónico, llamado también de Fermi, que llenaría los espacios libres, es decir, no ocupados por los iones metálicos.

Este gas electrónico es el responsable de las propiedades metálicas, tales como el brillo, conductibilidades eléctrica y térmica, etc. La aplicación de la mecánica cuántica a la descripción del estado metálico conduce a la obtención del mapa de la densidad electrónica, o como decía antes, a las características de la información correspondiente.

Sin entrar en detalles que desviarían nuestra atención hacia otros conceptos fuera de los límites de lo que ahora estoy pretendiendo, utilizaré el mismo lenguaje que para las estructuras de núcleos y átomos.

Recordemos que en la sociedad de los nucleones y electrones existen las relaciones verticales y las de estratificación, que se manifiestan en las capas y subcapas. En el caso de los metales tendríamos una colectividad de núcleos, arropados con sus capas cerradas, ocupando los nudos de la red; únicamente los electrones de valencia de cada átomo forman la colectividad del gas electrónico.

La pregunta que nos debemos hacer es: ¿estos electrones, en número igual por lo menos al de los átomos, se hallan estratificados? La respuesta es que sí. Existe una estratificación de estos electrones en las llamadas bandas.  El concepto de banda energética resulta de la consideración simultánea de dos aspectos: la cuantización energética (o la estratificación de los niveles energéticos en los átomos) y el grandísimo número de electrones existentes.  Este colectivo no podría ubicarse en un número finito y escaso de niveles.   Esta dificultad queda soslayada si se admite que cada uno de esos niveles atómicos de los n átomos que forman el cuerpo se funde en otros tantos niveles de cierta anchura donde ya pueden alojarse los electrones disponibles.

Esa fusión de los niveles atómicos da lugar a las bandas. Esta imagen equivaldría a considerar un metal como un átomo gigante en el que los niveles energéticos poseyeran una anchura finita.

En cuanto a la información que puede soportar un metal, podríamos señalar que sería parecida a la del correspondiente átomo, pero mucha más extendida espacialmente. Una información puntual, la del átomo, daría paso a otra espacial, si bien vendría a ser una mera repetición periódica de aquella.

¿Y los cuerpos que pueblan el resto del universo?

                                           El mayor objeto del Grupo Local de Galaxias se llama Andrómeda y, está de camino para visitarnos.

Cuando un cuerpo sobrepasa unas determinadas dimensiones, aparece algo que conocemos como fuerza gravitatoria y que se deja sentir en la forma que todos conocemos y que da lugar primeramente a la fusión de los diversos materiales que forman los cuerpos.

Así, por ejemplo, en el cuerpo que llamamos Tierra, la presión crece con la profundidad, por lo que a partir de un determinado valor de ésta, aparece el estado líquido y con él una estratificación que trata de establecer el equilibrio hidrostático.

Dentro de nuestro sistema planetario se distinguen los planetas rocosos, hasta Marte y meteoritos inclusive, y el resto de ellos, desde Júpiter en adelante, incluido este. Estos últimos difieren esencialmente de los primeros en su composición. Recuérdese que la de Júpiter es mucho más simple que la de los planetas rocosos. Consta fundamentalmente de hidrógeno, helio, agua, amoniaco y metano, con un núcleo rocoso en su interior. El hidrógeno que rodea a este núcleo se encuentra en forma de hidrógeno atómico sólido.

También la composición del Sol (y todas las estrellas que brillan) es más simple que la de los planetas rocosos, su estado físico es el de plasma y su contenido está reducido (mayormente) a hidrógeno y helio. Más variedad de materiales existe en las estrellas supernovas, donde el primitivo hidrógeno ha evolucionado de la manera que expliqué en otra parte de este trabajo.

En cuanto a los derechos de la evolución estelar, enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros, señalaré que la composición de la primera es sencilla en cuanto al numero de “elementos” constituyentes; la segunda ya lo indica su propio nombre, constan de nucleones, particularmente neutrones que están fuertemente empaquetados (muy juntos) por la gravedad. Una estrella de neutrones puede tener una densidad superior a la del agua, en millones de veces y del mismo orden que la de los núcleos atómicos. El agujero negro es un fenómeno aparte, su inmensa fuerza gravitatoria es tal que ni la luz puede escapar de ella, es decir, su velocidad de escape es superior a 300.000 Km/s, y como según la relatividad nada es en nuestro universo superior en velocidad a la luz, resulta que nada podrá escapar de un agujero negro.

Desde el comienzo de este trabajo estoy tratando de relacionar el universo, la materia y la consciencia, claro que, conseguirlo es otra cosa.

emilio silvera

Pero el paso siguiente llega rápidamente. A los pocos segundos, el núcleo de hidrógeno pesado atrapa otro protón, transformandose en Helio 3 y liberando un fotón que aporta más energía al gas circundante. Los núcleos  de Helio 3 son raros, por lo que la mayoría deben esperar algunos millones de años más para encontrar un segundo núcleo de Helio 3. Entonces, los dos núcleos pueden fusionarse, formando un núcleo de helio estable y dos protones, que a su vez quedan libres para incorporarse al baile.

El resultado ha sido liberar energía: el helio que es el producto final pesa seis décimas del 1 por 100 menos que las partículas que intervinieron en la reacción. Esta masa se ha convertido en energía, en forma de cuantos que lentamente se abren paso hasta la superficie, tropezando con átomos y siendo absorbidos y reemitidos en su marcha, hasta que siglos más tarde finalmente irrumpen en el espacio, donde son liberados en forma de luz solar. Sin embargo, es justo reconocer que, la reacción protón-protón tiene ramificaciones que no se conocen aún completamente -las mediciones de corrientes de neutrinos sobre la Tierra hasta ahora sólo han dado un tercio de la que cabía esperar- y el ciclo del Carbono es más complicado aún.

Aunque sólo una cinco mil millonésima de la luz solar llega a la Tierra, ha sido suficiente para dar a esta calor y vida, así como bípedos bastante listos para calcular al detalle su deuda con el Sol.

Disponiendo ahora de la Física básica de la fusión solar, se ha hecho posible reelaborar las estimaciones de Kelvin sobre la edad del Sol. Se puede determinar la masa del Sol, y muy exactamente, a partir de las leyes de Newton y de la velocidad orbital de los planetas. El resultado es 1,989 x 10³³ gramos, el equivalente a 300.000 Tierras. Según revela el espectrógrafo, la composición del Sol, al menos en la superficie, es principalmente Hidrógeno y Helio. Conociendo, por consiguiente,  la masa, el volumen y la composición aproximadas del Sol, podemos conocer las condiciones que prevalecen en su centro, donde se producen los procesos termonucleares.

Esta imagen de arriba que nos habla de la actividad solar, es posible gracias a los complejos procesos que se prodfucen en su interior y que son reflejados en la superficie.  En el Centro Solar con una temperatura de 15 millones de grados y donde está presente una densidad similar a doce veces la del plomo (aunque el calor mantiene el denso material en estado gaseoso, no sólido), y que la tasa de reacción de la fusión es de tal magnitud que unos 4,5 millones de toneladas de hidrógeno se fusionan para formar helio dentro del Sol en cada segundo.

Dado que el Sol contiene una cantidad finita de hidrógeno y conociendo la tasa a la que éste se consume, se ha podido calcular de manera muy exacta, en cuanto tiempo podemos estimar la vida del Sol que, finalmente, ha resultado ser de 10.000 millones de años. Puesto que la datación radiométrica de los asteroides y la Tierra da al Sistema Solar una edad de poco menos de 5.000 millones de años, concluimos que el Sol está ahora en la mitad de su vida, le quedan otros 5.000 millones de años de combustión de hidrógeno por delante.

           Suerte tenemos los habitantes de la Tierra de tener ese faro luminoso que nos envía la luz y el calor necesario para la vida.

De la misma manera, podemos calcular los plazos de vida de otras estrellas. La tasa de fusión aumenta según la cuarta potencia de la masa; por consiguiente, las estrellas enanas duran muchio más que las gigantes. Las estrellas menos masivas tienen el 1 por 100 de la masa del Sol (si tuviera mucho menos, no podrían generar suficiente calor interior para que se produjese la fusión y serían entonces planetas). Estas pequeñas enanas,  ocupan el tercio inferior del Diagrama de Hertzsprung-Russell, queman su combustible de hidrñógeno con tanta prudencia que pueden durar juchísimos miles de millones de años…hasta un billón o quizás más.

                                                                                         La Zona habitable HZ, alrededor de una estrella enana

En el otro extremo de la escala, en la cima del diagrama, están las estrellas gigantes, que tienen hasta sesenta veces, o más, la masa del Sol y que, de ninguna manera podrá sobrepasar ese topo de las 120 masas solares, ya que, de ser así, estallarían apenas comenzar sus propias reacciones, la misma radiación que emitiría sería la causante de su destrucción. Estas enormes estrellas derrochan el combustible pródigamente y se quedan sin hidrógeno casi inmedaitamente: Una estrella diez veces más masiva que el Sol dura menos de cien millones de años.

Veremos que el Sol, nuestro Sol, casi no se puede ver junto a estas gigantes. La imagen a escala nos muestra al Sol como un puntito blanco casi imperceptible mientras que Rigel y Aldebarán nos muestran una buena vista y, las Gigantes Betelgeuse y Antares son casi un insulto para la comprensión.

Todas estas consideraciones que aquí estamos relatando enriquecieron y estimularon lo que podría llamarse la Ecología de la Vía Láctea. Revelaba que las estrellas más espectaculares de la Galaxia, las gigantescas estrellas blancoazuladas O y B, son también las que tienen más corta vida. Las giganttes típicas arden sólo de dies millones a cien millones de años, y algunas no duran más de un millón de años. Esto significa que las brillantes estrellas gigantes que dibujan los brazos espirales, según los patrones de medida galácticos, son flores de un día.

Muchas veces hemos contado aquí como mueren las estrellas y, desde luego, dependiendo de sus masas, lo haran de una u otra manera y, el resultado final será acorde a la cantidad de materia que la estrella pueda tener: Enana Blanca, Estrella de Neutrones, Afgujero Negro, y, posiblemente, entre las de Neutrones y el Agujero Negro, pudieran estar las Estrellas de Quarks (aún no localizadas).

El Diagrama de Hertzsprung-Russel del cúmulo de las Pléyades, por ejemplo, presenta casi enteramente estrellas de la serie principal. Esto nos dice que las Pléyades son un cúmulo joven, en el que no ha pasado bastante tiempo para que ni siquiera las estrellas gigantes se haya consumido y pasado a la etapa gigante roja. Este cúmulo tiene menos de 100 millones de años.

El Cúmulo Globular M3 presenta un diagrama de aspecto enormemente diferente. Aquí la mayoría de las estrellas están en la fase terminal y en la vía de convertirse en enanas. Está a la distancia de 30.000 años-luz, la edad de este cúmulo es de unos 14.000 millones de años, casi la edad del Universo.

Casi inmediatamente después de que las estrellas gigantes agotan su combustible, se hacen inestables y estallan como supernovas, inundando el paisaje de una ardiente luz blanca…

En nuestra escala de tiempo comprimida, donde cada hora equivale a mil millones de años, todas estas espectaculares estrellas mjueren en los primeros diez minutos. Es posible que su explosión pueda sacudir el gas remanente en el cúmulo haciendo que se contraiga y forme nuevas estrellas, pero todas las estrellas gigantes producidas de este modo también se consumiran silenciosamente, de manera que los fuegos artificiales han terminado en el momento en que nos disponemos a contemplar el espectáculo.

Pasados muchos años, estos son los remanentes que nos quedan de esas explosiones de estrellas masivas. Filamentos de plasma y química compleja-biológica que llevan consigo materiales pesados. Ahí pueden estar presentes el oro y el platino, o, materia como el Uranio.

Claro que, de las explosiones de estrellas masivas nacen las hermosas Nebulosas que proporcionan el material para el nacimiento de nuevas estrellas de segunda generación, más complejas que sus antecesoras. Se cree que, las Galaxias espitales luchan contra la Entropía mediante este sistema de explosiones supernovas que, proporcionan las elementos necesarios para regenerar las galaxias con estrellas nuevas. Todo muere para que todo viva.

Mucho, muchísimo más es lo que podríamos estar hablando de las estrellas del cielo que, como he dicho muchas veces, son mucho más que simples puntitos brillantes que titilan como queriendo hacer un guiño que nos dice: “estais ahí gracias a nuestra luz y nuestro calor”. “No olvideis que el material del que estais hecho lo fabricamos aquí arriba, en nuestros hornos nucleares”.

Y, efectivamente así es resulta ser. En el Big Bang se fabricó el Hidrógeno, Helio y Litio. En las estrellas de la Secuencia Principal el Carbono, Nitrógeno y Oxígeno, y, tenemos que llegar hasta la fase de las estrellas moribundas para comprobarm como éstas, en su agonía producen el Sodio, Magnesio, Aluminio, Silicio, Azufre, Cloro, Argón, Potasio, Titanio, Hierro, Cobalto, Niquel, Cobre, Cinc y sigue la secuencia hasta que, en el proceso hasta la muerte de la estrella, se produce el Uranio, el elemento 92 de la Tabla Periódica.

Esta estrella mediana de la clase GV2, amarilla y situada en la secuencia principal, ha tenido la suerte de tener una familia de planetas de diverso pelaje, algunos, a su vez, poseeen una extensa familia de la que, algunos de sus miembros han llegado a contarnos sus posibilidades para que sentimos por ellos una geran curisidad, y, uno de los Plnanetas, La Tierra, al estar situada en la Zona Habitable, ha generado en ella la posibilidad del surgir de la vida, y, después de algunos miles de millones de años de evolución, unos seres inteligentes tratan de saber, sobre los misterios del Universo y sobre las transiciones que hiceron posible su presencia aquí. Sí, sabemos que al formar parte de ese todo universal, somos una de las partes a estudiar y, tal probelma, implica que la complejidad de lo que pretendemos saber es más grande de lo que en un principio se pensaba, ya que, llegar a saber sobre nosotros…No es ninguna triviliadad, la complejidad que ello implica nos dará muchos quebraderos de cabeza y, si alguna vez conseguimos saber quiénes somos y hacia donde vamos…Se habrá logrado la mayor proeza de la Historia del Universo…Bueno, aunque existan otros como nosotros (que existirán), su principal problema como el nuestro, será saber quiénes son.

¿Lo sabremos algún día?

emilio silvera

      En el Universo está el futuro de la especie Humana, allí están los mundos que deberemos habitar, y, cuando nuestro Sol esté moribundo y a punto de ser una Gigante roja, para entonces, ya no estaremos aquí y habremos podido conquistar el espacio. Esta nueva manera de mirar el universo nos da nuevas ideas, no todo el espacio son agujeros negros, estrellas de neutrones, galaxias y desconocidos planetas; la verdad es que casi todo el universo está vacío y sólo en algunas regiones tiene agrupaciones de materia en forma de estrellas y otros objetos estelares y cosmológicos; muchas de sus propiedades y características más sorprendentes (su inmenso tamaño y su enorme edad, la soledad y oscuridad del espacio) son condiciones necesarias para que existan observadores inteligentes como nosotros.

No debería sorprendernos la vida extraterrestre; si existe, pudiera ser tan rara y lejana para nosotros como en realidad nos ocurre aquí mismo en la Tierra, donde compartimos hábitat con otros seres vivos con los que hemos sido incapaces de comunicarnos, a pesar de que esas formas de vida, como la nuestra, están basadas también en el carbono. No se puede descartar formas de vida inteligente basadas en otros elementos, como por ejemplo, el silicio.

La baja densidad media de materia en el universo significa que si agregáramos material en estrellas o galaxias, deberíamos esperar que las distancias medias entre objetos fueran enormes.

El cuadro expresa la densidad de materia del universo de varias maneras diferentes que muestran el alejamiento que cabría esperar entre los planetas, estrellas y galaxias. No debería sorprendernos que encontrar vida extraterrestre sea tan raro.

El filósofo existencialista Kart Jaspers se sintió provocado por los escritos de Eddington a considerar el significado de nuestra existencia en un lugar particular en una época particular de la historia cósmica.

En su influyente libro “Origen y meta de la historia”, escrito en 1.949, poco después de la muerte de Eddington, pregunta:

“¿Por qué vivimos y desarrollamos nuestra historia en este punto concreto del espacio infinito, en un minúsculo grano de polvo en el universo, un rincón marginal? ¿Por qué precisamente ahora en el tiempo infinito? Estas son cuestiones cuya insolubilidad nos hace conscientes de un enigma.

El hecho fundamental de nuestra existencia es que parecemos estar aislados en el cosmos. Somos los únicos seres racionales capaces de expresarse en el silencio del universo. En la historia del Sistema Solar se ha dado en la Tierra, durante un periodo de tiempo infinitesimalmente corto, una situación en la que los seres humanos evolucionan y adquieren conocimientos que incluye el ser conscientes de sí mismos y de existir… Dentro del Cosmos ilimitado, en un minúsculo planeta, durante un minúsculo periodo de tiempo de unos pocos milenios, algo ha tenido lugar como si este planeta fura lo que abarca todo, lo auténtico. Este es el lugar, una mota de polvo en la inmensidad del cosmos, en el que el ser ha despertado con el hombre”.

Hay aquí algunas grandes hipótesis sobre el carácter único de la vida humana en el universo (creo que equivocada). En cualquier caso se plantea la pregunta, aunque no se responde, de por qué estamos aquí en el tiempo y lugar en que lo hacemos. Hemos visto que la cosmología moderna puede ofrecer algunas respuestas esclarecedoras a estas preguntas.

En mi anterior trabajo quedaron reflejadas todas las respuestas a estas preguntas. Nada sucede porque si, todo es consecuencia directa de la causalidad. Cada suceso tiene su razón de ser en función de unos hechos anteriores, de unas circunstancias, de unos fenómenos concretos que de no haberse producido, tampoco el tal suceso se habría significado, simplemente no existiría.

Con la vida en nuestro planeta, ocurrió igual. Una atmósfera primitiva evolucionada, la composición primigenia de los mares y océanos con sus compuestos, expuestos al bombardeo continuo de radiación del espacio exterior que llegaba en ausencia de la capa de ozono, la temperatura ideal en relación a la distancia del Sol a la Tierra y otra serie de circunstancias muy concretas, como la edad del Sistema Solar y los componentes con elementos complejos del planeta Tierra, hecho del material estelar evolucionado a partir de supernovas, todos estos elementos y circunstancias especiales en el espacio y en el tiempo, hicieron posible el nacimiento de esa primera célula que fue capaz de reproducirse a sí misma y que, miles de años después, hizo posible que evolucionara hasta lo que hoy es el hombre que, a partir de materia inerte, se convirtió en un ser pensante que ahora es capaz de exponer aquí mismo estas cuestiones. ¡Es verdaderamente maravilloso!

El entorno cambiante en un universo en expansión como el nuestro, a medida que se enfría y envejece (la entropía) es posible que se formen átomos, moléculas, galaxias, estrellas, planetas y organismos vivos. En el futuro, las estrellas agotaran su combustible nuclear y morirán todas. En función de sus masas serán estrellas enanas blancas (como nuestro Sol), estrellas de neutrones (a partir de 1’5 masas sobre hasta 3 masas solares) y agujeros negros a partir de 3 masas solares. Hay un recorrido de historia cósmica en el que nuestro tipo de evolución biológica debe ocurrir bajo esas circunstancias especiales a las que antes me referí.

¿El destino final?

No podemos saber cuándo, pero sí tenemos una idea muy clara de cómo será dicho final. El universo es todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia. El estudio del universo es la cosmología, que distingue entre el Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría. El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas. El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes*.

Existe una evidencia creciente de que el espacio está o puede estar lleno de una materia invisible, “materia oscura”, que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles (materia bariónica). Sabemos que el origen más probable del universo está en al teoría conocida como del Big Bang que, a partir de una singularidad de una densidad y energía infinita, hace ahora unos 15 mil millones de años, surgió una inmensa bola de fuego que desde entonces no ha dejado de expandirse y enfriarse.

En el proceso, nació el tiempo y el espacio, surgieron las primeros quarks que pudieron unirse para formar protones y electrones que formaron los primeros núcleos y, cuando estos núcleos fueron rodeados por los electrones, nacieron los átomos que evolucionando y juntándose hicieron posible la materia; todo ello, interaccionado por cuatro fuerzas fundamentales que, desde entonces, por la rotura de la simetría original divididas en cuatro parcelas distintas, rigen el universo. La fuerza nuclear fuerte responsable de mantener unidos los nucleones, la fuerza nuclear débil, responsable de la radiactividad natural desintegrando elementos como el uranio, el electromagnetismo que es el responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, y la fuerza de gravedad que mantiene unidos los planetas y las galaxias.

Pero hemos llegado a saber que el universo podrá ser abierto o cerrado. Un universo que siempre se expande y tiene una vida infinita es abierto. Esto es un universo de Friedman que postuló que el nuestro tenía una densidad menor que la densidad crítica.

El universo cerrado es el que es finito en tamaño, tiene una vida finita y en el que el espacio está curvado positivamente. Un universo de Friedman con la densidad mayor que la densidad crítica.

El universo en expansión es el que el espacio entre los objetos está aumentando continuamente. En el universo real, los objetos vecinos como los pares de galaxias próximas entre sí no se separan debido a que su atracción gravitatoria mutua supera los efectos de la expansión cosmológica (el caso de la Vía Láctea y Andrómeda). No obstante, la distancia entre dos galaxias muy separadas, o entre dos cúmulos de galaxias, aumenta con el paso del tiempo y la expansión imparable del universo.

El universo real está en función de la densidad crítica que es la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo. Un universo con una densidad muy baja se expandirá para siempre, mientras que uno con densidad muy alta colapsara finalmente. Un universo con exactamente la densidad crítica, alrededor de 10^-29 g/cm³, es descrito por el modelo de universo de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de estos dos extremos. Pero la densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo no representa la cantidad necesaria para generar la fuerza de gravedad que se observa en la velocidad de alejamiento de las galaxias, que necesita mucha más materia que la observada para generar esta fuerza gravitatoria, lo que nos da una prueba irrefutable de que ahí fuera, en el espacio entre galaxias, está oculta esa otra materia invisible, la “materia oscura”, que nadie sabe lo que es, cómo se genera o de qué esta hecha. Así que, cuando seamos capaces de abrir esa puerta cerrada ante nuestras narices, podremos por fin saber la clase de universo que vivimos; si es plano, si es abierto e infinito, o si es un universo que, por su contenido enorme de materia es curvo y cerrado.

Pero la respuesta a la pregunta, aún sin saber exactamente cuál es la densidad crítica del universo, sí podemos contestarla en dos vertientes, en la seguridad de que al menos una de las dos es la verdadera.

El destino final será:

a) Si el universo es abierto y se expande para siempre, cada vez se hará más frió, las galaxias se alejarán las unas de las otras, la entropía hará desaparecer la energía y el frió será tal que la temperatura alcanzará el cero absoluto, -273ºK. La vida no podrá estar presente.

b) Si el universo es cerrado por contener una mayor cantidad de materia, llegará un momento en que la fuerza de gravedad detendrá la expansión de las galaxias, que poco a poco se quedarán quietas y muy lentamente, comenzaran a moverse en el sentido inverso; correrán ahora las unas hacia las otras hasta que un día, a miles de millones de años en el futuro, todo la materia del universo se unirá en una enorme bola de fuego, el Big Crunch. Se formará una enorme concentración de materia de energía y densidad infinitas. Habrá dejado de existir el espacio y el tiempo. Nacerá una singularidad que, seguramente, dará lugar a otro Big Bang. Todo empezará de nuevo, otro universo, otro ciclo ¿pero aparecemos también nosotros en ese nuevo universo? Al decir nosotros, como podréis comprender, me estoy refiriendo a nuestra especie.

Esta pregunta sí que no sé contestarla.

Así las cosas, no parece que el futuro de la Humanidad sea muy alentador. Claro que los optimistas nos hablan de hiperespacio y universos paralelos a los que, para ese tiempo, ya habremos podido desplazarnos garantizando la continuidad de la especie Humana. Bien pensado, si no fuera así ¿para qué tantas dificultades vencidas y tantas calamidades pasadas? ¿Para terminar congelados o consumidos por un fuego abrasador?

¡Quién pudiera contestar a eso!

emilio silvera

La mayoría de las explosiones Gamma se pueden dividir en dos tipos: Primero están aquellas que se producen en regiones de abundante y densa formación estelar y están asociadas a Supernovas -que lógicamente generaría una explosión sostenida de energía. La definición técnica de una duración de largo estallido de rayos gamma es la que tiene más de dos segundoa de duración, pero las que durán más de un minuto no son inusuales.

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Estas grandes explosiones de rayos gamma se piensa que son generadas por colisiones fantásticas entre estrellas de Neutrones y Agujeros Negros, los objetos más densos y energéticos del Universo. Algunos han llegado a sugerir que son las radiaiciones surgidas de la creación de nuevos universos.

Muchos de esos cambios paradigmáticos que hemos tenido que asumir del universo tienen que ver con la participación de «extremas energías» que se han visto operando en él, al poderse observar hoy día, con instrumental de tecnología de punta, objetos astronómicos en otras longitudes de onda antes inaccesibles. Cuando se iniciaron las observaciones en ondas de radio ya ellas nos otorgaron la confirmación del fenómeno de cómo se generó el universo, o sea, de la Gran Explosión o Big Bang. Ahora, con los detectores con que se cuenta hoy de rayos X, gamma o gamma de altísima energía VHE, hemos podido detectar que hay una innumerable cantidad de objetos en nuestro entorno cósmico que sufren procesos extremadamente violentos, los cuales podrían producir fuertes estallidos de rayos gamma (g). Por ello, en esta sección, vamos intentar describir sucintamente qué son los rayos gamma, para luego introducirnos en por qué se podrían dar en esos objetos.

                                     Un agujero negro podría haber creado esta burbuja gigante de rayos Gamma en nuestra propia Vía Láctea.

Los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética cuya altísima energía que comporta sus fotones viaja y se esparce. Los materiales radiactivos (algunos naturales y otros hechos por el hombre en plantas nucleares) son fuentes de emisión de rayos gamma. Los grandes aceleradores de partículas que los científicos usan para estudiar la composición de la materia pueden, a veces, generar rayos gamma. Pero el mayor productor de rayos gamma con una multiplicidad de posibles maneras para generarlos es el universo. En cierto sentido, las radiaciones gamma son el humo que señala los fuegos cósmicos subyacentes. La mayoría de los rayos gamma caen en el extremo inferior de su gama y son emitidos como elementos de desintegración radiactiva o cuando los electrones interactúan con otra materia. Pero una fracción pertenece al extremo alto del espectro: cuanto más alta la energía, más raro el fotón. La mayor parte de estos fotones parecen ser el producto secundario de colisiones entre rayos cósmicos y otras partículas. Puesto que las diversas partículas cósmicas ceden rayos gamma de energías variables, los astrónomos pueden, examinando el espectro de los rayos gamma recibidos, inferir qué fenómeno los produjo. Por ejemplo, los electrones que chocan con los fotones de baja energía de la luz estelar o pasan a través de nubes de gas ceden fotones por debajo de los 50 MeV.

Parecía un sencillo astro de neutrones, pero puede generar explosiones de rayos gamma, capaces de dañar nuestros satélites. Un equipo científico internacional, con participación española, ha demostrado que incluso estrellas de neutrones con un campo magnético externo normal pueden generar explosiones de rayos gamma y sufrir grandes picos de luminosidad, actividad que hasta ahora sólo se había detectado en magnetares. Este hallazgo obliga a revisar los modelos teóricos tradicionales sobre el origen y evolución de los magnetares, que podrían ser mucho más frecuentes de lo que se pensaba hasta ahora, según los investigadores de este estudio, quienes han anticipado los resultados en Science

La radiación de alta energía de los rayos gamma nos proporciona importante y nuevos datos sobre las estrellas, los púlsares o los agujeros negros en los que tienen lugar los procesos energéticos que pueden emitirla. Los rayos gamma proceden de núcleos atómicos o de la aniquilación positrón-electrón y son, por ello, independientes del estado químico de la materia. Proporcionan otra serie más de “huellas dactilares” detalladas que pueden ayudarnos a identificar los complejos procesos físicos que rodean a esos objetos cósmicos compactos y exóticos.

Astrónomos del Laboratorio Nacional de Los Alamos se pusieron a recopilar informacion de 9 pulsares en el universo y descubrieron que estas raras estrellas remanentes de Supernovas que no se convirtieron en Agujeros negros, y crearon unos modelos en computadora para entender mejor estos fenómenos y el resultado que arrojo el modelo fue que la energía que emiten los pulsares puede estar viajando más rápido que la luz, aproximadamente 6 veces más rápido que la luz o 1.8 millones de kilómetros por segundo. (Otro experimento que envía a la Relatividad Especial de Einstein al Paro).

Como ya lo mencionamos muchas veces, la primera detección de una explosión de rayos gamma ocurrió en el año 1967, pero ese suceso no fue dado a conocer públicamente hasta el año 1973. El atraso para la entrega al público de esa información se debió a razones políticas. La detección fue registrada por satélites espías que rastreaban el cumplimiento del Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares por parte de los países signatarios. Pero los estudios que se realizaron de los registros de las explosiones detectadas de rayos gamma señalaron que ellas provenían de lugares fuera de la vecindad de la Tierra, de algún lugar lejano del espacio exterior. Hasta 1972, los satélites espías registraron 16 explosiones, todas ellas confirmadas con evidencias duras, pero sin explicaciones razonables para que ellas ocurrieran. Ahora, treinta y dos años después, y habiéndose registrado miles de explosiones, lo científicos todavía no han logrado encontrar una explicación satisfactoria para los extraños sucesos celestiales que llamamos explosiones de rayos gamma.

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, ha detectado explosiones de rayos gamma en el sistema binario Cygnus X-3, el cual los astrónomos dicen que vienen de un microquásar. Si bien los microquásares tienen fuertes emisiones en todo el rango de longitud de onda, esta es la primera vez que este tipo de objetos ha sido detectado en el espectro de rayos gamma.

Izquierda: Las zonas más brillantes representan fuertes emisiones de rayos gamma. El Telescopio de Gran Área (LAT) de Fermi se encontraba centrado en Cygnus X-3. Crédito: NASA/DOE/Colaboración de LAT de Fermi.

“Cygnus X-3 es un microquásar genuino y es el primero para el cual podemos probar la emisión de rayos gamma de gran energía,” dijo Stéphane Corbel en la Universidad Diderot en París, Francia.

Los microquásares son objetos de masa estelar que presentan, en miniatura, algunas de las propiedades de los quásares: una estrella normal comienza a depositar su materia sobre una estrella de neutrones o agujero negro. Este fenómeno produce grandes cantidades de radiación y chorros de material moviéndose a velocidades relativistas superiores al 10% de la velocidad de la luz. Estos “chorros relativistas” son un gran misterio que los astrónomos aún están tratando de comprender, pero este nueveo microquásar de rayos gamma podría proveer nuevos caminos para estudiarlo.

En el centro de Cygnus X-3 se encuentra una estrella masiva de Wolf-Rayet -se llama así a las estrelas con una masa superior a 20-30 masas solares. Con una superficie de 100.255,372 grados Kelvin (99.982,222ºC) o cerca de 17 veces más caliente que el Sol. La estrella es tan caliente que su masa es expelida hacia el espacio en forma de un poderoso viento solar.

Arriba: Un disco de acreción alrededor de un agujero negro o una estrella de neutrones orbita alrededor de la estrella masiva. Los rayos gamma (púrpura en la ilustración) probablemente surgen cuando los electrónes moviendose a gran velocidad por encima o debajo del disco colisionan con la luz ultravioleta de la estrella. Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA.

Al menos dos cuestiones clave en la astronomía de los rayos gamma permanecen aún sin responder. Una de ellas es el origen de los enigmáticos estallidos de radiación. Muchos físicos y astrónomos consideran que esas explosiones de rayos gamma, que casi día a día detectamos en lo alto de nuestro cielo, proceden desde nuestra propia galaxia, probablemente desde una extensa aureola que se extiende más allá de la parte visible de la Vía Láctea. Otros argumentan que las explosiones se generan en las profundidades del cosmos, en galaxias distantes esparcidas a lo largo del universo. El problema para determinar el origen de las explosiones en el cielo de rayos cósmicos está en las dificultades para que se reitere un mismo lugar de observación de fenómenos explosivos de radiaciones gamma, ya que las explosiones que son observadas en un lugar, normalmente, no se vuelven a detectar en la misma parte y ello sólo permite estimar la posible fuente de la explosión. Cuando los astrónomos rastrean el área donde se detectó la explosión de rayos gamma, posiblemente encuentran varios potenciales candidatos, pero ninguno entrega indicios duros de que pueda ser el actor real. Muchos científicos piensan que la imposibilidad de ubicar la fuente de las explosiones de rayos gamma radica en el hecho de que ellas probablemente fueron destruidas en los instantes de la primera explosión. Otra idea que circula entre físicos teóricos, astrónomos y astrofísicos es de que el origen de las explosiones de rayos gamma sería la fusión de dos estrellas de neutrones, lo que implicaría que no existirían razones para que se produjeran segundos sucesos semejantes; también se podría dar el caso que un agujero negro atrajera abruptamente a una estrella de neutrones, lo que solamente debiera generar una sola y titánica explosión. No cabe duda que el descubrimiento de explosiones múltiples de rayos gamma ha agregado combustible al calor de las discusiones con respecto a cuál sería el origen.

Una inusual explosión de rayos gamma en una estrella situada a nueve mil años luz de la tierra ha sido captada por un grupo de científicos del CSIC. Se trata de la primera vez que se detecta en una explosión de estas características, la emisión de rayos gamma, una forma de radicación electromagnética con una energía extremadamente elevada. La explosión duró 15 días y se captó en la estrella V407 Cyg, situada en la constelación Cygnus.

El segundo tema apremiante es el significado de los destellos de ráfagas gamma de fondo. Puesto que esta difusa radiación gamma fluye desde todas direcciones, los astrónomos suponen que se halla asociada con los rayos cósmicos que también bombardean la Tierra desde todas partes del cielo. Para algunos científicos, pues, la investigación de las radiaciones gamma representa el principal medio de rastrear lo que se ha llamado el Santo Grial de la astrofísica: el origen de los rayos cósmicos.

neutrones" src="http://www.elpais.com/recorte/20110411elpepusoc_7/XXLCO/Ies/Fusion_estrellas_neutrones.jpg" alt="Fusión de estrellas de neutrones" width="697" height="466" />

El inconmensurable encuentro de dos estrellas de nuetrones tiene que producir…

Hasta ahora, la mejor explicación que se tiene sobre el origen de los rayos cósmicos es que el mismo proceso cataclísmico o altamente energético que produce los rayos gamma produce también los rayos cósmicos. Las supernovas son fuentes probables, como lo son los púlsares y las estrellas binarias de rayos X. Según el escenario de las supernovas, las ondas de choque de una estrella que hace explosión pueden chocar contra las partículas cargadas que flotan en el espacio como parte de la materia interestelar normal. Las ondas bombean energía a las partículas y las envían a través del espacio. Los púlsares pueden arrojar partículas lejos de ellos gracias a sus campos magnéticos que giran con rapidez, y las binarias de rayos X pueden lanzar partículas como parte del proceso de acreción. Una excitante evidencia que apoya esta última hipótesis nos ha llegado a través de los detectores Cherenkov, que han registrado radiaciones gamma secundarias aparentemente relacionadas con las partículas cósmicas procedentes de los sistemas binarios Cygnus X-3 y Hércules X-l, entre otros. En resumen, se puede escribir que la caza del grial cósmico recién todavía se encuentra en sus primeras etapas.

