Richard Feynman expreso una vez que si le pidieran resumir en una frase el descubrimiento más importante de la Ciencia, elegiría contestar: “El mundo está hecho de átomos”. Cuando reconocemos que buena parte de la comprensión del Universo se basa en las interacciones y propiedades de los átomos (desde la razón de por qué las estrellas brillan y el cielo es azul a la explicación de por qué podemos sentir el contacto de nuestros dedos al golpear las teclas del ordenador y podemos ir viendo como aparecen nuestras ideas en forma de palabras escritas en la blanca pantalla como podemos ver con  nuestros ojos) podemos entender muy bien la elección de Feynman para resumir en tan pocas palabras nuestro legado científico.

Muchos de los científicos más destacados del mundo han coincidido en que, si se les permite elegir una segunda frase, escogerían: “La simetría subyace a las leyes del Universo”, está claro el por qué de la elección. En el Universo primitivo era todo simetría y, cuando esta se rompió, aparecieron las fuerzas que hoy reconocemos, esas cuatro fuerzas fundamentales que todo lo rigen en el Cosmos.

Muchos han sido los descubrimientos que la Ciencia ha podido hacer en los últimos doscientos años, pero los descubrimientos más duraderos tienen una característica común: han identificado características del mundo natural que permanecen invariables incluso cuando son sometidas a un amplio conjunto de manipulaciones. Estos atributos invariables reflejan lo que los Físicos llaman simetrías, y han desempeñado un papel crucial y creciente en muchos avances importantes. Esto ha proporcionado abundantes pruebas de que la simetría –en todos sus aspectos misteriosos y sutiles- arroja una poderosa luz sobre nuestra ignorancia y, a través de su seguimiento y observación, no pocas veces hemos podido llegar a la verdad que la Naturaleza esconde. Esa poderosa luz a la que me refiero, alumbra de manera deslumbrante nuestra comprensión de las cosas, así que, allí donde podamos detectar una simetría, la atención tiene que ser máxima, ya que, a través de ella podemos llegar a comprender. Einstein lo hizo en su relatividad especial con la simetría que lleva consigo la velocidad de la luz que es invariante sea cual fuere la fuente y a la velocidad que esta se pueda mover.

La Historia del Universo no es ajena a la historia de la simetría que es el conjunto de invariancias de un sistema. Al aplicar una transformación de simetría sobre un sistema, éste queda inalterado. La simetría es estudiada sistemáticamente usando la teoría de grupos. Algunas de las simetrías son directamente físicas. Algunos ejemplos son las reflexiones y las rotaciones en las moléculas y las translaciones en las redes cristalinas. Las simetrías pueden ser discretas (es decir, cuando hay un número finito de transformaciones de simetría), como el conjunto de rotaciones de una molécula octaédrica) o continuas (es decir, cuando no hay un número finito), como el conjunto de rotación de un átomo o núcleo. Existen simetrías más generales y abstractas, como la invariancia CPT y las simetrías asociadas a las teorías gauge.

No quiero meterme aquí con el complejo mundo de la superconductividad o el ferromagnetismo al que nos llevaría una explicación de la simetría rota. Situación en la que el estado fundamental de un sistema de muchos cuerpos o el estado de vacío de una teoría cuántica de campos relativista tiene una simetría menor que el hamiltoniano o el Lagrangiano que define el sistema. Dejaremos la simetría rota para otra oportunidad en la que también comentaremos sobre el Teorema CPT.

Los momentos más decisivos en la evolución del universo son aquellos en los que equilibrio y orden cambian repentinamente, dando escenarios cósmicos cualitativamente diferentes de los de eras precedentes. La teoría actual sostiene que el universo pasó por varias de estas transiciones durante sus primeros momentos y que todo lo que hemos encontrado alguna vez es un residuo tangible de una época cósmica anterior y más simétrica.

Pero hay un sentido aún más amplio, un metasentido, en el que la simetría yace en el núcleo de un Cosmos en evolución. El propio tiempo está íntimamente entrelazado con la simetría. Como está claro para todos nosotros, la connotación práctica del tiempo (sea lo que este pueda ser) es, en realidad, una medida de cambio, así como la existencia misma de un tipo de tiempo cósmico que nos permite hablar razonablemente de cosas como “la edad y la evolución del universo en su conjunto”, se basa sensiblemente en aspectos de la simetría. Y conforme los científicos han observado esa evolución mirando atrás hacia el principio en busca de la verdadera naturaleza del espacio y el tiempo, la simetría se ha establecido como la más segura de las guías, una guía que nos ofrece ideas y nos da respuestas que de otra manera hubieran estado muy lejos de nuestro alcance.

Así que, podemos decir sin lugar a una ninguna duda que la simetría subyace en las leyes que rigen el mundo y, más bien creemos que dichas leyes funcionan exactamente de la misma manera independientemente de dónde podamos estar nosotros, y, lo mismo dará que estemos en la Vía Láctea o en Andrómeda, las leyes del universo harán que nuestros cuerpos funcionen según las rígidas normas que ellas nos imponen, ya que, son inalterables. Lo mismo podemos decir de las simetrías de traslación o invariancia de traslación. Se aplican no sólo a las leyes de Newton, sino también a las leyes del electromagnetismo de Maxwell, a la relatividad especial y general de Einstein, a la mecánica cuántica y a cualquier propuesta en la física moderna.

Claro que, no obstante, los detalles de sus observaciones y experiencias pueden variar y, a veces, lo hacen de un lugar a otro. No es lo mismo hacer un ejercicio gimnástico en la Luna que en la Tierra, la fuerza de Gravedad que actúa sobre nosotros en uno u otro lugar hará que, el resultado de la energía producida por nuestras piernas y el impulso del cuerpo al saltar, sea muy diferente de uno al otro lugar. De todas las maneras y, en general, la simetría rotacional o invariancia rotacional es prima hermana de la invariancia traslacional. Todos sabemos que los objetos estelares se mueven regidos por estas leyes de invariantes de la Naturaleza y se mueven en función de unas reglas que les vienen dadas por su densidad, otros cuerpos cercanos que inciden sobre ellos, etc.

Einstein entendió todo esto muy bien al incluir la velocidad de la luz entre las observaciones que no serían afectadas por su movimiento o por el movimiento de su fuente luminosa, sin importar a que velocidad se mueva una estrella, la luz que lanza al espacio en forma de fotones, siempre estará en la marca de 299.792.458 metros por segundo, la velocidad límite que el universo nos permite.

Einstein fue listo y, reconociendo que la velocidad observada depende generalmente del movimiento del observador, puedo captar la simetría a través de las grietas en las fachadas newtonianas de la Naturaleza, elevó la velocidad de la luz a la categoría de ley inviolable de la Naturaleza, declarándola inalterada por el movimiento.

Durante las últimas décadas, los físicos han elevado la simetría al más alto nivel de la escala explicatoria. Cuando encontramos una ley propuesta de la Naturaleza, una pregunta habitual y natural es: ¿por qué esta ley? ¿Por qué la relatividad especial?, ¿por qué la relatividad general? ¿Por qué la teoría del electromagnetismo de Maxwell? ¿Por qué las teorías de Yang-Mills de las fuerzas nucleares fuertes y débil? Una respuesta aceptable es que todas estas teorías hacen predicciones que han sido una y otra vez confirmadas hasta la saciedad con experimentos precisos. Lo cual, por supuesto, es esencial para la confianza que después todos nosotros podamos tener en estas teorías que, finalmente y al comprobar su certeza, se convierten en leyes.

Así, presentimos que ningún lugar del Universo es algo especial comparado con cualquier otro lugar por muy lejos que este pueda estar. De esa manera, los físicos tienen puesta la confianza en que la simetría de traslación debería estar entre las simetrías de la Naturaleza. Los objetos cosmológicos reflejan siempre, los mismos movimientos de rotación y traslación aquí que allí. Es decir, un sistema planetario situado en la Galaxia Chimax, tendrá las mismas normas que el Sistema planetario del Brazo de Orión que acoge al planeta Tierra. Otra cuestión será la presencia o no de vida que depende de factores que estarán o no estarán presentes.

¡El Universo! ¡Cuánto nos hace soñar!

emilio silvera

De acuerdo a esta teoría, el Universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad General predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas.

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.

Con nuestro conocimiento actual de física de partículas de altas energías, podemos hacer avanzar el reloj hacia atrás a través de la teoría leptónica y la era hadrónica hasta una millonésima de segundo después del Big Bang, cuando la temperatura era de 10¹³K. Utilizando una teoría más especulativa, los cosmólogos han intentado llevar el modelo hasta 10³⁵ s  después de la singularidad, cuando la temperatura era de 10²⁸K.  Esa infinitesimal escala de longitud es conocida como límite de Planck: =10^-35 m que en la Ley de radiación de Planck, es distribuida la energía radiada por un cuerpo negro mediante pequeños paquetes discretos llamados cuanto, en vez de una emisión continua.  A éstas distancias, la Gravedad está ausente para dejar actuar a la mecánica cuántica.

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 radiación de fondo cósmica proporciona la evidencia más directa de que el Universo atravesó por una fase caliente y densa.  En la teoría del Big Bang, la radiación de fondo es explicada por el hecho de que, durante el primer millón de años más o menos (es decir, antes del desacoplo de la materia y la radiación y, por tanto, en equilibrio término con ella.  Esta fase es habitualmente denominada “bola de fuego primordial”.)

Cuando el Universo se expandió y se enfrió a 3000 K se volvió transparente a la radiación, que es la que observamos en la actualidad, mucho más fría y diluida, como radiación térmica de microondas.  El descubrimiento del fondo de microondas en 1.956 puso fin a una larga batalla entre el Big Bang y su rival la teoría del Universo estacionario de P. Hoyle y otros, que no podía explicar la forma de cuerpo negro del fondo de microondas.  Es irónico que, el termino Big Bang, tuvo inicialmente un sentido burlesco y fue acuñado por Hoyle, contrario a la teoría del Universo inflacionario y defensor del estacionario.

Para fijar más claramente los hechos se debe extender la explicación evolutiva del Universo en las fases principales que son:

ERAS EN EL PROCESO DEL BIG BANG

De la radiación

Período 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.

La era de radiación fue seguida por la era de la materia que antes se reseña, durante la cual los partículas lentas dominaron la expansión del Universo.

Era Hadrónica

Corto periodo de tiempo entre 10^-6 s y 10^-5 s después del Big Bang en el que se formaron las partículas atómicas pesadas, como protones, neutrones, piones y kaones entre otras.  Antes del comienzo de la era hadrónica, los quarks se comportaban como partículas libres.  El proceso por el que se formaron los quarks se denomina transición de fase quark-hadrón.  Al final de la era hadrónica, todas las demás especies hadrónicas habían decaído o se habían desintegrado, dejando sólo protones o neutrones.  Inmediatamente después de esto el Universo entró en la era leptónica.

Era Leptónica

Intervalo, que comenzó unos 10^-5 s después del Big Bang, en el que diversos tipos de leptones eran la principal contribución a la densidad del Universo.  Se crearon pares de leptones y antileptones en gran número en el Universo primitivo, pero, a medida que el Universo se enfrió, la mayor parte de las especies leptónicas fueron aniquiladas.  La era leptónica se entremezcla con la hadrónica y ambas, como ya dije antes, son subdivisiones de la era de la radiación.  El final de la era leptónica se considera normalmente que ocurrió cuando se aniquilaron la mayor parte de los pares electrón-positrón, a una temperatura de 5×10⁹ k, más o menos un segundo después del Big Bang.  Después, los leptones se unieron a los hadrónes para formar átomos.

Así se formó nuestro Universo (según el modelo que tenemos), a partir de una singularidad que explotó expandiendo toda la densidad y energía a unas temperaturas terroríficas y, a partir de ese mismo instante y el espacio junto con la materia que, finalmente desembocó en lo que ahora conocemos como Universo.

El Universo es el conjunto de todo lo que existe, incluyendo (como he dicho) el espacio, el tiempo y la materia.  El estudio del Universo se conoce como cosmología.  Los cosmólogos distinguen al 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 física como por ejemplo, el universo de Friedman o el Universo de Einstein-de Sitter.  El Universo real está constituido en su mayoría de espacios que aparentemente están vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas, planetas, gases y otros objetos cosmológicos.

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 evidencia creciente de que el espacio puede estar lleno de una materia oscura invisible que puede constituir muchas veces la masa total de las Galaxias visible. Ya hablamos de ello en comentarios anteriores.

Como ya he dicho 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 conforma. Y, al principio, se dice que sólo había una sola fuerza fundamental que, al enfriarse el Universo primitivo, se dividió en las cuatro que ahora conocemos. 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, el espacio (espaciotiempo), y, la Materia.  Es lo que dice la teoría que antes hemos descrito.  Sin embargo, hay muchas cuestiones que, por lo menos a mí, no han quedado claras y me llevan a preguntas tales como:

¿Cuántas partículas hay en el Universo?

¿De donde vino la sustancia del Universo?

Si el Universo es finito ¿Tiene un borde final, y, que hay más allá del borde del Universo? ¿Otro Universo? Además, ¿Que es eso que llaman materia y energia oscura, de qué está hecha, y, si no emite radiación por qué en cambio si emite ondas de gravedad que incide en la marcha de expansión de la Galaxias?

En realidad, no existen respuestas concretas para estas preguntas, porque para empezar no sabemos como es de grande el Universo ni que es todo lo que piueda contener. Sin embargo, lo que vamos sabiendo, van ajustándo las hipótesis a una realidad parcial que, cada día crece, y, nosotros estamos, de alguna manera misteriosa enganchados a estos secretos del Cosmos y, desde luego, en la maravillosas imágenes que pueden ser captadas por los telescopios, podemos comprobar que, la paleta de los diversos y ricos colores del Universo, al ser utilizada por los pinceles de la Naturaleza, nos pueden mostrar la grandeza y las fuerzas y energías que ahí están reinando.

En la Naturaleza del Universo está la fábrica de las Maravillas. De ahí surgimos.

emilio silvera

Hablamos de otro estado de la materia, materia de Quarks-Gluones o de Materia Extraña que se podrían formar en el interior de las estrellas de Neutrones produciendo la conversión de las mismas en Estrellas de Quarks. Esta transición de fase estaría ocurriendo en el Universo cada vez que una estrella masiva explotara en forma de supernova. Con la consiguiente aparición de una Estrella de Neutrones.

En 1971 A.R. Bodmer propuso que la Materia Extraña es más estable que el ⁵⁶Fe, que es el más estable de todos los núcleos ordinarios. Por lo tanto según esta teoría, la Materia extraña constituiría el estado más fundamental de la materia. En la Naturalezas la presencia de núcleos atómicos ordinarios no se halla en contradicción con la mayor estabilidad que presente la ME. Esto se debe a que la conversión de un núcleo atómico en ME,  requiere que se transformen quarks up y dowm en quarks  extraños s. La probabilidad de que esto ocurra involucra una transición débil que hace que los núcleos con peso atómico 4 ≥ 6 sean estables por mas de 10 exponente 60 años. Así que, si la teoría de la ME es finalmente cierta, estaríamos en presencia del estado mas estable de la materia hadrónica y ahora su formación se necesitaría un ambiente rico en quarks s o la formación de un Plasma de Quarks Gluones. Esto se puede alcanzar en las colisiones de iones pesados relativistas, segundos después del Big Bang (como nos apunta Kike) y en el interior de las estrellas de Neutrones. Explicar aquí la formación de ME dentro de una EN resultaría algo pesado.