A lo menos una vez al día, el cielo en su parte alta, es iluminado por un gran destello producido por grandes explosiones de rayos gamma. A menudo, esos destellos alcanzan magnitudes superiores a las que pueden ser generadas por todo un conjunto de otros rayos cósmicos y desaparecen posteriormente sin dejar más rastro. Nadie puede predecir cuando volverá a ocurrir la próxima explosión o de que dirección del cielo procederá. Hasta ahora, no contamos con evidencias duras como para asegurar cuáles podrían ser las fuentes precisas de donde provienen esos rayos gamma que observamos en lo alto del cielo, las razones que ocasionan los grandes destellos y la distancia en la cual ocurre el fenómeno.

Aparentemente, la naturaleza de la mayoría de las grandes explosiones de rayos gamma ocurre dentro de la población normal de las galaxias que se encuentran cohabitando en el universo, lo que implicaría que el porcentaje mayoritario de explosiones detectadas se habrían generado fuera de la Vía Láctea y que solamente una vez en un millón se producirían dentro de la galaxia.

En todas las regiones del espacio interestelar donde existen objetos de enormes densidades y estrellas supermasivas se pueden producir, en cualquier momento, sucesos de energías increíbles que, son captados por nuestros ingenios detectando magnitudes de rayos gamma nunca antes registrados.

La magnitud de la energía que se libera en las explosiones de rayos gamma es monumental, puede permanecer desde una fracción a unos cientos de segundos, y equivale a toda le energía que ha liberado el Sol durante los 10.000 millones de años de su existencia. A esa conclusión llegaron un grupo de astrónomos del STSCI, de Baltimore, liderados por Kailash Sahu. Para ello, estudiaron las imágenes que captó el Telescopio Espacial Hubble; primero, las que correspondían a una explosión que se registró el 28 de febrero de 1997 y, segundo, las que fueron tomadas posteriormente el 26 de marzo y 7 de abril del mismo año, sobre el mismo suceso. La primera imagen destaca a una increíble explosión. La segunda toma de imágenes muestran a un extraño objeto semejante a una galaxia como factible generador de la explosión y que ésta se habría realizado bastante lejos del centro de la posible galaxia, lo que estaría descartando a los masivos agujeros negros moradores de la mayoría de los núcleos galácticos, como causantes de esas brutales explosiones.

Hemos sido capaces de inventar ingenios y estructuras capaces de producir anti-átomos, anti-protones y anti-neutrones (también antí-electrones), es decir, anti-materia, ¿cómo no vamos a ser capaces de llegasr al fondo del misterio para saber, a ciencia cierta, sobre las misteriosas explosiones de rayos gamma.

Pero la seguidilla de captaciones de explosiones de rayos gamma e incrementos de incógnitas han continuado. Una monstruosa explosión captada el 8 de mayo de 1997, por las cámaras de un nuevo espectrógrafo empotrado en el HST, y un seguimiento del suceso hasta el 2 de junio del mismo año, ha demostrado que las explosiones de rayos gamma siguen sin tener autores. Las imágenes muestran la terrible explosión, pero ningún objeto causante de ella, ni siquiera una galaxia se ha podido encontrar cerca del suceso. Esto viene a aumentar la perplejidad sobre la fuente de estas explosiones enigmáticas, ya que tal como señalamos anteriormente, el Hubble captó otra explosión de rayos gamma donde se podía identificar a una posible galaxia como fuente de los “cataclismos cósmicos de radiación gamma”, por lo menos, así lo sugieren los estudios que se han realizado sobre el espectro Keck captado.

Muchas son las regiones del Cosmos en las que han sido detectadas explosiones Gamma. Se puede deducir de ello que, tales inmensas energías son el pan de cada día en un Universo de cuya diversidad de componentes y de suscesos, no tenemos aún una idea lo bastante clara.

Señalé en este trabajo que el más grande generador de rayos gamma es el universo con una multiplicidad de medios para hacerlo. En consecuencia, la búsqueda de objetos estelares productores de ellos va a ser una tarea titánica. Pienso que esas brutales explosiones de rayos gamma que hemos relatado, posiblemente obedecen a tremendos choques entre estrellas de neutrones o a la abrupta engullición de una de esas estrellas por parte de un agujero negro.

                               Descubren un agujero negro que ‘devora’ a una estrella

Estos sistemas binarios de rayos X, de los que se conocen sólo 17 en nuestra galaxia, aunque se cree que hay unos 5.000, están compuestos por un objeto compacto (que puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro) y una estrella ‘normal’.

Este objeto compacto va arrancando materia de la estrella y la incorpora lentamente a su propia masa a través de un disco que se forma en torno a él. En definitiva, se la va ‘tragando’. En este caso, los astrónomos comprobaron que el objeto compacto era un agujero negro en el que la masa absorbida va cayendo.

En los últimos tiempos, las nuevas tecnologías que se están usando en la exploración del espacio nos han permitido detectar explosiones de rayos gamma que anteriormente no las habíamos observado. Cuatro grandes explosiones sucesivas, en grupo de dos, de rayos gamma se han podido distinguir en el espacio con duraciones de hasta 23 minutos y captadas en un mismo punto del cielo; mientras que lo habitual era detectar explosiones diarias de unos 10 a 30 segundos de duración, y cuya orientación indicaban una procedencia desde el cosmos disímil para cada una de ellas. Esto es obvio que tiene que parecer inusitado, ya que de observaciones de explosiones de rayos gamma de cortísima duración y de captaciones distribuidas arbitrariamente, ahora se han podido distinguir explosiones de una mayor duración y proviniendo, aparentemente, desde una misma parte del espacio.

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La imagen de arriba corresponde a una toma realizada por el Telescopio Espacial Hubble, y representa a uno de los muchísimos fenómenos misteriosos que permanentemente, no sólo emplazan a los científicos, sino a toda la humanidad. La imagen en sí, es el testimonio de una feroz explosión de rayos gamma captada por las cámaras del telescopio en febrero de 1997, y cuyas huellas han podido seguir siendo rastreadas por un tiempo más prolongado (más de seis meses) que en otras ocasiones en las cuales se han logrado detectar fenómenos semejantes.

Aunque la visibilidad del fenómeno ha disminuido en intensidad a un rango de 1/500th ( magnitud 27.7) desde que la explosión fue descubierta, el Hubble ha podido seguir observando algunos detalles de la bola de fuego apreciada y, a su vez, distinguir a una galaxia circundante que podría ser la anfitriona del acontecimiento y que comporta una magnitud de 25th.

La permanencia de la visibilidad del acontecimiento, los valores detectados en la declinación de ella, y la velocidad cercana a la de la luz que se ha podido registrar para la expansión de la bola de fuego que generó la explosión, estarían avalando la teoría que considera que una gran parte de los rayos gamma que se producen en el universo corresponden a la consecuencia de monumentales colisiones de objetos muy densos, posiblemente estrellas de neutrones.

Swift es un observatorio espacial dedicado al estudio de las explosiones de rayos gamma o GRB (del inglés Gamma-Ray Burst). Posee tres instrumentos que trabajan juntos permitiéndole estudiar el fenómeno en rayos gamma, rayos x, ultravioleta y visible.

Si la explosión hubiese sucedido en una localidad cercana de la Vía Láctea, la bola de fuego solamente habría tenido energía para ser propulsada en el espacio durante un mes. El hecho de que la bola de fuego todavía se hace visible después de haber transcurrido más de seis meses desde la detección de la explosión, ésta debe haber sido monstruosa y sucedida en alguna galaxia muy distante de la nuestra. La energía que libera este tipo de explosiones, que pueden durar desde una fracción de segundo a un poco más de un minuto, es equivalente a la que generaría el Sol en 10.000 millones de años.

Ahora bien, el hecho de que se hayan podido captar explosiones de rayos gamma de mayor duración y en un mismo lugar de lo alto cielo, no le entrega a los astrónomos antecedentes suficientes como para poder asegurar si la fuente de ellas es un sólo objeto en el espacio o varios, pero lo que no cabe duda es de que esos fenómenos no son una casualidad, y que su origen debe provenir de lugares relacionados en el cosmos.

Hemos reiterado que el problema principal que se presenta en el estudio de las explosiones de rayos gamma es ubicar y distinguir que es lo que la originan , y en ello compiten las dificultades que se tienen para detectar una reiteración de explosiones en un mismo lugar del cielo. Pero siempre se puede dar una vez. El 28 de febrero de 1997, el satélite ítalo-holandés Beppo-Sax, lanzado al espacio en 1996, detectó una explosión de rayos gamma en la constelación de Orión. Afortunadamente, a parte de comportar un espectrómetro, el satélite también contiene varias cámaras fotográficas de alta resolución que le permitieron captar una emisión de rayos X en el mismo lugar donde se había detectado la explosión de rayos gamma, ocho horas antes.

                                           También en nuestra Región, en la Nebulosa de Orión, se han detectado fenómenos de rayos gamma.

Aunque confinados en la Tierra, el hombre, nunca dejará de intentar saber sobre lo que el Universo esconde. Muchos son los secretos que aún nos quedan por desvelar. El fenómeno de los rayos Gamma es solo uno más de los muchos que ahí están, esperándo que los podamos descubrir para conocer, los mecanismos de los que se vale el universo para conseguir sus fines.

¿Podremos lograrlo?

emilio silvera

Hace algún tiempo, la NASA nos dejó ésta Imagen de arriba, y nos decía que las regiones azuladas correspondían a la materia oscura presente en aquel lugar. Mientras que la roja, era materia ordinaria. Una cosa chacaba en todo esto, ¿si la materia oscura es mucho más abundante que la bariónica, cómo aquí resultaba ser lo contrario?.

Como ya quedó claro antes, el concepto más favorecido de origen del universo es la teoría del Big Bang, de acuerdo con la cual el universo se creó a partir de una densa y caliente concentración enorme de materia (una singularidad) en una bola de fuego que explotó y se expandió para crear el espacio, el tiempo y toda la materia que lo conforme. Todo ello ocurrió, según los datos de que se disponen, hace ahora aproximadamente 15.000 millones de años, o 15 eones (10⁹).

El universo se formó y apareció el tiempo y el espacio y la materia. Es lo que dice la teoría que antes hemos mencionado Sin embargo, hay muchas cuestiones que, por lo menos a mí, no me han quedado claras y me llevan a preguntas tales como:

¿Cuántas partículas hay en el universo?

¿De dónde vino la sustancia del universo?

¿Qué hay más allá del borde del universo?

Los astrónomos han encontrado la mejor prueba hasta el momento para la extraña idea de que nuestro universo es uno de muchos.

Algo extraño esta tirando en un “flujo oscuro” de las galaxias en el universo. ¿Es esta la prueba de que los universos paralelos existen realmente? en el “multiverso”. Es más, estos universos paralelos parecen estar ejerciendo una extraña fuerza sobre el nuestro, provocando que los cúmulos de galaxias fluyan a lo largo del espacio hacia los bordes del universo conocido.

Las nuevas pruebas proceden de estudios de “saltos y movimientos” en la temperatura de la radiación del fondo de microondas (CMB), el resplandor dejado por el Big Bang.

En un trabajo de Asimov, me encontré con algunas de las respuestas a mis preguntas, os lo dejo para que entendais un poco donde estamos y cómo resulta ser todo este complejo conglomerado del Universo.

“En realidad, no existen respuestas concretas para estas preguntas, porque para empezar no sabemos como es de grande el universo. Sin embargo, si podemos hacer algunas hipótesis.

Podemos calcular que hay unas 100.000.000.000 de galaxias en el universo. Cada una de estas galaxias tiene una media de masa igual a 100.000.000.000 la masa del Sol.

Todas las verdades son fáciles de entender, una vez descubiertas, lo difícil está en poder descubrirlas. Con la materia nos pasa lo mismo. Incluso esa, la luminosa que llamamos Bariónica, esconde aún muchos secrtetos para nosotros. No sabemos siquiera si tiene memoria, aunque, sospecho que sí.

Quiere decir que la cantidad total de materia en el universo sería igual a 10¹¹×10¹¹ ó 10²² veces la masa del Sol. Dicho de otra manera, en el universo hay materia suficiente para hacer 10.000.000.000.000.000.000.000 (diez mil trillones) de soles como el nuestro. La masa del Sol es de 2×10³³ gramos. Esto significa que la cantidad total de materia en el universo tiene una masa de: 10²²×2×10³³ ó  2×10⁵⁵ gramos. Lo que podemos reseñar: 20.000.000.000.000.000.000.000.000.000 000.000.000.000.000.000.000.000.000, que es igual a veinte nonillones.

Miremos ahora al revés. La masa del universo está concentrada casi por entero en los nucleones  que contiene. Los nucleones son partículas diminutas y hacen falta 6×10²³ de ellas para formar una masa equivalente a un gramo.

Esas minúsculas partículñas formadoras de la materia se mueven a velocidades inclreíbles y están sometidas a fuerzas contrapuestas que le dan el equilibrio deseado al átomo.

Pues bien, si 6×20²³ nucleones hacen 1 g, y si hay 2×10⁵⁵ g en el universo, entonces el número total de nucleones en el universo podría ser de 6×10²³×2×10⁵⁵ ó 12×10⁷⁸, que de manera más convencional se escribiría 1,2×10⁷⁹.

Los astrónomos opinan que el 90 por 100 de los átomos de universo son hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1 por 100 elementos más complejos.  Una muestra de 100 gramos, o mejor 100 átomos, consistiría entonces en 90 átomos de hidrógeno, 9 de helio y 1 de oxígeno (por ejemplo). Los núcleos de los átomos de hidrógeno contendrían 1 nucleón cada uno: 1 protón. Los núcleos de los átomos de helio contendrían 4 nucleones cada uno: 2 protones y 2 neutrones. El núcleo del átomo de oxígeno contendría 16 nucleones: 8 protones y 8 neutrones. Los 100 átomos juntos contendrían, por tanto, 145 nucleones: 116 protones y 26 neutrones.

Existe una diferencia entre estos dos tipos de nucleones. El neutrón no tiene carga eléctrica y no es preciso considerar ninguna partícula que lo acompañe. Pero el protón tiene una carga eléctrica positiva, y como el universo es, según creemos, eléctricamente neutro en su conjunto, tiene que existir un electrón (con carga eléctrica negativa) por cada protón, creando así el equilibrio existente.

De esta manera, por cada 142 nucleones hay 116 electrones (para compensar los 116 protones). Para mantener la proporción, los 1’2×10⁷⁹ nucleones del universo tienen que ir acompañados de 1×10⁷⁸ electrones. Sumando los nucleones y electrones, tenemos un número total de 2’2×10⁷⁹ partículas de materia en el universo. Lo cual se puede decir que es una barbaridad y se escribe como: 22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 (ó 22 tredecillones).

De las demás partículas, las únicas que existen en cantidades importantes en el universo son los fotones, los neutrinos y posiblemente los gravitones, pero son partículas sin masa. Veintidós tredecillones es, después de todo, un número apreciable para un universo de importancia.

Nadie sabe de dónde vino la sustancia del universo, no siempre la ciencia puede dar respuesta a todo, es la manera de regular los sistemas para obtener respuestas tras el duro trabajo del estudio, la investigación y el experimento. Hasta el momento nos falta información para contestar la pregunta.

Cuando no sabemos las respuestas acudimos a nuestra imaginación que se inventa hipótesis que quieren tapar el hueco dejado por nuestra ignorancia.

Claro que siempre podemos especular. Isaac Asimov decía que por su parte, “la respuesta podía estar en la existencia de “energía negativa” que igualara la “energía positiva” ordinaria, pero con la particularidad de que cantidades iguales de ambos se unirían para dar nada como resultado” (igual que +1 y -1 sumados dan 0).

Y al revés: lo que antes era nada podría cambiar de pronto y convertirse en una pompa de “energía positiva” y otra pompa igual de “energía negativa”. De ser así, la pompa de energía positiva se convirtió en el universo que conocemos, mientras que en alguna otra parte, existiría el universo contrario, paralelo negativo.

Mejor nos decantamos por lo positivo, y, aunque somos conocedores de que están presentes las dos fuerzas contrapuestas, lo negativo nunca me gustó, mejor dejarlo en aquello que nos trae el sentimiento de lo bueno o conveniente. Negativo es un término que nunca me gustó. Claro que, empleado en según qué contexto, podría ser beneficioso.

Por mi parte, soy menos complicado y como rige el principio de la física conocida como Navaja de Occam, creo en un camino más simple y sencillo: El universo, en sus comienzos, produjo enormes cantidades de partículas de materia y de antimateria, y el número de una y otra no era igual sino que, no se sabe por qué razón, las partículas positivas eran más que las negativas.

Todos sabemos que un protón, cuando se encuentra con un antiprotón (materia con antimateria) ambos se destruyen.

Una vez destruidos todos los pares materia antimateria, quedó el sobrante de partículas positivas que es la materia de nuestro universo.

De esa manera se formaron, con esas partículas positivas y los electrones (hadrones y leptones), se originaron grandes conglomerados de gas y polvo que giraban lentamente, fragmentándose en vórtices turbulentos que se condensaban finalmente en estrellas.

Estos conglomerados de gas y polvo podían tener extensiones de años luz de diámetro y, en algunas regiones donde la formación de estrellas fue muy activa, casi todo el polvo y el gas fue a parar a una estrella u otra. Poco o nada fue lo que quedo en los espacios intermedios. Esto es cierto para los cúmulos globulares, las galaxias elípticas y el núcleo central de las galaxias espirales. Sin embargo, nuevas explosiones de supernovas volvieron a producirse y nuevas y extensas Nebulosas adornaron el espacio interestelar. Mirad abajo.

Así se rgenera el Universo, creando nuevas Nebulosas de las que surgen nuevas estrellas y mundos y, ¿por qué no? nuevas formas de vida.

Nosotros, los habitantes del planeta Tierra, nos encontramos en los brazos espirales de nuestra galaxia, estamos situados en la periferia a unos 30.000 años luz del centro galáctico y vemos las manchas oscuras que proyectan las nubes de polvo contra el resplandor de la Vía Láctea. El centro de nuestra propia galaxia queda oscurecido por tales nubes.

Estamos en una región razonablemente tranquila, en el borde interior del Brazo de Orión se encuentra nuestro Sol que, instalado apaciblemente, envía hacia la Tierra su luz y su calor para que sea posible la Vida. Otras zonas más cercanas al Centro Galáctico no gozan de tanta tranquilidad.

Estas nubes enormes de polvo cósmico es el material primario del que hacen las estrellas. Este material del que está formado el universo consiste en su mayor parte, como se ha dicho anteriormente, de hidrógeno y helio.  Los átomos de helio no tienen ninguna tendencia a juntarse unos con otros.  Los de hidrógeno sí, pero sólo en parejas, formando moléculas de hidrógeno (H₂). Quiere decirse que la mayor parte del material que flota entre las estrellas consiste en pequeños átomos de helio o en pequeños átomos y moléculas de hidrógeno. Todo ello constituye el gas interestelar, que forma la mayor parte de la materia que circula en el universo entre las estrellas.

El polvo interestelar o polvo cósmico, que se halla presente en cantidades mucho más pequeñas, se compone de partículas diminutas, pero mucho más grandes que átomos o moléculas, y por tanto deben contener átomos que no son ni de hidrógeno ni de helio, son átomos de materiales más complejos.

emilio silvera

El efecto de lente gravitatoria de B1608+656 ha sido usado para calcular la edad del Universo. Fuente: Sherry Suyu, Argelander Institut für Astronomie.

Hace unos años, no hace tanto tiempo, no sabíamos la edad del universo con precisión. Lo más que se nos decía era que el Universo tenía una edad comprendida entre los 10.000 millones de años y los 20.000 millones de años. Así que se asumía que su edad debía de andar por los 15.000 millones de años. Después, gracias a los datos de WMAP del fondo cósmico de microondas, se vio que la edad real se acercaba bastante a ese número, aunque un poco por debajo: 13.700 (± 130) millones de años.

Obviamente el WMAP no apunta a una región de cielo en donde está escrita la edad del Universo, sino que ésta se infiere indirectamente a partir de datos físicos. Concretamente WMAP mide las fluctuaciones del fondo de radiación. A partir de ahí se calcula la densidad de masa-energía y usando la Relatividad General se puede hallar su edad asumiendo un Universo plano (tipo de geometría apoyada por medidas de WMAP). Pero alguien con espíritu crítico (cosa imprescindible en ciencia) podría decir que sólo a partir de un tipo de medidas no podemos estar seguros de cómo de viejo es el Universo en donde vivimos, que hacen falta otros métodos distintos que corroboren esa cifra.

Tenemos que ser conscientes de que el Universo tiene la edad apropiada para que nosotros podamos estar aquí, y, aunque nos parezca mucho un período de 13.700 millones de años, en realidad es el “tiempo” necesario para crear la bio-química  que, producida por las estrellas de las  galaxias y en la que al final de sus vidas explosionaran como supernovas que sembraron el espacio de los materiales complejos necesarios para que, más tarde, surgiera la vida en el planeta Tierra y, de seguro que, siendo las leyes del Cosmos las mismas en todas las regiones del Universo, también habrá formas de vida, y, vida inteligente, en otros mundos lejanos que aún no hemos podido visitar.

Objetos que habitan en el Universo y que son energía congelada que, más tarde o más temprano, aparece con la destrucción de su forma actual confromada como lo que conocemos como materia. Todo, en nuestro Universo (según algunas mentes plecaras) es energía.

Esta nueva manera de mirar el universo nos da nuevas ideas, no todo el espacio son agujeros negros, estrellas de neutrones, galaxias y desconocidos planetas; la verdad es que casi todo el universo está vacío y sólo en algunas regiones tiene agrupaciones de materia en forma de estrellas y otros objetos estelares y cosmológicos; muchas de sus propiedades y características más sorprendentes (su inmenso tamaño y su enorme edad, la soledad y oscuridad del espacio) son condiciones necesarias para que existan observadores inteligentes como nosotros. No debería sorprendernos la vida extraterrestre; si existe, pudiera ser tan rara y lejana para nosotros como en realidad nos ocurre aquí mismo en la Tierra, donde compartimos hábitat con otros seres vivos con los que hemos sido incapaces de comunicarnos, a pesar de que esas formas de vida, como la nuestra, están basadas también en el carbono. No se puede descartar formas de vida inteligente basadas en otros elementos, como por ejemplo, el silicio.

La baja densidad media de materia en el universo significa que si agregáramos material en estrellas o galaxias, deberíamos esperar que las distancias medias entre objetos fueran enormes (como de hecho resulta ser). La estrella más cercana a nosotros, Próxima Centauri, está a 4,3 años-luz.

El cuadro expresa la densidad de materia del universo de varias maneras diferentes que muestran el alejamiento que cabría esperar entre los planetas, estrellas y galaxias. No debería sorprendernos que encontrar vida extraterrestre sea tan raro.

Los materiales necesarios para la vida comienzan a elaborarse en el corazón de las estrellas y en las explosiones supernovas, la unión de distintos elementos lleva el proceso a la bioquímica de la vida. Sin embargo, para que eso sea posible, son muchos miles de millones de años los que tienen que transcurrir.

Karl Theodor Jasper (1883-1969)

El filósofo existencialista de arriba, se sintió provocado por los escritos de Eddintong al considerar el significado de nuestra existencia en un lugar paricular en una época particular de la historia cósmica.

En su influyente libro “Origen y meta de la Historia”, escrito en 1040, poco después de la muerte de Eddintong, pregunta:

“¿Por qué vivimos y desarrollamos nuestra historia en este punto concreto del espacio infinito, en un minúsculo grano de polvo en el universo, un rincón marginal? ¿Por qué precisamente ahora en el tiempo infinito? Estas son cuestiones cuya insolubilidad nos hace conscientes de un enigma.

El hecho fundamental de nuestra existencia es que parecemos estar aislados en el cosmos. Somos los únicos seres racionales capaces de expresarse en el silencio del universo. En la historia del Sistema Solar se ha dado en la Tierra, durante un periodo de tiempo infinitesimalmente corto, una situación en la que los seres humanos evolucionan y adquieren conocimientos que incluye el ser conscientes de sí mismos y de existir… Dentro del Cosmos ilimitado, en un minúsculo planeta, durante un minúsculo periodo de tiempo de unos pocos milenios, algo ha tenido lugar como si este planeta fura lo que abarca todo, lo auténtico. Este es el lugar, una mota de polvo en la inmensidad del cosmos, en el que el ser ha despertado con el hombre”.

               Planeta Tierra

 

Hay aquí algunas grandes hipótesis sobre el carácter único de la vida humana en el universo (creo que equivocada). En cualquier caso se plantea la pregunta, aunque no se responde, de por qué estamos aquí en el tiempo y lugar en que lo hacemos. Hemos visto que la cosmología moderna puede ofrecer algunas respuestas esclarecedoras a estas preguntas.

En mi anterior trabajo quedaron reflejadas todas las respuestas a estas preguntas. Nada sucede porque si, todo es consecuencia directa de la causalidad. Cada suceso tiene su razón de ser en función de unos hechos anteriores, de unas circunstancias, de unos fenómenos concretos que de no haberse producido, tampoco el tal suceso se habría significado, simplemente no existiría.

El primer signo de vida en nuestro planeta data de 3,850 millones de años. Son simples formas fósiles encontradas en Groenlandia. En otros muchos lugares han aparecido fósiles que nos datan la aparición de la vida en la Tierra unos 500 millones de años después de que la misma Tierra “naciera” y, en aquella época lejana, su corteza aún no se habría enfriado totalmente…¡La Vida! ¿Quién puede pararla?

Con la vida en nuestro planeta, ocurrió igual. Una atmósfera primitiva evolucionada, la composición primigenia de los mares y océanos con sus compuestos, expuestos al bombardeo continuo de radiación del espacio exterior que llegaba en ausencia de la capa de ozono, la temperatura ideal en relación a la distancia del Sol a la Tierra y otra serie de circunstancias muy concretas, como la edad del Sistema Solar y los componentes con elementos complejos del planeta Tierra, hecho del material estelar evolucionado a partir de supernovas, todos estos elementos y circunstancias especiales en el espacio y en el tiempo, hicieron posible el nacimiento de esa primera célula que fue capaz de reproducirse a sí misma y que, miles de años después, hizo posible que evolucionara hasta lo que hoy es el hombre que, a partir de materia inerte, se convirtió en un ser pensante que ahora es capaz de exponer aquí mismo estas cuestiones. ¡Es verdaderamente maravilloso!

La atmósfera primitiva de la Tierra de nitrógeno, metano y dióxido de carbono resultaba hostil para la vida tal como la conocemos, pero amistosa para las primeras bacterias amantes del metano. Los astrónomos modelaron la historia de la Tierra para comprender qué signos indicadores buscar en otros mundos. Esta representación artística muestra la Tierra de hace 4 000 mil millones de años atrás, antes de que se hubieran formado los continentes y mientras nuestro planeta sufría todavía el bombardeo de los asteroides y cometas que habían quedado de la formación del sistema solar. Crédito: David A. Aguilar (CfA)

El entorno cambiante en un universo en expansión como el nuestro, a medida que se enfría y envejece (la entropía) es posible que se formen átomos, moléculas, galaxias, estrellas, planetas y organismos vivos. En el futuro, las estrellas agotaran su combustible nuclear y morirán todas. En función de sus masas serán estrellas enanas blancas (como nuestro Sol), estrellas de neutrones (a partir de 1’5 masas sobre hasta 3 masas solares) y agujeros negros a partir de 3 masas solares. Hay un recorrido de historia cósmica en el que nuestro tipo de evolución biológica debe ocurrir bajo esas circunstancias especiales a las que antes me referí.

                                          ¿El destino final?

No podemos saber cuándo, pero sí tenemos una idea muy clara de cómo será dicho final. El universo es todo lo que existe, incluyendo el espacio, el tiempo y la materia. El estudio del universo es la cosmología, que distingue entre el Universo con “U” mayúscula, significando el cosmos y su contenido, y el universo con “u” minúscula, que es normalmente un modelo matemático deducido de alguna teoría. El universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas. El universo se está expandiendo, de manera que el espacio entre las galaxias está aumentando gradualmente, provocando un desplazamiento al rojo cosmológico en la luz procedente de los objetos distantes.

Dicen que existe una evidencia creciente de que el espacio está o puede estar lleno de una materia invisible, “materia oscura”, que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles (materia bariónica). Sabemos que el origen más probable del universo está en al teoría conocida como del Big Bang que, a partir de una singularidad de una densidad y energía infinita, hace ahora unos 15 mil millones de años, surgió una inmensa bola de fuego que desde entonces no ha dejado de expandirse y enfriarse.

                                   El tiempo rompe la simetría entre el tiempo y el espacio

La física de Einstein revela una verdad profunda: el espacio y el tiempo son tan sólo hilos diferentes de una fabrica sin costuras llamada espacio-tiempo. Aunque todavía existe una diferencia obvia entre los dos. Ponemos en principio, viajar en una dirección de las tres dimensiones del espacio, pero únicamente en una dirección en el tiempo: hacia delante desde el pasado hacia el futuro. Pero, ¿cómo podemos explicar esta anomalía?

El Big Bang. En el proceso, nació el tiempo y el espacio, surgieron las primeros quarks que pudieron unirse para formar protones y electrones que formaron los primeros núcleos y, cuando estos núcleos fueron rodeados por los electrones, nacieron los átomos que evolucionando y juntándose hicieron posible la materia; todo ello, interaccionado por cuatro fuerzas fundamentales que, desde entonces, por la rotura de la simetría original divididas en cuatro parcelas distintas, rigen el universo. La fuerza nuclear fuerte responsable de mantener unidos los nucleones, la fuerza nuclear débil, responsable de la radiactividad natural desintegrando elementos como el uranio, el electromagnetismo que es el responsable de todos los fenómenos eléctricos y magnéticos, y la fuerza de gravedad que mantiene unidos los planetas y las galaxias.

Pero hemos llegado a saber que el universo podrá ser abierto o cerrado.  Un universo que siempre se expande y tiene una vida infinita es abierto. Esto es un universo de Friedman que postuló que el nuestro tenía una densidad menor que la densidad crítica.

El universo cerrado es el que es finito en tamaño, tiene una vida finita y en el que el espacio está curvado positivamente. Un universo de Friedman con la densidad mayor que la densidad crítica.

El universo en expansión es el que el espacio entre los objetos está aumentando continuamente. En el universo real, los objetos vecinos como los pares de galaxias próximas entre sí no se separan debido a que su atracción gravitatoria mutua supera los efectos de la expansión cosmológica (el caso de la Vía Láctea y Andrómeda). No obstante, la distancia entre dos galaxias muy separadas, o entre dos cúmulos de galaxias, aumenta con el paso del tiempo y la expansión imparable del universo.

El universo real está en función de la densidad crítica que es la densidad media de materia requerida para que la gravedad detenga la expansión del universo. Un universo con una densidad muy baja se expandirá para siempre, mientras que uno con densidad muy alta colapsara finalmente. Un universo con exactamente la densidad crítica, alrededor de 10^-29g/cm³, es descrito por el modelo de universo de Einstein-de Sitter, que se encuentra en la línea divisoria de estos dos extremos. Pero la densidad media de materia que puede ser observada directamente en nuestro universo no representa la cantidad necesaria para generar la fuerza de gravedad que se observa en la velocidad de alejamiento de las galaxias, que necesita mucha más materia que la observada para generar esta fuerza gravitatoria, lo que nos da una prueba irrefutable de que ahí fuera, en el espacio entre galaxias, está oculta esa otra materia invisible, la “materia oscura”, que nadie sabe lo que es, cómo se genera o de qué esta hecha. Así que, cuando seamos capaces de abrir esa puerta cerrada ante nuestras narices, podremos por fin saber la clase de universo que vivimos; si es plano, si es abierto e infinito, o si es un universo que, por su contenido enorme de materia es curvo y cerrado.

Aunque el signo de arriba lo quiere significar…lo infinito o eterno…no existe. Todo tiene un comienzo y tendrá un final y, nuestro Universo, no será una excepción. Todo acaba más temprano o más tarde y, nuestro Universo, dada su morfología…lo hará muy tarde.

Pero la respuesta a la pregunta, aún sin saber exactamente cuál es la densidad crítica del universo, sí podemos contestarla en dos vertientes, en la seguridad de que al menos una de las dos es la verdadera.

El destino final será:

a)  Si el universo es abierto y se expande para siempre, cada vez se hará más frió, las galaxias se alejarán las unas de las otras, la entropía hará desaparecer la energía y el frió será tal que la temperatura alcanzará el cero absoluto, -273ºK.  La vida no podrá estar presente.

Todo se unirá de nuevo en una singularidad, se producirá otro Big Bang y, el ciclo comenzará de nuevo. Sin embargo, que de nuevo podamos aparecer nsootros aquí…no es nada seguro.

b) Si el universo es cerrado por contener una mayor cantidad de materia, llegará un momento en que la fuerza de gravedad detendrá la expansión de las galaxias, que poco a poco se quedarán quietas y muy lentamente, comenzaran a moverse en el sentido inverso; correrán ahora las unas hacia las otras hasta que  un día, a miles de millones de años en el futuro, todo la materia del universo se unirá en una enorme bola de fuego, el Big Crunch. Se formará una enorme concentración de materia de energía y densidad infinitas. Habrá dejado de existir el espacio y el tiempo. Nacerá una singularidad que, seguramente, dará lugar a otro Big Bang. Todo empezará de nuevo, otro universo, otro ciclo ¿pero aparecemos también nosotros en ese nuevo universo? Al decir nosotros, como podréis comprender, me estoy refiriendo a nuestra especie.

Esta pregunta sí que no sé contestarla.

Así las cosas, no parece que el futuro de la Humanidad sea muy alentador. Claro que los optimistas nos hablan de hiperespacio y universos paralelos a los que, para ese tiempo, ya habremos podido desplazarnos garantizando la continuidad de la especie Humana. Bien pensado, si no fuera así ¿para qué tantas dificultades vencidas y tantas calamidades pasadas? ¿Para terminar congelados o consumidos por un fuego abrasador?

¡Quién pudiera contestar a eso!

¿Es viejo el universo?

“Las cuatro edades del hombre: Lager, Aga, Saga y Gaga”.

Anónimo.

Si el Universo fuese más jóven, amigos míos, entonces nosotros no estaríamos aquí.

emilio silvera

Universos múltiples

¿Quién no conoce al cosmólogo Stephen Hawking que, privado de sus cuerdas vocales, incapaz de sujetar un lápiz, utiliza dispositivos mecánicos para comunicarse y realiza todos los cálculos en su cabeza?

Pues, este señor en sillita de ruedas no sólo lleva a la práctica un intenso programa de investigación, sino que, además, le queda tiempo libre para escribir libros de éxito, tales como Historia del Tiempo y otros, además de dar conferencias por todo el mundo y ocupar la cátedra lucasiana de Cambridge que un día fue de Isaac Newton, donde imparte clases de física.

Hawking, junto con su amigo Kip S. Thorne, es uno de los mayores expertos mundiales en el conocimiento de la relatividad general y de los agujeros negros.

Si a un pobre planeta se le ocurriera traspasar la linea de seguridad marcada por el horizonte de sucesos, el futuro sería fatal para él, y se vería lo que la imagen de arriba nos muestra, y, a partir de ese momento o fase, el planeta sufriría el efecto espagueti y se alargaría en grandes tubulares de materia que sería engullida por el agujero enviándolas hacia la singularidad en un viaje de irás y no volverás.

Tampoco Stephen Hawking, como antes le ocurrió a Einstein, ha podido resistir la tentación de embarcarse en la mayor búsqueda jamás soñada por un físico, la unificación final de la teoría de la gravedad de Einstein y la teoría cuántica. Como resultado, también él se ha sentido maravillado por la coherencia de la teoría decadimensional, y de hecho cierra su conocido libro con un análisis de la misma.