Formación y características de las Estrellas de Quarks:

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 aun 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 Bag del MIT, mostraron en sus cálculos que la energía por barion de la ME era menor que la del núcleo atómico mas estable que antes se mencionaba del Fe. Esto daba mayor solidez a la hipótesis de Bodmer-Witten e inmediatamente comenzaron a desarrollar modelos teóricos de EQs. En el año 2002, el Observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, ofreció 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 mas. 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 analizando 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 Lagranje interno. Pero, dejémonos de tecnicismos y, formulemos una pregunta crucial: ¿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 una EQ. En el proceso de formación de una estrella 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 periodos de rotación se hacen cada vez más largos debido a la perdida de energía rotacional por la emisión de electrones y positrones y de la radiación bipolar electromagnética. Cuando la alta frecuencia de rotación o el campo electromagnético  alcanzan un valor critico, la EN se transforma en el pulsar que emite pulsos del orden de los milisegundos. Debido a la enorme fuerza centrifuga 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, mas comprensible, cuyo resultado final seria la aparición de una EQ.

La identificación de una EQ requiere señales observacionales consistentes. Con esto me refiero a las condiciones físicas de la estrella tales como su masa máxima, radio, periodo mínimo de rotación, enfriamiento por emisión de neutrinos. Todas estas propiedades dependen de una única ecuación de estado para la materia densa de quark. 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 seria 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 quark y los efectos de la superconductividad de “color” complican aun mas este punto (me paso la parte mas farragosa).

Además, las EQs violarían el llamado límite de Eddington que, observo que las fuerzas debido a la radiación y 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 estrella 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. Por eso precisamente se dice que una estrella tiene un limite de 120 masas solares (puede haber alguna que tenga mas, ya que, esto es una media estimada) pues en caso de ser mayores su propia radiación las destruiría, ya que, en este sentido las estrellas responden al limite de Eddington y para cualquier estrella que rebase ese limite, no habrá equilibrio hidrostático, causando la perdida de masa de la estrella. El mecanismo de Emision en una estrella de de Quarks produciría luminosidades por encima de dicho limite. Una posible explicación a este hecho seria que la EQ es auto ligada 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 alfa, seria suponer que las emisiones provenientes de EQs con radios R~6 Km, valores demasiado pequeños si pensáramos que los destellos provienen de ENs.

Hay observaciones Astrofísicas que podrían ser posibles observaciones de EQs. El mes de febrero de 1987 fue la primera oportunidad de poner a prueba, a trabes de observaciones directas, las teorías modernas sobre la formación de supernovas. En el Observatorio de Las Campanas de Chile, fue observada la supernova 1987ª en la Gran Nube de Magallanes. Algunas características de la emisión de neutrinos de la SN 1987ª, podrían explicarse si una hipotética fuente de energía subnuclear como la Materia Extraña contribuyera a su explosión. El remanente estelar que ha quedado como consecuencia de la explosión supernova 1987ª, podría ser5 una EQ, ya que el periodo de emisión de este pulsar es de P =0,5 milisegundos. Una estrella canónica no podría tener una frecuencia de rotación tan alta.

También existen observaciones del Chandra de rayos X de la NASA que, combinados con otros del Hubble, vienen a reforzar estas afirmaciones y, lo que resulta de todo es que, los conocimientos que se tienen de las estrellas de neutrones no coinciden con lo que se esta observando y de cuyos indicios se deduce que ahí dentro de las estrellas de neutrones esta presente la Materia extraña o sopa de Plasma de Quark y Gluones que serian la huella de las estrellas de Quarks.

Salvo mejor parecer.

En primer lugar, la luz visible que se recibe desde un planeta como la Tierra es en esencia el reflejo de la luz procedente de su estrella progenitora, por lo que no sólo es relativamente débil, sino que resulta muy difícil de captar a distancias astronómicas  sobre el fondo iluminado por el resplandor de dicha estrella.

En segundo lugar, del tipo de la Tierra alcanzan en realidad su brillo máximo en la parte de rayos infrarrojos del espectro electromagnético, por el modo en que la energía absorbida procedente del Sol vuelve a irradiarse en la zona de infrarrojos de dicho espectro, con longitudes de onda más largas que las de la luz visible.

En una longitud de onda de unas pocas micras, la Tierra es el planeta más brillante del Sistema solar y destacaría como un objeto impactante si se utilaza cualquier telescopio de infrarrojos suficientemente sensible situado en nuestra proximidad estelar. El problema es que, dado que la radiación de infrarrojos es absorbida por los propios gases de la atmósfera terrestre, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, que son lo que nos interesa descubrir, el telescopio que se utilice para buscar otros planetas como la Tierra tendrá que ser colocado en las profundidades del espacio, lejos de cualquier fuente potencial de contaminación. También tendrá que ser muy sensible, lo que significa muy grande. De ahí que estemos hablando de un proyecto internacional, aunque, en este mismo momento ya se está haciendo una realidad y se construye el sustituto del Hubble. Sin embargo, otros proyectos y por distintos medios y utilizando interferómetros de infrarrojos no dejan de buscar “nuevas” Tierras y elementos que, alrededor de lejanos planetas puedan contener los materiales primigenios para la vida.

La sola presencia de gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua no es suficiente como un signo de vida, pero sí de la existencia de planetas del tipo de la Tierra en el sentido de que tendrían una atmósfera como Venus y Marte, mientras que, en particular, la presencia de agua indicaría la probabilidad de que existiera un lugar adecuado para la vida.

En realidad, cuando se estudian de forma detenida y pormenorizada los mecanismos del Universo, podemos ver la profunda sencillez sobre la que este se asienta. Los objetos más complejos del Universo conocido son los seres vivos,  nosotros mismos, seríamos un buen ejemplo.

Estos sistemas complejos están hechos de las materias primas más comunes que existen en Galaxias como la Vía Láctea. En forma de aminoácidos estas materias primas se ensamblan de manera natural, dando lugar a sistemas autoorganizadores donde unas causas subyacentes muy sencillas pueden producir complejidad en la superficie, como en el caso del tigre y sus manchas. Finalmente, con el fin de detectar la presencia de esta complejidad máxima de unos sistemas universales no necesitamos ninguna prueba sofisticada para distinguir la materia viva de la materia “inerte”, sino únicamente las técnicas más sencillas (aunque asistidas por tecnologías altamente avanzadas) para identificar la presencia de uno de los compuestos más simples del universo: El oxígeno.

El caos y la complejidad se combinan para hacer del universo un lugar muy ordenado que es justo el entorno adecuado para formas vidas como la que nosotros mismos podemos representar. Como dijo Stuart Kauffman, “en el universo estamos en nuestra propia casa”. Sin embargo, no es que el universo se haya diseñado así para beneficiarnos a nosotros. Por el contrario, lo que sucede es que estamos hechos a imagen y semejanza del universo, y, en realidad, somos la consecuencia de sus mecanismos energéticos, sus cambios de transiciones de fase, sus fuerzas y sus constantes.

Planteémonos una simple pregunta: Dadas las condiciones que imperaban en la Tierra hace cuatro mil millones de años, ¿qué probabilidades había de que surgiera la vida?

No basta con responder que “la vida era inevitable, puesto que nosotros estamos aquí “. Obviamente, la vida sí se inició: nuestra existencia lo demuestra. Pero ¿tenía que iniciarse? En otras palabras, ¿era inevitable que emergiera la vida a partir de un combinado químico y radiado por la energía interestelar y después de millones de años?

Nadie conoce una respuesta exacta a esta pregunta. El origen de la vida, según todos los indicios y datos con los que hoy contamos, parece ser un accidente químico con una alta probabilidad de reproducirse en otros lugares del Universo que sean poseedores de las condiciones especiales o parecidas a las que están presentes en nuestro planeta.

Pero la vida, no consiste solo en ADN, genes y replicación. Es cierto que, en un sentido biológico estricto, la vida está simplemente ocupada en replicar genes. Pero el ADN es inútil por sí sólo. Debe construir una célula, con todas sus sustancias químicas especializadas, para llevar a cabo realmente el proceso de replicación. En las denominadas formas de vida superior debe construir un organismo completo para que tenga todos los requisitos exigidos para que pueda replicarse. Desde la perspectiva de un genoma, un organismo es una manera indirecta de copiar ADN.

Sería muy laborioso y complejo explicar de manera completa todos y cada uno de los pasos necesarios y códigos que deben estar presentes para formar cualquier clase de vida. Sin embargo, es necesario dejar constancia aquí de que los elementos necesarios para el surgir de la vida sólo se pueden fabricar en el núcleo de las estrellas y en las explosiones de supernovas que pueblan el universo para formar nebulosas que son los semilleros de nuevas estrellas y planetas y también de la vida.

El surgir de la vida en nuestro Universo puede ser menos especial de lo que nosotros pensamos, y, en cualquier lugar o región del Cosmos pueden estar presentes formas de vida en condiciones que para nosotros podría ser como las del infierno.

Hace varias décadas, los biólogos quedaron sorprendidos al descubrir bacterias que vivían confortablemente a temperaturas de setenta grados Celsius. Estos microbios peculiares se encontraban en pilas de abonos orgánicos, silos e inclusos en sistemas domésticos de agua caliente y fueron bautizados como termófilos.

Resultó que esto era sólo el principio. A finales de los años setenta la nave sumergible Alvin, perteneciente al Woods Hole Océano Graphic Institute, fue utilizada para explorar el fondo del mar a lo largo de la Grieta de las Galápagos en el océano Pacífico. Este accidente geológico, a unos dos kilómetros y medio bajo la superficie, tiene interés para los geólogos como un ejemplo primordial de las chimeneas volcánicas submarinas conocidas como “húmeros negros “. Cerca de un humero negro, el agua del mar puede alcanzar temperaturas tan altas como trescientos cincuenta grados Celsius, muy por encima del punto de ebullición normal. Esto es posible debido a la inmensa presión que hay en dicha profundidad.

Para asombro de los científicos implicados en el proyecto Alvin la región en torno a los húmeros negros de las Galápagos y otros lugares de las profundidades marinas resultó estar rebosante de vida. Entre los moradores más exóticos de las profundidades había cangrejos y gusanos tubulares gigantes. También había bacterias termófilas ya familiares en la periferia de los húmeros negros. Lo más notable de todo, sin embargo, eran algunos microbios hasta entonces desconocidos que vivían muy cerca de las aguas abrasadoras a temperaturas de hasta ciento diez grados Celsius. Ningún científico había imaginado nunca seriamente que una forma de vida pudiera soportar calor tan extremo.

Igualmente se han encontrado formas de vida  en lugares de gélidas temperaturas y en las profundidades de la tierra. Así mismo, la NASA ha estado en un pueblo de Huelva para estudiar aguas con un PH imposible para la vida y cargada de metales pesados que, sin embargo, estaba rebosante de vida. El proyecto de estos estudios se denomina P-TINTO, ya que, las aguas a las que nos referimos son precisamente las del Río Tinto, llenas de extremófilos. El terreno al que me refiero, pisado muchas veces por mi y con cierta frecuencia, tiene, en muchos lugares el aspecto de Marte.

La anterior reseña viene a confirmar la enorme posibilidad de la existencia de vida en cualquier parte del universo que está regido por mecanismos iguales en cualquiera de sus regiones, por muchos años luz que nos separen de ellas. En comentarios anteriores dejamos claro que las Galaxias son lugares de autorregulación, y, podríamos considerarlos como organismos vivos que se regeneran así mismos de manera automática luchando contra la entropía del caos de donde vuelve a resurgir los materiales básicos para el nacimiento de nuevas estrellas y planetas donde surgirá alguna clase de vida a la menor oportunidad que se le pueda dar.

La idea de que la vida puede tener una historia se remonta a poco más de dos siglos. Anteriormente, se consideraba que las especies habían sido creadas de una vez para siempre. La vida no tenía más historia que el Universo. Sólo nosotros, los seres humanos, teníamos una historia. Todo lo demás, el Sol y las estrellas, continentes y océanos, plantas y animales, formaban la infraestructura inmutable creada para servir como fondo y soporte de la aventura humana. Los fósiles fueron los primeros en sugerir que esta idea podía estar equivocada.

Durante cerca de tres mil millones de años, la vida habría sido visible sólo a través de sus efectos en el ambiente y, a veces , por la presencia de colonias, tales como los extremófilos que asociaban billones de individuos microscópicos en formaciones que podrían haber pasado por rocas si no fuera por su superficie pegajosa y por sus colores cambiantes.

Toda la panoplia de plantas, hongos y animales que en la actualidad cubre el globo terrestre con su esplendor no existía. Sólo había organismos unicelulares, que empezaron con casi toda seguridad con bacterias. Esa palabra, “bacteria”, para la mayoría de nosotros evoca espectros de peste, enfermedades, difteria y tuberculosis, además de todos los azotes del pasado hasta que llegó Pasteur. Sin embargo, las bacterias patógenas son sólo una pequeña minoría, el resto, colabora con nosotros en llevar la vida hacia delante, y, de hecho, sin ellas, no podríamos vivir. Ellas, reciclan el mundo de las plantas y animales muertos y aseguran que se renueve el carbono, el nitrógeno y otros elementos bioquímicos.

Por todas estas razones, podemos esperar que, en mundos que creemos muertos y carentes de vida, ellas (las bacterias) estén allí. Están relacionadas con las primeras formas de vida, las bacterias han estado ahí desde hace cerca de 4.000 millones de años, y, durante gran parte de ese tiempo, no fueron acompañadas por ninguna otra forma de vida.

Pero, ¿No estamos hablando del Universo?  ¡Claro que sí! Hablamos del Universo y, ahora, de la forma más evolucionada que en él existe: Los seres pensantes y conscientes de SER, nosotros los humanos que, de momento, somos los únicos seres inteligentes conocidos del Inmenso Universo. Sin embargo, pensar que estamos solos, sería un terrible y lamentable error que, seguramente, nos traería consecuencias de difícil solución. Me refiero a que, debemos seguir buscando otras clases de vida fuera de la Tierra para, al menos, saber que no estamos sólos.

Hay que pensar seriamente en la posibilidad de la vida extraterrestre que, incluso en nuestra propia Galaxia, podría ser muy abundante. Lo único que necesitamos es ¡Tiempo! (lo cual resulta paradógico si pensamos que algunos piensan que el término quiere definir algo que no existe).

Tiempo para poder avanzar en el conocimiento que nos lleve, por ejemplo, a poder aprovechar las inmensas energías que se generan en los giratorios círculos de acreción que rodean a los Agujeros Negros. Cuando eso llegue, estaremos preparados para dar el salto hacia las estrellas, y, allí, nos esperan sorpresas que ahora, ni podemos sospechar.

emilio silvera

Pero el problema no es tan fácil y se extiende a la totalidad del universo que, aunque mucho más tarde, también está abocado a la muerte térmica, el frío absoluto si se expande para siempre como un universo abierto y eterno, o el más horroroso de los infiernos, si estamos en un universo cerrado y finito en el que un día, la fuerza de gravedad, detendrá la expansión de las galaxias que comenzarán a moverse de nuevo en sentido contrario, acercándose las unas a las otras de manera tal que el universo comenzará, con el paso del tiempo, a calentarse, hasta que finalmente se junte toda la materia-energía del universo en una enorme bola de fuego de millones de grados de temperatura, el Big Crunch. Según los datos con loos que contamos, la Densidad Crítica del Universo puede ser la ideal para que se expanda para siempre.