Es una lástima que aún no hayamos podido llegar a las cercanías de un agujero negro, y, lo que podemos hacer es la recreación de lo que allí creemos que pasa. En realidad, lo del agujero negro es una especie de realidad-fantasía que nos lleva a llenar cientos, miles de páginas con los pormenores que dentro y fuera de un objeto así podrían estar presentes y, muchos de esos sucesos que describimos, no siempre estarán con la realidad que presentimos pero que, ¡podría ser tan diferente!

Hawking ya no dedica el grueso de su energía creativa al campo que le hizo mundialmente famoso: los agujeros negros, que ahora ya están superados. Él persigue una pieza mayor: la teoría de campo unificado. La teoría de cuerdas, recordémoslo, empezó como una teoría cuántica y posteriormente absorbió a la teoría de la gravedad de Einstein. Hawking, partiendo como un puro relativista clásico más que como un teórico cuántico, enfoca el problema desde el punto de vista inverso. Él y su colega James Hartley parten del universo clásico de Einstein, y luego ¡cuantizan el universo entero!

¿Quién puede dar una explicación clara y precisa de lo que es la gravedad cuántica y la cosmología cuántica? ¿No se contradicen ambas? La primera trata del universo de lo muy pequeño y, la segunda, sin embargo, se refiere a lo muy grande. Sin embargo, el hombre elucubra sin cesar y llega a rincones del pensamiento que, no pocas veces parecen alejados de la lógica y la razón.

Hawking es uno de los fundadores de una nueva disciplina científica, denominada cosmología cuántica. A primera vista, esto parece una contradicción en los términos. La palabra cuántico se aplica al mundo infinitesimalmente pequeño de los quarks y los neutrinos, mientras que cosmología significa la extensión casi ilimitada del espacio exterior. Sin embargo, Hawking y otros creen ahora que las preguntas finales de la cosmología sólo pueden ser contestadas por la teoría cuántica. Hawking lleva la teoría cuántica a las últimas consecuencias cuánticas, que permiten la existencia de un número infinito de universos paralelos.

Recordemos que el punto de partida de la teoría cuántica está en el cuanto de acción de Planck, h, que más tarde desarrollaron Werner Heisenberg, con su principio de incertidumbre, y Schrödinger, con su función de ondas, Y, que describe todos los diversos estados posibles de una partícula. Cuanto más grande y oscuro es el nubarrón, mayor es la concentración de vapor de agua y polvo en el lugar en el que está situada la nube, con lo cual, podemos estimar rápidamente la probabilidad de encontrar grandes concentraciones de agua y polvo en ciertas partes del cielo.

La función de onda del Universo de Schrödinger que nos dice la probabilidad que tenemos de saber donde se encuentra una partícula determinada. A partir del Principio de Incertidumbre de Heisenberg, surgió la ecuación de Schrödinger para paliar, en parte tal incertidumbre.

El nubarrón puede compararse a una sola función de onda electrónica.Al igual que el nubarrón, esta llena todo el espacio. Análogamente, cuanto mayor es su valor en un punto, mayor es la probabilidad de encontrar allí el electrón. Así mismo, las funciones de onda pueden estar asociadas con objetos grandes, como personas. Ahora mismo, que estoy sentado en mi sillón de la mesa del despacho que tengo en mi casa para escribir sobre ciencia, sé que tengo una función de onda de probabilidad de Schrödinger. Si de algún modo pudiera ver mi función de onda, se parecería a una nube con una forma muy aproximada a la de mi cuerpo. Sin embargo, algo de la nube se extenderá por todo el espacio, más allá de Júpiter e incluso más allá del Sistema Solar, aunque allí sea prácticamente nula. Esto significa que existe una probabilidad muy grande de que yo esté, de hecho, sentado en mi sillón y no en el planeta Júpiter. Aunque parte de mi función de onda se extienda incluso más allá de la Vía Láctea, hay sólo una posibilidad infinitesimal de que yo este sentado en otra galaxia.

                                                                                                            ¿Qué no puede imaginar el hombre?

La nueva idea de Hawking consistía en tratar el universo entero como si fuera una partícula cuántica. Repitiendo algunos pasos simples, nos dirigimos a conclusiones esclarecedoras.

Empezamos con una función de onda que describe el conjunto de todos los universos posibles. Esto significa que el punto de partida de la teoría de Hawking debe ser un conjunto infinito de universos paralelos, la función de onda del universo. El análisis bastante simple de Stephen Hawking, reemplazando la palabra partícula por universo, ha conducido a una revolución conceptual en nuestras ideas sobre la cosmología.

Según algunas imágenes que han sido creadas,  la función de onda del universo se extiende sobre todos los universos posibles.

El objetivo al que se enfrentan los cosmólogos cuánticos es verificar matemáticamente esta conjetura, demostrar que la función de onda del universo es grande para nuestro universo presente y prácticamente nula para los demás universos. Esto demostraría entonces que nuestro universo familiar es en cierto sentido único y también estable. Por el momento, los cosmólogos cuánticos son incapaces de resolver este importante problema.

Si tomamos a Hawking en serio, ello significa que debemos empezar nuestro análisis con un número infinito de todos los universos posibles en mutua coexistencia. Para decirlo de otra manera, la definición de la palabra universo ya no sería “todo lo que existe”; ahora significa “todo lo que puede existir”.

La cosmología cuántica de Hawking también supone que la función de onda del universo permite que estos universos colisionen. Pueden desarrollarse agujeros de gusano que unan estos universos. Sin embargo, estos agujeros de gusano no son como los que describí antes para viajar en el tiempo según dice Thorne y que conectan diferentes partes dentro del mismo espacio tetradimensional. Los nuevos agujeros de gusano conectan universos entre sí.

El físico Alan Harvey Guth dice francamente: “El principio antrópico es algo que la gente propone si no pueden pensar en algo mejor que hacer.”

Para Richard Feynman, el objetivo de un físico teórico es “demostrarse a sí mismo que está equivocado en cuanto sea posible”. Sin embargo, el principio antrópico es estéril y no puede ser refutado. Weinberg dijo: “aunque la ciencia es claramente imposible sin científicos, no está claro que el universo sea imposible sin ciencia.”

El debate sobre el principio antrópico estuvo en letargo durante muchos años, aunque fue reactivado recientemente por la función de onda del universo de Hawking. Si Hawking está en lo cierto, entonces existen en realidad un número infinito de universos paralelos, muchos de ellos con diferentes constantes físicas. En algunos de ellos, quizá los protones se desintegran con demasiada rapidez, o las estrellas no pueden fabricar los elementos pesados por encima del hierro, o el Big Crunch tiene lugar demasiado deprisa porque su densidad crítica sobrepasa en mucho a la ideal y no da tiempo a que pueda comenzar la germinación de la vida, y así sucesivamente. De hecho, un número infinito de estos universos paralelos están muertos, sin las leyes físicas que puedan hacer posible la vida tal como la conocemos.

                                                                                                    ¿Cómo se pasará de un universo al otro?

En tal universo paralelo (el nuestro), las leyes de la física eran compatibles con la vida que conocemos. La prueba es que nosotros estamos aquí para tratar esta cuestión. Si esto es cierto, entonces quizá no haya que invocar a Dios para explicar por qué la vida, por preciosa que sea, es posible en nuestro universo. Sin embargo, esto reabre la posibilidad del principio antrópico débil, es decir, que coexistimos con nuestros universos muertos y que el nuestro sea el único compatible para vida.

La segunda controversia estimulada por la función de onda del universo de Hawking es mucho más profunda y, de hecho, aun está sin resolver. Se denomina el Gato de Schrödinger.

La teoría cuántica, recordémoslo, afirma que para todo objeto existe una función de onda que mide la probabilidad de encontrar dicho objeto en un cierto punto del espacio y del tiempo. La teoría cuántica afirma también que nunca se conoce realmente el estado de una partícula hasta que se haya hecho una observación. Antes de que haya una medida, la partícula puede estar en uno de entre una diversidad de estados, descritos por la función de onda de Schrödinger. Por consiguiente, antes de que pueda hacerse una observación o medida, no se puede conocer realmente el estado de la partícula.De hecho, la partícula existe en un estado ultramundano, una suma de todos los estados posibles, hasta que se hace una medida.

Cuando esta idea fue propuesta por primera vez por Niels Bohr y Werner Heisemberg, Einstein se revolvió contra ella. “¿Existe la luna sólo porque la mira un ratón?”, le gustaba preguntar. Según la teoría cuántica, en su más estricta interpretación, la Luna, antes de que sea observada, no existe realmente tal como la conocemos. “La Luna puede estar, de hecho, en uno cualquiera de entre un número infinito de estados, incluyendo el estado de estar en el cielo, de estar explotando, o de no estar allí en absoluto. Es el proceso de medida que consiste en mirarla el que decide que la Luna está girando realmente alrededor de la Tierra”. Decía Einstein con ironía.

Edwin Schrödinger, autor de la ecuación con su función de onda, se disgustó con estas interpretaciones de su ecuación. Para demostrar lo absurdo de la situación creada, Schrödinger colocó un gato imaginario en una caja cerrada. El gato estaba frente a una pistola, que está conectada a un contador Geiger, que a su vez está conectado a un fragmento de uranio. El átomo de uranio es inestable y sufrirá una desintegración radiactiva. Si se desintegra un núcleo de uranio, será detectado por el contador Geiger que entonces disparará la pistola, cuya bala matará al gato.

Para decidir si el gato está vivo o muerto, debemos abrir la caja y observar al gato. Sin embargo, ¿cuál es el estado del gato antes de que abramos la caja? Según la teoría cuántica, sólo podemos afirmar que el gato esta descrito por una función de onda que describe la suma de un gato muerto y un gato vivo.

Para Schrödinger, la idea de pensar en gatos que no están ni muertos ni vivos era el colmo del absurdo, pero la confirmación experimental de la mecánica cuántica nos lleva inevitablemente a esta conclusión. Hasta el momento, todos los experimentos han verificado, favorablemente, la teoría cuántica.

La paradoja del gato de Schrödinger es tan extraña que uno recuerda a menudo la reacción de Alicia al ver desaparecer el gato de Cheshire en el centro del cuento de Lewis Carroll: “Allí me verás”, dijo el Gato, y desapareció, lo que no sorprendió a Alicia que ya estaba acostumbrada a observar cosas extrañas en aquel lugar fantástico. Igualmente, los físicos durante años se han acostumbrados a ver cosas “extrañas” en la mecánica cuántica.

Existen varias maneras de abordar esta dificultad de lo incomprensible en mecánica cuántica. En primer lugar, podemos suponer que Dios existe. Puesto que todas las “observaciones” implican un observador, entonces debe haber alguna “conciencia” en el universo. Algunos físicos como el premio Nobel Eugene Wigner, han insistido en que la teoría cuántica prueba la existencia de algún tipo de conciencia cósmica universal.

La segunda forma de tratar la paradoja es la preferida por la gran mayoría de los físicos en activo: ignorar el problema.

El físico Richard Feynman dijo en cierta ocasión: “Creo que es justo decir que nadie comprende la mecánica cuántica. No siga diciéndose a sí mismo, si puede evitarlo, “¿pero cómo puede ser así?” porque usted se meterá “hasta el fondo” en un callejón sin salida del que nadie ha escapado. Nadie sabe como puede ser eso”. De hecho, a menudo se ha dicho que de todas las teorías propuestas en el siglo XX, la más absurda es la teoría cuántica. Algunos dicen que la única cosa que la teoría tiene a su favor es que “es indudablemente correcta”.

Sin embargo, existe una tercera forma de tratar esta paradoja, denominada teoría de los muchos universos. Esta teoría (como el principio antrópico) no gozó de mucho favor en la última década, pero está siendo revitalizada por la función de onda del universo de Stephen Hawking.

I. B. S. Haldane nos decía: “La naturaleza no sólo es más extraña de lo que suponemos; es más extraña de lo que podamos suponer.”

Lo mismo llevaba razón.

emilio silvera

emilio silvera

Un púlsar es una fuente de radio desde la que se recibe un tren de pulsos altamente regular. Han sido catalogados cerca de un millar de púlsares desde que se descubriera el primero en 1967. Los Púlsares son Estrellas de Neutrones en rápida rotación, con un diámetro de 20-30 Km. Las estrellas se hallan altamente magnetizadas (alrededor de 10⁸ tesla), con el eje magnético inclinado con respecto al eje de rotación.

La emisión de radio se cree que surge por la aceleración de partículas cargadas por encima de los polos magnéticos. A medida que rota la estrella, un haz de ondas de radio barre la Tierra, siendo entonces observado el pulso, de forma similar a la luz de un faro. Los períodos de los pulsos son típicamente de 1 s pero varían desde los 1,56 ms (púlsares de milisegundo) hasta los 4,3 s

Los períodos de los pulsos se alargan gradualmente a medida que las estrellas de neutrones pierden energía rotacional, aunque unos pocos púlsares jóvenes son propensos a súbitas perturbaciones conocidas como ráfagas. Las medidas precisas de tiempos en los púlsares han revelado la presencia de púlsares binarios, y un púlsar, PSR 1257+12, se ha demostrado que está acompañado por objetos de masa planetaria. Han sido detectados destellos ópticos procedentes de unos pocos púlsares, notablemente los Púlsares del Cangrejo y Vela.

La mayoría de los púlsares se piensa que se crean en explosiones de supernova por el colapso del núcleo de una estrella supergigante, aunque en la actualidad hay considerables evidencias de que al menos algunos de ellos se originan a partir de enanas blancas que han colapsado en estrellas de neutrones después de una acreción de masa de una estrella compañera. (Púlsar reciclado).

La gran mayoría de los púlsares conocidos se encuentran en la Vía Láctea y están concentrados en el plano galáctico. Se estima que hay unos 100.000 púlsares en la Galaxia. Las observaciones de la dispersión interestelar y del efecto Faraday en los púlsares suministran información sobre la distribución de electrones libres y de los campos magnéticos de la Vía Láctea.

Oculto entre las brumas de gas y polvo ionizado, se esconde un pulsar que ilumina toda la región

Cuando un púlsar está en órbita con otra estrella, estamos hablando de un púlsar binario, cuya existencia es revelada por un cambio cíclico en el período de pulsación a medida que las dos estrellas orbitan la una en torno a la otra. Se conocen alrededor de 50 púlsares binarios, con períodos orbitales que varían entre menos de 1 hora y varios años, y períodos de pulsión entre 1,6 ms y más de 1 s.

El primer púlsar binario conocido, PSR 1913+16, fue descubierto en 1974. Consiste en un púlsar que tiene 17 pulsaciones por segundo, en una órbita altamente excéntrica con un período de 7,75 horas alrededor de una segunda estrella de neutrones en la que no se han observado pulsaciones. Cada estrella tiene unas 1,4 masas solares, próxima al límite de Chandrasekhar, y el período orbital se está acortando gradualmente debido a la pérdida de energía a través de radiación gravitacional.

Otro púlsar binario destacable es PSR 1957 + 20, llamado en ocasiones púlsar de la viuda negra, en el que la intensa radiación procedente del pulsar está evaporando su pequeña estrella compañera. Algunos púlsares binarios se saben ahora que son púlsares reciclados que han adquirido altas velocidades de rotación debido a la acreción de gas procedente del compañero.

Escenas como esta son corrientes en las galaxias

El púlsar del milisegundo brilla cada pocas milésimas de segundo. El primero en ser descubierto, PSR 1937 + 21, tiene un período de 1,56 ms, siendo aún el del período más corto conocido y próximo al mínimo teórico para una estrella de neutrones en rotación. Han sido descubiertos más de 60 púlsares con períodos de menos de 20 milisegundos, muchos de ellos en cúmulos globulares. Los púlsares de milisegundo poseen una rotación extremadamente estable y mantiene una regularidad mayor que la de los relojes atómicos.

También está el púlsar de rayos X. Aquí estamos hablando de una binaria de rayos X que tiene una variabilidad regular, en la que la pulsación está asociada al período de rotación de la compañera compacta, una estrella de neutrones magnetizada.

Los períodos varían desde unos pocos segundos hasta unos pocos minutos. Estas pulsaciones se piensa que están provocadas por el campo magnético que canaliza el gas en acreción hacia los polos de la estrella produciendo “manchas calientes” localizadas que se hacen visibles o no a medida que rota la estrella. Un ejemplo de dicho sistema es Hércules X-1.

Otro tipo de púlsar es el llamado óptico que sufre pulsaciones en la parte visible del espectro, además de en longitudes de onda de radio y de otros tipos. El primer púlsar cuyas pulsaciones ópticas fueron descubiertas fue el Púlsar del Cangrejo, en 1969, seguido del Púlsar Vela en 1.977.

El púlsar denominado “reciclado” es un púlsar con un campo magnético inusualmente bajo (1-100 tesla), un ritmo de frenado pequeño y un período de pulsos frecuentemente muy bajo, encontrándose a menudo en sistemas binarios.

Se cree que los púlsares reciclados son púlsares ordinarios que han perdido energía y se han debilitado, y que luego se han puesto a girar de nuevo por acreción del gas de la estrella compañera. Existe una alta proporción de púlsares reciclados en los núcleos de los cúmulos globulares, donde la alta densidad de estrellas hace más probable la captura de una vieja estrella de neutrones en un sistema binario. Los primeros púlsares reciclados en ser descubiertos tenían períodos de pulsos muy cortos y se conocen como “púlsares de milisegundo”, aunque más tarde se descubrieron otros con períodos mucho más largo.

Púlsar con energía decreciente

Para poder llegar a estrella de neutrones, la estrella original que implosiona es más masiva que nuestro Sol. La estrella de Neutrones es muy densa, tan densa como el núcleo de un átomo y, cuando colapsa se convierte en un púlsar giratorio que es el resultado de una explosión de supernova como la presenciada en 1.054.

emilio silvera

Que, dicho sea de paso, en lo que a la vida se refiere, ésta se abre paso en los lugares más estremos e inesperados por muy malas condiciones que allí puedan estar presentes. Así ocurre con los llamaodos extremófilos que, pueden estar, casi en cualquier sitio.

Hasta que supimos que existían otros sistemas planetarios en nuestra Galaxia, ni siquiera se podía considerar esta posibilidad como una prueba de que la vida planetaria fuera algo común en la Vía Láctea. Pero ahora se sabe que más de cien estrellas de nuestra zona de la galaxia tienen planetas que describen órbitas alrededor de ellas. Casi todos los planetas descubiertos hasta ahora son gigantes de gas, como Júpiter y Saturno (como era de esperar, los planetas grandes se descubrieron primero, por ser más fáciles de detectar que los planetas pequeños), sin embargo es difícil no conjeturar que, allí, junto a estos planetas, posiblemente estarán también sus hermanos planetarios más pequeños que, como la Tierra, pudieran tener condiciones para generar la vida en cualquiera de sus millones de formas.

En otros comentarios, ya nos referimos a los elementos más abundantes del Universo: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON). Lee Smolin, de la Universidad de Waterloo,  Ontario, ha investigado la relación existente entre, por una parte, las estrellas que convierten unos elementos más sencillos en algo como el CHON y arroja esos materiales al espacio, y, por otra parte, las nubes de gas y polvo que hay en éste, que se contrae para formar nuevas estrellas.

Nuestro hogar dentro del espacio, la Vía Láctea, es una entre los cientos de miles de millones de estructuras similares dispersas por todo el Universo visible, y parece ser una más, con todas las características típicas – de tipo medio en cuanto a tamaño, composición química, etc.- La Vía Láctea tiene forma de disco plano, con alrededor de cien mil años luz de diámetro, y está formada por doscientos mil millones de estrellas que describen órbitas en torno al centro del disco.

El Sol, en realidad, sólo es importante para nosotros al ser el cuerpo central de nuestro Sistema Solar, y con mucho, la estrella más cercana al planeta Tierra y la única que se puede estudiar con todo lujo de detalles. Se clasifica como una estrella G2V: una estrella amarilla con una temperatura efectiva de 5.770 K (tipo espectral G2) y una enana de la secuencia principal (clase de luminosidad V). Los detalles de su composición son sobradamente sabidos por todos y cabe destacar su abundancia de hidrógeno – 71% en masa- y de helio el 27% y elementos más pesados hasta completarlo. Por lo tanto, nuestro Sol no destaca por nada entre esa multitud de de cientos de miles de millones de estrellas.

Recorre su órbita a una distancia del centro que viene a ser más o menos dos tercios del diámetro. En el centro de la Galaxia las estrellas forman una protuberancia, de tal modo que desde el exterior daría la sensación de estar viendo un enorme huevo frito, en el que la protuberancia sería la yema. Sin embargo, el modo en que este disco gira revela que todo el material brillante (materia bariónica) que compone la parte visible de la Vía Láctea queda sujeto por el tirón gravitatorio de una materia invisible que no brilla ni emite radiación y que viene a ser más o menos diez veces mayor que la materia visible de la Galaxia y que muchos suponen que está diseminada en un halo situado alrededor de ella, extendiéndose mucho más allá del borde del disco de estrellas brillantes.

Recreación artística del WHIM en la Pared del Escultor

Descubrir qué es realmente esta materia oscura (yo prefiero llamarla -hasta que sepamos que es…si es algo- no luminosa o materia escondida) constituye un tema de crucial interés para los astrónomos, pero no entraremos ahora en eso, ya que, para lo que estamos tratando, no tiene importancia. Muchas galaxias en forma de disco se caracterizan por una especie de serpentinas que se alejan en espiral desde su centro, lo que hace que se les aplique el nombre de galaxias espirales. Es fácil estudiar las pautas que siguen los llamados “brazos espirales”, porque las galaxias se encuentran relativamente cerca unas de otras, si comparamos estas distancias con sus tamaños.

Andrómeda, la galaxia espiral más cercana comparable a la Vía Láctea, se encuentra con respecto a nosotros a una distancia de poco más de dos millones de años luz; parece una gran distancia, pero la galaxia de Andrómeda es tan grande (un poco mayor que la Vía Láctea) que, incluso a esa distancia, vista desde la Tierra cubre un trozo de cielo del tamaño de la Luna, y puede observarse a simple vista en una noche despejada y sin luz lunar, si nos situamos lejos de las ciudades y de otras fuentes de emisión de luz.

NGC 5584 es una bonita galaxia que exhibe orgullosa sus inmensos criaderos de estrellas en los brazos espirales que azulean el contorno y que,  con mas de 50 mil años-luz de diámetro. Se encuentra a 72 millones de años-luz de distancia, en dirección de la constelación de Virgo.

Los brazos espirales, que son una característica tan llamativa en galaxias como la nuestra, son visibles porque están bordeados por estrellas calientes de gran masa que relucen con mucho brillo. Esto significa que también son estrellas jóvenes, ya que no hay estrellas viejas que tengan gran cantidad de masa.

No hay misterio alguno en cuanto al modo en que mantienen esa forma espiral. Se debe exclusivamente a un fenómeno de retroalimentación. c Las nubes gigantescas a partir de las cuales se forman las estrellas pueden contener hasta un millón de veces la masa del Sol cuando empieza a contraerse gravitatoriamente para formar estrellas. Cada nube que se contrae produce, no una sola estrella de gran tamaño, sino todo un conglomerado de estrellas, así como muchas estrellas menores. Cuando las estrellas brillantes emiten luz, la energía de esta luz estelar (especialmente en la parte ultravioleta del espectro) forma una burbuja dentro de la nube, y tiende a frenar la formación de más estrellas. Sin embargo, una vez que las estrellas de gran masa han recorrido sus ciclos vitales y han explotado, sembrando además el material interestelar con elementos de distintos tipos, la onda expansiva ejerce presión sobre las nubes interestelares cercanas y hace que éstas comiencen a contraerse.

Las ondas procedentes de distintas supernovas, al entrecruzarse unas con otras, actúan mutuamente para barrer el material interestelar y formar nuevas nubes de gas y polvo que se contraen produciendo más estrellas y supernovas, en un ejemplo clásico de interacción que se mantiene por sí sola en la que intervienen una absorción de energía (procedentes de las supernovas) y una retroalimentación.

Si la nube es demasiado densa, su parte interna se contraerá gravitatoriamente de manera rápida, formando unas pocas estrellas grandes que recorren sus ciclos vitales rápidamente y revientan la nube en pedazos antes de que puedan formarse muchas estrellas. Esto significa que la generación siguiente de estrellas nace de una nube más delgada, porque ha habido pocas supernovas que barrieran material formando pedazos densos. Si la nube es tan delgada que su densidad queda por debajo de la densidad óptima, nacerán muchas estrellas, y habrá gran cantidad de explosiones supernovas, lo cual producirá gran número de ondas de choque que barrerán el material interestelar, acumulándolo en nubes más densas.

De esta manera, por ambas partes, las retroalimentaciones operan para mantener un equilibrio aproximadamente constante entre la densidad de las nubes y el número de supernovas (y estrellas de tipo Sol) que se producen en cada generación. La propia pauta espiral resulta del hecho de que la galaxia realiza movimiento de rotación y está sometida al tirón gravitatorio que crea la fuerza de marea proveniente de esa materia no luminosa.

Con la gentil autorización de NASA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

¿Existen los espíritus? Esta toma del telescopio Hubble casi lo sugiere. Muestra una nube de materia interestelar con el nombre de IC 349, que es inundado con radiación, por la joven estrella Merope, en las Pléyades, y es incitada a brillar. La enorme radiación de la estrella, prontamente dispersará a esta nube y la destruirá. Las Pléyades son conocidas como incubadoras de muchas nuevas estrellas masivas, que en su estado “juvenil” emiten enormes cantidades de irradiación.

Claro que, la materia interestelar es variada. Existen nubes de gas y polvo fríos, que son ricas en interesantes moléculas y se llaman nubes moleculares gigantes; a partir de estas nubes se forman nuevas estrellas (y planetas). Hay nubes de lo que consideraríamos gas “normal”, formadas por átomos y moléculas de sustancias tales como el hidrógeno, y quizá tan caliente como una habitación cerrada durante toda la noche y con la temperatura de dos cuerpos dormidos y emitiendo calor. Además, hay regiones que se han calentado hasta temperaturas extremas mediante la energía procedente de explosiones estelares, de tal modo que los electrones han sido arrancados de sus átomos para formar un plasma cargado de electricidad.

También existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre las estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por cada mil centímetros cúbicos de espacio: en la modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es algo muy diluido si se compara con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces  en densidad sigue siendo un contraste espectacular.

La cuestión es que, unos pocos investigadores destacaron allá por 1.990 en que todos estos aspectos –composición, temperatura y densidad- en el medio interestelar dista mucho de ser uniforme. Por decirlo de otra manera más firme, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos pocos de procesos asociados con la generación de las pautas espirales.

Esto significa que la Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de la entropía. Es un sistema auto-organizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una parte, un flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, como ya se va viendo, la retroalimentación. En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además prestigiosos astrofísicos han argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.

Creo que llevan toda la razón.

emilio silvera

Dos galaxias cuajadas de estrellas y mundos que, sin remedio, se encaminan hacia su final individual. En unos pocos millones de años formaran una gran galaxia elíptica. ¿Qué pasará con los mundos y las criaturas que allí residen? Claro que, podrían escapar a universos paralelos.

“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es importante comprender que ni siquiera son, estrictamente hablando, universos, pero es más fácil si uno lo intenta y lo comprende un poco más tarde, después de haber comprendido que todo lo que he comprendido hasta ese momento no es verdadero.”

Douglas Adams

¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra forma de vida compleja es muy sensible a cambios pequeños en los valores de las constantes de la naturaleza? ¿Y cuáles son estos “cambios”? ¿Cuáles son estos “otros mundos” en donde las constantes son diferentes y la vida no puede existir?

En ese sentido, una visión plausible del universo es que hay una y sólo una forma para las constantes y leyes de la naturaleza. Los universos son trucos difíciles de hacer, y cuanto más complicados son, más piezas hay que encajar. Los valores de las constantes de la naturaleza determinan a su vez que los elementos naturales de la tabla periódica, desde el hidrógeno número 1 de la tabla, hasta el uranio, número 92, sean los que son y no otros. Precisamente, por ser las constantes y leyes naturales como son y tener los valores que tienen, existe el nitrógeno, el carbono o el oxígeno.

Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica (que vemos y detectamos) del universo. Hay más elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales.

Algunos creen que el Universo ha conformado las cosas para que ellos (y nosotros) estén aquí, y, no se dan cuenta que, nuestro Universo tiene marcado su propio ritmo que, al margen de las criaturas que en él puedan surgir, sigue su inexorable camino. Hace menos de un millón de años que llegamos a esta inmensa Galaxia, y, seguramente, dentro de unos miles de millones de años, serán otros seres, los que pueblen nuestro planeta y la Galaxia. No podemos concedernos más importancia de la que en realidad tenemos.

Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales para el desarrollo de la vida en el universo. Estas no son constantes de la naturaleza en el sentido de la constante de estructura fina o la masa del electrón. Incluyen magnitudes que especifican cuán agregado está el universo, con que rapidez se está expandiendo y cuánta materia y radiación contiene. En última instancia, a los cosmólogos les gustaría explicar los números que describen estas “constantes astronómicas” (magnitudes).  Incluso podrían ser capaces de demostrar que dichas “constantes” están completamente determinadas por los valores de las constantes de la naturaleza como la constante de estructura fina. ¡¡El número puro y adimensional, 137!!

Muchas son las complejidades que en el universo se crean a partir de la materia sencilla. En cualquier galaxia lejana están presentes las estrellas, las nebulosas, los púlsares y los mundos. Y, si eso es así (que lo es), ¿por qué no estarían presentes seres vivos e inteligentes como ocurre aquí en el planeta Tierra? No parece que negar, tal posibilidad, sea aceptable.

Las características distintivas del universo que están especificadas por estas “constantes” astronómicas desempeñan un papel clave en la generación de las condiciones para la evolución de la complejidad bioquímica. Si miramos más cerca la expansión del universo descubrimos que está equilibrada con enorme precisión. Está muy cerca de la línea divisoria crítica que separa los universos que se expanden con suficiente rapidez para superar la atracción de la gravedad y continuar así para siempre, de aquellos otros universos en los que la expansión finalmente se invertirá en un estado de contracción global y se dirigirán hacia un Big Grunch cataclísmico en el futuro lejano.  El primero de estos modelos es el universo abierto que será invadido por el frío absoluto, y el segundo modelo es el del universo cerrado que termina en una bola de fuego descomunal.

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La Densidad crítica de la materia determinará el universo en el que vivímos.

Todo dependerá de cual sea el valor de la densidad de materia.

Algunos números que definen nuestro universo

• El número de fotones por protón.
• La razón entre densidades de materia oscura y luminosa.
• La anisotropía de la expansión.
• La falta de homogeneidad del Universo.
• La constante cosmológica.
• La desviación de la expansión respecto al valor crítico.

De hecho, estamos tan cerca de esta divisoria crítica que nuestras observaciones no pueden decirnos con seguridad cuál es la predicción válida a largo plazo. En realidad, es la estrecha proximidad de la expansión a la línea divisoria lo que constituye el gran misterio: a priori parece altamente poco probable que se deba al azar. Los universos que se expanden demasiado rápidamente son incapaces de agregar material para la formación de estrellas y galaxias, de modo que no pueden formarse bloques constituyentes de materiales necesarios para la vida compleja. Por el contrario, los universos que se expanden demasiado lentamente terminan hundiéndose antes de los miles de millones de años necesarios para que se tomen las estrellas.

Sólo universos que están muy cerca de la divisoria crítica pueden vivir el tiempo suficiente y tener una expansión suave para la formación de estrellas y planetas… y ¡vida!

No es casual que nos encontremos viviendo miles de millones de años después del comienzo aparente de la expansión del universo y siendo testigos de un estado de expansión que está muy próximo a la divisoria que marca la “Densidad Crítica”

Gráfico: Sólo en el modelo de universo que se expande cerca de la divisoria crítica (en el centro), se forman estrellas y los ladrillos primordiales para la vida. La expansión demasiado rápida no permite la creación de elementos complejos necesarios para la vida. Si la densidad crítica supera la ideal (más cantidad de materia), el universo será cerrado y terminará en el Big Crunch.

El hecho de que aún estemos tan próximos a esta divisoria crítica, después de algo más de trece mil millones de años de expansión, es verdaderamente fantástico. Puesto que cualquier desviación respecto a la divisoria crítica crece continuamente con el paso del tiempo, la expansión debe haber empezado extraordinariamente próxima a la divisoria para seguir hoy tan cerca (no podemos estar exactamente sobre ella).

Pero la tendencia de la expansión a separarse de la divisoria crítica es tan solo otra consecuencia del carácter atractivo de la fuerza gravitatoria. Está claro con sólo mirar el diagrama dibujado en la página anterior que los universos abiertos y cerrados se alejan más y más de la divisoria crítica a medida que avanzamos en el tiempo. Si la gravedad es repulsiva y la expansión se acelera, esto hará, mientras dure, que la expansión se acerque cada vez más a la divisoria crítica. Si la inflación duró el tiempo suficiente, podría explicar por qué nuestro universo visible está aún tan sorprendentemente próximo a la divisoria crítica. Este rasgo del universo que apoya la vida debería aparecer en el Big Bang sin necesidad de condiciones de partida especiales.

Gráfico: La “inflación” es un breve periodo de expansión acelerada durante las primeras etapas de la Historia del Universo.

Composición del universo

Podemos concretar de manera muy exacta con resultados fiables de los últimos análisis de los datos enviados por WMAP. Estos resultados muestran un espectro de fluctuaciones gaussiano y (aproximadamente) invariante frente a escala que coincide con las predicciones de los modelos inflacionarios más generales.

El universo estaría compuesto de un 4 por 100 de materia bariónica, un 23 por 100 de materia oscura no bariónica y un 73 por 100 de energía oscura. Además, los datos dan una edad para el universo que está en 13’7 ± 0’2×10⁹ años, y un tiempo de 379 ± 8×10³ años para el instante en que se liberó la radiación cósmica de fondo. Otro resultado importante es que las primeras estrellas se formaron sólo 200 millones de años después del Big Bang, mucho antes de lo que se pensaba hasta ahora.

emilio silvera

H, He, (Li, Be, B) C, N, O… Fe

La imagern de arriba, SN 1987A, es la descomunal explosión de supernova, cuando ocurrió, la potencia de miles de soles cambió, momentáneamente, la región del espacio conocida como Nube Mayor de Magallanes, a muchos años luz de la Tierra.

¿Apreciáis la maravilla? Las estrellas brillan en el cielo para hacer posible que nosotros estemos aquí descubriendo los enigmas del universo y… de la vida inteligente.

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

Desde el punto de vista del orden es la primera vez que nos encontramos con objetos de tamaño comparables al nuestro, en los que la ordenación de sus constituyentes es el rasgo más característico.

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

Porque, ¿qué sabemos en realidad de lo que llamamos materia inerte? Lo único que sabemos de ella son los datos referidos a sus condiciones físicas de dureza, composición, etc; en otros aspectos ni sabemos si pueden existir otras propiedades distintas a las meramente físicas.

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

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

En titán existen moléculas de Carbono necesarias para la vida

Según decía en algún trabajo anterior, los quarks u y d se hallan en el seno de los nucleones (protones y neutrones) y, por tanto, en los núcleos atómicos. Hoy día, éstos se consideran como una subclase de los hadrones. Sin embargo, debemos tener claro que toda la materia del Universo (al menos la conocida), está conformada por Quarks y Leptones.

La composición de los núcleos (lo que en química se llama análisis cualitativo) es extraordinariamente sencilla, ya que como es sabido, constan de neutrones y protones que se pueden considerar como unidades que dentro del núcleo mantienen su identidad. Tal simplicidad cualitativa recuerda, por ejemplo, el caso de las series orgánicas, siendo la de los hidrocarburos saturados la más conocida. Recordad que su fórmula general es C_nH_2n+2, lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).

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

Científicos descubrieron posibles cráteres que expulsan hielos, llamados criovolcanes. (15 Diciembre, 2010 NASA – CA) Con el sistema de radar e imágenes infrarrojas de la sonda Cassini, que orbita Saturno, científicos han encontrado evidencias de lo que podría ser un volcán de hielo en Titán. Este pequeño mundo haría las delicias de cualquier químico de la Tierra y, no digamos de los geólogos. (4 Enero 2007 – NASA/Agencias – CA) Fue comprobada la predicción sobre la existencia de lagos de metano líquido en Titán.

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

Hablemos un poco de moléculas.

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

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

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

Las moléculas diatómicas de hidrógeno abundan en el espacio interestelar. NGC 604, una enorme región de hidrógeno ionizado en la Galaxia del Triángulo.

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

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

¿La molécula sintética más grande del mundo? Bueno, en la naturaleza existen muchas moléculas de gran tamaño, un claro ejemplo son las proteínas o el ADN, y son grandes debido a que están formados por la unión de muchas moléculas más pequeñas. Las proteínas están formadas por la unión de aminoácidos, y el ADN por la unión de nucleótidos.

Gracias a la química sintética se han podido crear también moléculas sumamente grandes y complejas,

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

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

                                                                         De los orbitales hablamos aquí extensamente muy a menudo

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

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

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

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. De todas las maneras y, sin descartar nada, creo que las formas de vida que podamos encontrar en el Universo, al menos la mayoría, estarán basadas, como nosotros, en el Carbono que, por sus características especiales, es el más idóneo para la vida.

emilio silvera

No pasa ni un sólo día sin que tengamos una buena cantidad de noticias nuevas sobre descubrimientos y fenómenos ocurridos en nuestro Universo que nos hablan de los temas más diversos:

- Un equipo internacional de científicos ha descubierto la pareja de enanas marrones con menor temperatura registrada hasta el momento. Los expertos consideran que este sistema doble, de unos 100 Grados Celsius, se parece más a los planetas gigantes que a otras estrellas de este tipo.

A escala humana, 100ºC puede parecer una temperatura elevada, pero para una estrella, es ínfima, pensemos en que, la superficie de nuestro Sol está a unos 5.500ºC.

Si dos estrellas enanas marrones tienen temperaturas tan reducidas, es posible que tengan también propiedades diferentes a la de enanas marrones descubiertas previamente pero con mayores temperaturas.

Las estrellas marrones son en realidad, estrellas fallidas: No poseen la masa suficiente para que la Gravedad active active las reacciones nucleares que hacen brillar a las estrellas fusionando Hidrógeno en Helio (la Secuencia Principal).

En la segunda década del siglo XXI, muchas son las cosas que hemos podido hacer posible. Se me ocurre mencionar, por ejemplo, el Proyecto de la Sonda Deep que, después de un prolongado cortejo espacial, se pudo acoplar a su destino, en 2005, con el cometa Tempel 1. Más tarde, fue la Sonda Stardust la que se encontró con el Cometa, un lunes día de San Valentín, a unos 338 millones de km de distancia de la Tierra.

La última misión Stereo logró capturar imágenes en tres dimensiones del astro rey, y, los datos suministrados podrán ser utilizados en el campo de los pronosticos meteorológicos. Además, Stereo estudió el flujo de energía y materia entre el Sol y la Tierra.

Telescopio Kepler

Una lista de las 400 estrellas que son las mejores candidatas a tener en órbita planetas similares a la Tierra será hecha pública mañana por la NASA, a partir de los datos obtenidos por el telescopio espacial Kepler. Esta lista ha sido uno de los secretos mejor guardados de la astronomía durante siete meses, dando así ventajas a los 28 astrónomos del equipo científico de Kepler para intentar confirmar la existencia de planetas, lo que ha provocado protestas en otros astrónomos que buscan estos cuerpos celestes extrasolares.

El Proyecto Sloan Digital Survey III (SDSS-III) dio a conocer la imagen digital en color más grande jamás tomada de todo el cielo. La fotografía de más de un billón de píxeles fue elaborada en la última década con millones de instantáneas de 2,8 megapíxeles y el trabajo de cientos de personas.

Harían falta 500.000 televisores de alta difinición para poder verlas para poder verla en plena resolución. Gracias a su precisión, “proporcionará nueva oportunidades para muchos descubrimientos científicos en los próximos años.

También podríamos hablar de un Grupo Internaqcional de Astrónomos que hicieron el descubrimiento de una antigua y lejanísima “metrópoli galáctica” desconocida hasta ahora y situada a la increíble distancia de 12.600 millones de años luz de la Tierra. Se trata, con mucho, de la estructura de este tipo más lejana jamás detectada.

El gigantesco cúmulo de galaxias está situada a 12.600 millones de años luz de la Tierra

La formación es aún muy joven y destinada a convertirse en un cúmulo galáctico masivo como lo podríamos ver en la actualidad (han pasado 12.600 de años desde que está imagen era la que vemos).

Un sin fin de maravillas y nuevos hallazgos nos sorprenden cada día, y, nuestros científicos no tienen el tiempo necesario para procesar tantos datos e imágenes que, están debidamente clasificadas a la espera de su más minucioso estudio, y, en algunos de estos CD de archivo, podrían estar algunas de las respuestas tan largamente esperadas.

¡El Universo! El gran misterio: Todos los secretos por desvelar, todos los problemas por resolver.

¡Todas las respuestas!

emilio silvera

La biosfera y la hidrosfera están estrechamente relacionadas: el agua es el elemento esencial de todas las formas de vida, y la distribución del agua en el planeta (es decir, los límites de la hidrosfera) condiciona directamente la distribución de los organismos (los límites de la biosfera). El término biosfera, de reciente creación, indica el conjunto de zonas de la Tierra donde hay vida, y se circunscribe a una estrecha región de unos 20 Km de altura comprendida entre las cimas montañosas más elevadas y los fondos oceánicos más profundos. Sólo pueden hallarse formas de vida en la biosfera, donde las condiciones de temperatura, presión y humedad son adecuadas para las más diversas formas orgánicas de la Tierra.

Obviamente, las fronteras de dicha “esfera” son elásticas y su extensión coincide con la de la hidrosfera; se superpone a las capas más bajas de la atmósfera y a las superficiales de la litosfera, donde se sumerge, como máximo, unos 2 Km. Sin embargo, si por biosfera se entiende la zona en la que hay vida así como la parte inorgánica indispensable para la vida, deberíamos incluir en este concepto toda la atmósfera, sin cuyo “escudo” contra las radiaciones más fuertes no existiría ningún tipo de vida; o la corteza terrestre entera y las zonas superiores del manto, sin las cuales no existiría la actividad volcánica, que resulta necesaria para enriquecer el suelo con nuevas sustancias minerales.

Por tanto, la biosfera es un ecosistema tan grande como el planeta Tierra y en continua modificación por causas naturales y (desgraciadamente) artificiales.

Las modificaciones naturales se producen a escalas temporales muy variables: en tiempos larguísimos determinados por la evolución astronómica y geológica, que influyen decididamente en las características climáticas de los distintos ambientes (por ejemplo, durante las glaciaciones), o en tiempos más breves, relacionados con cambios climáticos desencadenados por sucesos geológicos-atmosféricos imprevistos (por ejemplo, la erupción de un volcán, que expulsa a la atmósfera grandes cantidades de cenizas capaces de modificar el clima de extensas áreas durante periodos considerables).

En cambio, las modificaciones artificiales debidas a la actividad humana tienen efectos rápidos: la deforestación producida en África por las campañas de conquista romanas contribuyó a acelerar la desertificación del Sahara, como tampoco hay duda de que la actividad industrial de los últimos siglos determina modificaciones dramáticas y repentinas en los equilibrios biológicos.

La biosfera es el punto de encuentro entre las diversas “esferas” en las que se subdivide la Tierra: está surcada por un flujo continuo de energía procedente tanto del interior del planeta como del exterior, y se caracteriza por el intercambio continuo de materia, en un ciclo incesante que une todos los entornos.

Muchas son las criaturas de especies ditintas que enriquecen la diversidad de la vida en la Tierra

Pero no por esta razón hay vida por todas partes, pues la vida requiere condiciones particulares e imprescindibles. Existen determinados elementos físicos y químicos que “limitan” el desarrollo de la vida. La presencia y disponibilidad de agua es el primero y el más importante. El agua es el disolvente universal para la química de la vida; es el componente primario de todos los organismos y sin agua la vida es inconcebible (Tales de Mileto fue el primero en darse cuenta de ello). Pero no sólo es eso: al pasar del estado sólido al líquido y al gaseoso y viceversa, el agua mantiene el “efecto invernadero natural”, capaz de conservar la temperatura del planeta dentro de los niveles compatibles con la vida (es decir, poco por debajo de los 0º C y poco por encima de los 40º C).

La presión, que no deberá superar mucho el kilogramo por centímetro cuadrado (como sucede alrededor de los 10 m de profundidad en el mar), así como una amplia disponibilidad de sales minerales y de luz solar (indispensable – como expliqué antes – para la vida de las plantas) son también factores que marcan las posibilidades de vida.

Está claro que se nos ha dado un lugar privilegiado, que reúne todas y cada una de las condiciones excepcionales para la vida, y somos tan ignorantes que aún siendo un bien escaso (en nuestro enorme Sistema Solar, parece que el único), nos lo queremos cargar. Pero sin querer, me marcho por las ramas y me desvío del tema principal, la evolución por la energía, y como está directamente implicada, hablemos un poco de nuestra casa.

El planeta Tierra

Las fuerzas que actúan sobre la Tierra, como planeta en el espacio, tiene profundas implicaciones energéticas. La gravitación ordena y orienta, y obstaculiza y facilita los flujos de energía cinética. La rotación genera la fuerza centrífuga y la de Coriolis: la primera achata el planeta por los polos ensanchándolo por el ecuador, y la segunda desvía los vientos y las corrientes de los océanos (a la derecha del hemisferio norte y a la izquierda en el hemisferio sur). La rotación es también la causa de los ritmos diarios de las plantas y animales, y de la desaceleración de la Tierra, que alarga el día un promedio de 1’5 ms cada siglo, lo que representa una pérdida de tres teravatios por fricción de mareas.

Pero ni la gravitación ni la rotación (fricción) hacen de la Tierra un planeta único entre los cuerpos celestes de nuestro entorno. Su exclusividad procede de sus propiedades térmicas internas, que causan los ciclos geotectónicos que modifican la superficie, y de su atmósfera, océanos y plantas que transforman la radiación solar que reciben. Los orígenes de estos procesos no están claros.

Un disco proto planetario como este pudo formar nuestro sistema solar a partir de la Nebulosa

Podemos fijar la edad de la Tierra en algo más de los 4.000 millones de años por la desintegración de los isótopos radiactivos, pero poco podemos asegurar sobre la formación del planeta o sobre la energética de la Tierra primitiva. Sobre el tema circulan varias teorías, y es muy plausible que el origen del Sistema Solar planetario fuera una nube interestelar densa en la que el Sol se formó por una inestabilidad gravitatoria y que la posterior aglomeración del resto de esta materia dispersa, que giraba a distintas distancias, a su alrededor, diera lugar a los planetas. No está claro si al principio la Tierra estaba extremadamente caliente o relativamente fría. Me inclino por lo primero y estimo que el enfriamiento fue gradual con los cambios de atmósferas y la creación de los océanos.

Las incertidumbres geológicas básicas se extienden hasta el presente. Diferentes respuestas a cuestiones como la cantidad de ⁴⁰K en el núcleo terrestre o sobre la convección del magma en el manto (hay una o dos celdas) dan lugar a diferentes explicaciones para el flujo de calor y la geotectónica de la Tierra. Lo que sí está claro es que el flujo interno de calor, menos de 100 mW/m², tiene un efecto pequeño comparado con la reflexión, absorción y emisión de la radiación solar.

El balance de la radiación terrestre (R_p) en la capa alta de la atmósfera es la suma de la radiancia extraterrestre (la constante sola Q₀) reducida por el albedo planetario y el flujo saliente de larga longitud de onda (Q_i): R_p = Q₀(1-a_p) + Q_i = 0. El flujo emitido es igual a la suma de la radiación atmosférica y la terrestre: Q_i = Q_ea + Q_es. Los balances de la radiación en la atmósfera (R_a) y en la superficie de la Tierra (R_s) son iguales, respectivamente, a la diferencia entre la correspondiente absorción y emisión: R_a = Q_aa + Q_ea y R_s = Q_as + Q_es, de manera que R_p = R_a + R_s = 0. Hay que continuar explicando la radiación saliente con los flujos irradiados y emitidos por la superficie terrestre, el flujo de radiación medio absorbida, etc., etc., etc., con una ingente reseña de símbolos y tedioso esquemas que, a mi parecer, no son legibles para el lector normal y no versado en estos conocimientos. Así que, aunque sea mutilar el trabajo, desisto de continuar por ese camino y prosigo por senderos más amenos y sugestivos para el lector.

La fuente más importante del calentamiento atmosférico proviene de la radiación terrestre de longitud de onda larga, porque el flujo de calor latente es una contribución secundaria y el flujo de calor sensible sólo es importante en las regiones áridas donde no hay suficiente agua para la evaporación. Los océanos y los continentes también reciben indirectamente, irradiadas por la atmósfera, la mayor parte de su calor en forma de emisiones de longitudes de onda larga (4 – 50 μm). En este flujo de radiación reenviado hacia la superficie terrestre por los gases invernadero, domina a la radiación del vapor de agua, que con una concentración variable, emite entre 150 y 300 W/m², y al que también contribuye el CO² con unos 75 W/m².

El intercambio de radiación de longitud de onda larga entre la superficie y la atmósfera sólo retrasa temporalmente las emisiones de calor terrestre, pero controla la temperatura de la biosfera. Su máximo es casi 400 W/m² en los trópicos nubosos, pero es importante en todas las estaciones y presenta significativas variaciones diarias. El simple paso de una nube puede aumentar el flujo en 25 W/m². Las mayores emisiones antropogénicas de gases invernadero han aumentado este flujo en cerca de un 2’5 W/m² desde finales del siglo XIX.

Como era de esperar, las observaciones de los satélites confirman que el balance de energía de la Tierra está en fase con la radiación solar incidente (Q₀), pero la radiación media saliente (Q_i) está desfasada con la irradiancia, alcanzando el máximo durante el verano en el hemisferio norte. La distribución asimétrica de los continentes y el mar explica este fenómeno. En el hemisferio norte, debido a la mayor proporción de masa terrestre, se experimentan mayores cambios estacionales que dominan el flujo global de la radiación saliente.

Quizás el resultado más sorprendente que se deriva de las observaciones por satélite sea que, estacionalmente, se observan cierto déficit y superávit de radiación y el balance de la radiación en el planeta no es igual a cero, pero sin embargo, en cada hemisferio la radiación anual está en equilibrio con el espacio exterior. Además, la contribución atmosférica por transporte de energía hacia los polos es asimétrica respecto al ecuador con valores extremos de unos 3 PW cerca de los 45º N, y -3 PW cerca de 40º S.

Podría continuar hablando sobre los vientos, los terremotos, las lluvias y otros fenómenos atmosféricos, sin embargo, no creo que, por ser estos fenómenos naturales muy conocidos de todos, pudieran tener gran interés. Pasemos pues a comentar sobre los océanos.

Agua, mejor que Tierra, habría sido el nombre adecuado para el tercer planeta, puesto que los océanos cubren más del 70 por ciento de la superficie terrestre, con una profundidad media de 3’8 Km. Debido a las especiales propiedades térmicas del agua, éstas constituyen un extraordinario regulador del balance energético del planeta.

Este líquido tiene cinco ventajas termodinámicas importantes: un punto de ebullición inusualmente alto, debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno intermoleculares; un calor específico de 2’5 a 3’3 veces más elevado que el del suelo; una capacidad calorífica (calor específico por unidad de volumen) aproximadamente seis veces mayor que la tierra seca; un altísimo calor de vaporización que le permite transportar una gran cantidad de calor latente; y su relativamente baja viscosidad, que le convierte en un eficiente transportador de calor en los océanos mediante miríadas de remolinos y caudalosas corrientes.

No es sorprendente, pues, que los océanos, que tienen cerca del 94 por ciento de toda el agua, sean determinantes en el balance energético del planeta. Cuatro quintas partes de la radiación solar que llega a la Tierra entra en la atmósfera que cubre los océanos, los cuales con un albedo superior al 6% absorben la energía con una tasa cercana a 65 PW, casi el doble de la absorción atmosférica total y cuatro veces mayor que la continental. Inevitablemente, los océanos también absorben la mayor parte, casi dos tercios, del calor rerradioirradiado hacia abajo por la atmósfera elevando su ritmo de calentamiento a los 175 PW.

Salvo en los océanos menos profundos, la interacción aire-mar no afecta directamente a las aguas profundas. Las oscuras y frías aguas de las profundidades marinas están aisladas de la atmósfera por la capa mixta, una capa de poca profundidad que va de pocos metros a pocos cientos de metros y que está afectada por los vientos y el oleaje.

A pesar de que el alto calor específico del agua limita el rango de variación, las temperaturas de esta capa sufren importantes fluctuaciones diarias y estacionales. Sin embargo, variaciones relativamente pequeñas de la temperatura de la superficie de los océanos tienen importantes consecuencias climáticas: quizás el mejor ejemplo de esta teleconexión climática sea el fenómeno del Niño, que consiste en una extensión en forma de lengua de las aguas superficiales calientes hacia el este, cuyos efectos se extienden desde Canadá hasta África del sur.

Debido a que la conductividad térmica del agua es muy baja, la transferencia de energía de la capa mixta hacia las profundidades se realiza fundamentalmente mediante corrientes convectivas. Estas corrientes compensan la extremadamente baja fuerza ascensional de las aguas profundas, más calientes, que son desplazadas por el movimiento hacia el ecuador de las corrientes frías provenientes de los polos. En contraste con el gradual ascenso general de las aguas oceánicas, la convección hacia abajo se produce en corrientes bien delimitadas que forman gigantescas cataratas oceánicas. Seguramente la mayor es la que fluye hacia el sur bajo el estrecho de Dinamarca, entre Islandia y Groenlandia, y se sumerge unos 3’5 Km transportando 5 millones de m³/s, un caudal veinte veces mayor que el del Amazonas.

Miríadas de corrientes oceánicas, que a menudo viajan cientos de kilómetros a diferentes profundidades, transportan considerables cantidades de energía y sal. Quizás el ejemplo más importante de estas combinaciones de transportes sea la corriente de agua caliente y salada que sale del Mediterráneo a través del estrecho de Gibraltar. Este flujo caliente pero denso desciende sobre la pendiente de la plataforma continental hasta alcanzar el equilibrio entre el peso y el empuje ascensional a unos mil metros de profundidad. Aquí se separa en dos celdas lenticulares que se mueven durante siete años hacia el este y hacia el sur, respectivamente, hasta que decaen o chocan contra alguna elevación marina.

Un mapa global de los flujos de calor desde la superficie oceánica hasta las capas profundas muestra claramente máximos longitudinales a lo largo del ecuador y a lo largo de aproximadamente 45º S en los océanos Atlántico e Índico. Esta transferencia es también importante en algunas áreas costeras donde se producen intensos flujos convectivos ascendentes que intercambian calor entre las aguas superficiales y las profundas, como ocurre en la costa de California y al oeste de África. Un flujo en dirección contraria, que calienta la atmósfera, se produce en las dos mayores corrientes oceánicas calientes, la corriente del Golfo en el Atlántico y la de Kuroshio en el Pacífico oriental.

El giro de la Tierra hacia el Este influye también en las corrientes marinas, porque tiende a acumular el agua contra las costas situadas al oeste de los océanos, como cuando movemos un recipiente con agua en una dirección y el agua sufre un cierto retraso en el movimiento y se levanta contra la pared de atrás del recipiente. Así se explica, según algunas teorías, que las corrientes más intensas como las del Golfo en el Atlántico y la de Kuroshio en el Pacífico se localicen en esas zonas.

Este mismo efecto del giro de la Tierra explicaría las zonas de afloramiento que hay en las costas este del Pacífico y del Atlántico en las que sale agua fría del fondo hacia la superficie. Este fenómeno es muy importante desde el punto de vista económico, porque el agua ascendente arrastra nutrientes a la superficie y en estas zonas prolifera la pesca. Las pesquerías de Perú, Gran Sol (sur de Irlanda) o las del África atlántica se forman de esta manera.

Imagen esquemática y conceptual de distintos fenómenos eléctricos y luminosos generados por ciertas tormentas intensas. Imagen tomada de Internet, en su versión inglesa, y adaptada al español. La imagen originaria es de Lyons et al. (2000) de la American Geophysical Union.

Todas la regiones donde se produce este ascenso de aguas calientes (a lo largo de las costas del continente americano, África, India y la zona ecuatorial del Pacífico occidental) se distinguen fácilmente por los elevados niveles de producción de fitoplancton, causados por un importante enriquecimiento de nutrientes, comparados con los que, de otra manera, corresponderían normalmente a las aguas superficiales oligotrópicas.

La radiación transporta la mayor parte (casi 4/5) de la energía que fluye desde la capa mixta hasta la atmósfera, y el resto del flujo calorífico se produce por calor latente en forma de vapor de agua y lluvias.

Aún no se ha realizado una valoración cuantitativa del transporte total para cada latitud, pero en el océano Atlántico hay transferencia de calor hacia el norte a lo largo de toda su extensión, alcanzando en el trópico un valor aproximado de 1 PW, flujo equivalente al que se produce en el Pacífico norte. En el Pacífico sur, el flujo de calor hacia el polo a través del trópico es de 0’2 PW. La parte occidental del Pacífico sur puede constituir la mayor reserva de calor del Atlántico sur, de igual modo que es probable que el océano Índico sur constituya una reserva del Pacífico.

Ahora tocaría comentar algo sobre los ríos del planeta, sin embargo, lo obvio y me dirijo directamente a comentar sobre el calor de la Tierra.

Aunque la Tierra se formara inicialmente a partir de materia fría (material cósmico) que se contrajo por acción de la gravedad, durante la formación posterior del núcleo líquido y en los periodos de intensa actividad volcánica se ha liberado una enorme cantidad de calor. Los frecuentes impactos de objetos pesados también han contribuido al calentamiento de la superficie. Hay mucha incertidumbre sobre la historia térmica de la Tierra de los últimos 3.000 millones de años, durante los cuales el planeta se ha ido enfriando y una gran parte de este flujo de calor ha alimentado los movimientos geotectónicos globales, creando nueva corteza en las dorsales oceánicas; un proceso que ha ido acompañado de terremotos recurrentes y erupciones volcánicas de lava, cenizas y agua caliente.

Solamente hay dos posibles fuentes de calor terrestre, pero la importancia relativa de las respectivas contribuciones no está aún muy clara. El calor basal, liberado por un lento enfriamiento del núcleo terrestre debe representar una gran parte del flujo total, si bien cálculos basados en la desintegración radiactiva del U²³⁵, U²³⁸, Th²³² y K⁴⁰ sugieren que éste representa al menos la mitad y quizás hasta nueve décimos del flujo total de calor del planeta. Esta disparidad obedece a la incertidumbre en la concentración de K⁴⁰ en la corteza terrestre. Pero sea cual sea la proporción, el flujo total, basado en miles de medidas realizadas desde los años cincuenta, está próximo a los 40 TW.

Aunque inicialmente se pensó que los flujos continentales y oceánicos eran aproximadamente iguales, en realidad difieren de forma sustancial. Las regiones del fondo oceánico más recientes contribuyen con más de 250 mW/m², cantidad que supera hasta tres veces las zonas continentales más recientes. El flujo medio para todo el fondo marino es aproximadamente igual a 95 mW/m², lo que representa un 70% más que el correspondiente a la corteza continental. El flujo  medio global es de 80 mW/m², unos tres órdenes de magnitud inferior al valor medio del flujo de calor de la radiación solar global.

emilio silvera

El cohete Atlas-Centauro lanza el Surveyor I el 30 de Mayo  de 1966. La primera sonda espacial fue la soviética Lunik 2 que llegó a la Luna en 1959, después vinieron otras muchas no sólo a la Luna sino hacia otros planetas. Es cierto que la presencia de los seres humanos en la Luna fue un gran acontecimiento y un enorme trinfo, sin embargo, los mayores logros, son debidos a las sondas espaciales que, haciendo un trabajo para el que nosotros no estamos preprados, han conseguido poner a nuestro alcance conocimientos sobre planetas lejanos y lunas misteriosas.

La Sonda esoacial Lunik 2

A medida que el tiempo transcurría, los experimentos en nuevos materiales y nuevas tecnologías también avanzaban de manera aceptable, y, poco a poco, organizaciones como la NASA y la ESA, pudieron poner en práctica distintos proyectos de sofisticado y complejos cometidos que nos llevaron más lejoshacia esos otros mundos que, estando cerca del nuestro, desconocámos en profundidad.

El Mariner II fue lanzado el 27 de agosto de 1962y llegó a Venus el 14 de Diciembre de ese mismo año, finalizando la misión el 3 de enero de 1963. El Mariner 2 pudo detectar el lento movimiento de rotación retrógrada de Venus, detectó la temperatura superficial y las altas presiones en su superficie y también pudo detectar la predominancia del dióxido de carbono en su atmósfera. No detectó ningún campo magnético. Proveyó importantes datos sobre la masa del planeta.

El Mariner IX que llevó a cabo la misión de  la realización de fotogtrafías de la superficie de Marte entre ellos las de  la cima de Olimpus Mons y los tres volcanes de Tharsis. Los instrumentos de la nave obtuvieron numerosos datos sobre presiones,  densidades y composición de la atmósfera, así como de la composición, temperatura, gravedad y topografía de la superficie. En total se enviaron a la Tierra 54 mil millones de bits de datos científicos.

El Mariner X que sobrevoló Mercurio.  Su misión era probar un transmisor experimental en banda X, explorar la atmósfera, superficie y características físicas de Venus y Mercurio y validar la asistencia gravitatoria usando en este caso a Venus para acelerarse en su trayecto final hacia Mercurio.En Venus fotografió la atmósfera de este planeta en el espectro ultravioleta,  además de realizar otros estudios atmosféricos.

La sonda Pioner 11 que viajó a millones de kilómetros de la Tierra y fue una de las primeras sondas del programa de exploración espacial de la NASA. Fue lanzada desde Cabo Cañaveral el 5 de Abril de 1973.  Después de atravesar con éxito el Cinturón de Asteroides el 19 de Abril  de 1974,  se ajustó su velocidad para situar su trayectoria cerca de Júpiter. Durante su sobrevuelo de Júpiter, el 4 de Diciembre de 1974, obtuvo imágenes de la Gran Mancha Roja, realizó las primeras observaciones de las regiones polares y determinó la masa de Calisto.

El 1 de Septimebre de 1979 llegó a Saturno,  tomando las primeras fotografías a corta distancia del planeta, donde pudo descubrir dos nuevos satélites y anillos adicionales. Después de su encuentro con Saturno, prosiguió su ruta hacia el exterior del Sistema Solar, estudiando las partículas energéticas del viento solar.

Pasó por Júpiter en 1979 y por Saturno en 1980. La Voyager II fue enviada el día 20 de agosoto de 1977, pasando por Júpiter y Saturno para llegar a Urano  en 1986 y Neptuno en 1989. La Voyager 2 es la única sonda que ha visitado esos dos planetas.

Imagen del disco de oro a bordo del Voyager. Es un disco de gramófono que acompaña a las sondas espaciales Voyager, y que tardarán 74.500 años en alcanzar las proximidades de la estrella más cercana a nuestro sistema solar.

El disco contiene sonidos e imágenes que retratan la diversidad de la vida y la cultura en la Tierra.  Se diseñó con el objetivo de dar a conocer la existencia de vida en la Tierra a alguna posible forma de vida extraterrestre inteligente que lo encontrase, y que además tenga la capacidad de poder leer, entender y descifrar el disco. El contenido de la grabación fue seleccionado por la NASA y por un comité presidido por Carl Sagan  de la Universidad de Cornell. A continuación de la sección de sonidos de la Tierra, hay una ecléctica selección de música de muy diferentes culturas, incluyendo clásicos orientales y occidentales.

Modelo del aterrizador marciano de la Viking (NASA).El programa Viking venía a suceder a la Mariner 9,  una sonda orbital lanzada a Marte en 1971 con notable éxito; el programa Viking traería además las primeras dos misiones de aterrizaje sobre Marte, y el primer estudio biológico del mismo.

El Viking I se lanzó el 20 de agosto de 1975 y el Viking II el 9 de Septiembre del mismo año, ambas a bordo de un cohete Titán III-E.  Una vez llegados a la órbita de Marte, las dos secciones de la sonda se separaban, y la sección de aterrizaje ingresaba en la atmósfera de Marte posándose suavemente en el lugar seleccionado.

Los orbitadores continuaban fotografiando y llevando a cabo otras operaciones científicas, mientras los Viking Lander desplegaban instrumental científico en la superficie. La sonda (compuesta de ambas partes) completamente cargada de combustible, tenía una masa de 3.527 kg., lo que considerando el tiempo en que fue realizada la misión, es toda una proeza.

Esta misión doble Phobos 1 y Phobos 2 tenía como objetivo posar unas pequeñas sondas a la superficie de la luna marciana Fobos y realizar estudios sobre su composición y propiedades. Sin embargo, ambas fallaron. Lo único que consiguieron fue un puñado de fotografías de este satélite. No siempre los esfuerzos de muchos se ven recompensados con triunfos y, desde luego, los fracasos son muy costosos en este tipo de actividades que requieren mucho tiempo y dinero, además del esfuerzo de equipos especializados en muchas ramas del saber para procurar que todo, transcurra sin incidentes, no que no siempre se logra.

El planeta Marte que, desde los tiempos más remotos, ejerció una extraña sensación entre los habitantes de nuestro planeta que imaginaron en él,  un lugar lleno de misterio y en el que imaginaron habitantes (“los famosos marcianos”) con los que se podría contactar.

No me parece oportuno repetir aquí las magnificas imágenes que no hace mucho todos pudimos ver en este mismo sitio. Pero, lo que ahora sabemos de aquel planeta, los conocimientos que hemos llegado a tener sobre todos sus aspectos, podemos decir que el logro es grande. Sin embargo, una espina nos ha quedado clavada, ¿habrá alguna clase de vida allí?

¡Alguien puede dudar de la existencia de agua en aquel planeta? Todos los indicios y todas las imágenes que hemos podido obtener de Marte, nos aconsejan pensar que ese Mundo, en el pasado lejano, conoció tiempos mejores, el agua corría por canales y cañones y con toda seguridad su artmósfera era densa como la de la Tierra. Los vestigios de antiguos océanos y lagos han quedado reproducidos en imágenes de perfecta nitidez.

Por primera vez, Mars Express detectó hielo de agua directamente sobre la superficie de Marte (Odyssey sólo obtuvo pruebas indirectas a partir de mediciones de abundancia de hidrógeno). La imagen muestra una porción de Reull Vallis, donde alguna vez corrió agua.

Representación de la Mars Pathfinder en Marte

La Mars Pathfinder fue la primera de una serie de misiones a Marte que incluyen rovers (vehículos robóticos de exploración). Esta misión a Marte fue la más importante desde que las Vih

king aterrizaran sobre el planeta rojo en 1976 y fue además la primera misión en enviar un rover a la superficie de otro planeta.

La Mars Pathfinder fue lanzada el 4 de Diciembre de 1996 a bordo de un cohete Delta, un mes después del lanzamiento del lanzamiento de la Mars Global Surveyor.

La Mars Global Surveyor era una sonda espacial  lanzada por la NASA en 1996,  su proyecto fue el primero de una serie de lanzamientos de naves espaciales no tripuladas encaminadas a la exploración de Marte desde finales del siglo XX. La misión Mars Global Surveyor tiene por objetivo principal la obtención de los mapas de la superficie de Marte, y para ello transporta a bordo una serie de instrumentos científicos diseñados para el estudio de la totalidad de la superficie marciana, su atmósfera y su interior. Esta misión ha sido la primera en 20 años en llegar con éxito al planeta rojo.

Mars Reconnaissance Orbiter sobre MarteLa Mars Reconnaissance Orbiter (acrónimo: MRO) es una nave espacial multipropósito, lanzada el 12 de agosto de 2005 para el avance del conocimiento humano de Marte a través de la observación detallada, con el fin de examinar potenciales zonas de aterrizaje para futuras misiones en la superficie y de realizar transmisiones para éstas. Es el cuarto satélite artificial en Marte (uniéndose a Mars Express, Mars Odyssey y Mars Global Surveyor).  El 10 de Octubre de 2006 comenzó su inserción en la la órbita marciana, concluyendo su fase de aerofrenado el 4 de Septiembre. Sus estudios comienzan tras la conjunción solar de Noviembre del mismo año.

La cámara HIRISE (High-Resolution Imaging Science Experiment, Experimento Científico de Imágenes de Alta Resolución) montada a bordo de la nave espacial MRO, obtuvo imágenes de gran definición (vistas aquí no hace mucho por cortersía de nuestro amigo Nelson) durante un pasaje orbital de baja altitud realizado el 29 de septiembre de 2006 del cráter Victoria, en cuyo borde se encuentra el robot Opportunity. En dichas imagen es posible detectar la figura plateada del robot de la NASA y el trazo de su trayectoria en el suelo marciano. Estas imágenes del cráter Victoria permitirán a los científicos estadounidenses decidir a dónde hay que enviar al Opportunity para realizar un estudio de campo.

El 17 de noviembre de 2006 la NASA anunció la prueba con éxito del sistema de comunicación orbital. Usando el Rover Spirit como punto de origen de la transmisión, la sonda MRO actuó como un transmisor para mandar la información de regreso a la tierra.

Lanzamiento del cohete Atlas V que despegó con la Mars Reconnaissance Orbiter, 7:43:00 a.m EDTT 12 de agosto de 2005.

MRO mapeando Marte

Como podeis comprobar, el recorrido ha sido largo, los logros muchos, el esfuerzo realizado tanto en conocimientos como en medios materiales, ha sido inmenso. Sin embargo, todo ello lo podemos dar por bien emplaeado, toda vez que, lo que hemos llegado a consegfuir con estas misiones es algo que ha de quedar gravado indeleblemente en la Historia de los comienzos de los viajes espaciales iniciados por una especie inteligente del Universo que, con sus propios medios y utilizando el ingenio y su mucha imaginación, está logrando llegar a niveles impensables.

Phoenix o Phoenix Mars Lander es una sonda espacial  construida por la NASA,  lanzada el 4 de  agosto de 2007 desde la base de Cabo Cañaveral con destino al Planeta Marte.  Su llegada se produjo a las 23:54 GMT del 25 de mayo de 2008 y la misión fue extendida hasta el 10 de noviembre de 2008.

El programa científico es un esfuerzo conjunto entre universidades de los EE.UU., Canadá, Suiza, Dinamarca y Alemania.  Su objetivo primario fue llegar a una región cercana al Polo Norte marciano, desplegar su brazo robótico y hacer prospecciones a diferentes profundidades para examinar el subsuelo.

En fin amigos, hemos realizado un recorrido por algunas de las misiones que se han realizado en relación al espacio, a las investigaciones de cuerpos de nuestro entorno y, sobre todo, quisiera que esto quedara como un pequeño (pero merecido homenaje) a las sondas espaciales que, supliendo nuestras carencias, han sido capaces de facilitarnos el conocimiento que no teníamos.

Otras andan por ahí y espèramos de ellas que nos envien muchas y buenas noticias…Estaremos a la espera.

emilio silvera

emilio silvera

Aquí tenemos a R Leporis, una estrella de Carbono a la que se puso el nombre de la “Estrella Carmesí”, o, la “Gota de Sangre”.

R Leporis (R Lep / HD 31996 / HR 1607) es una estrella variable de la constelación de Lepus, cerca del límite con Eridanus. Visualmente es una estrella de un color rojo vívido, cuyo brillo varía entre magnitud aparente +5,5 y +11,7. Descubierta por John Russell Hind en 1845, es también conocida como Estrella carmesí de Hind.