El irreversible final está entre los dos modelos que, de todas las formas  que lo miremos, es negativo para la Humanidad (si es que para entonces aún existe). En tal situación, algunos ya están buscando la manera de escapar.

Stephen Hawking ha llegado a la conclusión de que estamos inmersos en un multiuniverso, esto es, que existen infinidad de universos conectados los unos a los otros. Unos tienen constantes de la naturaleza que permiten la vida igual o parecida a la nuestra, otros posibilitan formas de vida muy distintas y otros muchos no permiten ninguna clase de vida.

Este sistema de inflación-contracción autorreproductora nos viene a decir que cuando el universo se expande (se infla) a su vez, esa burbuja crea otras burbujas que se inflan y a su vez continúan creando otras nuevas más allá de nuestro horizonte visible. Cada burbuja será un nuevo universo, o mini-universo en los que reinarán escenarios diferentes o diferentes constantes y fuerzas.

El escenario que describe el diagrama antes reseñado, ha sido explorado y el resultado hallado es que en cada uno de esos mini-universos, como hemos dicho ya, puede haber muchas cosas diferentes; pueden terminar con diferentes números de dimensiones espaciales o diferentes constantes y fuerzas de la naturaleza, pudiendo unos albergar la vida y otros no.

El reto que queda para los cosmólogos es calcular las probabilidades de que emerjan de esos diferentes mini-universos a partir de esta complejidad inflacionaria ¿Son comunes o raros los mini-universos como el nuestro? Existen, como para todos los problemas planteados, diversas conjeturas y consideraciones que influyen en la interpretación de cualquier teoría cosmológica futura cuántico-relativista. Hasta que no seamos capaces de exponer una teoría que incluya la relatividad general de Einstein (la gravedad-cosmos) y la mecánica cuántica de Planck (el cuanto-átomo), no será posible contestar a ciertas preguntas.

Todas las soluciones que buscamos parecen estar situadas en teorías más avanzadas que, al parecer, sólo son posibles en dimensiones superiores, como es el caso de la teoría de supercuerdas situada en 10, 11 ó 26 dimensiones. Allí, si son compatibles la relatividad y la mecánica cuántica, hay espacio más que suficiente para dar cabida a las partículas elementales, las fuerzas gauge de Yang-Mill, el electromagnetismo de Maxwell y la Gravedad que ahora está fuera del Modelo,  en definitiva, una descripción real del espacio-tiempo y la materia, la descripción verdadera del universo y de las fuerzas que en él actúan.

Científicamente, la teoría del hiperespacio lleva los nombres de Teoría de Kaluza-Klein y supergravedad. Pero en su formulación más avanzada se denomina Teoría de Supercuerdas o Teoría M, una teoría que desarrolla su potencial en nueve dimensiones espaciales y una de tiempo: diez dimensiones, o, en la versión más avanzada de dies dimensiones de espacio y una de tiempo.  Así pues, trabajando en dimensiones más altas, esta teoría del hiperespacio puede ser la culminación que conoce dos milenios de investigación científica: la unificación de todas las fuerzas físicas conocidas. Como el Santo Grial de la Física, la “Teoría de Todo” que esquivó a Einstein que la buscó los últimos 30 años de su vida.

Durante el último medio siglo, los científicos se han sentido intrigados por la aparente diferencia entre las fuerzas básicas que mantienen unido al cosmos: la Gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Los intentos por parte de las mejores mentes del siglo XX para proporcionar una imagen unificadora de todas las fuerzas conocidas han fracasado. Sin embargo, la teoría del hiperespacio permite la posibilidad de explicar todas las fuerzas de la naturaleza y también la aparentemente aleatoria colección de partículas subatómicas, de una forma verdaderamente elegante.  En esta teoría del hiperespacio, la “materia” puede verse también como las vibraciones que rizan el tejido del espacio y del tiempo. De ello se sigue la fascinante posibilidad de que todo lo que vemos a nuestro alrededor, desde los árboles y las montañas a las propias estrellas, no son sino vibraciones del hiperespacio.

Antes mencionábamos los universos burbujas nacidos de la inflación y, normalmente, el contacto entre estos universos burbujas es imposible, pero analizando las ecuaciones de Einstein, los cosmólogos han demostrado que podría existir una madeja de agujeros de gusano, o tubos, que conectan estos universos paralelos.

Aunque muchas consecuencias de esta discusión son puramente teóricas, el viaje en el hiperespacio puede proporcionar eventualmente la aplicación más práctica de todas: salvar la vida inteligente de la muerte de este universo nuestro cuando al final llegue el frío o el calor.

Claro que, ¡tenemos tanto “tiempo” por delante! que, mentes pensantes que por el Universo podrían ser más abundantes de lo que muchos piensan, tienen un margen aceptable para buscar esa fórmula que, bien aplicada, evite el desastre final.

Otros, sin embargo, opinan que el Universo es el resultado de fluctuaciones del vacío pero, eso será objeto de otro comentario.

emilio silvera

Leyes de Kepler

Se trata de tres leyes acerca de los movimientos de los planetas formuladas por el astrónomo alemán Johannes Kepler a principios del siglo XVII. Kepler basó sus leyes en los datos planetarios reunidos por el astrónomo danés Tycho Brahe, de quien fue ayudante. Sus propuestas rompieron con una vieja creencia de siglos de que los planetas se movían en órbitas circulares.

Primera ley: Los planetas giran alrededor del Sol en órbitas elípticas en las que el Sol ocupa uno de los focos de la elipse.

Segunda ley: Las áreas barridas por el segmento que une al Sol con el planeta (radio vector) son proporcionales a los tiempos empleados para describirlas. Como consecuencia, cuanto más cerca está el planeta del Sol con más rapidez se mueve.

Tercera ley: Los cuadrados de los periodos siderales de revolución de los planetas alrededor del Sol son proporcionales a los cubos de los semiejes mayores de sus órbitas elípticas. Esto permite deducir que los planetas más lejanos al Sol orbitan a menor velocidad que los cercanos; dice que el período de revolución depende de la distancia al Sol.

Estas leyes desempeñaron un papel importante en el trabajo del astrónomo, matemático y físico inglés del siglo XVII Isaac Newton, y son fundamentales para comprender las trayectorias orbitales de la Luna y de los satélites artificiales.

Gravitación universal

La gravitación es la propiedad de atracción mutua que poseen todos los objetos compuede materia. A veces se usa como el término “gravedad”, aunque este se refiere únicamente a la fuerza gravitacional que ejerce la Tierra

La gravitación es una de las cuatro fuerzas básicas que controlan las interacciones de la materia. Hasta ahora no han tenido los intentos de detectar las ondas gravitacionales que, según sugiere la teoría de la relatividad, podrían observarse cuando se perturba el campo gravitacional de un objeto de gran masa.

La ley de la gravitación, formulada por Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto sus masas enversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos.

El efecto Doppler

La variación de la longitud de onda de la luz, radiación electromagnética y sonido de los cuerpos informa sobre su movimiento.

Cuando un vehículo se acerca oímos su motor más agudo que cuando se aleja. Igualmente, cuando una estrella o una galaxia se acercan, su espectro se desplaza hacia el azul y, si se alejan, hacia el rojo.

De momento, todas las galaxias observadas se desplazan hacia el rojo, es decir, se alejan de aquí.

Medidas del Universo

Conceptos básicos

Masa: es la cantidad de materia de un objeto.

Volumen: es el espacio ocupado por un objeto.

Densidad: se calcula dividiendo la masa de un objeto por su volumen.

Temperatura: la cantidad de calor de un objeto. La temperatura más baja posible en el Universo es de 273 ºC bajo cero (0º Kelvin), que es no tener ningún tipo de energía.

Unidades para medir distancias

Medir el Universo es complicado. A menudo no sirven las unidades habituales. Las distancias, el tiempo y las fuerzas son enormes y, como es evidente, no se pueden medir directamente.

Para medir la distancia hasta las estrellas próximas se utiliza la técnica del paralaje. Se trata de medir el ángulo que forman los objetos lejanos, la estrella que se observa y la Tierra, en los dos puntos opuestos de su órbita alrededor del Sol.

El diámetro de la órbita terrestre es de 300 millones de kms. Utilizando la trigonometría se puede calcular la distancia hasta la estrella. Esta técnica, sin embargo, no sirve para los objetos lejanos, perque el ángulo es demasiado pequeño y el margen de error, muy grande.

El brillo de los astros

El brillo (magnitud estelar) es un sistema de medida en que cada magnitud es 2,512 veces más brillante que la siguiente. Una estrella de magnitud 1 es 100 veces más brillante que una de magnitud 6. Las más brillantes tienen magnitudes negativas.

Únicamente hay 20 estrellas de magnitud igual o inferior a 1. La estrella más débil que se ha podido observar tiene una magnitud de 23.

Declinación:

La declinación es la medida, en grados, del ángulo de un objeto del cielo por encima o por debajo del ecuador celeste.

Cada objeto describe un “círculo de declinación” aparente. La distancia, en horas, desde éste hasta el círculo de referencia (que pasa por los polos y la posición de la Tierra al inicio de la primavera) es la ascensión del objeto.

Combinando la ascensión, la declinación y la distancia se determina la posición relativa a la Tierra de un objecto.

Longitud de onda

La longitud de onda es la distancia entre dos crestas de ondas luminosas, electromagnéticas o similares. A menor longitud, mayor frecuencia. Su estudio aporta muchos datos sobre el espacio.

Las constelaciones

Las estrellas que se pueden observar en una noche clara forman determinadas figuras que llamamos “constelaciones”, y que sirven para localizar más fácilmente la posición de los astros. En total, hay 88 agrupaciones de estrellas que aparecen en la esfera celeste y que toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u objetos. Este término también se refiere a áreas delimitadas de la esfera celeste que comprenden los grupos de estrellas con nombre.

Los dibujos de constelaciones más antiguos que se conocen señalan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 4000 a.C. Los sumerios le dieron el nombre a la constelación Acuario, en honor a su dios An, que derrama el agua de la inmortalidad sobre la Tierra. Los babilonios ya habían dividido el zodíaco en 12 signos iguales hacia el 450 a.C. Las actuales constelaciones del hemisferio norte se diferencian poco de las que conocían los caldeos y los antiguos egipcios. Homero y Hesíodo mencionaron las constelaciones y el poeta griego Arato de Soli, dio una descripción en verso de 44 constelaciones en su Phaenomena. Tolomeo, astrónomo y matemático griego, en el Almagesto, describió 48 constelaciones, de las cuales, 47 se siguen conociendo por el mismo nombre.

Muchos otras culturas agruparon las estrellas en constelaciones, aunque no siempres se corresponden con las de Occidente. Sin embargo, algunas constelaciones chinas se parecen a las occidentales, lo que induce a pensar en la posibilidad de un origen común.

A finales del siglo XVI, los primeros exploradores europeos de los mares del Sur trazaron mapas del hemisferio austral. El navegante holandés Pieter Dirckz Keyser, que participó en la exploración de las Indias orientales en 1595 añadió nuevas constelaciones. Más tarde fueron añadidas otras constelaciones del hemisferio sur por el astrónomo alemán Johann Bayer,que publicó el primer atlas celeste extenso.

Muchos otros propusieron nuevas constelaciones, pero los astrónomos acordaron finalmente una lista de 88. No obstante, los límites de las constelaciones siguieron siendo tema de discusión hasta 1930, cuando la Unión Astronómica Internacional fijó dichos límites.

Para designar las aproximadamente 1.300 estrellas brillantes, se utiliza el genitivo del nombre de las constelaciones, precedido por una letra griega; este sistema fue introducido por Johann Bayer. Por ejemplo, a la famosa estrella Algol, en la constelación Perseo, se le llama Beta Persei.

Entre las constelaciones más conocidas se hallan las que se encuentran en el plano de la órbita de la Tierra sobre el fondo de las estrellas fijas. Son las constelaciones del Zodíaco. Ademas de estas, algunas muy conocidas son Cruz del Sur, visible desde el hemisferiosur, y Osa Mayor, visible desde el hemisferio Norte. Estas y otras constelaciones permiten ubicar la posición de importantes puntos de referencia como, por ejemplo, los polos celestes.

La mayor constelación de la esfera celeste es la de Hydra, que contiene 68 estrellas visibles a simple vista. La Cruz del Sur, por su parte, es la constelación más pequeña.
Las constelaciones

Las estrellas que se pueden observar en una noche clara forman determinadas figuras que llamamos “constelaciones”, y que sirven para localizar más fácilmente la posición de los astros. En total, hay 88 agrupaciones de estrellas que aparecen en la esfera celeste y que toman su nombre de figuras religiosas o mitológicas, animales u objetos. Este término también se refiere a áreas delimitadas de la esfera celeste que comprenden los grupos de estrellas con nombre.

Los dibujos de constelaciones más antiguos que se conocen señalan que las constelaciones ya habían sido establecidas el 4000 a.C. Los sumerios le dieron el nombre a la constelación Acuario, en honor a su dios An, que derrama el agua de la inmortalidad sobre la Tierra. Los babilonios ya habían dividido el zodíaco en 12 signos iguales hacia el 450 a.C.

Las actuales constelaciones del hemisferio norte se diferencian poco de las que conocían los caldeos y los antiguos egipcios. Homero y Hesíodo mencionaron las constelaciones y el poeta griego Arato de Soli, dio una descripción en verso de 44 constelaciones en su Phaenomena. Tolomeo, astrónomo y matemático griego, en el Almagesto, describió 48 constelaciones, de las cuales, 47 se siguen conociendo por el mismo nombre.

Muchos otras culturas agruparon las estrellas en constelaciones, aunque no siempres se corresponden con las de Occidente. Sin embargo, algunas constelaciones chinas se parecen a las occidentales, lo que induce a pensar en la posibilidad de un origen común.

A finales del siglo XVI, los primeros exploradores europeos de los mares del Sur trazaron mapas del hemisferio austral. El navegante holandés Pieter Dirckz Keyser, que participó en la exploración de las Indias orientales en 1595 añadió nuevas constelaciones. Más tarde fueron añadidas otras constelaciones del hemisferio sur por el astrónomo alemán Johann Bayer,que publicó el primer atlas celeste extenso.

Muchos otros propusieron nuevas constelaciones, pero los astrónomos acordaron finalmente una lista de 88. No obstante, los límites de las constelaciones siguieron siendo tema de discusión hasta 1930, cuando la Unión Astronómica Internacional fijó dichos límites.

Para designar las aproximadamente 1.300 estrellas brillantes, se utiliza el genitivo del nombre de las constelaciones, precedido por una letra griega; este sistema fue introducido por Johann Bayer. Por ejemplo, a la famosa estrella Algol, en la constelación Perseo, se le llama Beta Persei.

Entre las constelaciones más conocidas se hallan las que se encuentran en el plano de la órbita de la Tierra sobre el fondo de las estrellas fijas. Son las constelaciones del Zodíaco. Ademas de estas, algunas muy conocidas son Cruz del Sur, visible desde el hemisferiosur, y Osa Mayor, visible desde el hemisferio Norte. Estas y otras constelaciones permiten ubicar la posición de importantes puntos de referencia como, por ejemplo, los polos celestes.

La mayor constelación de la esfera celeste es la de Hydra, que contiene 68 estrellas visibles a simple vista. La Cruz del Sur, por su parte, es la constelación más pequeña.

Observación del Cosmos

Desde sus orígenes, la especie humana ha observado el cielo. Primero, directamente, después con instrumentos cada vez más potentes.

Las antiguas civilizaciones agrupaban las estrellas formando figuras. Nuestras constelaciones se inventaron en el Mediterráneo oriental hace unos 2.500 años. Representan animales y mitos del lugar y la época. La gente creía que los cuerpos del cielo influían la vida de reyes y súbditos. El estudio de los astros se mezclaba con supersticiones y rituales.

Las constelaciones que acompañan la trayectoria del Sol, la Luna y los planetas, en la franja llamada zodíaco, nos resultan familiares: Aries, Tauro, Géminis, Cáncer, Leo, Virgo, Libra, Escorpión, Sagitario, Capricornio, Acuario y Piscis.

A principios del siglo XVII se inventó el telescopio. Primero se utilizaron lentes, después espejos, también combinaciones de ambos. Actualmente hay telescopios de muy alta resolución, como el VLT, formado por cuatro telescopios sincronizados.

El telescopio espacial Hubble (HST), situado en órbita, captura y envía imágenes y datos sin la distorsión provocada por la atmósfera.

Los radiotelescopios detectan radiaciones de muy diferentes longitudes de onda. Trabajan en grupos utilizando una técnica llamada interferometría.

La fotografía, la informática, las comunicaciones y, en general, los avances técnicos de los últimos años han ayudado muchísimo a la astronomía.

Gracias a los espectros (descomposición de la luz) podemos conocer información detallada sobre la composición química de un objeto. También se aplica al conocimiento del Universo.

Un hallazgo reciente, las lentes gravitacionales, aprovechan el hecho de que los objetos con masa pueden desviar los rayos de luz. Si se localiza un grupo de cuerpos con la configuración apropiada, actúa como una lente potentísima y muestra, en el centro, objetos distantes que no podríamos ver.

¿Qué es el Universo? El Universo es todo, sin excepciones.

Materia, energía, espacio y tiempo, todo lo que existe forma parte del Universo. Es muy grande, pero no infinito. Si lo fuera, habría infinita materia en infinitas estrellas, y no es así. En cuanto a la materia, el universo es, sobre todo, espacio vacío.

El Universo contiene galaxias, cúmulos de galaxias y estructuras de mayor tamaño llamadas supercúmulos, además de materia intergaláctica. Todavía no sabemos con exactitud la magnitud del Universo, a pesar de la avanzada tecnología disponible en la actualidad.

La materia no se distribuye de manera uniforme, sino que se concentra en lugares concretos: galaxias, estrellas, planetas … Sin embargo, el 90% del Universo es una masa oscura, que nopodemos observar. Por cada millón de átomos de hidrógeno los 10 elementos más abundantes son:

Nuestro lugar en el Universo

Nuestro mundo, la Tierra, es minúsculo comparado con el Universo. Formamos parte del Sistema Solar, perdido en un brazo de una galaxia que tiene 100.000 millones de estrellas, pero sólo es una entre los centenares de miles de millones de galaxias que forman el Universo.

La teoría del Big Bang explica cómo se formó.

Dice que hace unos 15.000 millones de años la materia tenía una densidad y una temperatura infinitas. Hubo una explosión violenta y, desde entonces, el universo va perdiendo densidad y temperatura.

El Big Bang es una singularidad, una excepción que no pueden explicar las leyes de la física. Podemos saber qué pasó desde el primer instante, pero el momento y tamaño cero todavía no tienen explicación científica.

Estrellas variables

Este concepto engloba cualquier estrella cuyo brillo, visto desde la Tierra, no es constante. Pueden ser estrellas cuya emisión de luz fluctúa realmente – intrínsexas -, o estrellas cuya luz se ve interrumpida en su trayectoria hacia la Tierra, por otra estrella o una nube de polvo interestelar, llamadas variables extrínsecas.

Los cambios en la intensidad luminosa en las variables intrínsecas se deben a pulsaciones en el tamaño de la estrella (variables pulsantes) o a interacciones entre las componentes de una estrella doble. Algunas otras variables intrínsecas no encajan en ninguna de estas dos categorías.

El único tipo frecuente de variable extrínseca es la llamada “binaria eclipsante”. Se trata de una estrella doble formada por dos estrellas próximas que pasan periódicamente una por delante de la otra. Algol es el ejemplo más conocido. Las binarias eclipsantes constituyen casi el 20% de las estrellas variables conocidas.

Variables cefeidas

Las cefeidas son parejas orientadas de manera que, periódicamente, se eclipsan una a otra. Probablemente, los ejemplos más conocidos sean las variables cefeidas, cuyas pulsaciones periódicas indicacan su brillo, por lo que constituyen una importante referencia para la medición de distancias en el espacio.

Sus periodos de pulsación varían entre un día y unos cuatro meses, y sus variaciones de luminosidad pueden ser de entre un 50 y un 600% entre el máximo y el mínimo. Su nombre proviene de su prototipo o estrella representativa, Delta Cefei.

La relación entre su luminosidad media y el periodo de pulsación fue descubierta en 1912 por Henrietta S. Leavitt, y se conoce como relación periodo-luminosidad. Leavitt encontró que la luminosidad de una cefeida aumenta de manera proporcional a su periodo de pulsación.

Así, los astrónomos pueden determinar la luminosidad intrínseca de una cefeida simplemente midiendo el periodo de pulsación. La luminosidad aparente de una estrella en el cielo depende de su distancia a la Tierra; comparando esta luminosidad con su luminosidad intrínseca se puede determinar la distancia a la que se encuentra. De este modo, las cefeidas pueden utilizarse como indicadores de distancias tanto dentro como fuera de la Vía Láctea.

Existen dos tipos de cefeidas. Las más comunes se llaman cefeidas clásicas y las otras, más viejas y débiles, se conocen como estrellas W Virginis. Los dos tipos poseen distintas relaciones periodo-luminosidad.

Estrellas dobles

Las estrellas dobles (o binarias) son muy frecuentes. Una estrella doble es una pareja de estrellas que se mantienen unidas por la fuerza de la gravitación y giran en torno a su centro común.

Los periodos orbitales, que van desde minutos en el caso de parejas muy cercanas hasta miles de años en el caso de parejas distantes, dependen de la separación entre las estrellas y de sus respectivas masas.

También hay estrellas múltiples, sistemas en que tres o cuatro estrellas giran en trayectorias complejas. Lira parece una estrella doble, pero a través de un telescopio se ve como cada uno de los dos componentes es un sistema binario.

La observación de las órbitas de estrellas dobles es el único método directo que tienen los astrónomos para pesar las estrellas.

En el caso de parejas muy próximas, su atracción gravitatoria puede distorsionar la forma de las estrellas, y es posible que fluya gas de una estrella a otra en un proceso llamado “transferencia de masas”.

A través del telescopio se detectean muchas estrellas dobles que parecían simples. Sin embargo, cuando están muy próximas, sólo se detectan si se estudia su luz mediante espectroscopia. Entonces se ven los espectros de dos estrellas, y su movimiento se puede deducir por el efecto Doppler en ambos espectros. Estas parejas se denominan binarias espectroscópicas.

La mayoría de las estrellas que vemos en el cielo son dobles o incluso múltiples. Ocasionalmente, una de las estrellas de un sistema doble puede ocultar a la otra al ser observadas desde la Tierra, lo que da lugar a una binaria eclipsante.

En la mayoría de los casos, se cree que las componentes de un sistema doble se han originado simultáneamente, aunque otras veces, una estrella puede ser capturada por el campo gravitatorio de otra en zonas de gran densidad estelar, como los cúmulos de estrellas, dando lugar al sistema doble.

Evolución de las Estrellas

Las estrellas evolucionan durante millones de años. Nacen cuando se acumula una gran cantidad de materia en un lugar del espacio. Se comprime y se calienta hasta que empieza una reacción nuclear, que consume la materia, convirtiéndola en energía. Las estrellas pequeñas la gastan lentamente y duran más que las grandes.

Las teorías sobre la evolución de las estrellas se basan en pruebas obtenidas de estudios de los espectros relacionados con la luminosidad. Las observaciones demuestran que muchas estrellas se pueden clasificar en una secuencia regular en la que las más brillantes son las más calientes y las más pequeñas, las más frías.

Esta serie de estrellas forma una banda conocida como la secuencia principal en el diagrama temperatura-luminosidad conocido como diagrama Hertzsprung-Russell. Otros grupos de estrellas que aparecen en el diagrama incluyen a las estrellas gigantes y enanas antes mencionadas.

La vida de una estrella

El ciclo de vida de una estrella empieza como una gran masa de gas relativamente fría. La contracción del gas eleva la temperatura hasta que el interior de la estrella alcanza 1.000.000 °C. En este punto tienen lugar reacciones nucleares, cuyo resultado es que los núcleos de los átomos de hidrógeno se combinan con los de deuteriopara formar núcleos de helio. Esta reacción libera grandes cantidades de energía, y se detiene la contracción de la estrella.

Cuando finaliza la liberación de energía, la contracción comienza de nuevo y la temperatura de la estrella vuelve a aumentar. En un momento dado empieza una reacción entre el hidrógeno, el litio y otros metales ligeros presentes en el cuerpo de la estrella. De nuevo se libera energía y la contracción se detiene.

Cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la contracción se reanuda y la estrella entra en la etapa final del desarrollo en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas muy altas gracias a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear es característica de la secuencia principal de estrellas y continúa hasta que se consume todo el hidrógeno que hay.

La estrella se convierte en una gigante roja y alcanza su mayor tamaño cuando todo su hidrógeno central se ha convertido en helio. Si sigue brillando, la temperatura del núcleo debe subir lo suficiente como para producir la fusión de los núcleos de helio. Durante este proceso es probable que la estrella se haga mucho más pequeña y más densa.

Cuando ha gastado todas las posibles fuentes de energía nuclear, se contrae de nuevo y se convierte en una enana blanca. Esta etapa final puede estar marcada por explosiones conocidas como “novas”. Cuando una estrella se libera de su cubierta exterior explotando como nova o supernova, devuelve al medio interestelar elementos más pesados que el hidrógeno que ha sintetizado en su interior.

Las generaciones futuras de estrellas formadas a partir de este material comenzarán su vida con un surtido más rico de elementos pesados que las anteriores generaciones. Las estrellas que se despojan de sus capas exteriores de una forma no explosiva se convierten en nebulosas planetarias, estrellas viejas rodeadas por esferas de gas que irradian en una gama múltiple de longitudes de onda.

De estrella a Agujero Negro

Las estrellas con una masa mucho mayor que la del Sol sufren una evolución más rápida, de unos pocos millones de años desde su nacimiento hasta la explosión de una supernova. Los restos de la estrella pueden ser una estrella de neutrones.

Sin embargo, existe un límite para el tamaño de las estrellas de neutrones, más allá del cual estos cuerpos se ven obligados a contraerse hasta que se convierten en un agujero negro, del que no puede escapar ninguna radiación.

Estrellas típicas como el Sol pueden persistir durante muchos miles de millones de años. El destino final de las enanas de masa baja es desconocido, excepto que cesan de irradiar de forma apreciable. Lo más probable es que se conviertan en cenizas o enanas negras.

Novas y supernovas

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.

Una nova es una estrella que aumenta enormemente su brillo de forma súbita y después palidece lentamente, pero puede continuar existiendo durante cierto tiempo. Una supernova también, pero la explosión destruye o altera a la estrella. Las supernovas son mucho más raras que las novas, que se observan con bastante frecuencia en las fotos.

Las novas y las supernovas aportan materiales al Universo que servirán para formar nuevas estrellas.

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

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.

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.

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.

Cuásares

Los Cuásares son objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, con radiaciones similares a las de las estrellas. Los cuásares son centenares de miles de millones de veces más brillantes que las estrellas. Posiblemente, son agujeros negros que emiten intensa radiación cuando capturan estrellas o gas interestelar.

La luz que percibimos ocupa un rango muy estrecho en el espectro electromagnético y no todos los cuerpos cósmicos emiten la mayor parte de su radiación en forma de luz visible. Con el estudio de las ondas de radio, los radioastrónomos empezaron a localizar fuentes muy potentes de radio que no siempre correspondían a objeto visibles.

La palabra Cuásar es un acrónimo de quasi stellar radio source (fuentes de radio casi estelares).

Identificación de cuásares

Se identificaron en la década de 1950. Más tarde se vió que mostraban un desplazamiento al rojo más grande que cualquier otro objeto conocido. La causa era el efecto Dopler, que mueve el espectro hacia el rojo cuando los objetos se alejan.

El primer Cuásar estudiado, 3C 273 está a 1.500 millones de años luz de la Tierra. A partir de 1980 se han identificado miles de cuásares. Algunos se alejan de nosotros a velocidades del 90% de la de la luz.

Se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra. Ésta es, aproximadamente, la edad del Universo. A pesar de las enormes distancias, la energía que llega en algunos casos es muy grande. Como ejemplo, el s50014+81 es unas 60.000 veces más brillante que toda la Vía Láctea.

Lo más espectacular de los cuasares no es su lejanía, sino que puedan ser visibles. Un cuasar deber ser tan brillante como 1.000 galaxias juntas para que pueda aparecer como una débil estrella, si se encuentra a varios miles de millones de años luz. Pero aún más sorprendente es el hecho de que esa enorme energía proviene de una región cuyo tamaño no excede un año luz (menos de una cienmilésima parte del tamaño de una galaxia normal). El brillo de los cuasares oscila con periodos de unos meses, por tanto, su tamaño debe ser menor que la distancia que recorre la luz en ese tiempo.

Al principio, los astrónomos no veían ninguna relación entre los cuasares y las galaxias, pero la brecha entre estos dos tipos de objetos cósmicos se ha ido llenando poco a poco al descubrirse galaxias cuyos núcleos presentan semejanzas con los cuasares. Hoy en día, se piensa que los cuasares son los núcleos de galaxias muy jóvenes, y que la actividad en el núcleo de una galaxia disminuye con el tiempo, aunque no desaparece del todo.

Púlsares

La palabra Púlsar es un acrónimo de “pulsating radio source”, fuente de radio pulsante. Se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar cambios de ritmo, y sólo en algunos casos.

Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares. Se detectan mediante radiotelescopios.

Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la nebulosa de Cangrejo.

Su densidad es tan grande que, en ellos, la materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de 100.000 toneladas. Emiten una gran cantidad de energía.

El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí recibimos como ondas de radio.

Las pulsares fueron descubiertas en 1967 por Anthony Hewish y Jocelyn Bell en el observatorio de radio astronomía en Cambridge. Se conocen más de 300, pero sólo dos, la Pulsar del Cangrejo, y la Pulsar de la Vela, emiten pulsos visibles detectables. Se sabe que estas dos también emiten pulsos de rayos gamma, y una, la del Cangrejo, también emite pulsos de rayos-X.

La regularidad de los pulsos es fenomenal: los observadores pueden ahora predecir los tiempos de llegada de los pulsos con antelación de un año, con una precisión mejor que un milisegundo.