A una distancia aproximada de 1100 años luz, R Leporis pertenece a la rara clase de estrellas de carbono, siendo su tipo espectral C6. En estas estrellas, los compuestos de carbono no permiten pasar la luz azul, por lo que tienen un color rojo intenso. En R Leporis la relación carbono-oxígeno estimada es 1,2, más del doble que la existente en el Sol. Tiene un radio entre 480 y 535 veces más grande que el radio solar, equivalente a 2,2 – 2,5 UA. Si estuviese en el centro del Sistema Solar, su superficie se extendería más allá de la órbita de Marte. Su temperatura superficial, extremadamente baja para una estrella, está comprendida entre 2050 y 2290 K. Brilla con una luminosidad entre 5200 y 7000 veces superior a la del Sol, siendo la mayor parte de la energía radiada como radiación infrarroja. (Wikipedia)

El concepto de vecindad es relativo e indefinido. Su valor puede variar según sean las distintas medidas de celeridad de los medios habituales de comunicación y según sea la extensión dentro de la cual sirva de medida de relación.

Con el empleo de la expresión “vecina” va siempre implícita o sugerida la idea de que existe una región que no es vecina. La vecina persistente de la Tierra es la Luna; los cometas son sólo visitantes ocasionales. Podemos considerar vecinas del Sol a las estrellas situadas a una distancia comprendida entre los cincuenta y cien años-luz, dejando excluidos a los miles de millones de estrellas de la Vía Láctea. Los planetas y los cometas no son vecinos del Sol, sino miembros de su familia, y los bólidos serían una especie de parásitos cósmicos.

Pero mi intención al comenzar este comentario, era el de exponer aquí alguno de los muchos caprichos cósmicos que en el Universo podemos contemplar y, en este caso concreto, me he decidido por contaros lo siguiente:

Cerca de la famosa estrella Rigel (Beta Orionis), la débil constelación de Lupus (la Liebre) es escenario cada catorce meses de un prodigio de la evolución estelar: R Leporis, la estrella carmesí, cobra vida y regala a los astrónomos toda su belleza al encender en la oscuridad del cielo el resplandor de color rojo más acentuado que puede observarse a través de un telescopio. La encontró el astrónomo inglés John Russell Hind en el año 1845 y dijo de ella, estupefacto, que era como una “gota de sangre”. Desde aquel día, el espectáculo celeste se repite periódicamente cada año y dos meses, cuando R Leporis abandona la oscuridad y resplandece como un candil en un área del firmamento casi vacía de estrellas que contrasta con el fulgor de los soles azules que forman la constelación de Orión.

Estrella hipotética de más de 120 masas solares, tan luminosa que se esperaría que se desintegrase por la presión de su propia radiación. Las estrellas supermasivas fueron propuestas como explicación a unos objetos muy brillantes existentes en la Gran Nube de Magallanes, aunque en la actualidad se sabe que son cúmulos de estrellas O ordinarias.

R Leporis es una estrella de Carbono y constituye uno de esos caprichos cósmicos a los que antes me refería y que han permitido al hombre percibir la magia de los cielos y buscar en ellos la belleza de sus orígenes. La ausencia de colores intensos de las que adolece el firmamento se rompe aquí para deleite del observador nocturno, que asistía a un acontecimiento de la Naturaleza extensivo a miles de millones de estrellas y que en el siglo XVII asombró al científico alemán Johannes Hevelius.

A diferencia del Sol y de las estrellas de su clase, que permanecen estables, el brillo de una gran parte de la población estelar es variable, y en algunos casos su ciclo hace oscilar espectacularmente su intensidad lumínica ante nuestros ojos. En R Leporis, más que sus cambios de brillo, la faceta más hermosa es su tonalidad roja, una de las más intensas que puede observarse en todo el cielo, pero otras variables tienen un ciclo que las hace apagarse y encenderse como si fueran faros en la Vía Láctea. Ese es el caso de Mira, a la que Hevelius llamó “la estrella maravillosa” después de que apareciera en el cielo como por arte de magia.

Del grupo destaca Antares, una supergigante M 1,5, 10 000 veces más luminosa que el Sol y con un diámetro que es probablemente más de 500 veces el del Sol. Nos contempla desde 520 a.l. de distancia y tiene una compañera enana. Su color es el rojo intenso.

Aldebaran, la estrella Alfa Tauri, es una Gigante K5. Aparentemente forma parte del grupo de estrella de las Hyades, aunque en realidad sólo está a 60 a.l., aprpoximadamente la mitad de la distancia del cúmulo.

Betelgeuse, la estrella Alfa Orionis, la décima más brillante del cielo, es una gigante tipo M2 que es una variable semirregular. Se dice que está a unos 400 a.l. de la Tierra y su luminosidad es 5000 veces superior a la del Sol pero, si se encuentra a la misma distancia de la Asociación de Orión (como algunos postulan), la luminosidad verdadera sería de 50 000 veces la del Sol. Su diámetro es cientos de veces el del Sol. Su brillo varía a medida que se expande y contrae en tamaño.

Arthurus es la estrella Alfa Boötis, magnitu -o,o4, la estrella más brillante al norte del ecuador celeste y la cuarta más brillante de todo el cielo. Es una gigante K 1 situada a 35 a.l.

Rigel, la estrella Beta Orionis de magnitud o,12 es una gigante B 8 siatuada a 1 400 a.l., su luminosidad es de unas 150 000 veces la del Sol, tiene una compañera de magnitud 6,8, que es a su vez una binaria espectroscópica.

Al lado de estas gigantes, el Sol y otras estrellas resultan minusculos como podemos ver en la imagen y, sin embargo, ya sabemos todos la importancia que nuestro Sol tiene para hacer posible la vida en la Tierra.

Las consecuencias de una explosión supernova de una de estas estrellas gigantes, a pesar de sus distancias a la Tierra, no sabemos lo que podría pasar, y, hay varias candidatas en la lista a futuras supernovas y posterior agujero negro. ¿Qué repercuciones podrá tener?

Mira es el nombre propio que Hevelius le puso a esta estrella, cuya denominación original en el catálogo de Johann Bayer, basado en el alfabeto griego, era Omicrón Ceti, es decir, la estrella omicrón de la constelación de Cetis, la Ballena. Su variabilidad fue descubierta en 1596 por David Fabricius, pero Hevelius se sintió tan atraído por ella que le dedicó un libro, que tituló Historia de la estrella maravillosa. Realmente lo es; el brillo de Mira disminuye hasta la magnitud 11, invisible a ojo desnudo y sólo observable con telescopio como un débil punto de luz, pero al cabo de un tiempo su gigantesca máquina nuclear la hincha vertiginosamente y se convierte en una estrella de segunda magnitud, alcanzando un brillo notable, similar al de la estrella polar. Por eso, cuando está en la parte inferior del ciclo, Mira no puede verse sin ayuda óptica, pero después surge entre las demás estrellas de su constelación, como si se hubiera encendido de repente.

Imagen de Mira obtenida con el Telescopio Espacial HubbleHubble">

Mira pertenece a la clase espectral M, la misma que Antares y Betelgeuse. Las tres son estrellas muy frías en comparación con el Sol, ya que su temperatura es del orden de los 3000 grados. Sin embargo, Mira, Betelgeuse y Antares son decenas de miles de veces más luminosas que el Sol, puesto que figuran entre las estrellas más grandes conocidas, alcanzando diámetros de unos ochocientos millones de kilómetros, equivalentes a la distancia a la que se halla Júpiter del Sol. Estas tres gigantes, sin embargo, comparten sus atributos relativos a la clase espectral con las estrellas representativas del polo opuesto: las enanas rojas, como la estrella de Barnard y Próxima Centauri. Todas se muestran ante nosotros con el bello color rojizo, pero la gigante Betelgeuse es una estrella inestable a la que los astrónomos consideran una de las mejores candidatas de la Vía Láctea para estallar en cualquier momento en forma de supernova; puede ocurrir mañana o dentro de mil años, pero Betelgeuse está destinada a un final cataclísmico que se observará alguna vez. En cambio Barnard y Próxima, dos diminutos soles rojos, viven en la eternidad, al ser tan frías y pequeñas podrían permanecer en sus condiciones actuales en torno a doscientos mil millones de años, de acuerdo con la teoría aceptada de la evolución estelar para este tipo de bajo consumo de material nuclear.

El grupo de tres estrellas gigantes Pismis 24-1 (CSIC).

Mucho antes de que Russell descubriera la estrella carmesí y Johannes Hevelius quedara fascinado por Mira, la estrella maravillosa, los astrónomos árabes se fijaron en una estrella de la constelación de Perseo que cambiaba de brillo cada tres días, con una pauta muy regular y acentuada. Los árabes escribieron una de las escasas páginas destacadas de la astronomía medieval, paliando de alguna manera la importante decadencia que sufrió esta ciencia en ese período en Europa y el Mediterráneo en el periodo comprendido entre Ptolomeo y Copérnico, que duró un milenio y medio.

Eta Carinae, un monstruo arrojando material al espacvio interestelar como vía de escape y regular su estabilidad que, debido a sus condiciones es muy precaria. Es la criatura más prodigiosa de la Vía Láctea: una súper estrella azul que brilla como cinco millones de soles juntos. Es tan grande que, si estuviera en el centro de nuestro Sistema Solar, sus bordes tocarían la órbita de Júpiter.

Bueno, hablar aquí de las estrellas que conocemos bien y de sus historias resulta entretenido y nos enseña un poco de la Historia estelar en objetos individuales y determinados que, por una u otra razón tienen destacadas razones para que los astrónomos se fijaran en ellos. Alguno de estos días, tendremos que hablar de Eta Carinae (arriba), otra variable irregular hipergigante, que llegó a ser la segunda estrella más brillante del cielo. Es una variable azul luminosa con magnitud absoluta de -10, y es clasificada oficialmente como una estrella S Doradus. Se encuentra dentro de un cúmulo de estrellas masivas y una masa estimada en 100 masas solares, es probablemente la estrella más masiva de la Galaxia. El único espectro visible es el de la Nebulosa del Homúnculo que la rodea. Eta Carinae es una intensa fuente infrarroja y su importante pérdida de masa (alrededor de 0,1 masas solares por año) tiene asociadas energías próximas a las de algunas supernovas y, teniéndola a unos 8000 años-luz, lo mejor será estar vigilante, ya que, aunque son distancias inmensas…Nunca se sabe lo que un monstruo de ese calibre nos podría enviar.

Estrellas fijas:

Expresión arcaica para el fondo de estrellas en general, con el fin de distinguirlas de los planetas que eran conocidos como estrellas errantes. En la actualidad, el término se aplica a las estrellas sin movimiento propio detectable.

Estrella rica en metales:

Estrellas con una alta proporción de elementos pesados como calcio, hierro y titanio. Son miembros de la Población I, y se encuentran en el disco y en los brazos espirales de nuestra Galaxia.

Estrella reloj:

Brillante estrella situada en la región ecuatorial del cielo con ascensión recta muy bien conocida, para determinar el error de los relojes empleados para medir tránsitos en el meridiano.

Estrella simbiótica:

Estrella (en muchos casos una variable cataclísmica) que presenta líneas espectrales a temperaturas muy diferentes, como las típicas de una gigante roja de tipo tardío o supergigante (3000K) y las de una estrella enana B (20 000 K). Dichas características indican que la estrella es una binaria interaccionante.

Estrellas de Neutrones:

Estrellas que se forman a partir de estrellas amasivas (2-3 masas solares) cuando al final de sus vidas, agotado el combustible nuclear de fusión, quedan a merced de la Gravedad que no se ve frenada por la fusión nuclear, y, en ese momento, la estrella comienza a contraerse bajo su propio peso, de forma tal que, los protones y electrones  se funden y se convierten en neutrones que, al verse comprimidos tan violentamente, y, no pudiendo permitirlo por el principio de esclusión de Pauli, se degeneran y y hacen frente a la fuerza gravitatoria, consiguiendo así el equilibrio de lo que conocemos como estrella de nweutrones de intensom campo electromagnético y rápida rotación.

Estos objetos, después de los Agujeros Negros, son los más densos que se conocen en el Universo, y, su masa podría pesar 10¹⁷ Kg/m^3.

La estrella de Quarks

Es hipotética, aún no se ha observado ninguna pero, se cree que pueden estar por ahí, y, si es así, serían mucho más densas que las de neutrones, ya que, ni la degeneración de los neutrones podría parar la Fuerza de la Gravedad.

Estrella Enana Blanca

Nuestro Sol es de esta clase de estrellas y, tampoco su densidad se queda corta, ya que, alcanzan 5 x 10⁸ Kg/m³. Aquí, cuando la estrella implosiona y comienza a comprimirse bajo su propio peso por la fuerza de Gravedad, como ocurrió con la estrella de Neutrones, aparece el Principio de Exclusión de Pauli, el cual postula que los fermiones (los electrones son fermiones) no pueden ocupar el mismo lugar estando en posesión del mismo número cuántico, y, siendo así, se degeneran y hace que, la compresión de la estrella por la Gravedad se frene y vuelve el equilibrio que la convierte en estrellas enana blanca.

El fenómeno de convertirse en enana blanca ocurre cuando la estrella original tiene una mása máxima posible de 1,44 masas solares, el límite de Shandrashekar, si fuera mayor se convertiría en estrella de neutrones. Y, siendo mayor la masa de 3-4 masas solares, su destino sería un agujero negro.

La variedad de Nebulosas Planetarias es enorme, y, cada una de ellas tiene sus propias características. Nuestro Sol podría ser cualquiera de ellas, y, al final de su vida, después de la etapa de Gigante Roja en la que su óbita aumentará hasta engullirse a Mercurio, a Venus y a la propia Tierra, comenzará a contraerse para convertirse en una de ellas y, lo que fué el Sol, se quedará reducido a ese puntito blanco y denso que vemos en el centro de la Nebulosa de abajo.

Está claro que la lección de hoy sobre las estrellas es insuficiente y de que existen muchas más clases de estrellas que aquí no han sido nombradas pero, es tanta la diversidad y tan enorme la gama de peculiaridades de todas las estrellas del cielo que, exponerlas aquí todas sería imposible. Además, y, como muy bien nos dijo Nelson hace unos días, este lugar es para aficionados que, en amable tertulia puedan desahogar sus pasiones por la Astronomía y los objetos del cielo, exponer sus propias ideas e intercambiar pareceres que, de esa manera, siempre dentro de los parámetros del bien estar, aprenderemos los unos de los otros y, todos, nos enriqueceremos.

Saludos amigos, de éste que lo es de todos ustedes…

emilio silvera

]]> http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/2012/01/17/la-fascinacion-de-algunas-estrellas/feed/ 14 http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/2012/01/17/inmersos-en-una-inmensidad/ http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/2012/01/17/inmersos-en-una-inmensidad/#comments Tue, 17 Jan 2012 06:35:59 +0000 Emilio Silvera http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/?p=4474 ¡EL UNIVERSO!

¡Y menudo Universo! Poderosas corrientes de galaxias se precipitan por el espacio “vacío”. 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, fotografiada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, flota 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.

                                            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.

                                                Nadie, hasta el momento, ha podido hacer otra cosa que especualr 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.

Si la materia oscura existe (como 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

Hace unos cuatro años apareció en la prensa una noticia interesante que nos hablaba de la explosión y muerte de una estrella excesivamente masiva situada a unos 238 millones de años luz de nosotros en la galaxia NGC 1260, que es una espiral del tipo S0-a visible hacia atrás de las estrellas que forman la mítica y boreal constelación de Perseus. Hoy se cree que la “estrella progenitora” de esta supernova tenía una masa equivalente a más de 100 veces la masa del Sol, y de acuerdo a mediciones recientes, cuando explotó su brillo se hizo equivalente al de 50 mil millones de estrellas similares al Sol.

Supernova Tycho

El 11 de Noviembre 1572 Tycho Brahe, observó una estrella brillante ¨nueva¨, hoy una Súper Nova en Casiopea superando en brillo a Venus hasta 1574 al irse extinguiendo. En esa época los Astrónomos creían que las estrellas eran parte de una cúpula fija inmodificables y distantes de la Tierra en todos sus puntos; Brahe argumentaba que la estrella ¨Nueva¨ mostraba que el firmamento podía cambiar y que cada estrella tenía una distancia individual; una Supe Nova ocurre cuando una estrella muere violentamente disparando un estallido luminoso y brillante de energía; parte de la luz (fotones) del evento original de la Súper Nova arrojan violentamente partículas de polvo a las nubes interestelares circundantes y alcanzan la Tierra muchos años después.

Son estrellas que explotan liberando en el espacio parte de su material. Durante un tiempo variable, su brillo aumenta de forma espectacular. Parece que ha nacido una estrella nueva.

Hipernova

Las novas y las supernovas aportan materiales al Universo en forma de Nebulosas que servirán para formar nuevas estrellas, nuevos mundos y, muy probablemente, nuevas formas de vida.

Novas, ¿estrellas nuevas?

Antiguamente, a una estrella que aparecía de golpe donde no había nada, se le llamaba nova, o ‘estrella nueva’. Pero este nombre no es correcto, ya que estas estrellas existían mucho antes de que se pudieran ver a simple vista.

Quizá aparezcan 10 o 12 novas por año en la Vía Láctea, pero algunas están demasiado lejos para poder verlas o las oscurece la materia interestelar.

A las novas se las observa con más facilidad en otras galaxias cercanas que en la nuestra. Una nova incrementa en varios miles de veces su brillo original en cuestión de días o de horas. Después entra en un periodo de transición, durante el cual palidece, y cobra brillo de nuevo; a partir de ahí palidece poco a poco hasta llegar a su nivel original de brillo.

Las novas son estrellas en un periodo tardío de evolución. Explotan porque sus capas exteriores han formado un exceso de helio mediante reacciones nucleares y se expande con demasiada velocidad como para ser contenida. La estrella despide de forma explosiva una pequeña fracción de su masa como una capa de gas, aumenta su brillo y, después se normaliza.

La estrella que queda es una enana blanca, el miembro más pequeño de un sistema binario, sujeto a una continua disminución de materia en favor de la estrella más grande. Este fenómeno sucede con las novas enanas, que surgen una y otra vez a intervalos regulares.

Supernovas

El remanente de una supernova que conocemos como Nebulosa del Cangrejo o M1.  Charles Messier, un “cazador” de cometas, había tenido la falsa impresión de haberlo descubierto, pues una mancha difusa en dirección a la constelación de Tauro lo indujo a error repetidas veces. Por fin, determinó anotar la posición de ese objeto tan “molesto” para no volver a confundirse. La Nebulosa del Cangrejo, pues de ella se trataba, se convirtió de esa manera en el primer astro del que sería el Catálogo de Messier (M1),  probablemente el más conocido, estudiado, fotografiado y admirado por aficionados y profesionales de la Astronomía.

La explosión de una supernova es más destructiva y espectacular que la de una nova, y mucho más rara. Esto es poco frecuente en nuestra galaxia, y a pesar de su increible aumento de brillo, pocas se pueden observar a simple vista. Hasta 1987 sólo se habían identificado tres a lo largo de la historia. La más conocida es la que surgió en 1054 y cuyos restos se conocen como la nebulosa del Cangrejo de arriba.

Abajo teneis una impresionante Nebulosa alrededor del Cúmulo de Estrellas NGC 1929 que es una  Superburbuja LHA 120-N 44 en la Gran Nube de Magallanes, que se expande hacia el exterior debido al empuje de jóvenes estrellas que emiten una fuerte radiación ultravioleta y fuertes vientos solares que aleja la nube circundante.

Las supernovas, al igual que las novas, se ven con más frecuencia en otras galaxias. Así pues, la supernova más reciente, que apareció en el hemisferio sur el 24 de febrero de 1987, surgió en una galaxia satélite, la Gran Nube de Magallanes. Esta supernova, que tiene rasgos insólitos, es objeto de un intenso estudio astronómico. Las estrellas muy grandes explotan en las últimas etapas de su rápida evolución, como resultado de un colapso gravitacional. Cuando la presión creada por los procesos nucleares, ya no puede soportar el peso de las capas exteriores y la estrella explota. Se le denomina supernova de Tipo II.

No pocas veces, las supernovas pasan inadvertidas debido a que se producen detrás de nubes moleculares gigantes de gran espesor que las oculta de los telescopios de la Tierra, y, es más frecuente captar estos fenómenos en galaxias vecinas del Grupo Local de galaxias.

Una supernova de Tipo I se origina de modo similar a una nova. Es un miembro de un sistema binario que recibe el flujo de combustible al capturar material de su compañero. De la explosión de una supernova quedan pocos restos, salvo la capa de gases que se expande. Un ejemplo famoso es la nebulosa del Cangrejo; en su centro hay un púlsar, o estrella de neutrones que gira a gran velocidad.

De ello podemos deducir que, las estrellas nacen a partir de las Nebulosas que se formaron en la explosión de supernova, allí vuelven a surgir nuevas estrellas de todo tipo y muchas de ellas masivas cuya vida es sólo de unos pocos millones de años, mientras que estrellas como nuestro Sol tienen una vida media de 10.000 millones de años y las estrellas enanas rojas (las más abundantes del Universo), tienen una duración que es probablemente superior a la actual edad del Universo.

Todo es un ciclo que se repite una y otra vez pero, cada vez, el material es más complejo, ya que, en las explosiones de supernovas se crean materiales que van más allá del Hidrógeno y del Helio como por ejemplo el Oxígeno, Carbono, Nitrógeno y todos aquellos materiales que hacen posible la presencia de vida en planetas que, como la Tierra, reunan las condiciones para ello.

A las explosiones de supernovas las llamo el mecanismo de renovación del Universo, unas estrellas mueren para que otras nuevas puedan nacer y, guardando las distancias, ocurre exactamente lo mismo que con nosotros y, tal verdad, nos lleva a pensar que, mientras hay muerte hay esperanza. En verdad, pensar en la existencia de una vida eterna, sería el mayor castigo.

¡Las maravillas del Universo!

Nada en nuestro Universo es inamovible, todo evoluciona y cambia con el paso del tiempo inexorable y, esa evolución, hizo posible que a pesar de la complejidad del Cosmos, nosotros lo podamos comprender (en parte) y, cada día que pasa avanzamos un poco más en el saber de sus secretos y podemos desvelar los enigmas que tan celosamente tiene guardados en los núcleos de las estrellas y en el corazón mismo de las galaxias, donde habitan terroríficos agujeros negros que, de momento, no sabemos en realidad como funcionan y en que lugar puedan estar sus singularidades o de que material y de qué partículas están conformados una vez que han comprimido la materia ordinaria hasta extremos que ni podemos imaginar.

Hay muchos misterios por desvelar, y, podemos hablar de estrellas en el cielo que las hay de todos los tipos, tamaños  y colores e incluso, al final de sus vidas, como hemos podido ver, se convierten, dependiendo de su masa original en enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros, e incluso, se habla de la posible existencia de algunas hechas de materia extrasña: las estrellas de Quarks.

¡Es tanto lo que nos queda por saber!

emilio silvera

La remanente de supernova Cassiopeia A que se encuentra a 11.000 años luz de distancia. La luz de la supernova Cass A, que es la muerte explosiva de una estrella masiva, alcanzó la Tierra por primera vez hace sólo 330 años. La nube de desechos en expansión ocupa ahora unos 15 años luz en esta composición de rayos X y luz visible, mientras que la brillante fuente cerca del centro es una estrella de neutrones, los restos colapsados increíblemente densos del núcleo estelar. Aunque está suficientemente caliente para emitir rayos X, la estrella de neutrones de Cass A se está enfriando. De hecho, los 10 años de observación del observatorio de rayos X Chandra averiguó que la estrella de neutrones se enfrió tan rápido que los investigadores sospechan que gran parte del núcleo de dicha estrella está formando un superfluido de neutrones sin fricción. Los resultados del Chandra representan la primera evidencia observacional para este extraño estado de la materia. ( Creditos: X-ray: NASA/CXC /UNAM / Ioffe /

Créditos: NASA, JPL-Caltech, Cornell

Se trata de estrellas contra montañas de gas en NGC 2174, y las estrellas van ganando. Más en concreto, la luz energética y los vientos desde las estrellas masivas de formación reciente están evaporando y dispersando las oscuras guarderías estelares en que se formaron. Las estructuras de NGC 2174  son en realidad mucho menos densas que el aire, y sólo aparecen como montañas debido a cantidades relativamente pequeñas de polvo opaco interestelar. NGC 2174 es una vista poco conocida en la constelación de Orión, que puede encontrarse con binoculares cerca de la cabeza del cazador celestial. Está a unos 6.400 años luz de distancia, y la brillante nube cósmica entera cubre una zona más grande que la de la Luna llena, además de rodear diversos cúmulos abiertos de estrellas jóvenes. La imagen superior tomada desde el Telescopio Espacial Hubble,  muestra una densa región interior que extiende apenas unos tres años luz adoptando una gasma de colores que muestra las emisiones de otra forma rojas del hidrógeno en tonos verdosos y resalta la emisión del azufre en rojo y el oxígeno en azul. En unos pocos millones de años, las estrellas probablemente ganarán de forma definitiva y toda la montaña de polvo será dispersada.
Créditos: ESA, Hubble, NASA

Como un barco surcando los mares cósmicos, la estrella fugitiva Zeta Ophiuchi produce el arco de onda o choque interestelar que se ve en este impresionante retrato infrarrojo desde la nave espacial WISE. En la vista en falso color, la azulada Zeta Oph, una estrella unas 20 veces más masiva que el sol, aparece cerca del centro de la imagen, moviéndose hacia la parte superior a 24 kilómetros por segundo. Su fuerte viento estelar la precede, comprimiento y calentando el polvoriento material interestelar y formando el frente de choque curvado. Alrededor hay nubes de material relativamente no afectado. ¿Qué mantiene a esta estrella en movimiento? Seguramente, Zeta Oph fue una vez miembro de un sistema estelar binario y su estrella compañera sería más masiva y por tanto de vida más corta. Cuando la compañera explotó como supernova catastróficamente, perdiendo masa, Zeta Oph fue arrjada fuera del sistema. Situada a unos 460 años luz de distancia, Zeta Oph es unas 65.000 veces más luminosa que el sol y podría ser una de las estrellas más brillantes del cielo si no estuviese rodeada de polvo oscuro. La imagen de la WISE abarca sobre 1,5 grados o 12 años luz a la distancia estimada de Zeta Ophiuchi.
Créditos: NASA, JPL-Caltech,WISE Team

Aunque la fase de esta luna podría parecernos familiar, la luna como tal no lo es. De hecho, esta fase gibosa muestra parte de la luna de Júpiter llamada Europa.  La sonda robótica Galileo capturó  esta Imagen en mosaico durante su misión orbital en Júpiter entre 1995 y 2003. Se pueden ver planicies de hielo brillante, grietas  que llegan hasta el horizonte, y oscuros boquetes que probablemente contentan tanto hielo como suciedad. El terreno elevado es casi un hecho cerca del terminador, donde empieza la sombra. Europa  es casi del mismo tamaño que nuestra luna,  pero mucho menos abrupta, mostrando muy pocas altiplanicies o cráteres de impacto. Pruebas e imágenes de la sonda Galileo indican que pueden existir océanos océanos líquidos debajo de su helada superficie. Para poder especular de que estos mares pudieran contener alguna forma de vida, la ESA ha empezado ya el desarrollo de la Jovian Europa Orbitert,  una sonda que orbitará Europa. Si la capa helada es suficientemente delgada, una misión en el futuro podría soltar hidro robots en los océanos para buscar vida.
Créditos: Galileo Project,JPL,NASA;reprocessed by Ted Stryk

M78 no se está escondiendo realmente en el cielo nocturno del planeta Tierra. Situada a unos 1.600 años luz de distancia y ubicada en la rica en nebulosas constelación de Orión, la grande y brillante nebulosa de reflexión, es bien conocida para los observadores del cielo con telescopio. Pero esta espléndida imagen de M78 fue seleccionada como ganadora de la competición de astrofotografía Tesoros ocultos 2010.  Celebrada por el European Southern Observatory (ESO), la competición retó a astrónomos aficionados a procesar datos del archivo astronómico del ESO para buscar gemas cósmicas ocultas. La Imagen ganadora muestra increíbles detalles dentro de la azulada  M78 (centro) abrazada por nubes de polvo oscuras, junto con otra nebulosa de reflexión más pequeña de la región, NGC 2071 (arriba). La recientemente descubierta Nebulosa McNeil,  amarillenta e incluso más compacta, llama la atención en la parte inferior a la derecha del centro. Basada en datos de la cámara WFI del ESO y el telescopio de 2,2 metros de La Silla en  Chile, esta imagen se extiende alrededor de apenas 0,5 grados en el cielo. Eso se corresponde con 15 años luz a la distancia estimada de M78.
Créditos: ESO /Igor Chekalin

¿Qué está causando las pintorescas ondas del remanente de supernova SNR 0509-67.5? Las ondas, así como la más grande nebulosa, fueron captadas con un detalle sin precedentes por el Telescopio Espacial Hubble en 2006 y otra vez a finales del año pasado. El color rojo fue recodificado por un un filtro del Hubble que dejó solamente la luz emitida por hidrógeno energético. La razón específica de las ondas sigue siendo desconocida, con dos hipótesis consideradas para su origen que las relacionan con porciones relativamente densas de gas expulsado o impactado. La razón del anillo brillante rojo más ancho está más clara, su velocidad de expansión y ecos de luz lo relacionan con una clásica explosión de supernova del Tipo Ia que ha debido ocurrir hace unos 400 años. SNR 0509 se extiende actualmente unos 23  años luz y se encuentra a unos 160.000 años luz de distancia hacia la constelación del Dorado-delfin (Dorado) en la Gran Nube de Magallanes.  Sin embargo, el anillo en expansión tiene también otro gran misterio: ¿Por qué su supernova no fue vista hace 400 años, cuando la luz del estallido inicial debió alcanzar la Tierra?
Créditos: NASA,ESA, y theHubble Heritage Team(STScI/AURA); Acknowledgment: J. Hughes(Rutgers U.

Alnitak, Alnilam y Mintaka son las brillantes estrellas azuladas desde el este al oeste (izquierda a derecha) a lo largo de la diagonal de esta maravillosa vista cósmica. Conocidas también como el Cinturón de Orión,  estas tres estrellas supergigantes azules son más calientes y mucho más masivas que el Sol. Se encuentran a alrededor de 1.500 años luz de distancia, nacidas de las bien estudiadas nubles interestelares de Orión. De hecho, las nubes de gas y polvo a la deriva en esta región tienen curiosas y algo sorprendentemente familiares apariencias, como la oscura nebulosa Cabeza de Caballoy la nebulosa de la Llama,  cerca de Alnitak en la parte inferior izquierda. La propia famosa nebulosa de Orión se sitúa fuera de la parte inferior de este colorido campo estelar. Grabado el pasado Diciembre con una cámara digital SLR modificada y un pequeño telescopio, el bien planeado mosaico de dos fotogramas  se extiende alrededor de 4 grados en el cielo.
Créditos: Sergi VerdugoMartínez

Alrededor de estas estrellas siempre surgieron muchas historias: “Todo comienza en la constelación de Orión que posee entre sus más importantes estrellas a Betelgeuse, Rigel, Bellatriz, Almitak, Almilan, Mintaka, Saiph, Meissa, Tabit, Atiza y Eta Orionis; siendo Betelgeuse el lugar de partida de la historia. Betelgeuse esta situada en lo que llamaríamos el hombro derecho de Orión. Posee un diámetro aproximado de 450 millones de kilómetros. Si la colocáramos en el centro de nuestro sol, su radio abarcaría a Mercurio, Venus y la Tierra. Se encuentra a 310 años luz de nuestro sistema y esta en  vía de extinción  convirtiéndose poco a poco en una estrella súpergigante roja.  Ella posee 33 planetas de alta vibración y desde ellos se manejan muchos designios que ocurren en el orden de los pléyades. Sus habitantes son amorosos, bondadosos, pero igualmente guerreros y en uno de esos planetas habita el señor EO disfrutando de todo el amor de la creación compuesto por la luz, la energía, y la fuerza.

En esta hermosa naturaleza muerta celeste compuesta con un pincel cósmico, la nebulosa polvorienta NGC 2170 brilla en la parte superior izquierda. Reflejando la luz de las cercanas estrellas calientes, NGC 2170 está unida  a otras nebulosas de reflexión azuladas, una región compacta de emisión roja y serpentinas de polvo oscuro contra un telón de fondo de estrellas. Al igual que los pintores de naturalezas muertashabituales en el hogar a menudo escogen sus temas, las nubes de gas, el polvo y las estrellas calientes fotografiadas aquí son también comúnmente encontradas en este escenario; una masiva nubes moleculares de formación estelar en la constelación Monoceros. La nube molecular gigante gigante, Mon R2, está impresionantemente cercana, estimándose  en solo 2 400 años luz de distancia más o menos. A esa distancia, este lienzo tendría 15 años luz de diámetro.

En lo único que difiero de la traducción que han hecho es, en la calificación de “naturaleza muerta”, ya que, nunca podríamos contemplar nada más “vivo” que lo que arriba se nos muestra. Siempre cambiante y en actividad para lograr los elementos complejos de la vida.

Una de las galaxias más brillantes en el cielo del planeta Tierra y de un tamaño semejante a la Vía Láctea,  la espiral M81,  grande y hermosa, se encuentra a 11,8 millones de años luz de distancia en la constelación meridional de Ursa Major (Osa Mayor). Esta imagen intensa  de la zona revela detalles del brillante núcleo amarillo, pero al mismo tiempo sigue características más tenues a lo largo de los espléndidos brazos espirales azules y los corredores que barren el polvo. También sigue el detalle en arco, de gran extensión, denominado bucle de Arp, que parece elevarse desde el disco galáctico, a la derecha. Estudiado en los 60 del siglo pasado, se ha pensado que el bucle de Arp era una cola de marea material retirado de M81 por la interacción gravitacional con su gran galaxia vecina M82. Pero una investigación reciente demuestra que gran parte del bucle de Arp posiblemente se encuentra en nuestra propia galaxia. Los colores del bucle en luz visible e infrarroja coinciden con los colores de las nubes de polvo dominantes,  cirros galácticos relativamente inexplorados  solo unos pocos centenares de años luz por encima del plano de la Vía Láctea. Junto con las estrellas de la Vía Láctea, las nubes de polvo se localizan en el primer plano de esta destacada imagen. La galaxia enana compañera de M81, Holmberg IX,  puede ser vista justo por encima y a la izquierda de la gran espiral.

Objetos como el que arriba podemos contemplar, galaxias espirales, son como entes vivos y generan entropía negativa que hace posible la regeneración del Universo a través de los sistemas dinámicos de destrucción-construcción, es decir, algo muere para que algo surja a la vida. Esa es la Ley que impera en todo nuestro Universo.

¿Qué veríamos si fuésemos directo hacia un Agujero Negro?

La preguntita para finalizar el reportaje, tiene su guasa, y, desde luego, considerando que el agujero negro contiene el estado mñás denso de la materia que en el Universo pueda existir, la respuesta no resulta nada fácil, toda vez que, aunque nadie estuvo allí nunca para poder regresar y contarnos sus impresiones, lo cierto es que, según todos los indicios, la irresistible fuerza de Gravedad que emana del Agujero Negro, tiraría de nosotros con tal fuerza que nos espaguetizaría primero y pulverizaría después.

Mejor no pasarse por allí, por si acaso.

El orbital s tiene simetría esférica alrededor del núcleo atómico. En la figura siguiente se muestran dos formas alternativas para representar la nube electrónica de un orbital s: en la primera, la probabilidad de encontrar al electrón (representada por la densidad de puntos) disminuye a medida que nos alejamos del centro; en la segunda, se representa el volumen esférico en que el electrón pasa la mayor parte del tiempo.