Las pulsares son estrellas de neutrones fuertemente magnetizadas. La rápida rotación, por tanto, las hace poderosos generadores eléctricos, capaces de acelerar las partículas cargadas hasta energías de mil millones de millones de Voltios.

Estas partículas cargadas son responsables del haz de radiación en radio, luz, rayos-X, y rayos gamma. Su energía proviene de la rotación de la estrella, que tiene por tanto que estar bajando de velocidad. Esta disminución de velocidad puede ser detectada como un alargamiento del período de los pulsos.

Los pulsares se han encontrado principalmente en la Vía Láctea. Un escrutinio completo es imposible, ya que los pulsares débiles solo pueden ser detectados si están cercanos.

Los sondeos de radio ya han cubierto casi todo el cielo. Sus distancias pueden medirse a partir de un retardo en los tiempos de llegada de los pulsos observados en las radio frecuencias bajas; el retardo depende de la densidad de los electrones en el gas interestelar, y de la distancia recorrida.

Extrapolando a partir de esta pequeña muestra de pulsares detectables, se estima que hay al menos 200.000 pulsares en toda nuestra Galaxia. Considerando aquellos pulsares cuyos haces de faro no barren en nuestra dirección, la población total debería alcanzar un millón.

Cada pulsar emite durante cerca de cuatro millones de años; después de este tiempo ha perdido tanta energía rotacional que no puede producir pulsos de radio detectables. Si conocemos la población total (1.000.000), y el tiempo de vida (4.000.000 de años), podemos deducir que un nuevo pulsar debe nacer cada cuatro años, asumiendo que la población permanece estable.

Recientemente se han encontrado pulsares en cúmulos globulares. Se piensa que han sido formados allí por la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios.

Otros pulsares nacen en explosiones de supernovas. Si todos los pulsares fuesen nacidos en explosiones de supernovas, podríamos predecir que debería haber una supernova en nuestra Galaxia cada cuatro años, pero esto no está todavía claro.

Agujeros negros

Son cuerpos con un campo gravitatorio extraordinariamente grande.

No puede escapar ninguna radiación electromagnética ni luminosa, por eso son negros. Están rodeados de una “frontera” esférica que permite que la luz entre pero no salga.

Hay dos tipos de agujeros negros: cuerpos de alta densidad y poca masa concentrada en un espacio muy pequeño, y cuerpos de densidad baja pero masa muy grande, como pasa en los centros de las galaxias.

Si la masa de una estrella es más de dos veces la del Sol, llega un momento en su ciclo en que ni tan solo los neutrones pueden soportar la gravedad. La estrella se colapsa y se convierte en agujero negro.

Conos luminosos

El científico británico Stephen W. Hawking ha dedicado buena parte de su trabajo al estudio de los agujeros negros.

En su libro “Historia del Tiempo” explica cómo, en una estrella que se está colapsando, los conos luminosos que emite empiezan a curvarse en la superficie de la estrella.

Al hacerse pequeña, el campo gravitatorio crece y los conos de luz se inclinan cada vez más, hasta que ya no pueden escapar. La luz se apaga y se vuelve negro.

Si un componente de una estrella binaria se convierte en agujero negro, toma material de su compañera. Cuando el remolino se acerca al agujero, se mueve tan deprisa que emite rayos X. Así, aunque no se puede ver, se puede detectar por sus efectos sobre la materia cercana

Los agujeros negros no son eternos. Aunque no se escape ninguna radiación, parece que pueden hacerlo algunas partículas atómicas y subatómicas.

Alguien que observase la formación de un agujero negro desde el exterior, vería una estrella cada vez más pequeña y roja hasta que, finalmente, desaparecería. Su influencia gravitatoria, sin embargo, seguiría intacta.

Como en el Big Bang, en los agujeros negros se da una singularidad, es decir, las leyes físicas y la capacidad de predicción fallan. En consecuencia, ningún observador externo puede ver qué pasa dentro.

Las ecuaciones que intentan explicar una singularidad de los agujeros negros han de tener en cuenta el espacio y el tiempo. Las singularidades se situarán siempre en el pasado del observador (como el Big Bang) o en su futuro (como los colapsos gravitatorios). Esta hipótesis se conoce con el nombre de “censura cósmica”.

Texto extraído de Astronomía.com

Por: Lee J. Siegel

Desde los helados mares árticos a los lagos y secos valles antárticos, los científicos estudian a los microbios que toleran las más gélidas temperaturas de la Tierra, para aprender así, dónde buscar vida en otros mundos.

Desde los helados mares árticos a los lagos y secos valles antárticos, los científicos estudian a los microbios que toleran las más gélidas temperaturas de la Tierra, para aprender así, dónde buscar vida en otros mundos. Entre las posibilidades se encuentra la búsqueda de fósiles en los lechos lacustres de Marte y bacterias envueltas en fluidos y hielo en la luna de Júpiter llamada Europa.

“Es tremendamente importante que aprendamos más acerca de los microbios adaptados al frío, ya que todos los medioambientes que hasta ahora hemos contemplado como medios de sostenimiento posible para la vida mas allá de la Tierra [en nuestro sistema solar] son medios helados,” dice la microbióloga Jody W. Deming, profesora de oceanografía en la Universidad de Washington en Seattle.

“Para emprender nuestra búsqueda de vida extraterrestre necesitamos saber como pueden todas estas formas de vida terrestre mantenerse a temperaturas supergélidas. Las superficies de Marte y Europa son en ambos casos muy, muy frías, por lo que cualquier muestra que seamos capaces de obtener en estos mundos estarán congeladas.”

Los organismos psicrófílos o amantes del frío – psychro es el término griego para frío – son microbios que pueden crecer y replicarse a temperaturas en el rango desde los +15 hasta los –15 grados Celsius (de 59º F a 5º F) , y que pueden sobrevivir incluso a temperaturas de congelación, dice Deming. Ella dice que los investigadores almacenan habitualmente bacterias en el laboratorio a menos 80º C (-112º F), y algunas sobreviven.

Los verdaderos psicrófílos mueren cuando se alcanzan las temperaturas habituales en nuestros hogares (20º C, o 68º F), por lo que la mayor parte de estos organismos habitan en medios acuáticos, tales como los océanos, donde las temparaturas permanecen estables, dice el biólogo y miembro del NAI Imre Friedmann, del Centro de Investigación NASA Ames, en Mountain View, California.

Debido a la fluctuación de las temperaturas continentales, explica Friedman, “practicamente no existen psicrófilos en ambientes terrestres,” solo organismos “psicrotolerantes” que pueden sobrevivir tanto a temperaturas bajas como templadas.

Los organismos psicrófílos y psicrotolerantes de la Tierran incluyen a las arqueas – las formas de vida similares a las bacterias más antiguas que existen – bacterias, algas, cianobacteras, (también llamadas algas azul-verdosas) y hongos.

La mayoría de los termófilos, u organismos amantes del calor, son primitivos y evolucionaron poco despúes del origen de la vida en la Tierra, quizás en las cercanías de las afloraciones volcánicas submarinas. Pero los organismos adaptados al fríos aparecen en diferentes grupos del árbol evolutivo, por lo que Friedmann cree la habilidad adaptativa al frío evolucionó independientemente en cada uno de estos grupos de organismos.

En la Tierra, muchos microbios amantes o tolerantes del frío viven en grandes areas oceánicas, algunos florencen en demasía, como la tóxica cianobacteria, responsable de la muerte de focas en el Mar del Norte, dice el microbiólogo David Wynn-Williams, lider del proyecto de astrobiología para la Inspección en el Antártico Británico.

Las algas tolerantes al frío son responsables de la motas de nieve de color rojizo que se pueden observar en los glaciares y hielos polares. Otros microbios psicrotolerantes antárticos viven en las estructuras rocosas del desierto polar y en los límites de las placas de hielo, así como en los suelos del fondo de los lagos cubiertos de hielo.

Deming cree que el “hielo marino es un lecho abonado para los microbios adaptados al frío, que aparecen en cualquier parte de los océanos.”

Ella y sus colegas utilizan motonieves y trineos para tomar muestras invernales del hielo marino ártico de Barrow, Alaska. Deming dice que Karen June, una estudiante de doctorado en Wasington, ha encontrado evidencias de la supervivencia de las bacterias – e incluso de su actividad metabólica – a menos 20º Celsius (-24º F) en el hielo marino invernal.

Estrategias de Supervivencia

Deming dice que algunas bacterias sobreviven en el hielo marino gracias a la secreción de una sustancia química anticongelante a las que ella llama “exopolímeros” o “viscosidad orgánica”.

“Para el profano, la palabra sería moco,” comenta. “La bacteria simplemente se rodea a si misma de mucosidad. Lo cual la mantiene en un ambiente fluido. La protege contra la congelación, de hecho la protege contra al daño que causarían los cristales de hielo en sus paredes celulares,” y también la protege contra las altas concentraciones de sal.

“Creemos que esta mucosidad también mantiene los poros del interior del hielo lo bastante grandes como para que las bacterias no sean aplastadas por él,” añade.

Si microbios cubiertos de moco viviesen en el interior de las capas superiores del hielo oceánico que se supone que cubre Europa, especula Deming, los exopolímeros podrían provocar cambios en la reflectancia del hielo, en un modo que podría ser detectado por las sondas especiales – una posibilidad que requiere más investigación.

Varios organismos terrestres, incluyendo algunas levaduras y gusanos nemátodos, sobreviven al frío extremo gracias a la producción de trealosa, un azúcar que sustituye al agua y evita que se colapsen las proteínas vitales, como las enzimas, lo cual les permite sobrevivir cuando las condiciones son frías y secas, añade Wynn-Williams.

Deming dice que la investigación de Junge ha dejado al descubierto otro truco de supervivencia: “Casi el 99% de las bacterias que se mantienen activas en el hielo marino durante el invierno están unidas a alguna superficie,” bien sean las paredes de los poros interiores del hielo, granos de mineral, o cristales de sal.

“Esto hace que la búsqueda de vida en Europa se torne muy excitante ya que su superficie está salpicada de áreas coloreadas de rojo oscuro o marrón, donde los planetólogos creen que se ha depositado la sal,” añade Deming.

Ella sospecha que las bacterias amantes del frío se adhieren a las superficies por la misma razón por la que los microbios crecen en las paredes de las tuberías residuales: el líquido fluye a través de los poros del hielo entregando nutrientes y alejando los restos.

Wynn-Williams, miembro del NAI, apunta que los microbios tolerantes al frío también sobreviven gracias a que sus mebranas celulares “permanecen relativamente fluídas a bajas temperaturas.”

Otra técnica de supervivencia consiste en permanecer en animación suspendida. Wynn-Williams dice que una charca en el seco Valle de Taylor en la Antártida está saturado con tanto cloruro de calcio que no se congela hasta alcanzar los menos 53º C (menos 63º F), y aún así las bacterias sobreviven allí, aunque a duras penas.

“No hacen nada”, dice Wynn-Williams. “Los microbios que viven en el interior de las crestas rocosas en los secos valles Antárticos tardan 10.000 años en metabolizar una simple molécula de dióxido de carbono.”

Hace frío ahí fuera

El Antártico Lago Vostok, de casi 23 kilómetros de longitud (14 millas), está permanentemente cubierto por una capa de hielo de un grosor de 3,7 Kms. (2,3 millas). Se han hallado bacterias en los estratos superiores de esta capa de hielo, pero Wynn-Williams quiere buscar microbios en los sedimentos del fondo del lecho lacustre, los cuales podrían tener al menos 500.000 años, y estar libres de contaminación humana.

Dice que Vostok, “es una analogía de Europa. Tienes que conseguir atravesar una capa de hielo, y descender por una columna de agua hasta los sedimentos del fondo.”

Wynn-Williams cree que será más probable encontrar microbios amantes del calor viviendo cerca de los afloramientos termales del fondo sumbarino de Europa, que encontrar organismos tolerantes al frío. Aún así, dice que los microbios psicrotolerantes podrían haber evolucionado si algún bichito amante del calor hubiese sido transportado desde el fondo hacia el hielo de las alturas. Firedmann es menos optimista. Él duda que en Europa exista el volcanismo o la convección adecuada tanto para la vida sicrófila como para la termófila. Cree que aún cuando se den las condiciones para la vida, es dificil imaginar el modo en que surgió la vida en Europa o el modo en que llegó hasta allí proveniente de la Tierra o Marte.

La Antártida tambien ofrece medioambientes similares a los habitats marcianos, en los que una vez vivieron organismos adaptados al frío – o podrían vivir aún.

Si la vida apareció en Marte, pudo haberlo hecho igual de rápido que en la Tierra, ya que Marte se enfrió enseguida, alcanzando la temperatura qe permite el sostenimiento de una biosfera. La Tierra se fundió de nuevo hace 4.550 millones de años, tras su primer enfriamiento, debido a una colisión masiva con otro objeto celeste. (Esta colisión formó la Luna.)

Pero debido a que Marte es mucho más pequeño que la Tierra, continuó enfriandose rápidamente y eventualmente se congeló, muriendo volcánica y biológicamente, mientras que la Tierra permaneció viva, dice Chris McKay, un científico planetario del Centro de Investigación Ames y miembro del NAI. Los últimos organismos supervivientes de Marte fueron probablemente los adaptados a las bajas temperaturas.

“Marte podría haberse enfriado,” dice McKay. “Podría haberse convertido en algo parecido a los secos valles Antárticos. Los organismos que encontramos en las regiones de fríos desiertos en la Tierra son los mejores modelos para observar como podría haber sido la vida marciana a comienzos de su historia.” Los secos valles antárticos “son así de secos porque hay pocas precipitaciones y porque las montañas bloquean el flujo de hielo procedente de otras zonas,” comenta. Aún así, el corrimiento anual de los glaciares que tiene lugar en verano, mantiene a los lagos cubiertos de hielo que albergan algas y bacterias, las cuales se agrupan en los sedimentos del lecho lacustre.

Wynn-Williams opina que a medida que Marte se enfriaba y secaba, “el abundante agua disponible originalmente habría retrocedido hasta los lagos cubiertos de hielo [como los que existen aún hoy en día] en los secos valles.”

Entonces, tras la evaporación de estos lagos marcianos, “es concebible que los organismos sobreviviesen en las rocas, como los de las rocas antárticas,” que dan cobijo a algas, hongos, bacterias y cianobacterias, dice Friedmann.

Pero “uno de los mejores lugares donde buscar evidencias de vida en Marte, es precisamente en los antiguos lechos lacustres que pudieron permanecer cubiertos de hielo hace miles de millones de años,” dice McKay, anotando que hasta la fecha se han identificado 20 de estos lechos lacustres. “Deberíamos de aterrizar en estos fondos de lago y cavar, cavar, cavar.”

Texto extraído de Astroseti

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.

Refiriéndonos al silicio, que para nosotros es el más importante, señalaremos que las “moléculas” que dicho átomo forma con el oxígeno y otros átomos, generalmente metálicos poseyendo gran nivel de información, difieren en varios aspectos de las moléculas orgánicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de átomos de carbono.

El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerológicas. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente. Entre las moléculas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagnéticas, algo más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

Al igual que para los cristales de hielo, en la mayoría de los silicatos la información que soportan es pequeña, aunque conviene matizar este punto.  Para un cristal ideal así sería en efecto, pero ocurre que en la realidad el cristal ideal es una abstracción, ya que en el cristal real existen aquí y allá los llamados defectos puntuales que trastocan la periodicidad espacial propia de las redes ideales. Precisamente esos defectos puntuales podían proporcionar una mayor información.

Si prescindimos de las orgánicas, el resto de las moléculas que resultan de la combinación entre los diferentes átomos no llega a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta ranozable suponer que toda la enorme variedad de moléculas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evolución de los átomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La molécula poseería mayor orden que los átomos de donde procede, esto es, menor entropía. En su formación, el ambiente se habría desordenado al ganar entropía en una cierta cantidad tal, que arrojarse un balance total positivo.

No puedo dejar pasar la oportunidad, aunque sea de pasada, de mencionar las sustancias.

Las así llamadas, son cuerpos formados por moléculas idénticas, entre las cuales pueden o no existir enlaces químicos. Veremos varios ejemplos.  Las sustancias como el oxígeno, cloro, metano, amoníaco, etc, se presentan en estado gaseoso en condiciones ordinarias de presión y temperatura. Para su confinamiento se embotellan, aunque existen casos en que se encuentran mezcladas en el aire.

En cualquier caso, un gas como los citados consiste en un enjambre de las moléculas correspondientes. Entre ellas no se ejercen fuerzas, salvo cuando colisionan, lo que hacen con una frecuencia que depende de la concentración, es decir, del número de ellas que están concentradas en la unidad de volumen; número que podemos calcular conociendo la presión y temperatura de la masa de gas confinada en un volumen conocido.

Decía que no existen fuerzas entre las moléculas de un gas. En realidad es más exacto que el valor de esas fuerzas es insignificante porque las fuerzas residuales de las electromagnéticas, a las que antes me referí, disminuyen más rápidamente con la distancia que las fuerzas de Coulomb; y esta distancia es ordinariamente de varios diámetros moleculares.

Podemos conseguir que la intensidad de esas fuerzas aumente tratando de disminuir la distancia media entre las moléculas. Esto se puede lograr haciendo descender la temperatura, aumentando la presión o ambas cosas.  Alcanzada una determinada temperatura, las moléculas comienzan a sentir las fuerzas de Van der Waals y aparece el estado líquido; si se sigue enfriando aparece el sólido. El orden crece desde el gas al líquido, siendo el sólido el más ordenado. Se trata de una red tridimensional en la que los nudos o vértices del entramado están ocupados por moléculas.

Todas las sustancias conocidas pueden presentarse en cualquiera de los tres estados de la materia (estados ordinarios y cotidianos en nuestras vidas del día a día).

Si las temperaturas reinantes, como decíamos en páginas anteriores, es de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma, el material más común del universo, el de las estrellas (aparte de la materia oscura, que no sabemos ni lo que es, ni donde está, ni que “estado” es el suyo).

En condiciones ordinarias de presión, la temperatura por debajo de la cual existe el líquido y/o sólido depende del tipo de sustancia. Se denomina temperatura de ebullición o fusión la que corresponde a los sucesivos equilibrios (a presión dada) de fases: vapor ↔ líquido ↔ sólido. Estas temperaturas son muy variadas, por ejemplo, para los gases nobles son muy bajas; también para el oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂). En cambio, la mayoría de las sustancias son sólidos en condiciones ordinarias (grasas, ceras, etc).

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, según que la molécula correspondiente tenga átomos iguales o diferentes. El número de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.

El concepto de molécula, como individuo físico y químico, pierde su significado en ciertas sustancias que no hemos considerado aún. Entre ellas figuran las llamadas sales, el paradigma de las cuales es la sal de cocina. Se trata de cloruro de  sodio, por lo que cualquier estudiante de E.G.B. escribiría sin titubear su fórmula: Cl Na. Sin embargo, le podríamos poner en un aprieto si le preguntásemos dónde se puede encontrar aisladamente individuos moleculares que respondan a esa composición. Le podemos orientar diciéndole que en el gas Cl H o en el vapor de agua existen moléculas como individualidades. En realidad y salvo casos especiales, por ejemplo, a temperaturas elevadas, no existen moléculas aisladas de sal, sino una especie de molécula gigante que se extiende por todo el cristal. Este edificio de cristal de sal consiste en una red o entramado, como un tablero de ajedrez de tres dimensiones, en cuyos nudos o vértices se encuentran, alternativamente, las constituyentes, que no son los átomos de Cl y Na sino los iones Cl^- y Na⁺.  El primero es un átomo de Cl que ha ganado un electrón, completándose todos los orbitales de valencia; el segundo, un átomo de Na que ha perdido el electrón del orbital s.

Cuando los átomos de Cl y Na interaccionan por aproximarse suficientemente sus nubes electrónicas, existe un reajuste de cargas, porque el núcleo de Cl atrae con más fuerza los electrones que el de Na, así uno pierde un electrón que gana el otro. El resultado es que la colectividad de átomos se transforma en colectividad de iones, positivos los de Na y negativos los de Cl. Las fuerzas electromagnéticas entre esos iones determinan su ordenación en un cristal, el Cl Na. Por consiguiente, en los nudos de la red existen, de manera alternativa, iones de Na e iones de Cl, resultando una red mucho más fuerte que en el caso de que las fuerzas actuantes fueran de Van der Waals. Por ello, las sales poseen puntos de fusión elevados en relación con los de las redes moleculares.

Hablemos de cuerpos.

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.

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.  Sin dudarlo, J. M. y P. formarán parte de un hermoso jardín perfumado y lleno de aromas que la brisa regalará a los que pasen cerca de allí.

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 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.

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?

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.

Allí dentro, en el interior del agujero negro, no existen ni el tiempo ni el espacio; es como un objeto que estando en nuestro universo (deja sentir su fuerza gravitatoria y engulle estrellas), al mismo tiempo no está aquí.

Desde el comienzo de este trabajo estoy tratando de relacionar el universo, la materia y la consciencia, ¿cómo lo podría conseguir?

emilio silvera

Estas regiones son a menudos (aunque no siempre) esféricas.  El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de a.l. y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de a.l. de la Vía Láctea.  La existencia de grandes vacíos me sorprende a la comunidad de astrónomos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que esta demasiado lleno, hasta el punto de que, su contenido, nos manda mensajes que, aunque hemos captado, no sabemos descifrar. Cuándo esté totalmente preparado para ello, os lo contaré, el mensaje permanece escondido fuera de nuestra vista.

Sabemos referirnos al producto o cociente de las unidades físicas básicas, elevadas a las potencias adecuadas, en una cantidad física derivada.  Las cantidades físicas básicas de un sistema mecánico son habitualmente la masa (M), la longitud (L) y el tiempo (T).  Utilizando estas dimensiones, la velocidad que es una unidad física derivada, tendrá dimensiones L/T y la aceleración tendrá dimensiones L/T². Como la fuerza es el producto de una masa por una aceleración, la fuerza tiene dimensiones MLT^-2.  En electricidad, en unidades SI, la corriente, l, puede ser considerada como dimensionalmente independiente y las dimensiones de los demás unidades eléctricas se pueden calcular a partir de las relaciones estándar.  La carga, por ejemplo, se puede definir como el producto de la corriente por el tiempo.  Por tanto, tiene dimensión IT.  La diferencia de potencia está dada por la relación P=Vl, donde P es la potencia.  Como la potencia es la fuerza x distancia de dividir el tiempo (MLT² x L x T^-1 = ML²T), el voltaje V está dado por V = ML²Tl^-1.  Así queda expresado lo que en física se entiende por dimensiones referido al producto o cociente de las cantidades físicas básicas (como dijimos al principio.)

Pero volvamos de nuevo a las fluctuaciones de vacío que, al igual que las ondas “reales” de energía positiva, están sujetas a las leyes de la dualidad onda/partícula; es decir, tienen tanto aspectos de onda como aspectos de partícula.

Las ondas fluctúan de forma aleatoria e impredecible, con energía positiva momentáneamente aquí, energía negativa momentáneamente allí, y energía cero en promedio.  El aspecto de partícula está incorporado en el concepto de partículas virtuales, es decir, partículas que pueden nacer en pares (dos partículas a un tiempo), viviendo momentáneamente de la energía fluctuacional tomada prestada de regiones “vecinas del espacio”, y que luego se aniquilan y desaparecen, devolviendo la energía a esas regiones vecinas.

Si hablamos de fluctuaciones electromagnéticas del vacío las partículas virtuales son fotones virtuales; en el caso de fluctuaciones de la Gravedad en el vacío, son gravitones virtuales.

Claro que, en realidad, sabemos poco de esas “regiones vecinas” de las que tales fluctuaciones toman la energía.

¿Qué es lo que hay allí? ¿Está en esa región la tan buscada partícula de Higgs?

En realidad sabemos que las fluctuaciones de vacío son, para las ondas electromagnéticas y gravitatorias, lo que “los movimientos de degeneración claustrofóbicos” son para los electrones.

Si confinamos un electrón a una pequeña región del espacio, entonces, por mucho que un trate de frenarlo y detenerlo, el electrón está obligado por las leyes de la mecánica cuántica a continuar moviéndose aleatoriamente, de forma impredecible.

Este movimiento de degeneración claustrofóbico que produce la presión mediante la que una estrella enana blanca se mantiene contra su propia compresión gravitatoria o, en el mismo caso, la degeneración de los neutrones, mantiene estable a la estrella de neutrones que, obligada por la fuerza que se genera de la degeneración de los neutrones, es posible frenar la enorme fuerza de gravedad que está comprimiendo a la estrella.

De la misma forma, si tratamos de eliminar todas las oscilaciones electromagnéticas o gravitatorias de alguna región del espacio, nunca tendremos éxito.  Las leyes de la mecánica cuántica insisten en que siempre quedarán algunas oscilaciones aleatorias impredecibles, es decir, algunas ondas electromagnéticas y gravitatorias aleatorias e impredecibles.

Estas fluctuaciones del vacío no pueden ser frenadas eliminando su energía (aunque algunos estiman que, en promedio, no contienen energía en absoluto).

Claro que, como antes decía, aún nadie ha podido medir de ninguna manera la cantidad real de energía que se escapa de ese supuesto “vacío”, como tampoco se ha medido la cantidad de fuerza gravitatoria que puede salir de ese mismo espacio “vacío”.

Si la energía es masa y si la masa produce gravedad, entonces ¿Qué es lo que hay en ese mal llamado “espacio vacío”?

No puedo contestar de momento esa pregunta, sin embargo, parece que no sería un disparate pensar en la existencia allí, de alguna clase de materia que, desde luego, al igual que la bariónica que sí podemos ver, genera energía y ondas gravitacionales que, de alguna manera que aún se nos oculta, escapa a nuestra vista y solo podemos constatar sus efectos al medir las velocidades a que se alejan las galaxias unas de otras: velocidad de expansión del Universo que no se corresponde en absoluto, con la masa y la energía que podemos ver.

Estoy atando cabos sueltos, uniendo piezas y buscando algunas que están perdidas de tal manera que, por mucho que miremos, nunca podremos ver.  El lugar de dichas piezas pérdidas no está en nuestro horizonte y se esconde más allá de nuestra percepción sensorial, y, como he dicho en algunos de los comentarios de hoy, nos valemos de aparatos que imagina nuestras mentes (como el LHC, por ejemplo) para que realicen por nosotros lo que no podemos de manera directa.

Estamos en un momento crucial de la Física, las matemáticas y la cosmología, y debemos, para poder continuar avanzando, tomar conceptos nuevos que, a partir de los que ahora manejamos, nos permitan traspasar los muros que nos están cerrando el paso para llegar a las supercuerdas, a la materia oscura o a una teoría cuántica de la gravedad que, también está implícita en la teoría M.

Estamos anclados, necesitamos nuevas y audaces ideas que puedan romper las cadenas “virtuales” que atan nuestras mentes a ideas del pasado. Tenemos que saber sobre las energías del vacío y de qué está lleno, qué es lo que allí reside.

En su momento, aquellas ideas eran perfectas y cumplieron su misión.  Sin embargo, ahora no nos dejan continuar y debemos preparar nuestras mentes para evolucionar hacia nuevos conceptos y ahondar en aquellos que, aún estando ahí presentes, no somos capaces de utilizar, como por ejemplo, el Hiperespacio de tan enorme importancia en el futuro de la Humanidad.

Cuándo sepamos “ver” dimensiones más altas, todo será mucho más sencillo y encontraremos las respuestas a los problemas que hoy, no sabemos resolver. Claro que, esto es un gran problema ya que, tanto nuestro mundo como nuestras mentes son tridimensionales.

emilio silvera

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.

Existe un principio de la física denominado Navaja de Occam, que afirma que siempre deberíamos tomar el camino más sencillo posible e ignorar las alternativas más complicadas, especialmente si las alternativas no pueden medirse nunca.

Para seguir fielmente el consejo contenido en la navaja de Occam, primero hay que tener el conocimiento necesario para poder saber elegir el camino más sencillo, lo que en la realidad, no ocurre. Nos faltan los conocimientos necesarios para hacer las preguntas adecuadas.

Hugo Everett, Bryce DeWitt y ahora Hawking (también otros), han propuesto la teoría de los universos múltiples. En unos universos los protones se desintegran antes haciendo inestable la materia, en otros, el átomo de uranio se desintegra mediante un proceso sin radiaciones, y en otros universos las constantes universales que existen en el nuestro, son totalmente diferentes y no dan posibilidad alguna para la existencia de seres vivos. Está claro que cualquier variación que en principio pudiera parecer sin importancia, como por ejemplo la carga del electrón, podría transformar radicalmente nuestro universo.

Como apuntó el físico Frank Wilczek:

“Se dice que la historia del mundo sería totalmente distinto si Helena de Troya hubiera tenido una verruga en la punta de su nariz.”

Hasta el momento, se han celebrado varias conferencias internacionales sobre la función de onda del universo. Sin embargo, como ocurre en la teoría de supercuerdas, las matemáticas implicadas en la función de onda del universo, parecen estar más allá de la capacidad de cálculo que cualquier humano en este planeta pudiera resolver, y tendríamos que esperar años antes de que aparezca un individuo genial que pudiera encontrar una solución rigurosa a las ecuaciones de Hawking.

Recordemos aquí de nuevo que, precisamente ahora, un siglo más tarde, en el Congreso Internacional de Matemáticas celebrado en Madrid este mes de Agosto de 2.006, se otorgó la Medalla Field (una especie de Nobel de las matemáticas) al matemático ruso Perelman, extraño ser que no ha comparecido a la cita y la ha rechazado. Perelman ha resuelto la conjetura expuesta por Poincaré planteada en 1.904.

La conjetura de Poincaré de 1.904, en el año 2.000, fue catalogada por el Instituto Clan como uno de los siete problemas del milenio. Para hacer un comentario sobre esta conjetura tengo que referirme a la topología, el nivel de las matemáticas donde está ubicada.

La topología es la geometría de los objetos elásticos o flexibles que cambian de forma pero tienen las mismas propiedades que antes de ser estirados, achatados, etc. Se pueden retorcer pero no cortar ni pegar.

Los topólogos no tienen en cuenta la distancia, puesto que se puede variar al deformar el objeto, sino nociones más sutiles. Los orígenes de la topología se remontan a mediados del siglo XVIII, con los trabajos de Euler en teoría de grafos, que llamó “análisis situs”.