La forma geométrica de los orbitales p es la de dos esferas achatadas hacia el punto de contacto (el núcleo atómico) y orientadas según los ejes de coordenadas. En función de los valores que puede tomar el tercer número cuántico m_l (-1, 0 y 1) se obtienen los tres orbitales p simétricos respecto a los ejes x, z e y. Análogamente al caso anterior, los orbitales p presentan n-2 nodos radiales en la densidad electrónica, de modo que al incrementarse el valor del número cuántico principal la probabilidad de encontrar el electrón se aleja del núcleo atómico. El orbital “p” representa también la energía que posee un electrón y se incrementa a medida que se aleja entre la distancia del núcleo y el orbital.

Los orbitales d tienen formas más diversas cuatro de ellos tienen forma de 4 lóbulos de signos alternados (dos planos nodales, en diferentes orientaciones del espacio), y el último es un doble lóbulo rodeado por un anillo (un doble cono nodal). Siguiendo la misma tendencia, presentan n-3 nodos radiales.

Los orbitales f tienen formas aún más exóticas, que se pueden derivar de añadir un plano nodal a las formas de los orbitales d. Presentan n-4 nodos radiales.

Una vez dejada la reseña básica de lo que es el átomo y donde están situados los electrones por capas o niveles alrededor de su núcleo, veamos el fenómeno principal de este comentario referido a “esquivar el tiempo”.

Si un fotón viajero va por el espacio a 299.792’458 Km/s, velocidad de c, golpea a un electrón situado alrededor de un núcleo, lo que ocurre trae de cabeza a los científicos que no saben explicar de manera convincente la realidad de los hechos. El electrón golpeado absorbe el fotón y, de manera inmediata, desaparece del nivel que ocupa y, sin recorrer la distancia que los separa, simultáneamente aparece en el nivel superior. Es lo que llamamos el “salto cuántico” que es ir, más allá de los límites que podemos comprender, el fenómeno se aparta de lo que nos dicta el sentido común.

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos percepciones distintas. La Mecánica cuántica, ese Modelo de la Física que nos habla del mundo infinitesimal, aunque está muy avanzada y se utiliza como una eficiente herramienta científica, lo cierto es que, tiene aún muchos rincones en sombra que nos impide ver más allá. Sin embargo, se tiene la esperanza de que, en un futruro próximo, la luz del entendimiento inunde esos lugares en penumbra y nos permita, al fín, comprender la verdadera personalidad de la naturaleza de la materia y de las fuerzas que la rigen.

El Salto cuántico es uno de los muchos misterrios que desean desvelar los físicos, y, la pregunta a contestar es: ¿Por dónde hizo el viaje el electrón? ¿En qué lugar se escondió mientras desapareció? ¿Cómo pudo aparecer simultáneamente en otro lugar, sin recorrer la distancia existente entre el nivel de partida y el de llegada? Y, ¿cómo esquivó el tiempo para que todo ocurriera simultáneamente?

Estas son preguntas que aún no podemos contestar, aunque sí es verdad que nos gusta especular con el hecho de que sería una posible manera traspasar el muro que supone, para los viajes espaciales, la velocidad de la luz y si pudiéramos descubrir ese misterio,podríamos soñar con viajar en el tiempo, y lo del electrón, conocido como “efecto túnel” o salto cuántico, es una idea que,desde hace algún tiempo, no deja de resonar en la mente de muchos con este fin.

¿Estará la respuesta del viaje a otros mundos en la mecánica cuántica?

Necesitamos tiempo para cambiar las cosas. Sobre todo, la cultura científica de los pueblos.La Ciencia es un ámbito que sólo visitan unos pocos. Debería ser obligatorio que en las escuelas todos salieran sabiendo (de manera básica) lo que es la Ciencia, en qué mundo vivimos, el origen de los seres humanos y de las demás criaturas, y, desde luego, un conocimiento sencillo de la Naturaleza y del Universo al que pertenecemos. Es penoso que, preguntados unos recien licenciados por cómo se formaban las estrellas, de una encuesta realizada a 3.000 individuos, sólo tres contestaron de manera correcta.

Sinceramente creo que son los gobiernos los que fomentan este tipo de sociedades “no pensantes” que se pueden guiar fácilmente con los programas “basura” de las televisiones que facilitan y colaboran a que no levantemos cabeza.

Programas como este de Gran Hermano nos denigra a todos

¡¡ Es una pena!!

Tenemos que desterrar esta situación de programas vacíos de contenido o prensa embrutecedora de los sentidos. Mejorar los hábitos y, desde pequeñitos, hacer que los niños lean mucho, que se interesen por las cosas verdaderamente importantes y que sientan dentro de su ser la curiosidad, la necesidad de saber.

Para seguir avanzando habrá que eliminar esta clase de sociedad aberrante, lo que de nuevo nos lleva a la misma cruda realidad, necesitamos tiempo… y buena voluntad. Pero sigamos con lo nuestro.

El tiempo es una dimensión que permite distinguir entre dos sucesos que ocurren en el mismo punto del espacio y que de otra forma serían idénticos (espacio-tiempo). El intervalo entre dos de esos sucesos constituye la base de la medida del tiempo. Para propósitos generales, más cotidianos, la rotación de la Tierra sobre su eje sirve para definir las unidades del reloj (el día y la noche con 24 horas) y la órbita del planeta Tierra, alrededor del Sol, (el año) se utiliza para definir las unidades del calendario con 365 días. Para fines científicos, los intervalos de tiempo son ahora definidos mediante la frecuencia de una radiación electromagnética especificada. También es interesante pararse a ver lo que es dilatación de tiempos que está dado en un factor . Por otra parte, podríamos hablar de la operación de reemplazar el tiempo t por el tiempo -t.La simetría de la inversión temporal es conocida como invariancia.

Como estamos comentando asuntos diversos que de alguna manera pueden estar relacionados con el tiempo, y comentamos también las diversas perspectivas y formas o enfoques de mirar el tiempo, no me puedo resistir aquí una reseña de lo que es el…

El joven Planck en su época de estudiante

Tiempo de Planck

Es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck. Está dado por segundos, donde G es la constante gravitacional (6’672 59 (85) ×10^-11 N m² kg^-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2π = 1’054589 × 10^-34 Julios segundo) y c es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

El valor del tiempo del Planck es del orden de 10^-44 segundos. En la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo T_p después del instante inicial, es necesaria usar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del universo.

Expresado en números corrientes que todos podamos entender, su valor es 0’0000000000000000000000000000000000000000001 de 1 segundo, que es el tiempo que necesita el fotón para recorrer la longitud de Planck, de 10^-35 metros (veinte ordenes de magnitud menor que el tamaño del protón de 10^-15 metros). El límite de Planck es

Todo, desde Einstein, es relativo. Depende de la pregunta que se formule y de quién nos de la respuesta. Y, desde luego, si nos sumergimos en el “universo” de la Me´canica Cuántica, además de relativo, nos puede resultar mágico, incomprensible, inaudito, asombroso, increible, y, cualquier calificativo de negación que podamos encontrar…le vendría bien a las cosas que realmente pueden ocurrir en ese “mundo” de “realidad fantástica” que no todos quisieron comprender.

Fue por eso que Einstein se negó a aceptar las conclusiones que pudiesen llegar de un método científico tan abierto a errores relativos, enunciando así su ya conocida frase “No creo que Dios juegue a los dados con nosotros”.

Sin embargo, la Teoría Cuántica siguió adelante y hemos llegado a lo que hemos llegado. Hoy podemos explicar algunos de los más especiales fenómenos de entre los años 1930-1950, y, posterioemente, muchos han sido los avances que en la Física cuántica se han logrado.

Si hasta casi 1930 las únicas partículas realmente conocidas eran los electrones y los fotones, a partir de entonces comenzaron a descubrirse teóricamente más tipos de ellas, y experimentalmente a lo largo de las décadas siguientes. Hoy son cientos las partículas conocidas y sabemos las funciones que cada una de ellas tiene asignado, sus vidas medias, sus masas y cargas, sus espines, y, en definitiva, podemos estar orgullosos de conocer, en gran medida, a los principales componentes de la mate3ria que nos rodea y podemos ver y detectar por medio de su radiación elecdtromagnética. Incluso, estamos buscando partículas profundamente escondidas, unas pueden estar en los océanos de Higgs, como el dicho Bosón que supuestamente le da masa a las demás partículas, y, otras, como el gravitón, puede estar escondido por todo el Universo pero, su inmenso radio de acción y su pequeñez, lo hacen “invisible” a nuestros detectores.

No pocas veces nos olvidamos de que todo lo grande está hecho de cosas pequeñas, y, así, una estrella está compuesta de partículas pequeñísimas que juntas hace ese todo descomunal que brilla en el cielo y emite luz y calor al espacio que la circunda. Hay estrellas, como VY Canis Majoris cuyo diámetro es de entre ~ 3,600 a 4,200 D☉, su radio podría extenderse mas allá de la órbita de saturno, alrededor de 9 UA.

Lo cierto es que para las estrellas supermasivas, cuando llegan al final de su ciclo y dejan de brillar por agotamiento de su combustible nuclear, en ese preciso instante, el tiempo se agota para ella. Cuando una estrella pierde el equilibrio existente entre la energía termonuclear (que tiende a expandir la estrella) y la fuerza de gravedad (que tiende a comprimirla), al quedar sin oposición esta última, la estrella supermasiva se contrae aplastada bajo su propia masa. Queda comprimida hasta tal nivel que llega un momento que desaparece, para convertirse en un agujero negro, una singularidad, donde dejan de existir el “tiempo” y el espacio. A su alrededor nace un horizonte de sucesos, que si se traspasa se es engullido por la enorme gravedad del agujero negro, y, es precisamente cuando se forma ese nuevo y exótico objeto, cuando necesitamos de nuevo de la Me´canica cuántica para poder comprender, lo que una singularidad es.

En fin amigos, ¡es todo tan complej0!

emilio silvera

Los ríos marcianos ofrecen una clara evidencia de que el planeta fue en algún momento más caliente y más húmedo. Pero, ¿cómo pudo ser esto? A primera vista hay una buena razón para creer que Marte debería haber estado aún más frío en el pasado que lo está hoy. Dicha razón tiene que ver con el denominado problema del Sol joven. A medida que el Sol envejece, se hace poco a poco más brillante debido a cambios en su constitución química.

Hace cuatro mil millones de años, habría sido un 30 por 100 más tenue de lo que  es hoy, reduciendo drásticamente su efecto calentador sobre el lejano Marte. Esto estaría contrarrestado en parte por el calentamiento geotérmico, producido por la radiactividad y el calor almacenado procedente de la formación del planeta, y ambos efectos fueron mucho más fuertes en el pasado. Sin embargo, el flujo de calor geotérmico por sí sólo no compensaría el efecto del Sol joven, tenue, y hay que encontrar otras razones para un clima más tibio.

Marte tiene regiones que nos son tan familiares como las de la Tierra

La manera más fácil de hacer un planeta más caliente es utilizando el efecto invernadero. Los gases invernadero tales como el dióxido de carbono actúan como un parasol, atrapando el calor del Sol cerca de la superficie del planeta. Hoy la atmósfera marciana es demasiado delgada para producir mucho calentamiento por efecto invernadero, pero ciertamente habría sido mucho más espesa durante los primeros mil millones de años. Como sucede con la Tierra, Marte adquirió una densa atmósfera inicial tanto por la degasificación del planeta como por el aporte de sustancias volátiles por parte de cometas, asteroides y planetesimales helados. Un CO2 abundante habría elevado la temperatura de modo espectacular.

Aunque los científicos conjeturan que Marte debe de haber tenido mucho más CO2 en el pasado, no es fácil dar una cifra para ello. Primero hay que determinar dónde ha ido a parar el CO2. Con mucha probabilidad, la mayor parte de él se perdió en el espacio como resultado de impactos cósmicos masivos. La colisión de cometas grandes con planetas provoca erosión por impacto, que vacía la atmósfera. En el caso de Marte, el resultado final fue un aire poco denso, pero durante el propio período de bombardeo, la presión habría fluctuado de forma incontrolada. Los cálculos sugieren que Marte perdió el 99 por 100 a partir de entonces debido a procesos diversos. Si estos números son correctos, implican que Marte puede haber tenido en el pasado una presión atmosférica mil veces más alta que la actual, suficiente para elevar la temperatura por encima del punto de congelación y mantener incluso un extenso océano.

Un cráter en suelo marciano que podría haberse formado por corrientes de aguaNASA

No hay dudas de que Marte tuvo alguna vez una atmósfera gruesa, puesto que las paredes de los cráteres producidos por impactos más antiguos han sufrido una fuerte erosión. Cráteres de menos de 15 kilómetro han sido completamente aniquilados. Por el contrario, los últimos cráteres apenas están erosionados. Tras datar el cambio, los investigadores creen que la atmósfera se redujo espectacularmente no mucho después del final del último bombardeo intenso, hace 3.800 millones de años.

La atmósfera de Marte es mucho más delgada que la de la Tierra, con una presión superficial equivalente a una centésima parte de la presión superficial de nuestro planeta. Las temperaturas de la superficie oscilan desde -113º C en el polo durante el invierno, a 0º C en la cara con luz durante el verano. La atmósfera está principalmente compuesta de dióxido de carbono (95. 3%), nitrógeno (2.7%), argón (1.6%), y pequeñas cantidades de otros gases. El oxígeno, que es tan importante para nosotros en la Tierra, apenas representa un 0. 13 % de la atmósfera de Marte.

La mayoría de las inundaciones catastróficas parecen haber ocurrido antes o aproximadamente en esa época, porque los canales de descarga están adornados por un montón de cráteres pequeños y bien conservados. Es la falta de erosión durante la mayor parte de la historia marciana la que ha mantenido sus cursos de agua extraordinariamente antiguos en una condición virginal. En la Tierra, ningún valle fluvial sobreviviría durante miles de millones de años.

El ingenio humano ha hecho posible enviar máquinas a Marte que, supliendo nuestras carencias, nos envíen los datos e imágenes que del planeta necesitamos para conocerlo mejor. Algún día, dentro de unas décadas, quizá nos sea posible poner el pie en Marte.

Una vez que acabó el bombardeo, el dióxido de carbono de Marte siguió fugándose, por varias causas. Parte de él escapó al espacio, parte se disolvió en el agua o quedó absorbido en el regolito, y una gran cantidad puede haber quedado incorporada en carbonatos u otros minerales en las rocas. Sin algún proceso compensatorio, el CO2 hubiera sido engullido en muy poco tiempo. Probablemente, el calentamiento geotérmico invirtió algunos de estos procesos y devolvió parte del CO2 a la atmósfera.

Durante unos cientos de millones de años puede haber habido una presión  atmosférica moderadamente alta y un calentamiento asociado por efecto invernadero. Finalmente, sin embargo, el calor geotérmico desapareció, el reciclaje del CO2 flaqueó, y la presión atmosférica cayó en picado, produciendo el desierto liofilizado que vemos hoy en Marte.

Los viejos Volcanes de Marte nos hablan de su pasada actividad, y, no se descarta que, las inmensas cantidades de lava que horadaron las montañas, crearan inmensas galerías profundas por las que, posiblemente, puede correr el agua líquida que, desde el subsuelo, se ha detectado que sube y asoma por la superficie.

El hecho de que parezca que algunos valles fluviales han sido excavados en fecha relativamente reciente sugiere episodios ocasionales de calentamiento. Una posible explicación procede de procesos de realimentación. Si un calentamiento geotérmico local o un estallido de vulcanismo llegasen a liberar repentinamente grandes cantidades de agua en la superficie, entonces un montón de dióxido de carbono disuelto se escaparía con ella. Esto, a su vez, elevaría la temperatura, con lo que se fundiría más agua y se liberaría más CO2. A medida que el agua fundida inundaba las bajas tierras congeladas, calentaría el regolito liberando aún más CO2. En total, podría haberse liberado en el planeta de esta forma incontrolada una cantidad suficiente de dióxido de carbono para crear temporalmente una atmósfera más densa con un calentamiento pronunciado por efecto invernadero.

Mapa de valles fluviales en Mare Tyrrhenum. Las líneas negras perfilan la separación entre diferentes unidades geológicas; las líneas rojas representan los valles descritos a partir de los datos Viking; las líneas azules, los valles identificados con MOLA. Luo y Stepinsky, 2006.

Otro mecanismo comodín concierne al movimiento del planeta. Marte tiene una órbita bastante excéntrica, y ninguna luna que pueda estabilizar su eje de giro. Habría habido veces en que condiciones favorables de los movimientos de rotación y orbital condujeran a un calentamiento solar considerablemente aumentado. En ocasiones, el eje de rotación podría haberse inclinado mucho, de modo que los polos recibieran más luz del Sol que las regiones ecuatoriales. Esto hubiera fundido los casquetes polares y producido un efecto invernadero en aumento. En el balance global, episodios repetidos de inundación, formación de océanos y glaciación, seguidos por largos períodos de inactividad, parecen más probables que el simple enfriamiento ininterrumpido.

¿Tuvo Marte una vez una vasta red de valles fluviales – o “canales” si se prefiere – y un océano que cubría la mayor parte del hemisferio norte del planeta? Un nuevo mapa generado por ordenador del Planeta Rojo ofrece una visión más detallada de las redes de valles en Marte, e indica que las redes son más del doble de extensas de lo que había sido previamente descrito en el anterior mapa de valles de alcance planetario realizado hasta ahora. “Todas las pruebas reunidas por el análisis de la red de valles en el nuevo mapa apunta a un particular nuevo escenario climático marciano”, dijo Wei Luo, Universidad de Northern Illinois (NIU). “Se habrían incluido las precipitaciones y la existencia de un océano que cubre la mayor parte del hemisferio norte, o cerca de un tercio de la superficie del planeta.”

Respecto a la posibilidad de vida, el hecho de que Marte  estuviese caliente y húmedo hace entre 3.800 y 3.500 millones de años es altamente significativo, pues significa que Marte se parecería a la Tierra en una época en que la vida existía aquí. Esto ha llevado a algunos científicos a concluir que Marte habría sido también en esa época un lugar apropiado para la vida. Por sí misma, sin embargo, la presencia de agua líquida es sólo una parte de la historia. Lo que hace que las perspectivas de vida parezcan tan buenas es que Marte no sólo tiene agua líquida, sino también volcanes.

El Monte Olimpo de Marte

El Monte Olimpo de Marte es la mayor cumbre volcánica del sistema solar. Su altura, de 27 kilómetros, triplica la del Everest, y el cráter central tiene 80 kilómetros de diámetro. La base es de 620 kilómetros de anchura. Sus laderas poco inclinadas hacen de él un volcán de escudo, con menos pendiente que el Vesubio o el Fuji de la Tierra. Probablemente el monte Olimpo estuvo activo en algún momento de los últimos mil millones de años, por lo que es el más joven de los volcanes marcianos.

                                                                                   Perspectiva del Monte Olímpo visto desde arriba

La montaña marciana del Monte Olimpo se eleva 27 kilómetros sobre el macizo de Tharsis y tiene 550 kilómetros de diámetro. Medida por medida, es la montaña más grande de su tipo en el Sistema Solar, equivalente a amontonar siete montes Everets de la Tierra. La importancia del Monte Olimpo no está en su tamaño, sino en el hecho de que es un volcán. Donde se dan juntos volcanes y agua, pueden aparecer fuentes calientes: sistemas hidrotermales como los de la Tierra que posiblemente fueron un hogar para los primeros organismos. ¿Floreció también la vida microbiana en Marte hace 3.800 millones de años, quizá en alguna fuente burbujeante en la pendiente del Monte Olimpo, o en las profundidades de las rocas porosas por debajo de un mar marciano hace tiempo desaparecido?

Hace cuatro mil millones de años, Marte aún resplandecía con el calor de su formación. La radiactividad calentaba la corteza. Los impactos cósmicos fundían la superficie. A medida que el planeta luchaba para deshacerse de este calor primordial, escupía lava de los volcanes a una escala masiva, creando inmensas llanuras de roca fundida similares a los mares de la Luna. A medida que la corteza se enfriaba lentamente, este vulcanismo declinaba continuamente: para la época que cesó el bombardeo intenso, estaba básicamente confinado a tres regiones principales: Tharsis, Elysium y Hellas. Si hay volcanes vivos hoy en Marte, no están manifestando ningún signo de actividad. Sin embargo, ha habido erupciones a lo largo de toda la historia marciana: por ejemplo alrededor del monte Olímpo dentro de los últimos mil quinientos millones de años, y cerca de Alba Patera en épocas tan recientes como hace quinientos millones de años. Puesto que es poco probable que Marte estuviera  volcánicamente activo durante cuatro mil millones de años sólo para cesar su actividad en épocas relativamente recientes, parece razonable concluir que siguen existiendo algunos puntos calientes, probablemente en el subsuelo profundo.

Otra perspectiva del Volcán más grande del Sistema Solar

En el pasado remoto debe haber habido muchas oportunidades para que se formasen  fuentes calientes alrededor de chimeneas termales, dada la abundancia de agua en el planeta. Hay clara evidencia de la interacción de agua y volcanes en los exámenes fotográficos. Muchas de las inundaciones fueron probablemente desencadenadas por  lava que fundía el permafrost y el hielo del suelo, y se puede ver como algunos cursos de agua emergen claramente desde debajo de los flujos de lava. Los canales de desagüe se acumulan también alrededor  de la región altamente volcánica de Tharsis. En otros lugares, densas redes de valles decoran los flancos de los volcanes.

Hay colinas de cima plana que se parecen a las tablas montañosas de Islandia, donde la lava ha rezumado desde debajo del hielo. Cordilleras de forma característica en Elysium llevan también la huella de una combinación de lava y hielo. Todo esto constituye una fuerte evidencia circunstancial de sistemas hidrotermales en el antiguo Marte, aunque todavía no han sido detectados depósitos minerales específicos, lo que sería un signo claro y evidente.

Este cono volcánico en la caldera Nili Patera en Marte tiene depósitos de minerales hidrotermales en los flancos sur y en terrenos cercanos. Dos de los mayores yacimientos están marcados por las flechas, y todo el campo de materiales de tonos claros a la izquierda del cono son depósitos hidrotermales. (Crédito: NASA / JPL-Caltech / MSSS / JHU-APL / Universidad Brown.)

Mientras esperan nuevas misiones marcianas, los científicos de la NASA han estado ocupados en identificar puntos en la superficie del planeta donde podría haber tenido lugar actividad hidrotermal. La ladera del volcán Hadríaca Pladera parece un buen lugar. Aquí se encuentran muchos valles fluviales enmarañados que fluyen desde el borde de la antigua caldera, cruzados por un canal espectacular que emerge abruptamente a mitad de pendiente. Otro volcán, Apollinaris Patera, domina una región de aspecto singularmente brillante cerca del borde de la caldera, que podría ser un depósito mineral de fuente caliente. Un volcán similar en el área llena de cráteres conocida como Terra Cimmeria ha erosionado fuertemente las pendientes y está situado en el comienzo de un enorme curso de agua.

Muchos valles fluviales en Marte se dan en terreno caótico, donde hay grandes bloques de roca en masas revueltas. Se cree que esta topografía se formó cuando la roca fundida se introdujo en el hielo del suelo. Cuando el hielo se fundió, el agua fluyó haciendo que la tierra colapsara de una forma azarosa. Tales áreas serían un lugar perfecto para que aparecieran sistemas hidrotermales poco profundos.

Si, en efecto, la vida se asentó en una fuente caliente, quizá haya dejado restos fosilizados. Es probable que los fósiles marcianos hayan soportado las inclemencias del tiempo mejor que sus homólogos terrestres debido a la relativa falta de erosión climática. Futuras misiones de aterrizaje podrían buscar muestras para traer a la Tierra. Otros depósitos de fósiles potenciales incluyen valles fluviales, donde las inundaciones han podido arrastrar minúsculos organismos marcianos a las charcas estancadas, y la enorme grieta del Valle Marineris, donde estratos profundos han quedado expuestos. También tienen interés los lechos lacustres secos, en cuyos sedimentos se habrían podido depositar microbios. El cráter conocido como Gusev parece un candidato prometedor, puesto que un gran río desembocó una vez en él. Debe haber habido allí hace tiempo un lago profundo, con montones de sedimentos en el fondo.

El primer y pequeño paso siguiendo estos indicadores llegó en julio de 1977, cuando la misión Pathfinder depositó con éxito la primera nave espacial en Marte desde los tiempos de las Vikingo. Con su pequeño vehículo todo terreno Sojourner, la Pathfinder transmitió una gran riqueza de datos desde la boca de la llanura inundada Ares Vallis. En el terreno próximo a la nave espacial, hay esparcidas bolsa de rocas arrastradas por el torrente. Estos detritos podrían incluir fragmentos de un antiguo sistema hidrotermal, o incluso fósiles de microbios de la subsuperficie profunda llevados a la superficie con la inundación y transportados corriente abajo. Por desgracia, la Pathfinder no tenía capacidad de verificar estas conjeturas.

En septiembre de 1997, Mars Global Surveyor entró en órbita. Estaba diseñada para cartografiar la superficie del planeta con precisión en una escala de un metro y proporcionó una valiosa información sobre la historia hidrológica de Marte y los probables refugios para la vida. Hay Imágenes que nos hablan de una de la evidencia de una antigua orilla oceánica, charcas secas dentro de un cráter e incluso indicios de depósitos minerales asociados con sistemas hidrotermales, todo lo cual favorece las perspectivas de vida pasada.

La Mars Phoenix (arriba) nos confirmó la existencia de agua en Marte, y, actualmente, hay más sondas en proyecto por parte de la NASA y de la Agencia Europea del Espacio, Japón y otras naciones que, en la mente de todos está que vuelvan con muestras y, desde luego, a más largo plazo no se descarta la misión tripulada por humanos. Las misiones dirigidas fundamentalmente al estudio del clima, la geología y la atmósfera del planeta han sido ya llevados a efecto e incluso se ha buscado indicios de la presencia de vida o de las claves de la vida pasada en el planeta.

A pesar de todos los puntos en contra, personalmente creo que, en Marte, la vida está presente aunque sólo sea en su forma más rudimentaria de bacterias, hongos y otras formas de vida que iniciaron el ciclo de la vida en la Tierra. Puede que en el pasado, cuando tenía una atmósfera más densa, océanos y agua corriente en abundancia, la vida estuviera en un estado de evolución más avanzado. Sin embargo, ahora, nuestras esperanzas de encontrar allí la vida, radica en las galerías y profundas grutas del subsuelo, a salvo de la radiación y lejos de la atmósfera y tormentas marcianas.

emilio silvera

 En el siglo XX, el perfeccionamiento de las técnicas de observación y la utilización de dispositivos de detección y ondas de radio y rayos X de procedencia no terrestre completaron un detallado cuadro de Nebulosas, claramente diferenciadas en origen y características de las galaxias y los cúmulos de estrellas, lo que hizo posible estudiar sus propiedades de forma sistemática.

 En la Tabla de Objetos Messier, existen clasificadas muchas de ellas, y, entre las más conocidas podríamos citar a las siguientes:

 Nebulosa del Cangrejo en Tauro

Hace casi un milenio, vista desde la Tierra, una estrella de gran masa explotó en pedazos. Hoy, sus restos forman uno de los objetos más importantes del cielo nocturno: la Nebulosa del Cangrejo. Es un laboratorio para estudiar cómo explotan las estrellas, cómo expulsan elementos quí­micos al espacio, y qué pasa con los núcleos que quedan.

La evolución cósmica de los elementos supone la formación de núcleos átomicos simples en el big bang y la posterios fusión de estos núcleos ligeros para formar núcleos más pesados y más complejos en el interios de las estrellas y la evolcuión continúa cuando al final de sus vidas las estrellas masivas explotan como supernovas y elevan la escala de complejidad de estos elementos que a partir del Hidrógeno, continúan pasando por el Helio, Litio, Berilio, Boro, Carbono, Nitrógeno, Oxígeno, Sodio, Magnesio, Aluminio, Silicio, Azúfre, Cloro, Argón, Potasio, Titanio, Hierro, Cobalto, Niquel, Cobre, Cinc…Hasta llegar al Uranio todos como elementos naturales.

Nebulosa de la Laguna en Sagitario

La Nebulosa de la Laguna (M8 o NGC 6523), es una nebulosa de emisión (concretamente se trata de una Región H II) situada en la constelación de Sagitario. Está, aproximadamente, a una distancia de 5.000 años luz. Fue descubierta por Guillaume Le Gentil en 1747.

Nebulosa Trífida en Sagitario

La hermosa Nebulosa Trífida es una fotogénica localización llena de contrastes cósmicos. Conocida también como M20, se encuentra a unos 5,000 años-luz de nosotros en dirección a la constelación rica en nebulosas de Sagitario. La Nebulosa Trífida tiene unos 40 años luz de diámetro. La Nebulosa Trífida, una zona de formación de estrellas que se encuentra en el plano de nuestra galaxia, ilustra de manera ejemplar tres tipos básicos de nebulosas astronómicas: nebulosas de emisión (de color rojo, luz proveniente de los átomos de hidrógeno), nebulosas de reflexión (color azul, de la luz estelar reflejada en el polvo) y nebulosas de absorción (oscuras, donde se ven silueteadas las densas nubes de polvo). La nebulosa de emisión, en rojo brillante, separada en tres partes por oscuras bandas de polvo, es la que le da a la Trífida su popular nombre.

En esta preciosa vista general, la zona roja de la nebulosa de emisión está rodeada por la bruma azulada de las nebulosas de reflejo. Podemos contemplar columnas de años-luz de longitud y chorros esculpidos por estrellas recién nacidas, justo debajo del centro de la nebulosa de emisión. Todo ello gracias a las imágenes en primer plano captadas por el Telescopio Espacial Hubble. Texto Apod.  Hay que tener en cuenta que estamos viendo la nebulosa de costado, por cuanto esta se encuentra en el plano de la galaxia por lo que la dinámica de la misma influirá decididamente sobre el comportamiento de los gases, polvo, agua y hielo, del conglomerado.

La Gran Nebulosa de Orión en Orión

La Gran Nebulosa de Orión, también conocida como M42, es una de las nebulosas más famosas del cielo (clic en la imagen para ampliarla a 900 x 700 píxeles o verla aún más grande).

Esta región de formación estelar, en la que se encuentran nubes de gas resplandeciente y estrellas jóvenes calientes, se distingue a la derecha de la colorida imagen de alta definición mostrada arriba.

Cerca del centro se halla M43, una nebulosa de menor tamaño, y a la izquierda se destaca NGC 1977, una polvorienta y azulada nebulosa de reflexión (en la imagen de la derecha), entre otras nebulosas menores. Estas llamativas nebulosas, situadas en el borde de un gigantesco complejo de nubes moleculares, que de otro modo sería invisible, representan sólo una pequeña parte de la profusión de materia interestelar presente en dicho vecindario galáctico.

Los astrónomos han estudiado con gran minuciosidad esta guardería estelar y en su interior identificaron lo que parece ser un gran número de sistemas solares en su infancia.

El magnífico paisaje de hoy cubre un campo de alrededor de 2 grados, lo que representa unos 45 años-luz a la distancia estimada de la Nebulosa de Orión, unos 1500 años-luz.

Orión de la cabeza a los pies. Esta asombrosa vista cubre un campo de unos 25 grados y se extiende desde la cabeza a los pies de la conocida constelación de Orión. La Gran Nebulosa de Orión, la región de formación estelar más cercana a la Tierra, se encuentra a la derecha del centro. A su izquierda se distingue la Nebulosa de la Cabeza de Caballo, M78 y las estrellas del cinturón de Orión. Más hacia la izquierda se encuentra la gigante roja Betelgeuse, que corresponde al hombro del cazador, y cerca de la cabeza de Orión se destaca la resplandeciente Nebulosa Lambda Orionis. Arriba a la derecha, en el pie del cazador, se encuentra Rígel, una estrella brillante y azulada. Naturalmente, la Nebulosa de Orión y sus principales estrellas son fáciles de ver a simple vista, pero las nubes de polvo y la emisión del extendido gas interestelar que componen las numerosas nebulosas del complejo, son demasiado débiles y, por consiguiente, más difíciles de registrar. Por esta razón se tomaron imágenes de datos adicionales con un filtro de banda estrecha para hidrógeno alfa que permitieron incluir en la escena los filamentos del gas de hidrógeno atómico energizado y el arco del enorme Bucle de Barnard (clic en la imagen para ampliarla). Leer la entrada completa.

Nebulosa brillante “del anillo” en Lira

La Nebulosa del Anillo, en la constelación de la Lira, es una de las nebulosas planetarias más brillantes y, posiblemente, de las más famosas. Situada a una distancia de 650 parsecs (2.000 años-luz), su característica forma de anillo puede ser observada en las noches de verano incluso con telescopios de aficionados de pequeña apertura. Sin embargo, a pesar de haber sido muy estudiada, aún quedan aspectos muy importantes por conocer de esta singular nebulosa planetaria. Una investigación realizada por investigadores del IAC establece la estructura tridimensional de esta nebulosa mediante un profundo análisis de su cinemática y aborda aspectos novedosos como el estudio de la región de fotodisociación del hidrógeno.

Nebulosa planetaria “del Búho” en Osa Mayor

La Nebulosa del Búho, también conocida como Messier 97 o NGC 3587, es una nebulosa planetaria situada en la constelación de la Osa Mayor. Fue descubierta por Pierre Méchain en 1781. El nombre de Nebulosa del Búho fue acuñado por Lord Rosse, quien por vez primera lo utilizó en 1848. Se encuentra a unos 2600 años luz de la Tierra.

M97 está considerada como una de las nebulosas planetarias más complejas. Su apariencia ha sido interpretada como una cubierta cilíndrica tórica vista oblicuamente, de forma que los extremos del cilindro se asocian a zonas pobres en material expulsado, correspondiendo a los ojos del búho. Esta cubierta se halla envuelta por una nebulosa más tenue y menos ionizada.

La estrella central, de magnitud 16, tiene una masa aproximada de 0,7 masas solares, mientras que la masa de la propia nebulosa se estima en 0,15 masas solares. La nebulosa se formó hace unos 6000 años.

Nebulosa de la Cabeza de Caballo

IC-434 Nebulosa de la Cabeza de Caballo. ¿Observais la enorme cantidad de estrellas nuevas masivas y azuladas que radian con fuerza en el ultravioleta ionixando todo el material de la región. Es un lugar de increíble fuerza para la formación de estrellas nuevas. ¿Quién sabe lo que podrá exisitr ahí dentro de un millón de años.

 Nebulosa Norteamericana en la Constelación del Cisne.

Enclavada justo en el centro de la constelación del Cisne, muy cerca de la brillante estrella Deneb, se encuentra la Nebulosa de Norteamérica (NGC 7000). Se trata de una nebulosa de emisión bastante amplia (su área equivale al tamaño de la luna llena) que, aunque difícil de ver a simple vista dado su bajo brillo superficial, aparece claramente en las fotografías de la constelación realizadas incluso sin telescopio. El nombre de este objeto deriva de su peculiar morfología, que recuerda a la del continente norteamericano por una región oscura que se asemeja a la forma del Golfo de México.

Esta coincidencia ocurre cuando se observa la Nebulosa de Norteamérica en colores del visible (imagen de la izquierda), pero podemos comprobar que no sucede así cuando se estudia en colores del infrarrojo (imagen de la derecha). Observando en frecuencias del infrarrojo los astrónomos pueden ver mucho más profundo que en colores ópticos, dado que la absorción de la luz infrarroja por el polvo y el gas interestelar es muy pequeña.