A finales del siglo XIX y principios del siglo XX, la topología recibió un gran impulso con los trabajos de Poincaré, matemático francés muy influyente en el posterior desarrollo de diversas áreas de las matemáticas y de la física. En particular, en 1.904 planteó la conjetura que lleva su nombre y que no se ha resuelto hasta el siglo XXI. Este problema ha sido un motor para la investigación en topología de todo el siglo pasado y se ha llegado a su resolución con ideas nuevas y apasionantes.

Para situarnos mejor debemos hablar de las variedades, espacios que tienen una dimensión determinada. Por ejemplo una recta o un circulo son variedades de dimensión uno, puesto que se describen como un parámetro.  El plano o la esfera son ejemplos de variedades bidimensionales, al utilizar dos parámetros para describir sus posiciones. El espacio en que vivimos es una variedad tridimensional, y si le añadimos la dimensión temporal, el espacio-tiempo es una variedad de dimensión cuatro. Ya he comentado en este mismo trabajo cómo las singularidades geométricas, las variedades, fueron introducidas por Riemann a mediados del s.    XIX y constituyeron una herra-mienta clave para la física del siglo XX. De hecho, la teoría de la relatividad especial de Einstein fue postulada por Einstein en 1.905, pero hasta que no incorporó las variedades contenidas en el tensor métrico de Riemann, no pudo completar la teoría de la relatividad que incluía los espacios curvos.

La pregunta que hizo Poincaré fue la siguiente: ¿Es la esfera la única variedad tridimensional para la cual toda curva se contrae?

Se pasó un siglo entero antes de que un genio de las matemáticas, el extraño G. Perelman, pudiera demostrar la conjetura de Poincaré.

De todas las maneras, avanzar en el conocimiento de las cosas no resulta nada fácil, y, aunque el avance es exponencial (cuanto más datos vamos teniendo más rápidamente avanzamos), hay algunos enigmas de la Naturaleza que, de momento, segurán en la oscuridad de nuestra profunda ignorancia.

emilio silvera

Para tener una idea aproximada de estas distancias, pongamos el ejemplo de nuestra galaxia hermana, Andrómeda, situada (según el cuadro anterior a 725 kilopársec de nosotros) en el Grupo local a 2′3 millones de años luz de la Vía Láctea.

¿Nos mareamos un poco?

¡Una barbaridad!

Ahí tenemos la imposibilidad física de viajar a otros mundos, y no digamos a otras galaxias. Las velocidades que pueden alcanzar en la actualidad nuestros ingenios espaciales no llegan ni a 50.000 Km/h. ¿Cuánto tardarían en recorrer los 21.759.840.000.000.000.000 Km que nos separa de Andrómeda?

Incluso el desplazarnos hasta la estrella más cercana, Alfa Centauri, resulta una tarea impensable si tenemos en cuenta que la distancia que nos separa es de 4′3 años luz, y un año luz = 9.460.800.000.000 Km.

Hasta que no se busque la manera de esquivar la barrera de la velocidad de la luz, los viajes a otros mundos están algo complicados para nosotros.

La única ventaja a nuestro favor: ¡EL TIEMPO! Tenemos mucho, mucho tiempo por delante para conseguir descifrar los secretos del hiperespacio que nos mostrará otros caminos para desplazarnos por las estrella que, en definitiva, será el destino de la humanidad.

Nuestro Sol, antes de que pasen 4.000 millones de años, comenzará una transición de fase que, de estrella en la secuencia principal de HP, pasará a su fase terminal convirtiéndose en una Gigante roja que, eyectará sus capas exteriores al espacio interestelar formando una Nebulosa planetaria y, la estrella, exenta de la energía de fusión, quedará a merced de la fuerza de Gravedad que la comprimirá hasta límites de una densidad que sólo podrá ser frenada por la degeneración de los electrones. En ese punto, volverá el equilibrio entre dos fuerzas y el proceso se parará dejando una enana blanca con un radio parecido al de la Tierra y una densidad de 10⁹ Kg m³.

Antes de que todo eso llegue, tenemos que tener en cuenta que habrá que salvar otro gran escollo que se nos viene encima (nunca mejor dicho), ya que, la Galaxia Andrómeda viene hacia La Vía Láctea a razón de 1.000.000 de Km/h y, aproximadamente en unos 3.000 millones de años la tendremos, irremediablemente, colisionando con nuestra Galaxia, con lo cual, las fuerzas de marea que esas enormes masas puden producir, son de impensable magnitud y, el desenlace tardará varios millones de años en finalizar hasta que de las dos grandes Galaxias del Grupo Local, sólo quede una enorme galaxia elíptica y, en el proceso, habrán nacido un sin fin de nuevas estrellas, otras habrán sido despladas de su regiones y lanzadas a distancias enormes, algunas habrán podido colisionar y, en definitiva, lo que allí pueda ocurrir en el futuro lejano, es de incalculable trascendencia para la Humanidad (si aún sigue aquí para ese tiempo).

Si esto es así (que lo es), tenemos una buena excusa para pensar en posibles modos de escapar hacia otros mundos lejanos en los que poder asentar a la Humanidad lejos de esos acontecimientos de magnitud (para nosotros) infinita y contra los que nada podremos hacer, excepto, si podemos y buscamos el medio…huir a otros lugares más seguros.

Si, las distancias que nos separan de esos otros mundos parece una barrera difícil de franquear, y, sin embargo, tengo una gran esperanza puesta en que, la Humanidad, la inteligencia de los seres que la compone, y, sobre todo su imaginación, con el tiempo por delante tendrá la oportunidad de buscar esas difíciles soluciones que posibiliten nuestro traslado a las estrellas lejanas.

Para lograr eso, con nuestras limitaciones actuales, no tenemos más remedio que valernos de sondas robotizadas y, en el futuro, serán perfectos robots humanoides que, no tendrán ninguna de nuestras barreras para deambular por el cielo y visitar esas regiones lejanas en las que, posiblemente, se encuentren los planetas idóneos para habitats de seres como nosotros.

Esas son, en realidad, las miras que están puestas en todas esas misiones enviadas a las lunas y planetas cercanos para estudiar su entorno, la atmósfera, la superficie y las radiaciones. Se trata de ir conociendo el entorno y, con los adelantos tecnológicos que ahora mismo tenemos, se hace lo que se va pudiendo y, cada día, se avanza un paso más a la búsqueda de esas soluciones que, ese día muy lejano aún, llegará la debacle a la Tierra y, para entonces, no podremos continuar aquí. La única solución: Escapar a otros mundos.

emilio silvera

Sería una colaboración entre todos los expertos de renombre que hay en la Tierra para buscar la prueba de que no estamos solos en el Universo –Gaia en su conjunto buscando otras Gaias- El Proyecto de la Agencia Espacial Europea se conoce como el proyecto Darwin, pero también se denomina de una manera más prosaica, Interferómetro Espacial de Infrarrojos (IRSI = Infrared Space Interferometer); equivalente al de la NASA  denominado Terrestrial Planet Zinder (TPF). Los dos proyectos funcionarán según los mismos principios.

Sin embargo, por sorprendente que pueda parecer, especialmente después de ver las imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio, en las cuales ésta aparece como una brillante bola azul y blanca sobre un fondo oscuro, la luz visible no ofrece las mejores perspectivas para detectar directamente otros planetas similares a la Tierra. Esto es así por dos razones:

En primer lugar, la luz visible que se recibe desde un planeta como la Tierra es en esencia el reflejo de la luz procedente de su estrella progenitora, por lo que no sólo es relativamente débil, sino que resulta muy difícil de captar a distancias astronómicas  sobre el fondo iluminado por el resplandor de dicha estrella.

En segundo lugar, del tipo de la Tierra alcanzan en realidad su brillo máximo en la parte de rayos infrarrojos del espectro electromagnético, por el modo en que la energía absorbida procedente del Sol vuelve a irradiarse en la zona de infrarrojos de dicho espectro, con longitudes de onda más largas que las de la luz visible.

En una longitud de onda de unas pocas micras, la Tierra es el planeta más brillante del Sistema solar y destacaría como un objeto impactante si se utilaza cualquier telescopio de infrarrojos suficientemente sensible situado en nuestra proximidad estelar. El problema es que, dado que la radiación de infrarrojos es absorbida por los propios gases de la atmósfera terrestre, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, que son lo que nos interesa descubrir, el telescopio que se utilice para buscar otros planetas como la Tierra tendrá que ser colocado en las profundidades del espacio, lejos de cualquier fuente potencial de contaminación. También tendrá que ser muy sensible, lo que significa muy grande. De ahí que estemos hablando de un proyecto internacional muy caro que tardará décadas en llevarse a buen puerto haciéndolo una realidad.

La sola presencia de gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua no es suficiente como un signo de vida, pero sí de la existencia de planetas del tipo de la Tierra en el sentido de que tendrían una atmósfera como Venus y Marte, mientras que, en particular, la presencia de agua indicaría la probabilidad de que existiera un lugar adecuado para la vida.

En realidad, cuando se estudian de forma detenida y pormenorizada los mecanismos del Universo, podemos ver la profunda sencillez sobre la que este se asienta. Los objetos más complejos del Universo conocido son los seres vivos, como, por ejemplo, nosotros mismos.

Estos sistemas complejos están hechos de las materias primas más comunes que existen en Galaxias como la Vía Láctea. En forma de aminoácidos estas materias primas se ensamblan de manera natural, dando lugar a sistemas autoorganizadores donde unas causas subyacentes muy sencillas pueden producir complejidad en la superficie, como en el caso del tigre y sus manchas. Finalmente, con el fin de detectar la presencia de esta complejidad máxima de unos sistemas universales no necesitamos ninguna prueba sofisticada para distinguir la materia viva de la materia “inerte”, si no únicamente las técnicas más sencillas (aunque asistidas por tecnologías altamente avanzadas) para identificar la presencia de uno de los compuestos más simples del universo: El oxígeno.

El caos y la complejidad se combinan para hacer del universo un lugar muy ordenado que es justo el entorno adecuado para formas vivas como nosotros mismos. Como dijo Stuart Kauffman, “en el universo estamos en nuestra propia casa”. Sin embargo, no es que el universo se haya diseñado así para beneficiarnos a nosotros. Por el contrario, lo que sucede es que estamos hechos a imagen y semejanza del universo.

Planteémonos una simple pregunta: Dadas las condiciones que imperaban en la Tierra hace cuatro mil millones de años, ¿qué probabilidades había de que surgiera la vida?

No basta con responder que “la vida era inevitable, puesto que nosotros estamos aquí “. Obviamente, la vida sí se inició: nuestra existencia lo demuestra. Pero ¿tenía que iniciarse? En otras palabras, ¿era inevitable que emergiera la vida a partir de un combinado químico y radiado por la energía interestelar y después de millones de años?

Nadie conoce una respuesta exacta a esta pregunta. El origen de la vida, según todos los indicios y datos con los que hoy contamos, parece ser un accidente químico con una alta probabilidad de reproducirse en otros lugares del Universo que sean poseedores de las condiciones especiales o parecidas a las que están presentes en nuestro planeta.

Pero la vida, no consiste solo en ADN, genes y replicación. Es cierto que, en un sentido biológico estricto, la vida está simplemente ocupada en replicar genes. Pero el ADN es inútil por sí sólo. Debe construir una célula, con todas sus sustancias químicas especializadas, para llevar a cabo realmente el proceso de replicación. En las denominadas formas de vida superior debe construir un organismo completo para que tenga todos los requisitos exigidos para que pueda replicarse. Desde la perspectiva de un genoma, un organismo es una manera indirecta de copiar ADN.

Sería muy laborioso y complejo explicar aquí de manera completa todos y cada uno de los pasos necesarios y códigos que deben estar presentes para formar cualquier clase de vida. Sin embargo, es necesario dejar constancia aquí de que los elementos necesarios para el surgir de la vida sólo se pueden fabricar en el núcleo de las estrellas y en las explosiones de supernovas que pueblan el universo para formar nebulosas que son los semilleros de nuevas estrellas y planetas y también de la vida.

El surgir de la vida en nuestro Universo puede ser menos especial de lo que nosotros pensamos, y, en cualquier lugar o región del Cosmos pueden estar presentes formas de vida en condiciones que para nosotros podría ser como las del infierno.

Hace varias décadas, los biólogos quedaron sorprendidos al descubrir bacterias que vivían confortablemente a temperaturas de setenta grados Celsius. Estos microbios peculiares se encontraban en pilas de abonos orgánicos, silos e inclusos en sistemas domésticos de agua caliente y fueron bautizados como termófilos.

Resultó que esto era sólo el principio. A finales de los años setenta la nave sumergible Alvin, perteneciente al Woods Hole Océano Graphic Institute, fue utilizada para explorar el fondo del mar a lo largo de la Grieta de las Galápagos en el océano Pacífico. Este accidente geológico, a unos dos kilómetros y medio bajo la superficie, tiene interés para los geólogos como un ejemplo primordial de las chimeneas volcánicas submarinas conocidas como “húmeros negros “. Cerca de un humero negro, el agua del mar puede alcanzar temperaturas tan altas como trescientos cincuenta grados Celsius, muy por encima del punto de ebullición normal. Esto es posible debido a la inmensa presión que hay en dicha profundidad.

Para asombro de los científicos implicados en el proyecto Alvin la región en torno a los húmeros negros de las Galápagos y otros lugares de las profundidades marinas resultó estar rebosante de vida. Entre los moradores más exóticos de las profundidades había cangrejos y gusanos tubulares gigantes. También había bacterias termófilas ya familiares en la periferia de los húmeros negros. Lo más notable de todo, sin embargo, eran algunos microbios hasta entonces desconocidos que vivían muy cerca de las aguas abrasadoras a temperaturas de hasta ciento diez grados Celsius. Ningún científico había imaginado nunca seriamente que una forma de vida pudiera soportar calor tan extremo.

Igualmente se han encontrado formas de vida  en lugares de gélidas temperaturas y en las profundidades de la tierra. Así mismo, la NASA ha estado en un pueblo de Huelva para estudiar aguas con un PH imposible para la vida y cargada de metales pesados que, sin embargo, estaba rebosante de vida. El proyecto de estos estudios se denomina P-TINTO, ya que, las aguas a las que nos referimos son precisamente las del Río Tinto, llenas de extremófilos.

La anterior reseña viene a confirmarla enorme posibilidad de la existencia de vida en cualquier parte del universo que está regido por mecanismos iguales en cualquiera de sus regiones, por muchos años luz que nos separen de ellas. En comentarios anteriores dejamos claro que las Galaxias son lugares de autorregulación, y, podríamos considerarlos como organismos vivos que se regeneran así mismos de manera automática luchando contra la entropía del caos de donde vuelve a resurgir los materiales básicos para el nacimiento de nuevas estrellas y planetas donde surgirá alguna clase de vida.

La idea de que la vida puede tener una historia se remonta a poco más de dos siglos. Anteriormente, se consideraba que las especies habían sido creadas de una vez para siempre. La vida no tenía más historia que el Universo. Sólo nosotros, los seres humanos, teníamos una historia. Todo lo demás, el Sol y las estrellas, continentes y océanos, plantas y animales, formaban la infraestructura inmutable creada para servir como fondo y soporte de la aventura humana. Los fósiles fueron los primeros en sugerir que esta idea podía estar equivocada.

Durante cerca de tres mil millones de años, la vida habría sido visible sólo a través de sus efectos en el ambiente y, a veces , por la presencia de colonias, tales como los extremófilos que asociaban billones de individuos microscópicos en formaciones que podrían haber pasado por rocas si no fuera por su superficie pegajosa y por sus colores cambiantes.