Además, el polvo emite su radiación térmica en infrarrojo, por lo que imágenes en estos colores trazan la localización del polvo en el medio interestelar. La nueva imagen del Telescopio Espacial Spitzer (NASA) de la Nebulosa de Norteamérica revela, con gran cantidad de detalles, tanto miles de estrellas jóvenes escondidas en la nebulosa (unas 2000, antes sólo se conocían alrededor de 200) como la distribución de polvo que ésta posee. De hecho, estas nuevas observaciones permiten a los astrónomos estudiar, dentro de la misma nebulosa, objetos que se encuentran en todas las fases evolutivas de las estrellas jóvenes, desde las envolturas densas de gas y polvo que están formando estrellas hasta astros ya completamente formados y que muy probablemente tengan planetas a su alrededor. A pesar de todo aún quedan muchos misterios por resolver en la Nebulosa de Norteamérica. Por ejemplo, aún no se sabe dónde están las estrellas masivas que ‘ encienden’ (ionizan) el gas nebular, aunque se sospecha que están escondidas detrás de la estructura densa de polvo que forma el Golfo de México. Tampoco se conoce bien la distancia a la Nebulosa, aunque se estima que está a 1800 años luz de la Tierra.

 Nebulosa Molecular Gigante

Este hermoso agrupamiento de la nebulosa de reflexión de Orión (NGC 1977, NGC 1975 y NGC 1973) suele pasarse por alto en favor del sustancioso brillo de la cercana guardería estelar conocida mucho mejor como la Nebulosa de Orión.

Situada a lo largo de la espada de Orión, justo al norte del complejo brillante de la Nebulosa de Orión, estas nebulosas de reflexión también se asocian con la Gigante Nube Molecular de Orión a unos 1 500 años-luz de distancia pero están dominadas por el característico color azul ultravioleta del polvo interestelar que refleja la luz de las estrellas jóvenes y calientes que lo ionizan.

Existen casi 4000 nubes moleculares sólo en nuestra galaxia, y casa una tiene una masa entre 100 000 y 200 000 mil masas solares. El Hidrógeno y el Helio existente en las Nebulosas existen desde el principio del Universo y, como se explica más arriba, los elementos más pesados y complejos se forman en la fusíon de los átomos que tiene lugar en los hornos nucleares de las estrellas y en las explosiones supernovas e hipernovas de las estrellas masivas al final de sus días.

Y, como sería interminable el reseñar aquí todas la Nebulosas existentes en el cielo, sólo nos limitamos a dejar una reseña de varias de ellas de entre un inmenso número de variadas Nebulosas que pueblan el Universo.

Lo que es ineludible por ser el objetivo principal de divulgar el conocimiento de la Astronomía, al tratar sobre Nebulosas, es explicar lo que una Nebulosa es, y, las clases o variedades más importantes que de ellas existen, así que, sin más preámbulo pasamos a exponer lo que son estos objetos del cielo.

 NEBULOSAS

Se llama Nebulosa a una nube de gas y polvo situada en el espacio. El término se aplicaba originalmente a cualquier objeto con apariencia telescópica borrosa, pero con en advenimiento de instrumentos más potentes Tecnológicamente hablando, se descubrió que muchas nebulosas estaban en realidad formadas por estrellas débiles. En 1864, W. Huggins descubrió que las verdaderas nebulosas podían distinguirse de aquellas compuestas de estrellas analizando sus espectros.

En la actualidad, en término Nebulosa significa nebulosa gaseosa. El término nebulosa extragaláctica, utilizado originalmente para describir galaxias es ahora obsoleto. Existen tres tipos principales de nebulosas gaseosas:

1.  Las Nebulosas de emisión, que brillan con luz propia.

Las nebulosas de emisión son nubes de gas de altísimas temperaturas. Los átomos de la nube se alimentan de la energía de la luz ultravioleta de una estrella cercana y emite emiten la radiación mientras que caen nuevamente dentro de estados más bajos de la energía (casi como una luz de neón). Estas nebulosas suelen ser rojas porque la línea de emisión predominante del hidrógeno es roja (otros colores los producen otros tipos de átomos, pero el hidrogeno es sin duda el más abundante). Las nebulosas de emisión estan normalmente en los lugares de formación de estrellas. (M 42) en la foto)

2. Las Nebulosas de reflexión, que reflejan la luz de fuentes brillantes próximas como estrellas.

Las nebulosas de reflexión son nubes de polvo que simplemente reflejan la luz de una estrella o estrellas cercanas. Son normalmente lugares de formación de estrellas. Suelen ser azules porque la dispersión es más eficiente para la luz azul. Las nebulosas de emisión y reflexión suelen verse juntas y estan normalmente relacionadas con las nebulosas difusas. (NGC 7023 en la foto)

3.Nebulosas de absorción), que aparecen oscuras frente a un fondo más brillante.

El mejor ejemplo de este tipo de nebulosa es el conocido “saco de carbon”, en la constelacion Cruz del Sur. Observen como este nombre esta muy bien puesto. Pues es como un saco obscuro en medio de toda una belleza de colores de la constelacion de la Cruz del Sur. Esta nebulosa “absorbe” la luz que atraviesa por ella.

Este amplio esquema de clasificación ha sido extendido sobre todas las longitudes de onda, dando lugar a términos como nebulosas de reflexión infrarroja. Las nebulosas de emisión incluyen a las nebulosas difusas o regiones H II situadas alrededor de las estrellas jóvenes, las nebulosas planetarias que se hallan alrededor de las estrellas viejas y los remanentes de supernovas como el de la Nebulosa del Cangrejo. También el amplio abanico de tipos de Nebulosas es muy rico:

 NEBULOSA BIPOLAR

Nube de gas con dos lóbulos principales que están situados simétricamente a cada lado de una estrella central. Esta forma bipolar se debe a la eyección de material por la estrella en direcciones opuestas. En algunos casos el material que fluye escapa a lo largo del eje de rotación de un denso disco de material que rodea a la estrella, y que la puede oscurecer completamente en longitudes de onda óptica.

 Las Nebulosas bipolares pueden ser producidas por el flujo de materia procedente de estrellas muy jóvenes o muy viejas.

 NEBULOSA BRILLANTE

Nube luminosa de gas y polvo interestelar. El término incluye a las nebulosas de emisión, en las que el gas brilla con luz propia; y las nebulosas de reflexión en las que el gas y el polvo reflejan la luz de las estrellas cercanas.

Cuando se aplicaron estas técnicas a las nebulosas brillantes (William Huggins 1864 a NGC 6543), se observó que algunos objetos como por ejemplo la gran nebulosa de Andrómeda, devolvía espectros que hacían pensar en una naturaleza estelar, sin embargo otros objetos como las nebulosas planetarias, devolvían espectros diferentes; sólo unas pocas líneas de emisión y muy marcadas que no se correspondían con el patrón de ningún espectro de elementos presentes en la Tierra (así por ejemplo se descubrió en 1868 la presencia del Helio en el Sol).

NEBULOSAS DE ABSORCIÓN – NEBULOSA OSCURA

                                                          La nebulosa Pipa. Una gran nebulosa oscura visible en las nubes estelares de Ophiuchus.

Nube de gas y polvo interestelar que absorbe la luz que incide sobre ella desde detrás, de manera que parece negra frente a un fondo más brillante. La luz absorbida calienta las partículas de polvo, las cuales rerradian parte de esa energía en forma de radiación infrarroja. Parte de la luz del fondo no es absorbida, sino que es difundida o redirigida. La Nebulosa de la Cabeza del Caballo en Orión es una famosa nebulosa oscura; otro ejemplo es el Saco de Carbón, cerca de Cruz que oculta parte de la Vía Láctea.

NEBULOSA DE EMISIÓN

Nube luminosa de Gas y polvo en el espacio que brilla con luz propia. La luz puede ser generada de varias maneras. Usualmente el gas brilla porque está expuesto a una fuente de radiación ultravioleta; algunos ejemplos son las regiones H II y las Nebulosas planetarias, que son ionizadas por estrellas centrales.

 El gas también puede brillar porque se ionizó en una colisión violenta con otra nube de gas, como en los objetos Herbig-Haro. Finalmente, parte de la luz de los remanentes de supernovas como la Nebulosa del Cangrejo está producida por el proceso de radiación sincrotón, en el que las partículas cargadas se mueven en espiral alrededor de un campo magnético Interestelar.

NEBULOSA DE REFLEXIÓN

 Nebulosa de reflexión Merope

Al igual que las otras, es una nube de gas y polvo interestelar que brilla porque refleja o difunde la luz estelar. La luz procedente de una nebulosa de reflexión tiene las mismas líneas espectrales que la luz estelar que refleja, aunque es normalmente más azul y puede estar polarizada. Las nebulosas de reflexión aparecen a menudo junto a las nebulosas de emisión en las regiones de formación estelar reciente. El Cúmulo de las Pléyades está rodeado por una nebulosa de reflexión.

NEBULOSA DIFUSA

La Nenulosa Eta Carina es una difusa.  La Nebulosa Eta Carina (o Gran Nebulosa Carina) es una enorme nebulosa difusa, mucho más grande que la famosa Nebulosa de Orión. En la foto, nubes frías y calientes en la nebulosa Carina.

Quilla o Carina, es una constelación del hemisferio sur situada entre las de la Vela, la Popa, el Pez Volador y el Camaleón. Junto con las dos primeras formaba la antigua constelación de Argos. La Vía Láctea atraviesa esta constelación, cuya estrella principal, Alpha Carinae o Canopus, es la más brillante del cielo después de Sirio.

Otra nube de gas y polo interestelar que brilla debido al efecto sobre ella de la radiación ultravioleta procedentes de las estrellas cercanas. En la actualidad se recomienda el uso del término  Región H II para referirse a este tipo de nebulosas.

 El calificativo de “difuso” data de la época en la que las nebulosas eran clasificadas de acuerdo a su apariencia en el óptico. Una nebulosa difusa era una que mantenía su aspecto borroso incluso cuando se observaba aumentada a través de un gran telescopio, en contraposición a aquellas que podían ser resueltas en estrellas.

NEBULOSA FILAMENTARIA

Hace diez mil años, antes del albor de la historia humnana,  una nueva luz debió aparecer en los oscuros cielos para apagarse a las pocas semanas. Hoy en día sabemos que esa luz fue una explosión estelar que produjo la colorida nebulosa en expansión de Vela. Laa fotografía de arriba es el lado oeste de la Nebulosa Vela conocida técnicamente como NGC 6960 pero también llamada la Nebulosa Escoba de la Bruja. La nube de restos en expansión recibe su color al barrer y excitar el gas el gas ya existente en los alrededores. Filamentos de plasma destacan por los bordes en alargadas tiras de anchas bandas. El remanente suprnova está a unos 1400 años-kuz en la constelación del Cisne .

Estos Grupos de nubes de gas y polvo alargadas con una estructura en forma de finos hilos vista desde la Tierra. Muchas estructuras filamentarias pueden realmente ser hojas vistas de perfil, en vez de hilos. Las nebulosas filamentarias más conocidas como la Nebulosa del Velo, son remanentes de supernova. Aunque estos remanentes tienen temperaturas de 10 000 K, son en realidad las partes más frías del remanente, pudiendo alcanzar otras partes de ella temperaturas superiores a 1.000.000 K.

 NEBULOSA PLANETARIA

Brillante nube de gas y polvo luminoso que rodea a una estrella altamente evolucionada. Una nebulosa planetaria se forma cuando una gigante roja eyecta sus capas exteriores a velocidades de unos 10 km/s. El gas eyectado es entonces ionizado por la luz ultravioleta procedente del núcleo caliente de la estrella.

A medida que pierde materia este núcleo queda progresivamente expuesto, convirtiéndose finalmente en una enana blanca (lo que pasará con nuestro Sol). Las nebulosas planetarias tienen típicamente 0,5 a.l. de diámetro, y la cantidad de material eyectado es de 0,1 masas solares o algo más.

 Debido a la altísima temperatura del núcleo, el gas de la nebulosa está muy ionizado. La Nebulosa Planetaria dura unos 100.000 años, tiempo durante el cual una fracción apreciable de la masa de la estrella es devuelta al espacio interestelar.

 Las nebulosas planetarias se llaman así porque a los antiguos observadores les recordaba un disco planetario. De hecho, las formas detalladas de las nebulosas planetarias reveladas por los modernos telescopios cubren muchos tipos diferentes, incluyendo las que tienen forma de anillos (como la Nebulosa Anular), forma de pesas, o irregular.

 Algunas nebulosas planetarias presentan ansae, unas pequeñas extensiones a cada lado de la estrella central, que se piensa que son producidas por eyección a alta velocidad de material de un flujo bipolar.

NEBULOSA PROTOPLANETARIA

1. Etapa temprana en la formación de una nebulosa planetaria. En esta fase la estrella central ha expulsado sus capas exteriores, dejando al caliente núcleo estelar expuesto. La luz ultravioleta del núcleo comienza a ionizar la nube de gas y polvo circundante, y durante una breve fase la envoltura circunestelar contiene a la vez material ionizado y material molecular frío lejos de la misma.
2. Nube a partir de la cual se formaron los planetas alrededor de una estrella recién nacida, como ocurrió en la nebulosa solar.

NEBULOSA SOLAR

 Nube de gas y polvo a partir de la cual se formó el Sistema Solar hace unos 5 000 millones de años. Se piensa que la nube tenía forma de disco achatado y que fue dispersada por el viento T. Tauri del joven Sol.

 Los cometas, asteroides y meteoritos aportan importantes pistas para conocer la composición de la nebulosa solar. Discos similares de gas y polvo han sido detectados alrededor de estrellas jóvenes cercanas, notablemente Beta Pictoris.

 Estimamos debidamente cumplido el objetivo de enseñar aquí de manera sencilla, lo que son las Nebulosas y, si algunos de los lectores (aunque sean pocos), han aprendido algo sobre ellas, el objetivo está cumplido y nos damos por pagados, ya que, el Año Internacional de la Astronomía 2009, tiene ese sólo objetivo. Acercar la Astronomía a todos.

emilio silvera 

Credit: Emily Lakdawalla/Ted Stryk

La mayoría de asteroides, incluyendo Vesta, están en el cinturón de asteroides que se sitúa entre Marte y Júpiter. Otros asteroides giran en círculos mas cerca del Sol que de la Tierra, mientras que un gran número de ellos comparten orbitas planetaria. Dada esta gran variedad de asteroides, algunos particularmente extraños han sido descubiertos en los últimos dos siglos desde que el primer asteroide fuera descubierto (Ceres en 1801).

En honor a esta misión histórica de la NASA, que tendrá lugar el sábado 17 de julio, se presenta en esta lista los siete asteroides más extraños del sistema solar. (Tener en cuenta que varias de las rocas mas allá de la órbita de Júpiter, aunque sean asteroidales, son clasificadas como cuerpos celestes diferentes, por lo que no son tenidas en cuenta en la lista).

Ceres: ¿Una esfera llena de agua?

El asteroide más grande de todos es Ceres, lo que facilito que fuera descubierto primero, y que posea un tercio de la masa del total del cinturón de asteroides. Este cuerpo es tan masivo que tiene la fuerza gravitacional necesaria para rehacerse como una esfera.

A causa de su forma redondeada, Ceres también es considerada un “planeta enano”, una designación que comparte con otros cuatro objetos del sistema solar, incluyendo Plutón.

Credit: NASA, ESA, J. Parker (Southwest Research Institute), L. McFadden (University of Maryland)

Después de que la sonda de alcance Vesta, la siguiente parada del viaje es Ceres en 2015. Una vez allí, la sonda recopilara datos para ayudar a los científicos a analizar su composición. Este objeto es probablemente el asteroide mas “húmedo”, ya que posee grandes reservas de agua en su interior en forma de hielo, aunque también es posible que haya una capa liquida bajo su superficie.

Baptistina: La madre del asesino de dinosaurios

Baptistina es el nombre de una de las familias más jóvenes del cinturón de asteroides. Las familias de asteroides son enjambres de objetos que comparten características en su órbita y que se nombran en función del nombre del asteroide más grande,

Credit: NASA/Donald E. Davis

De acuerdo con modelos por ordenador, Baptistina y su familia aparecieron hace 160 millones de años debido a una colisión de un cuerpo celeste de 60 kilómetros de diámetro y otro objeto de 170 kilómetros de diámetro. Ese cataclismo genero cientos de cuerpos enormes, de los cuales algunos fueron a la deriva rumbo a la Tierra.

Uno o varios fragmentos cayeron en la Tierra hace unos 65 millones de años, propiciando la extinción de los dinosaurios. El impacto genero el cráter de Chicxulub, ahora sepultado por la península de Yucatán y el Golfo de México.

Esa metralla espacial tampoco perdono a la Luna. El cráter Tycho se genero hace 109 millones de años por uno de esos fragmentos.

Hector: El troyano más grande

Como Cleopatra, Héctor es muy alargado, con una longitud y anchura de 370 por 200 kilómetros. Además este asteroide tiene una luna en su órbita. Pero diferencia de Cleopatra, Héctor no se encuentra en la zona principal del cinturón de asteroides; en su lugar, este cuerpo rojizo es el más grande de los asteroides troyanos enclavados en la órbita de Júpiter.

Estas rocas se esconden en lo que se conoce como los puntos de Lagrange L4 y L5 (dos de las cinco zonas en una órbita donde la gravedad de dos cuerpos (en este caso, Júpiter y el Sol) se equilibra). L4 y L5 se encuentran delante y detrás, respectivamente, de Júpiter.

En honor a los combatientes en la Ilíada de Homero, los asteroides en L4 asteroides se conocen como el campamento griego y el grupo L5 es el campamento troyano. Y aunque el asteroide toma el nombre del héroe de Troya, Héctor se encuentra en el campamento griego.

Kleopatra: Un hueso de metal con lunas!

Varios asteroides, aunque parezca difícil de creer, tienen una luna, y unos pocos incluso dos satélites. Cleopatra en este caso tiene dos satélites denominados Alexhelios y Cleoselene. Además este asteroide metálico, tiene una inusual forma que se asemeja a la de un hueso de perro.

El asteroide tiene unas medidas aproximadas de 217 por 94 por 81kilómetros de longitud, altura y anchura. Sus lunas, Alexhelios y Cleoselene tienen 5 kilómetros y 3 kilómetros de diámetro respectivamente.

Themis: ¿Envio la semillas de vida a la Tierra?

Themis, un gran asteroide del cinturón principal, se destaca como el primer y único asteroide hasta la fecha, que se sabe que tiene hielo en su superficie En 2009, las observaciones en luz infrarroja confirmaron la presencia de hielo, así como que contiene carbono y moléculas orgánicas. Estas características hacen que el asteroide helado Themis y cuerpos similares del cinturón principal como algunos cometas, sean buenos candidatos de haber traído agua y carbono (ingredientes para la vida) a la superficie de una joven y seca Tierra hace varios miles de millones de años.

Toutatis: Un asteroide borracho

Nombrado en honor a un dios celta, el asteroide Toutatis es una de las piedras más raras del espacio. En lugar de girar de una manera ordenada alrededor de un eje, el objeto de dos lóbulos orbita dando tumbos. Este movimiento impredecible en parte se deriva por la composición de Toutatis ya que se formo por la unión de dos cuerpos apenas en contacto y que esta cada uno influenciado por la gravedad de la Tierra y el otro por la de Júpiter.

El recorrido de Toutatis a través del sistema solar lo llevara cerca de la Tierra, pero debido a su caótica orbita, su recorrido exacto y como de cerca pasara de nuestro planeta dentro de unos siglos, no es posible predecirlo.

Al igual que otros asteroides, Toutatis se considera un montón de escombros que por la fuerza gravitatoria de unieron, pero que en este caso han dejado muchos huecos sin rellenar entre ellos.

Apophis: La supuesta roca del juicio final

Toutatis ha hecho algunas pasadas muy cerca de la Tierra, como en 2004 cuando pasó 1,61 millones de kilómetros de la Tierra o cuatro veces la distancia de la Tierra a la Luna. Sin embargo, algunas rocas han pasado aun más cerca, pero la que más ha alarmado a la mayoría de los astrónomos y al público en general es Apophis.

Descubierto en 2004 y nombrado en honor al dios malvado dios egipcio de la oscuridad, Apophis volverá por el vecindario en 2029. En ese momento, los científicos calculan la probabilidad de impacto en la Tierra es 1 sobre 40, pero las últimas mediciones al respecto, relegan esa posibilidad a algo prácticamente nulo.

El pánico alcanzó su punto máximo en diciembre de 2004, logrando el Apophis una clasificación de cuatro en la escala de Torino (10 puntos se considera un apocalipsis con total seguridad). Aunque Apophis no se considera una amenaza para 2029,  se aproximara a una distancia de 30000 kilómetros de la superficie terrestre.

Algunos de estos objetos similares son llamados NEO’s (Near Earth Objects – Objetos Cercanos a la Tierra), o NEOs,  y aún no se han catalogado. Sin embargo, no suelen representar ninguna amenaza y benignamente comparten de forma benigna la órbita de la Tierra. Por lo menos existen cuatro ejemplos de asteroides que siguen a la Tierra por su órbita; el más reciente, denominado 2010 SO16, fue descubierto a principios de este año.

Hay que estar atentos a estos objetos que, de venir de visita a la Tierra, nos podría crear serios problemas.

Fuente: Space.com

El tiempo de Planck es una unidad de tiempo considerada como el intervalo temporal más pequeño que puede ser medido. Se denota mediante el símbolo t_P. En cosmología, el tiempo de Planck representa el instante de tiempo más antiguo en el que las leyes de la física pueden ser utilizadas para estudiar la naturaleza y evolución del Universo. Se determina como combinación de otras constantes físicas en la forma siguiente:

5.39124(27) × 10⁻⁴³ segundos

Llegados a este punto, me remito al párrafo primero del comentario de hoy, en él se deja claro que, nada sabemos de ese instante primero anterior al T_p. Queé habría allí entonces, qué sustancias dieron lugar a la materia y, de dónde salieron las fuerzas fundamentales.

Periodo entre 10^-43 s (la era de Planck) y 300.000 años después del Big Bang. Durante este periodo, la expansión del universo estaba dominada por los efectos de la radiación o de las partículas rápidas (a altas energías todas las partículas se comportan como la radiación). De hecho, la era leptónica y la era hadrónica son ambas subdivisiones de la era de radiación.

Es verdaderamente encomiable la pertinaz insistencia del ser humano por saber, y, en el ámbito de la Astronomía, desde los más remotos “tiempos” que podamos recordar o de los que tenemos alguna razón, nuestra especie ha estado interesada en saber, el origen de los objetos celestes, los mecanismos que rigen sus movimientos y las fuerzas que están presentes.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta “singularidad” como una indicación de que la relatividad general de Einstein deja de ser válida en el universo muy primitivo (no existía materia), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

Es posible que bajo el Sol no encontremos nada nuevo; sin embargo, el estudio del cosmos ha sido y lo continúa siendo una apabullante caja de sorpresas. Hasta los años 20, los científicos preferían creer que el espacio era infinito y eterno. Se coincidía en la vaga noción de que éramos únicos en un universo hueco e insondable. Pero, como ya lo hemos mencionado en trabajos precedentes, la historia empieza a cambiar cuando el matemático ruso Alexander Friedmann en 1922, desafiando las afirmaciones de Albert Einstein de que el universo era estático, publicó un ensayo en el cual demostraba un error en los cálculos de Einstein y que las propias ecuaciones de éste permitían la descripción de un universo que evoluciona. En 1927 el sacerdote belga y físico teórico George Lemaître aprecia los estudios de Friedmann y galvanizó a los cosmólogos con su propuesta de que un «átomo primigenio», denso y muy caliente estalló en forma similar a la bola de fuego del Big Bang para crear el actual universo. En los años ’20, el astrónomo Edwin Hubble y otros colegas suyos con sus observaciones demostraron que el universo se estaba expandiendo; todas las galaxias se alejaban unas de otras, incrementando el espacio entre ellas y sus vecinas.

Aunque Lemaître, «el padre de la teoría del Big Bang», diese el primer paso, su versión moderna se debe a George Gamow y a sus alumnos Ralph Alpher y Robert Herman. En los años ’40, calcularon la síntesis de los elementos químicos de la explosión primordial y, al hacerlo, trasladaron la idea del Big Bang del campo de las hipótesis al terreno de la ciencia de observación. Alpher y Herman estimaron que el espacio debería estar actualmente bañado por un mar de energía electromagnética que, en términos del cuerpo negro, estimaron que ésta debía bordear los 5° K por encima del cero absoluto, lo que informaron en una carta enviada a la revista científica Nature en 1948. La estimación sobre la existencia de la energía electromagnética quedó confirmada cuando, dieciocho años después, Penzias y Wilson lograron identificarla, calculando que esta comportaba una temperatura de 2,7°K.

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.

La demostración hecha por Hubble, como la comprobación de la temperatura de la radiación de fondo que realizaron Penzias y Wilson, dieron cabida para que desde la década de los 50 surgiera una aceptación mayoritariamente generalizada de la hipótesis de que el universo había tenido su comienzo en la explosión de un átomo primigenio (Big Bang); que las enormes densidades y las altas temperaturas al principio del tiempo y del espacio pudieron haber borrado la distinción entre materia y energía (Big Squeeze), y que de ese guiso materia energía se habría generado la energía radiante. Luego, mientras el universo comenzaba a expandirse y a enfriarse, la primera materia en emerger lo habría hecho en forma de partículas elementales: protones, neutrones y electrones constituyendo lo que se ha llamado «ylem», un término tomado de Aristóteles, para esta materia primordial. Posteriormente, a medida que se enfriaba y se hacía menos denso el «ylem» y se reducía la radiación de alta energía, los neutrones existentes empezaron a combinarse con protones, formándose los núcleos atómicos. Los protones solitarios atraían a los electrones para crear átomos de hidrógeno, y los núcleos más pesados reunían también sus complementos más grandes de electrones. El Big Squeeze pudo haber sido el crisol de todos los elementos observados hoy en el universo. En esto hay que consignar que diferentes investigaciones de laboratorio han concluido que lo inmediatamente anterior descrito ocurrió dentro de los primeros minutos de la expansión cósmica donde se constituyó un proceso igual que la alquimia: En el ylem, una sustancia era transformada en otra.

Pero esta cuestión del ylem, también dio cabida a la idea de un universo pulsante. Pero junto con ganar la aceptación generalizada de los que hacen ciencia la hipótesis del Big Bang como descripción del origen del universo, también ha sabido gozar en los años, desde la presentación de sus enunciados, de serios grupos de científicos retractores, a los que en el pasado se les llamó «malditos» y que ahora son distinguidos como heterodoxos.

Es indudable que por mucho que nos adentremos en el Big Bang, hay siempre materia presente. ¿Cómo comprender, pues, el punto mismo del origen? ¿De dónde procede la materia del universo? ¿Hay fallas en las leyes de la física que nos impulsen a remplazarlas o a adoptar una actitud mística?

La primera hipótesis competidora a la del Big Bang apareció, casi paralelamente, con la publicación de los enunciados de ésta y sus puertas fueron abiertas, prácticamente, por algunas dificultades que el Big Bang presentaba para explicar hechos que eran observados.

La materia salió de ese clima de enormes temperaturas ahora inimaginables y, durante varias etapas o eras (de la radiación, de la materia, hadrónica y bariónica… llegamos al momento presente habiendo descubierto muchos de los secretos que, el Universo guardaba celosamente para que, nosotros, los pudiéramos desvelar con algunas dificultades.

Una de esas dificultades, y que de la cual los propios autores estaban conscientes, es la que tiene que ver con la síntesis de los elementos. Gamow y su ayudante Ralph Alpher en su exploración de la síntesis de los elementos se encontraron con un importante obstáculo a explicar por la hipótesis que habían presentado. Por mucho que lo intentaran, no podían explicar la creación de elementos más pesados que el helio-4, un isótopo muy estable que se niega a aceptar a dar partículas, y así generar átomos sin peso. De todas maneras, en el momento en que fue creado el helio-4 –a los pocos minutos del comienzo de la expansión–, el cocimiento cósmico de partículas tenía que haberse hecho tan tenue que las colisiones no debieron producirse tan frecuentes como para generar los elementos más pesados.

Otro problema que presentaba la hipótesis de Gamow y que aún sigue siendo un tema permeable en la actualidad, pese a que en el pasado ya fue soslayada, es la que tiene que ver con la edad del universo. Aparece este problema cuando la expansión observada del universo fue utilizada para estimar la cantidad de tiempo que había transcurrido desde el momento de la creación. La edad a la cual se concluía era significativamente inferior a la que se había logrado establecer por los geólogos para la Tierra haciendo uso de los isótopos de plomo para datar las rocas. Las observaciones de la época mostraban una edad de aproximadamente 1.800 millones de años para el universo y de 4.000 millones de años de edad para la Tierra; o sea, toda una singularidad.

Mucho es lo que hemos tenido que estudiar y obervar para ir conociendo el Universo que nos acoge y, desde luego, la materia que lo puebla y cómo se conforman los átomos de esas partículas que hemos sabido clasificar por familias y cuyos nombres han llegado a ser tan familiares que, decir protón, neutrón o electrón es algo cotidiano y hasta amigable.

A pesar de su ínfima dimensión, los nucleones se unen a los electrones para formar los átomos y, estos a su vez, son los que forman la materia que conforman las Galaxias del Universo y todos los demos objetos que podemos observar.

Miremos ahora al revés. La masa del universo está concentrada casi por entero en los nucleones que contiene. Los nucleones son partículas diminutas y hacen falta 6×10²³ de ellas para formar una masa equivalente a un gramo.

Pues bien, si 6×20²³ nucleones hacen 1 g, y si hay 2×10⁵⁵ g en el universo, entonces el número total de nucleones en el universo podría ser de 6×10²³×2×10⁵⁵ ó 12×10⁷⁸, que de manera más convencional se escribiría 1,2×10⁷⁹.

Los astrónomos opinan que el 90 por 100 de los átomos de universo son hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1 por 100 elementos más complejos.  Una muestra de 100 gramos, o mejor 100 átomos, consistiría entonces en 90 átomos de hidrógeno, 9 de helio y 1 de oxígeno (por ejemplo). Los núcleos de los átomos de hidrógeno contendrían 1 nucleón cada uno: 1 protón. Los núcleos de los átomos de helio contendrían 4 nucleones cada uno: 2 protones  y 2 neutrones. El núcleo del átomo de oxígeno contendría 16 nucleones: 8 protones y 8 neutrones. Los 100 átomos juntos contendrían, por tanto, 145 nucleones: 116 protones y 26 neutrones.

Existe una diferencia entre estos dos tipos de nucleones. El neutrón no tiene carga eléctrica y no es preciso considerar ninguna partícula que lo acompañe. Pero el protón tiene una carga eléctrica positiva, y como el universo es, según creemos, eléctricamente neutro en su conjunto, tiene que existir un electrón (con carga eléctrica negativa) por cada protób, creando así el equilibrio existente.

La grandeza de nuestro Universo tiene su origen en las minúsculas partículas que conforman la materia, en las interacciones fundamentales que rigen las leyes y, en las constantes universales que indican cómo deben ser las cosas: la velocidad de la luz, la masa del electrón, la constante de estructura fina… De las demás partículas, las únicas que existen en cantidades importantes en el universo son los fotones, los neutrinos y posiblemente los gravitones, pero son partículas sin masa.

Una historia que circula por Internet desde hace muchos años cuenta que nuestro Sol forma parte de las Pléyades, que son un grupo de estrellas muy jóvenes que se encuentran a 450 años luz de la Tierra y que pertenecen a la constelación de Tauro. Este grupo de estrellas gira alrededor de Alcyon, la estrella más grande del grupo. El Sol tardaría 24.000 años en completar una órbita completa alrededor de Alcyon. Alrededor de esta estrella existiría un anillo de fotones que sería atravesado dos veces por el Sol en cada órbita, tardando cada vez 2000 años. Durante estos 2.000 años nuestro planeta estará continuamente bajo una iluminación omnidireccional permanente, que no producirá sombras. Los efectos de esta radiación fotónica serían entre otros el de la aparición de una nueva glaciación, disminución de la velocidad de rotación de la Tierra y cambio del eje de rotación.

Nadie sabe de dónde vino la sustancia del universo, no siempre la ciencia puede dar respuesta a todo, es la manera de regular los sistemas para obtener respuestas tras el duro trabajo del estudio, la investigación y el experimento. Hasta el momento nos falta información para contestar, no sólo esa pregunta, sino muchas otras que, como ¿qué es y de dónde sale la “materia oscura”? -si es que realmente existe-, ¿qué es realmente una singularidad? -si es que eso existe-, ¿dónde están los bosones de higgs? -si realmente están-, y, tantas otras preguntas sin respuestas…¡de momento!

Claro que, nuestra imaginación no tiene límites y hasta hemos pensado en la posible existencia de la materia extraña. La Hipótesis de estrella de Quarks (EQs) podrían responder a muchos interrogantes surgidos a partir de observaciones astrofísicas que no coinciden con los modelos canónicos teóricos de las Estrellas de Neutrones ( ENs ). Decimos que son hipotéticas porque se conjetura que estarían formadas por Materia Extraña ( ME ). La comunidad astrofísica espera evidencias observacionales que permitan diferenciarlas de las ENs, ya que podrían explicar un conjunto de observaciones astronómicas que aún resultan una incógnita. Es sabido que una EN es el remanente del colapso de una estrella masiva. El colapso de la estrella, la supernova, da lugar a un núcleo compacto hiperdenso de hierro y otros metales pesados que sigue comprimiéndose y calentándose. Su densidad continúa aumentando, dando lugar a una “neutronización“ (recombinación de electrones con protones que resultan en neutrones) y el gas degenerado de neutrones frena el colapso del remanente.

Una EQ, a diferencia de una EN, no se originaría necesariamente de una evolución estelar después del agotamiento del combustible nuclear de una estrella normal. Sería, probablemente, producto de la transición de fase hadrón-quark a altísima densidad. La Cromodinámica Cuántica (CDC), la Teoría de las Interacciones Fuertes que ocurren dentro de los nucleones  (protones y neutrones), concibe teóricamente la idea de la transición de fase hadrón-quark a temperaturas y/ o densidades extremadamente altas con el consecuente desconfinamiento de quarks y gluones, que formarían una especie de “sopa “. Sin embargo, los quarks libres no se han encontrado aún, en uno u otro límite, en ningún experimento terrestre.

La “sopa“ que mencionamos antes, se conoce como Plasma Quark-Gluón ( PQG ). En el límite de altas temperaturas, el PQG está tratando de obtenerse en el laboratorio y existen fuertes indicios de que se logre con éxito experimentos de altas energías como el Colisionador Relativista de Iones Pesados (conocido por sus siglas en ingles como RHIC) de Brookhaven, New York.

Por otro lado, se espera que a través de observaciones astronómicas se compruebe que la transición a altas densidades se hubiese producido en el interior de alguna EN. Esto se debe a que los valores de densidades estimados para que dicha transición tuviese lugar coinciden con densidades del orden de (3 exp. – 12) ρ0 (siendo ρ0 ̃ 0, 17 fmˉ ³ la densidad de equilibrio nuclear) que son típicas del interior de las ENs. Los cálculos basados en diferentes ecuaciones de estado de la materia nuclear muestran estos resultados, por lo que sería razonable que el núcleo de las ENs estuviese formado por materia de quarks.

Recientemente, la relación entre campo magnéticos y materia densa está atrayendo la atención de los astrofísicos, especialmente después de las observaciones de emisiones peculiares de pulsares anómalos de rayos X, que se interpretan como ENs en rotación, y de emisiones de radiación γ de baja energía de los llamados repetidores de rayos γ suaves ( SGRs – soƒt gamma-ray repeaters ). El motor central de esas radiaciones podría ser un campo magnético mayor que 4 x 10¹³ Gauss, que es el campo crítico previsto por la Electrodinámica Cuántica.

Muchas observaciones astronómicas indirectas sólo se explicarían a través de la existencia de campos magnéticos muy intensos en los núcleos de ENs  en EQs, de manera que el papel que juega el campo magnético en la ME aún constituye un problema abierto y de sumo interés en la Astrofísica.

En particular, en un trabajo reciente, se ha analizado la ME considerando neutralidad de carga, equilibrio β y conservación del número bariónico. En dicho trabajo se obtuvo una cota superior para el valor del campo magnético que determina una transición de fase cuya explicación requiere ser estudiada en profundidad ya que sería independiente de la interacción fuerte entre los quarks. También se ha comprobado que la presencia de de campos magnéticos intensos favorece la estabilidad de la ME.

Por otro lado, estudios teóricos han demostrado que si la materia es suficientemente densa, la materia de quark deconfinada podría estar en un estado superconductor de color. Este estado estaría formado por pares de quarks, análogos a los pares de Cooper (constituidos por electrones) existentes en los superconductores ordinarios.

Los quarks, a diferencia de los electrones, poseen grados de libertad asociados con el color, el sabor y el espín. Por este motivo, dependiendo del rango de densidades en el cual estamos trabajando, algunos patrones de apareamiento pueden verse favorecidos generando la aparición de distintas fases superconductoras de color. Según estudios teóricos, la fase superconductora más favorecida a densidades extremadamente altas sería la Color Flavor Locked (CFL), en la cual los quarks u, d y s poseen igual momento de Fermi, y en el apareamiento participan los tres colores y las dos proyecciones de espín de cada uno de ellos. Estudios recientes sobre la fase CFL han incluido los efectos de campos magnéticos intensos, obteniendo que bajo determinadas condiciones el gas superconductor, que corresponde a la separación entre bandas de energía en el espectro fermiónico, crece con la intensidad del campo. A esta fase se la llama Magnetic Color Flavor Locked (MCFL).

Son muchos los misterios quen contiene el Universo y, nosotros, debemos recorrer los caminos para desvelarlos. Estamos siempre a la búsqueda de ¿cuerdas? ¿bosones que proporcionan la masa a las otras partículas? ¿energías de punto cero? ¿matería de quarks?

En la superconductividad electromagnética usual, un campo magnético suficientemente fuerte destruye el estado superconductor. Para la superconductividad de color no existe aún un consenso de cómo, la presencia del campo magnético, podría afectar al apareamiento entre los quarks.

En este trabajo describiremos brevemente la materia extraña, con el objetivo de explicar su formación en el interior de una EN y entender la composición y características de una EQ. Posteriormente, utilizaremos el modelo fenomenológico de bag del Massachussets Institute of Technology (MIT) para encontrar las ecuaciones de estado de la ME en condiciones determinadas, comprobando la estabilidad de la misma, frente a la materia de quarks ordinaria formada sólo por quarks u y d. Presentaremos, además, algunas candidatas posibles a EQs según observaciones astrofísicas. Por último, trataremos de entender la superconductividad de color y la influencia del campo magnético intenso en las fases superconductoras.

Uno de los mayores logros alcanzados por los físicos en el último siglo, fue la construcción del Modelo Estándar en la física de partículas elementales. Este modelo sostiene que la materia en el Universo está compuesta por fermiones,  divididos en quarks y leptones, que interactúan a través de los llamados bosones de calibre: el fotón (interacción electromagnética), los bosones W± y Zº (interacción débil), y 8 tipos de gluones (interacción fuerte). Junto con los bosones de calibre, existen tres generaciones de fermiones: ( v e, e ), u, d ); ( vµ, µ ), ( c, s ) ; ( v….); y sus respectivas antipartículas. Cada “ sabor “ de los quark, up ( u ), down ( d ), charme ( c ), strange ( s , top ( t ) y bottom ( b), tiene tres colores ( el color y el sabor son números cuánticos ). La partícula que aún no ha sido descubierta experimentalmente es el boson de Higgs,  que cabe suponer sería responsable del origen de la masa de las partículas.

En 1971 A.R. Bodmer propuso que la ME es más estable que el Fe, que es el más estable de todos los núcleos ordinarios. Por lo tanto, según su hipótesis, la ME constituía el estado más fundamental de la materia. En la Naturaleza, la presencia de núcleos atómicos ordinarios. Por lo tanto, según su hipótesis, la ME constituía el estado más fundamental de la materia. En la Naturaleza, la presencia de núcleos atómicos ordinarios no se halla en contradicción con la mayor estabilidad que presenta la ME. Esto se debe a que la conversión de un núcleo atómico en ME, requiere que se transformen quarks u y d en quarks extraños s. La probabilidad de que esto ocurra involucra una transición débil que hace que los núcleos con peso atómico A ≥ 6 sean estables por más de 10 exp60. Años. De manera que si la hipótesis de la ME fuera correcta, estaríamos en presencia del estado más estable de la materia hadrónica y para su formación se necesitaría un ambiente rico en quarks  s o la formación de un PQG, Como ya mencionamos, podríamos alcanzar dicho estado en las colisiones de iones pesados relativistas, segundos después del Big Bang en el Universo primordial y en el interior de las Ens.

¿Se podría dar la Formación de Materia Extraña en una Estrella de Neutrones?

Inmediatamente después de la transición de fase hadrónquark en el interior de la estrella, no existe una configuración de equilibrio químico entre los quarks.  Esto puede entenderse de la siguiente forma: en el punto de transición, la materia bariónica predominante son los quarks u y d con una pequeña cantidad de electrones.  Así, la densidad del quark d es aproximadamente dos veces la densidad del quark u, Nd ~ 2Nu, debido al hecho de que la materia en las estrellas compactas es eléctricamente neutra. Por el principio de exclusión de Pauli, sería energéticamente más favorable para los quarks d decaer en quarks s hasta restablecer el equilibrio entre sabores vía interacciones débiles. Dado que la densidad bariónica de la materia de quarks en el interior de la estrella sería ~ 5ρ0, los potenciales químicos de los quarks deberían ser grandes respecto de las masas. Esto implicaría que las densidades de los quarks fueran prácticamente iguales. De esta forma, la configuración más estable en el interior de la EN, sería un núcleo de ME con una densidad bariónica Nb = Ni ( i= u , d, s ). Si el interior de una EN estuviese compuesto por ME, cabe entonces preguntarnos: ¿podría transformarse una EN en una EQ?

EQs: Formación y características:

Para los astrónomos ha quedado bien establecido que el remanente estelar después de la explosión de una supernova podría resultar ser una  Enana Blanca, una En o un Agujero Negro, dependiendo de la masa de la estrella de origen. Observaciones astronómicas recientes sugieren un remanente aún más exótico: las EQs. La idea de la existencia de estas estrellas apareció en 1969, cinco años después de la predicción de Gell- Mann de la existencia de los quarks. En el año 1984, Farhi y Jaffe, basándose en el modelo de bag del MIT, mostraron en sus cálculos que la energía por barión de la ME era menor que la del núcleo atómico más estable, el Fe. Esto daba mayor solidez a la hipótesis de Bodmer- Witten e inmediatamente se comenzaron a desarrollar modelos teóricos de Eqs. En el año 2002, el Observatorio de Rayos X Chandra, de la NASA, reportó el descubrimiento de dos estrellas candidatas a ser Eqs.

Para que una EN se transforme en una EQ pura, necesitamos algún mecanismo mediante el cual su densidad aumente cada vez más. Pensemos, por ejemplo, que la EN forma parte de un sistema binario. Para considerar que dos estrellas están en un sistema binario, debe analizarse su proximidad comparando el tamaño de las mismas con el radio del lóbulo de Roche, que es la región que define el campo de la acción gravitatoria de una estrella sobre otra.

Si el radio de cada estrella es menor que el lóbulo de Roche, las estrellas están desconectadas. Por el contrario, si una de ellas llena el lóbulo de Roche, el sistema es semiconectado y la materia puede fluir a través del punto de Lagrange interno. El potencial gravitatorio de un sistema binario se consume la masa de la estrella compañera. Cuando la masa de la EN alcanza el valor de ~2 M  (M corresponde a la masa solar), sufre un colapso gravitatorio, pudiéndose transformar en una EQ.

¿Podría el colapso de una supernova dar origen a la formación de una EQ? Esta pregunta nos conduce a otra hipótesis teórica acerca de la formación de la EN, hay conservación del momento angular. La proto-estrella de neutrones tiene una fracción pequeña de su radio original, que era el de la supernova, por lo que su momento de inercia se reduce bruscamente. Como resultado, la EN se forma con una altísima velocidad de rotación  que disminuye gradualmente. Los períodos de rotación se hacen cada vez más largos debido a la pérdida de energía rotacional por la emisión de vientos de electrones y positrones y de la radiación bipolar  electromagnética. Cuando la alta frecuencia de rotación o el campo electromagnético alcanzan un valor crítico, la EN se transforma en un pulsar que emite pulsos del orden de los milisegundos. Debido a la enorme fuerza centrífuga en estos objetos, la estructura interna se modifica, pudiendo alcanzar una densidad crítica por encima de la que corresponde a la transición de fase hadrón-quark. En estas condiciones, la fase de materia nuclear relativamente incomprensible se convertiría en la fase de ME, más comprensible, cuyo resultado final sería la aparición de una EQ.

La identificación de una EQ requiere señales observacionales consistentes. Con esto nos referimos a propiedades físicas de la estrella tales como su masa máxima, radio, período mínimo de rotación, enfriamiento por emisión de neutrinos. Todas estas propiedades dependen de una única ecuación de estado para la materia densa de quarks que aún no ha sido completamente establecida. Sin embargo, existe un rango de valores aceptados para las cantidades antes mencionadas, con base en datos observacionales recientes, que marcarían importantes diferencias entre las posibles Eqs y los demás objetos compactos.

Un rasgo característico de las Eqs es que la materia no se mantendría unida por la atracción  gravitacional, como ocurre en las Ens, sino que sería consecuencia directa de la interacción fuerte entre los quarks. En este caso, la estrella se dice autoligada. Esto implica una diferencia sustancial entre las ecuaciones de estado para las dos clases de estrellas. Las correcciones perturbativas a la ecuación de estado de la materia de quarks y los efectos de superconductividad de color complican aun más este punto. Otra característica para poder diferenciar las Eqs de las Ens es la relación entre su masa M y el radio R. Mientras que para una EQ, M ~ R³. De acuerdo con esta relación, las Eqs tendrían radios más pequeños que los que usualmente se le atribuyen a las Ens. Además, las Eqs violarían el llamado límite de Eddington. Arthur Eddington (1882-1994) observó que las fuerzas debido a la radiación y a la gravitación de las estrellas normales dependían del inverso del cuadrado de la distancia. Supuso, entonces, que ambas fuerzas podían estar relacionadas de algún modo, compensándose para que la estrella fuera más estable. Para estrellas de altísima masa, la presión de radiación es la dominante frente  a la gravitatoria. Sin embargo, debería existir una presión de radiación máxima para la cual la fuerza expansiva debido a la radiación se equilibrara con la gravedad local. Para una estrella normal, el límite de Eddington está dado por una ecuación que omito para no hacer más complejo el tema.

Para cualquier valor de radiación que supere este límite, no habrá equilibrio hidrostático, causando la pérdida de masa de la estrella normal. El mecanismo de emisión en una EQ produciría luminosidades por encima de dicho límite. Una posible explicación a este hecho sería que la EQ es autoligada y por lo tanto su superficie alcanzaría temperaturas altísimas con la consecuente emisión térmica.

Por otro lado, una alternativa para explicar algunas observaciones de destellos de rayos γ, sería suponer que las emisiones provienen de Eqs con radios R ~ 6 km, valores demasiados pequeños si pensáramos que los destellos provienen de ENs.

En esta última parte, hemos presentado algunas características de las Eqs que las diferenciarían de las Ens. Futuras evidencias experimentales y observacionales nos permitirían saber si las Eqs realmente existen en la naturaleza.

¡El Universo! ¡Es tan grande y maravilloso! ¡Nos queda tanto por descubrir!

emilio silvera

Muchas han sido las fuentes consultadas entre las que cabría destacar la Revista de la RSEF.

Representar un Agujero negro no resulta nada fácil y, se hace de manera que aparezca en la imagen lo que se cree que podríamos ver en el caso de estar allí cerca, contemplando a uno de ellos, y, como existen varias formas teóricamente posibles de agujero negro, las representaciones que podemos contemplar pueden ser distintas las unas de las otras.

Según sean estrellas medianas como nuestro Sol, grandes o muy grandes, lo que antes era una estrella, cuando finaliza el derrumbe o implosión, cuando la estrella es aplastada sobre sí misma bajo su propio peso, cuando finalice su ciclo y consuma todo el combustible nuclear que la hace brillar, tendremos una estrella enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Alrededor del agujero negro puede formarse un disco de acreción cuando cae materia sobre él desde una estrella cercana que, para su mal,  se atreve a traspasar el horizonte de sucesos. Es tan enorme la fuerza de gravedad que genera el agujero negro que, en tal circunstancias, literalmente hablando se come a esa estrella compañera próxima. En ese proceso, el agujero negro produce energía predominantemente en longitudes de onda de rayos X a medida que la materia está siendo engullida hacia la singularidad.  De hecho, estos rayos X pueden ser detectados por satélites en órbita. Se ha localizado una enorme fuente de rayos X en el centro mismo de nuestra galaxia. En realidad han sido varias las fuentes localizadas allí, a unos 30.000 años luz de nosotros. Son serios candidatos a agujeros negros, siendo el más famoso Cygnus X-1.

Existen varias formas teóricamente posibles de agujeros negros.

• Un agujero negro sin rotación ni carga eléctrica (Schwarzschild).
• Un agujero negro sin rotación con carga eléctrica (Reissner-Nordström).

En la práctica es más fácil que los agujeros negros estén rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de Kerr. Los agujeros negros no son totalmente negros; la teoría sugiere que pueden emitir energía en forma de radiación Hawking.

La estrella supermasiva, cuando se convierte en un agujero negro se contrae tanto que realmente desaparece de la vista, de ahí su nombre de “agujero negro”. Su enorme densidad genera una fuerza gravitatoria tan descomunal que la velocidad de escape supera a la de la luz, por tal motivo, ni la luz puede escapar de él. En la singularidad, dejan de existir el tiempo y el espacio; podríamos decir que el agujero negro está fuera, apartado de nuestro universo, pero en realidad deja sentir sus efectos ya que, como antes dije, se pueden detectar las radiaciones de rayos X que emite cuando engulle materia de cualquier objeto estelar que se le aproxime más allá del punto límite que se conoce como horizonte de sucesos.

Con la explicación anterior he querido significar que, de acuerdo con la relatividad de Einstein, cabe la posibilidad de que una masa redujera sin límite su tamaño y se autoconfinara en un espacio infinitamente pequeño y que, alrededor de esta, se forme una frontera gravitacional a la que se ha dado el nombre de horizonte de sucesos. He dicho al principio de este apartado que en 1.916, fue Schwarzschild el que marca el límite de este horizonte de sucesos para cualquier cuerpo celeste, magnitud conocida como radio de Schwarzschild que se denota por:

Donde M es la masa del agujero negro, G es la constante gravitacional de Newton, y c² es la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Así, el radio de Schwarzschil para el Sol que tiene un diámetro de 1.392.530 Km, sería de sólo tres kilómetros, mientras que el de la Tierra es de 1 cm: si un cuerpo con la masa de la Tierra se comprimiera hasta el extremo de convertirse en una singularidad, la esfera formada por su horizonte de sucesos tendría el modesto tamaño de una bolita o canica de niños. Por otro lado, para una estrella de unas 10 masas solares el radio de Schwarzschild es de unos 30 kilómetros. Que para nuestro Sol, como he dicho antes, se quedaría en sólo tres kilómetros, tal es su grado de encogimiento sobre sí mismo.

Por otra parte, los acontecimientos que ocurren fuera del horizonte de sucesos en un agujero negro, tienen un comportamiento como cualquier otro objeto cósmico de acuerdo a la masa que presente. Por ejemplo, si nuestro Sol se transformara en un agujero negro, la Tierra seguiría con los mismos patrones orbitales que antes de dicha conversión del Sol en agujero negro.

Ahora bien, y en función de la fórmula anteriormente descrita, el horizonte de sucesos se incrementa en la medida que crece la masa del agujero a medida que atrae masa hacia él y se la traga introduciéndola en la singularidad. Las evidencias observacionales nos invitan a pensar que en muchos centros de galaxias se han formado ya inmensos agujeros negros supermasivos que han acumulado tanta masa (absorciones de materia interestelar y estrellas) que su tamaño másico estaría bordeando el millón de masas solares, pero su radio de Schwarzschil no supera ni las 20 UA (unidad astronómica = 150 millones de Km), mucho menor que nuestro sistema solar.

Comprender lo que es una singularidad puede resultar muy difícil para una persona alejada de la ciencia en sí.

Es un asunto bastante complejo el de la singularidad en sí misma, y para los lectores más alejados de los quehaceres de la física, será casi imposible aceptarla. En el pasado, no fue fácil su aceptación, a pesar de las conclusiones radicales que expuso Kart Schwarzschild en su trabajo inspirado en la teoría y ecuaciones de Einstein. De hecho, hasta el mismo Einstein dudó de la existencia de tales monstruos cosmológicos. Incluso durante largo tiempo, la comunidad científica lo consideró como una curiosidad teórica. Tuvieron que transcurrir 50 años de conocimientos experimentales y observaciones astronómicas para empezar a creer, sin ningún atisbo de duda, que los agujeros negros existían realmente.

El concepto mismo de “singularidad” desagradaba a la mayoría de los físicos, pues la idea de una densidad infinita se alejaba de toda comprensión.  La naturaleza humana está mejor condicionada a percibir situaciones que se caracterizan por su finitud, cosas que podemos medir y pesar, y que están alojadas dentro de unos límites concretos; serán más grande o más pequeñas pero, todo tiene un comienzo y un final pero… infinito, es difícil de digerir.  Además, en la singularidad, según resulta de las ecuaciones, ni existe el tiempo ni existe el espacio. Parece que se tratara de otro universo dentro de nuestro universo toda la región afectada por la singularidad que, eso sí, afecta de manera real al entorno donde está situada y además, no es pacífica, ya que se nutre de cuerpos estelares circundantes que atrae y engulle.

                                                                           En el Universo existen aún muchos misterios que debemos desvelar

La noción de singularidad empezó a adquirir un mayor crédito cuando Robert Oppenheimer, junto a Hartlan S. Snyder, en el año 1.939 escribieron un artículo anexo de otro anterior de Oppenheimer sobre las estrellas de neutrones. En este último artículo, describió de manera magistral la conclusión de que una estrella con masa suficiente podía colapsarse bajo la acción de su propia gravedad hasta alcanzar un punto adimensional; con la demostración de las ecuaciones descritas en dicho artículo, la demostración quedó servida de forma irrefutable que una estrella lo suficientemente grande, llegado su final al consumir todo su combustible de fusión nuclear, continuaría comprimiéndose bajo su propia gravedad, más allá de los estados de enana blanca o de estrella de neutrones, para convertirse en una singularidad.

Los cálculos realizados por Oppenheimer y Snyder para la cantidad de masa que debía tener una estrella para terminar sus días como una singularidad estaban en los límites másicos de M =~ masa solar, estimación que fue corregida posteriormente por otros físicos teóricos que llegaron a la conclusión de que sólo sería posible que una estrella se transformara en singularidad, la que al abandonar su fase de gigante roja retiene una masa residual como menos de 2 – 3 masas solares.

Oppenheimer y Snyder desarrollaron el primer ejemplo explícito de una solución a las ecuaciones de Einstein que describía de manera cierta a un agujero negro, al desarrollar el planteamiento de una nube de polvo colapsante. En su interior, existe una singularidad, pero no es visible desde el exterior, puesto que está rodeada de un horizonte de suceso que no deja que nadie se asome, la vea, y vuelva para contarlo. Lo que traspasa los límites del horizonte de sucesos, ha tomado el camino sin retorno. Su destino irreversible, la singularidad de la que pasará a formar parte.

Desde entonces, muchos han sido los físicos que se han especializado profundizando en las matemáticas relativas a los agujeros negros. John Malher (que los bautizó como agujeros negros), Roger Reyrose, Stephen Hawking, Kip S. Thorne, Kerr y muchos otros nombres que ahora no recuerdo, han contribuido de manera muy notable al conocimiento de los agujeros negros, las cuestiones que de ellas se derivan y otras consecuencias de densidad, energía, gravedad, ondas gravitacionales, etc, que son deducidas a partir de estos fenómenos del cosmos.

Se afirma que las singularidades se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, pero para un observador, en esencia, no puede ver nunca la singularidad desde el exterior. Específicamente implica que hay alguna región incapaz de enviar señales al infinito exterior. La limitación de esta región es el horizonte de sucesos, tras ella se encuentra atrapado el pasado y el infinito nulo futuro. Lo anterior nos hace distinguir que en esta frontera se deberían reunir las características siguientes:

- debe ser una superficie nula donde es pareja, generada por geodésicas nulas;

- contiene una geodésica nula de futuro sin fin, que se origina a partir de cada punto en el  que no es pareja, y que

- el área de secciones transversales espaciales jamás pueden disminuir a lo largo del tiempo.

Todo esto ha sido demostrado matemáticamente por Israel, 1.967; Carter, 1.971; Robinson, 1.975; y Hawking, 1.978 con límite futuro asintótico de tal espaciotiempo como el espaciotiempo de Kerr, lo que resulta notable, pues la métrica de Kerr es una hermosa y exacta formulación para las ecuaciones de vacío de Einstein y, como un tema que se relaciona con la entropía en los agujeros negros.

No resulta arriesgado afirmar que existen variables en las formas de las singularidades que, según las formuladas por Oppenheimer y su colaborador Snyder, después las de kerr y más tarde otros, todas podrían existir como un mismo objeto que se presenta en distintas formas o maneras.

Ahora bien, para que un ente, un objeto o un observador pueda introducirse dentro de una singularidad como un agujero negro, en cualquiera que fuese su forma, tendría que traspasar el radio de Schwarzschild (las fronteras matemáticas del horizonte de sucesos), cuya velocidad de escape es igual a la de la luz, aunque esta tampoco puede salir de allí una vez atrapada dentro de los límites fronterizos determinados por el radio. Este radio de Schwarzschild puede ser calculado usándose la ecuación para la velocidad de escape:

Para el caso de fotones u objeto sin masa, tales como neutrinos, se sustituye la velocidad de escape por la de la luz c².

La velocidad de escape está referida a la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional. El objeto que escapa puede ser cualquier cosa, desde una molécula de gas a una nave espacial. Como antes he reflejado está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo del que pretende escapar (del núcleo). Un objeto que se mueva a velocidad menor a la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita parabólica, y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica.

Así hemos comprendido que, a mayor masa del cuerpo del que se pretende escapar, mayor será la velocidad que necesitamos para escapar de él. Veamos algunas:

Objeto	Velocidad de escape
La Tierra	………….11,18 Km/s
El Sol	………….617,3 Km/s
Júpiter	……………59,6 Km/s
Saturno	……………35,6 Km/s
Venus	………….10,36 Km/s
Agujero negro	….+ de 299.000 Km/s

Como se ve en el cuadro anterior, cada objeto celeste, en función de su masa, tiene su propia velocidad de escape para que cualquier cosa pueda salir de su órbita y escapar de él.

La excepción está en el último ejemplo, la velocidad de escape necesaria para vencer la fuerza de atracción de un agujero negro que, siendo preciso superar la velocidad de la luz 299.792’458 Km/s, es algo que no está permitido, ya que todos sabemos que conforme determina la teoría de la relatividad especial de Einstein, la velocidad de la luz es la velocidad límite en nuestro universo; nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz, entre otras razones porque el objeto sufriría la transformación de Lorentz y su masa sería infinita.

Podría continuar explicando otros aspectos que rodean a los agujeros negros, pero estimo que el objetivo que perseguía de hacer conocer lo que creemos que  es un agujero negro y el origen del mismo, está sobradamente cumplido. De todas las maneras, no sería yo el que me presentara voluntario para visitar a uno de estos monstruos estelares de cuyas inmediaciones…hay que mantenerse alejados.

emilio silvera

Así nacen los estallidos breves de rayos gamma

                             observan destellos esquivos que arrojan luz sobre las colisiones cósmicas, desentrañando un secreto de décadas.

Todo comenzó como una película de James Bond. Durante la década de 1960, en el medio de la guerra fría, los EE.UU. lanzaron una serie de satélites sensibles a la radiación gamma (1) para monitorear el cumplimiento del Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares.

No se detectaron explosiones en la atmósfera terrestre. Pero, en cambio, se observaron unos misteriosos destellos de rayos gamma que parecían provenir de más allá del sistema solar.

Explosiones de rayos Gamma que tienen su origen en diversas fuentes del Universo. Se producen en la radiación de los agujeros negros, en explosiones supernovas, en colisiones de estrellas de neutrones y en muchos eventos más que son el pan de cada día del medio interestelar.

Por supuesto, esta información era un secreto militar, y no fue hasta 1973 que se pudo anunciar el descubrimiento de estas enigmáticas explosiones. Desdichadamente, los primeros detectores de rayos gamma no podían localizar con precisión su fuente en el cielo, lo que llevó a una larga controversia sobre sus orígenes.

Sin embargo, a lo largo de los últimos años se ha hecho posible localizar los sitios de algunos de estos eventos (por ejemplo, con el Observatorio Compton de Rayos Gamma o el satélite Beppo-Sax) y desde comienzos de 1977 los astrónomos han identificado decenas de fuentes ópticas en el cielo que están asociadas con los estallidos de rayos gamma

Se descubrió que estaban localizados a distancias extremadamente grandes (es decir, “cosmológicas”). Recientemente se ha encontrado que los más lejanos presentan corrimientos al rojo de 6,3, lo que indica que se los ve como eran cuando el universo tenía menos de 900 millones de años de edad (ver en Astroseti ESO Press Release 22/05: Un quásar sin hogar. Esto implica que la energía liberada durante un estallido de rayos gamma de unos pocos segundos es mayor que la producida por el Sol a lo largo de toda su vida (unos diez mil millones de años).

Además del mismo Big Bang, los “estallidos de rayos gamma” o GRBs (por sus iniciales en inglés = Gamma Ray Bursts) son, de hecho y de lejos, los eventos más poderosos que se conocen en el universo.

                                                                                                                          Los largos y los cortos

El tesoro de observaciones de GRBs ha revelado que vienen en dos sabores diferentes: los largos (que duran más de dos segundos) y los cortos. La diferencia entre ambos no es únicamente de duración; los estallidos cortos consisten en fotones de energía más alta. Por lo tanto, debe inferirse que los orígenes físicos de los dos tipos son diferentes.

A lo largo de los últimos años, un gran esfuerzo internacional ha demostrado convincentemente que los estallidos de rayos gamma están relacionados con las explosiones finales de estrellas masivas (hipernovas), en particular con la primera detección de un post-resplandor óptico lograda por Jan van Paradjis.

Una prueba vital fue lograda con la ayuda de telescopios ESO en 2003 (ESO PR 16/03). El 29 de marzo de 2003 el satélite Explorador Transitorio de Alta Energía II (HETE II = High Energy Transient Explorer II) de la NASA detectó un estallido de rayos gamma muy brillante. Luego de la identificación de un “post-resplandor óptico” lograda por un telescopio de 40 pulgadas del Observatorio de Siding Spring (Australia), un espectro de alta dispersión obtenido con el espectrógrafo UVES en el telescopio VLT Kueyen de 8,2 metros en el Observatorio de ESO Paranal (Chile) permitió medir su distancia de unos 2 650 millones de años luz.

Éste fue el GRB normal más cercano jamás detectado y, utilizando otros dos instrumentos poderosos del Telescopio Muy Grande (VLT = Very Large Telescope), los instrumentos multi-modo FORS1 y FORS2, los astrónomos obtuvieron, a lo largo de un mes, los espectros del objeto que se iba desvaneciendo.

Los científicos observaron con el tiempo la gradual “emergencia” de un espectro tipo supernova, que revelaba la violenta explosión de una estrella. Con velocidades que excedían en mucho los 30 000 km/s (es decir, más de un décimo de la velocidad de la luz), el material eyectado se movía en tiempo récord, lo que testificaba el enorme poder de la explosión. Este conjunto de datos proporcionó evidencia irrefutable de una conexión directa entre los GRBs y las explosiones “hipernova” de estrellas muy masivas y evolucionadas.

Un avance histórico

“El avance en nuestra comprensión acerca de los GRBs de larga duración, que los relacionó finalmente con la energética explosión de una estrella masiva al colapsar en un agujero negro, provino del descubrimiento de sus resplandores de larga vida ópticos y de rayos-X”, dice Jens Hjorth (Centro de Cosmología Oscura, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague, Dinamarca). “Los GRBs de corta duración evadieron la detección óptica durante más de 30 años”, agrega.

A diferencia de los GRBs largos, de hecho no se logró ninguna detección de post-resplandores, ni de rayos-X ni ópticos”, para los GRBs cortos. Por lo tanto, no fue posible conocer en qué ambiente se formaban ni estudiar su curva de luz o su espectro para caracterizarlos. Es decir, no hasta hace muy poco.

El 9 de mayo de 2005, el satélite Swift de NASA /ASI/ PPARC detectó un estallido de rayos gamma de 40 milisegundos de duración. Observaciones posteriores con el detector de rayos-X a bordo del satélite detectaron un post-resplandor en rayos X de un estallido corto por primera vez. Gracias a éso, su posición pudo ser determinada con una precisión mayor a 10 arcosegundos, permitiendo a los astrónomos (3) apuntar el Telescopio Muy Grande de ESO hacia él y tomar imágenes con el FORS2.

Se descubrió que el estallido, denominado GRB 050509B, se encontraba muy cerca una galaxia elíptica muy luminosa que no está formando estrellas, que se encuentra a 2 700 millones de años luz (corrimiento al rojo 0,225) y que pertenece a un racimo de galaxias. Basados en la improbabilidad de una alineación fortuita entre GRB 050509B y dicha galaxia, se sostiene que esta galaxia es el hogar del estallido. Esto, explican los astrónomos, hace difícil que se pueda invocar el modelo hipernova. De hecho, es altamente improbable que se encuentre en esta galaxia una supernova que haya colapsado su núcleo.

Por otro lado, el otro modelo importante, la fusión de dos estrellas neutrónicas (4) pertenecientes a un sistema binario, parece el más probable. De hecho, se sabe que esta galaxia alberga muchas binarias cercanas con estrellas compactas.

Para asegurarse de que se podía descartar el modelo hipernova, Jens Hjorth y su equipo realizaron más observaciones, hasta tres semanas más tarde del estallido, con los instrumentos FORS1 y FORS2. Con estas observaciones, los astrónomos confían en que aún la supernova más débil debería haber sido detectada. Pero no se encontró ninguna.

Otra “primera vez”

Y como sucede a veces, unos pocos meses después los astrónomos tuvieron la oportunidad de estudiar otro post-resplandor de un estallido corto; y esta vez, en forma óptica.

En la noche del 9 al 10 de julio de 2005, el satélite HETE 2 de la NASA detectó un estallido de 70 milisegundos de duración y pudo, basado en la detección de rayos-X, ubicar precisamente su posición. Treinta y tres horas más tarde, Jens Hjorth y su equipo obtuvieron imágenes de esta región del cielo utilizando el telescopio danés de 1,5 metros en La Silla. Las imágenes mostraban la presencia de una fuente que disminuía en luminosidad, ubicada en el borde una de galaxia que era muy probablemente el hogar del estallido.

“Por lo tanto, habíamos descubierto el primer resplandor post-óptico de un estallido corto de rayos gamma”, dice el co-autor Kristian Pedersen, también del Centro de Cosmología Oscura de la Universidad de Copenhague.

El estallido, bautizado como GRB 050709, se encuentra a 11 000 años luz del centro de una galaxia enana de formación estelar que se encuentra a unos 2 000 millones de años luz de distancia y que es bastante joven: unos 400 millones de años de edad.

A partir de observaciones realizadas unos 20 días después del estallido, los astrónomos pueden descartar la ocurrencia de una hipernova energética, tal como se encuentra en la mayoría de los estallidos largos de radiación gamma. Esto da más crédito a la hipótesis de que los GRBs cortos son la consecuencia de la fusión de dos estrellas muy compactas.

“Resulta sorprendente el que los dos estallidos cortos pudieran finalmente ser localizados en dos ambientes bastante diferentes”, dice Jesper Sollerman, un miembro del equipo del Observatorio de Estocolmo (Suecia).

“Pero con una muestra de solo dos eventos”, enfatiza Jens Hjorth, “sería prudente no sacar conclusiones definitivas en esta etapa sobre los progenitores de los estallidos cortos de rayos gamma”.

Es posible que Hjorth y sus colegas sean cautos, pero los astrónomos no pueden menos que maravillarse ante este nuevo capítulo de la astronomía que acaba de abrirse.

                                                                         Los rayos Gamma no son nada saludables para el cuerpo Humano

Más información

Algunos de los resultados descritos en este Comunicado de Prensa aparecen en el número del 6 de octubre de la revista Nature (“The optical afterglow of the short gamma-ray burst GRB 050709″, por J. Hjorth et al., y “A short gamma-ray burst apparently associated with an elliptical galaxy” por N. Gehrels et al.). Otros resultados ya están en prensa o publicados: “GRB 050059B: Constraints on short gamma-ray burst models” por J. Hjorth et al. (Astrophysical Journal Letters vol. 630, p. 117) y “The host galaxy cluster of the short gamma-ray burst GBR 050509B” por K. Pedersen et al., aparecerán en Astrophysical Journal Letters.

El comunicado de prensa producido por el Centro de Cosmología Oscura está disponible en http://www.astro.ku.dk/dark. La página web de Swift, del cual se obtuvo la información histórica, está en http://swift.sonoma.edu/about_swift/grbs.html.

El Comunicado de prensa asociado se encuentra aquí: Abundancia de galaxias en el universo joven .

NOTAS:

1).- La radiación gamma y los rayos-X son una radiación electromagnética como la luz visible, las radioondas y la luz ultravioleta. Estas radiaciones electromagnéticas difieren únicamente en la cantidad de energía que poseen. Los rayos gamma y los rayos-X son las más energéticas de ellas.

2).- En astronomía, el corrimiento hacia el rojo denota la fracción por la cual las líneas del espectro de un objeto se desplazan hacia longitudes de onda más largas. El corrimiento hacia el rojo observado en una galaxia remota proporciona una estimación de su distancia.

3).- El equipo detrás del descubrimiento del post-resplandor óptico de GRB050709 es liderado por Jens Hjorth (Centro de Cosmología Oscura, DARK, Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague) e incluye a Darach Watson (DARK), Johan P. U. Fynbo (DARK), Paul A. Price (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawai), Brian L. Jensen (DARK), Uffe G. Joergensen (DARK), Daniel Kubas (ESO, Santiago), Javier Gorosabel (Instituto de Astrofisica de Andalucía), Pàll Jakobsson (DARK), Jesper Sollerman (DARK y Departamento de Astronomía, Universidad de Estocolmo), Kristian Pedersen (DARK), y Chryssa Kouveliotou (NASA/ Centro Marshall de Vuelo Espacial). El equipo es parte de la Colaboración Post-resplandor de Estallidos de Rayos Gamma en ESO (GRACE = Gamma-Ray burst Afterglow Collaboration at ESO) que se encuentra llevando a cabo estudios sobre los post-resplandores de estallidos de rayos gamma.

4).- Una estrella neutrónica es como un gran átomo con un diámetro de 10 a 20 kilómetros, y con una masa similar a la del Sol. Así, un trozo de material de estrella neutrónica del tamaño de una cabeza de alfiler (1 milímetro de diámetro) pesaría casi un millón de toneladas, o sea algo así como el mayor buque petrolero jamás construido y con su carga completa.

Texto extraído de Astroseti