Toda la panoplia de plantas, hongos y animales que en la actualidad cubre el globo terrestre con su esplendor no existía. Sólo había organismos unicelulares, que empezaron con casi toda seguridad con bacterias. Esa palabra, “bacteria”, para la mayoría de nosotros evoca espectros de peste, enfermedades, difteria y tuberculosis, además de todos los azotes del pasado hasta que llegó Pasteur. Sin embargo, las bacterias patógenas son sólo una pequeña minoría, el resto, colabora con nosotros en llevar la vida hacia delante, y, de hecho, sin ellas, no podríamos vivir. Ellas, reciclan el mundo de las plantas y animales muertos y aseguran que se renueve el carbono, el nitrógeno y otros elementos bioquímicos.

Por todas estas razones, podemos esperar que, en mundos que creemos muertos y carentes de vida, ellas (las bacterias) estén allí. Están relacionadas con las primeras formas de vida, las bacterias han estado ahí desde hace cerca de 4.000 millones de años, y, durante gran parte de ese tiempo, no fueron acompañadas por ninguna otra forma de vida.

Pero, ¿No estamos hablando del Universo?  ¡Claro que sí! Hablamos del Universo y, ahora, de la forma más evolucionada que en él existe: Los seres pensantes y conscientes de SER, nosotros los humanos que, de momento, somos los únicos seres inteligentes conocidos del Inmenso Universo. Sin embargo, pensar que estamos solos, sería un terrible y lamentable error que, seguramente, nos traería consecuencias de difícil solución.

Hay que pensar seriamente en la posibilidad de la vida extraterrestre que, incluso en nuestra propia Galaxia, podría ser muy abundante. Lo único que necesitamos es ¡Tiempo!

Tiempo para poder avanzar en el conocimiento que nos lleve, por ejemplo, a poder aprovechar la energía de los Agujeros Negros. Cuando eso llegue, estaremos preparados para dar el salto hacia las estrellas, y, allí, nos esperan sorpresas que ahora, ni podemos sospechar.

Pero, por otra parte, nuestra imaginación, es casi tan grande como el Universo mismo, y, ¡cuando de verdad, nos ponemos a pensar! Cualquier cosa será posible, dentro de los límites impuestos por el propio Universo.

En todo el Universo siempre es lo mismo, rigen las mismas leyes, las mismas fuerzas que ayer mismo quedaron explicadas aquí, e, igualmente, en todas partes está presente la misma Materia.

emilio silvera

No siempre este modelo científico es una fiel imagen de la realidad. Los átomos y las moléculas que componen el aire que respiramos, por ejemplo,  se pueden describir en términos de un modelo en el que imaginamos cada partícula como si fuera una pequeña esfera perfectamente elástica, con todas las pequeñas esferas rebotando unas contra otras y contra las paredes del recipiente que las contiene.

Esa es la imagen mental, pero es sólo la mitad del modelo; lo que lo hace modelo científico es describir el modo como se mueven las esferas y rebotan unas contra otras mediante un grupo de leyes físicas, escritas en términos de ecuaciones matemáticas. En este caso, éstas son esencialmente las leyes del movimiento descubiertas por Newton hace más de trescientos años. Utilizando estas leyes matemáticas es posible predecir, por ejemplo, que le pasará a la presión ejercida por un gas si se aplasta hasta la mitad de su volumen inicial. Si hacemos el experimento, y, el resultado que se obtiene encaja con la predicción del modelo, este será un buen modelo.

De hecho, todos los modelos científicos tienen aplicabilidad limitada. Ninguno de ellos es “la verdad “. Cuando un científico afirma, por ejemplo, que el núcleo de un átomo está compuesto por partículas denominadas protones y neutrones, lo que en realidad debería decir es que el núcleo de un átomo se comporta, bajo determinadas circunstancias, como si estuviera formado de protones y neutrones. Los mejores científicos toman el “como sí”, pero entienden que sus modelos son, efectivamente, sólo modelos; científicos menores a menudo olvidan esta diferencia crucial.

Los científicos menores, y muchos no-científicos, tienen otra idea equivocada. A menudo piensan que el papel de los científicos hoy en día es llevar a cabo experimentos que probarán la exactitud de sus modelos con una precisión cada vez mayor (hacia posiciones con más y más decimales). ¡En absoluto! La razón para llevar a cabo experimentos que demuestren predicciones previas no comprobadas es descubrir dónde fallan los modelos. Encontrar defectos en sus modelos es la esperanza abrigada por los mejores científicos, porque esos defectos destacarán los lugares donde necesitamos una nueva comprensión, con modelos mejores, para progresar.

El arquetípico ejemplo de esto es la gravedad. La ley de la gravedad de Isaac Newton se consideró la pieza clave de la física durante más de doscientos años, desde la década de 1680 hasta comienzos del siglo XX. Pero había unas pocas, aparentemente insignificantes, cosas que el modelo newtoniano no podía explicar o predecir, referente a la órbita del planeta mercurio y al modo como la luz se curva cuando pasa cerca del Sol. El modelo de gravedad de Albert Einstein, basado en su teoría general explica lo mismo que el modelo de Newton pero también explica esos detalles sutiles de órbitas planetarias y curvatura de la luz. En ese sentido, es un modelo mejor que el anterior, y hace predicciones correctas (en particular, sobre el Universo en general) que el viejo modelo no hace. Pero el modelo de Newton todavía es todo lo que se necesita si se está calculando el vuelo de una sonda espacial desde la Tierra a la Luna.

¿SABEMOS COMO COMENZÓ EL UNIVERSO?

Esta ahora ampliamente aceptado que el Universo donde habitamos surgió a partir de una singularidad con densidad y energía “infinita“ que dio lugar a una bola de fuego caliente y densa a la que llamamos Big Bang. En los años veinte y treinta, los astrónomos descubrieron por primera vez que nuestra Galaxia es simplemente una isla de estrellas dispersa entre muchas galaxias similares, y que grupos de estas galaxias se están apartando las unas de las otras a medida que el espacio se expande. Esta idea del Universo en expansión fue realmente predicha por la teoría general de la relatividad de Einstein, terminada en 1916 pero no se tomó en serio hasta que los observadores hicieron sus descubrimientos. Cuando se tomó en serio los matemáticos descubrieron que las ecuaciones describían exactamente el tipo de expansión que observamos, con la implicación de que si las galaxias se van alejando con el tiempo entonces deberían haber estado más juntas en el pasado, y hace mucho tiempo toda la materia en el Universo debería estar acumulada en una densa bola de fuego.

Es la combinación de la teoría y de la observación la que hace que la idea del Big Bang sea tan convincente; en los años sesenta llegó una clara evidencia, con el descubrimiento de un siseo débil de ruido de radio, la radiación cósmica de fondo, que viene de todas las direcciones del espacio y se interpreta como la radiación restante del mismo Big-Bang.

Como la expansión del Universo, la existencia de esta radiación de fondo fue predicha por la teoría antes de ser observada experimentalmente. A finales del siglo XX, la combinación de teoría y observaciones había establecido que el tiempo que ha pasado desde el Big Bang es de unos 14 mil millones de años, y que existen cientos de miles de millones de galaxias como la nuestra dispersas de un extremo al otro del Universo en expansión.

La pregunta a la que se están enfrentando ahora los cosmólogos es ¿cómo empezó el mismo Big Bang?

El punto de partida para enfrentarnos a esta pregunta es el modelo estándar propio de los cosmólogos, que combina todo lo que han aprendido de las observaciones del universo en expansión con el entendimiento teórico del espacio y el tiempo incorporado a la teoría general de Einstein. El establecimiento de este modelo se ha visto favorecido por el hecho de que cuanto más lejos miramos del Universo, más tiempo atrás vemos. Debido a que la luz viaja a una velocidad finita, cuando miramos galaxias alejadas millones de años luz, la vemos como si estuvieran presentes como eran millones de años antes, cuando salió la luz que llega ahora a nuestros telescopios.

Con telescopios potentes, los astrónomos pueden ver qué aspecto tenía el Universo cuando era más joven (y la radiación cósmica de fondo nos permite “ver-con radiotelescopios- la última etapa de la bola de fuego que fue el Big bang).

Lo más atrás que hemos visto, el origen de la radiación de fondo corresponde a un tiempo unos pocos cientos de miles de años después del momento del Big Bang, cuando todo el Universo estaba lleno de gas caliente (conocido técnicamente como plasma) a aproximadamente la misma temperatura que la que tiene la superficie del Sol hoy en día, unos pocos miles de grados Celsius. En ese momento, lo que ahora es el Universo visible entero era solo una milésima parte de su tamaño actual y no había objetos individuales en la escala de las estrellas o galaxias en el remolino de material caliente.

Moviéndonos hacia delante en el tiempo, las irregularidades observadas en la radiación de fondo son justamente del tamaño y estructura correctos para explicar el origen de las galaxias y de los grupos de galaxias – son las semillas donde creció la estructura que vemos en el Universo hoy- .

Yendo hacia atrás en el tiempo, la estructura de las irregularidades vista en la radiación de fondo nos habla sobre el tipo de irregularidades que había en el Universo cuando era incluso más joven, justo hasta ese momento atrás en que la teoría general por sí misma se rompe.

Lo primero, y más importante, que hay que decir sobre estas irregularidades en la radiación de fondo es que son diminutas. Son tan pequeñas que al principio era imposible medirlas, y la radiación parecía que viniera perfectamente uniforme desde todas las direcciones en el espacio (isotropía). Si la radiación fuera perfectamente uniforme, todo el modelo estándar del Universo se desbarataría, ya que si no hubiera habido irregularidades en la bola de fuego del Big Bang no habría habido semillas desde donde las galaxias pudieran crecer, y nosotros al no haberse formado las estrellas y fabricado en sus núcleos los materiales complejos de los que estamos hechos, no estaríamos aquí. El hecho de que los científicos estén tratando de resolver estas preguntas han convencido a los astrónomos de que debería haber irregularidades en la radiación de fondo, sólo había que desarrollar instrumentos sensibles para medirlas.

En este sentido podríamos citar el satélite de la NASA COBE  que fue capaz de hacer medidas suficientemente sensibles para demostrar que había efectivamente minúsculas ondulaciones en la radiación de fondo. Las dos preguntas clave derivadas del descubrimiento son: ¿por qué la radiación de fondo es casi lisa?, ¿Qué crea las ondulaciones?

La primera pregunta es más profunda de lo que se pueda pensar, porque incluso hoy, 14 mil millones de años después, el Universo es todavía casi liso. Esto no es obvio si contrastamos la luminosidad de una galaxia como nuestra Vía Láctea con la oscuridad del espacio entre las galaxias pero enseguida se hace evidente a mayores escalas. El Universo no es exactamente uniforme, pero incluso en términos de distribución de las galaxias es uniforme en cierto sentido. Si tomamos una fotografía de las galaxias vistas en una pequeña zona del cielo se parecerá mucho a otra fotografía de una zona del mismo tamaño de otra parte del cielo. La radiación de fondo es incluso más uniforme, y parece exactamente la misma desde todos los puntos del espacio dentro de una fracción del 1 por ciento. La profundidad de esta observación descansa en el hecho de que no ha pasado el tiempo suficiente desde el Big Bang para que todas las diferentes partes del Universo interactúen unas con otras y deje de ser liso.

Esta homogeneidad está relacionada con otra característica extraña del Universo denominada subplanitud. La teoría general de la relatividad nos dice que el espacio (en sentido estricto, el espacio-tiempo) se puede curvar y deformar por la presencia de materia. Localmente, cerca de un objeto como el Sol o la Tierra, esta deformación del espacio-tiempo produce el efecto que llamamos gravedad. Cósmicamente, en el espacio entre las estrellas y las galaxias el efecto combinado de toda la materia en el universo puede producir una curva gradual en el espacio en uno de los dos sentidos.

Aquí tendríamos que continuar hablando de la densidad crítica y de la clase de universo que tendríamos en función de la cantidad de materia que este contenga. Sin embargo, dejaremos ese punto del universo cerrado, abierto o plano, ya que, en uno de los comentarios muy recientes de esta colaboración ya quedaron explicados de manera suficiente.

Estudios cada vez más sofisticados de la radiación de fondo, que culminaron con las observaciones hechas por el satélite WAP de la NASA a principios de éste siglo XXI y del Planck Explorer de ESA un poco más tarde, mostraron que el Universo efectivamente está indistinguiblemente cerca de la plenitud, de modo que su densidad debería estar indistinguiblemente cerca de la Densidad crítica. Esto dio lugar al rompecabezas  de donde estaba la masa “desaparecida” (esa que llamamos materia oscura que, nunca se ha visto, ni produce radiación, ni sabemos como se hizo, de qué clase de partículas está conformada – si es que son partículas- y, un sin fin de interrogantes más que, ahora no sabemos contestar).

En realidad, la teoría de la inflación es todavía un trabajo en progreso, y, como en el caso de la GUT, existen diferentes variaciones o modelos sobre el tema. Lo que está claro de todo esto es que, no se puede negar, ni el esfuerzo realizado, ni el éxito alcanzado que, sin ser aún lo que se desea, sí es un paso importante en el conocimiento del Cosmos. Ahora sabemos de él muchísimo más que se sabía en los tiempos de Galileo, y, tanto la técnica como las matemáticas y la física, han desarrollado la Astronomía y la Astrofísica, hasta unos niveles encomiables, teniendo en cuenta que estamos estudiando una cosa muy, muy grande y cuyos objetos están muy, muy lejos.

Sin embargo, podemos obtener imágenes de galaxias lejanas y de nebulosas que se encuentran a miles o millones de años luz de la Tierra y, mediante técnicas del estudio del espectro, saber, de que materiales están formados.

Es aún muy grande el espacio oscuro que tenemos que alumbrar para conocer en plenitud nuestro vasto Universo, son muchas las zonas que están en la penumbra, y, debemos y tenemos la obligación de continuar profundizando en el saber del Universo que nos acoge.

Yo, que soy un enamorado del Universo y apasionado de todas las maravillas que encierra que, sin que lo pueda evitar me fascinan, a veces pienso en que, el Universo entero podía haber surgido de una fluctuación cuántica del vacío, gracias a la combinación de inflación y a una curiosa propiedad de la gravedad.

Esta curiosa propiedad de la gravedad es que guarda energía negativa. Cuando algo (¡cualquier cosa!) cae hacia debajo de un campo gravitacional (como el agua que se precipita desde la montaña) la energía es liberada………Pero eso, será otra historia que ya contaremos. Ahora, para no cerrar en falso el comentario, diré que, no existe ningún límite, en principio, en cuanta masa (en sentido estricto masa-energía, teniendo en mente E=mc2) puede tener una fluctuación cuántica, aunque cuanto más masiva sea una fluctuación, menos probable es que suceda.

emilio silvera

Características destacables

Canopo, la segunda estrella más brillante del firmamento, se encuentra en Carina. Merece especial atención Eta Carinae, una de las estrellas más masivas de la galaxia que se encuentra dentro de la Nebulosa de Carina (NGC 3372). Épsilon Carinae e Ípsilon Carinae son estrellas dobles observables con un pequeño telescopio. También en Carina se localiza una de las cefeidas más prominentes, l Carinae o HD 84810, que muestra una oscilación en su brillo desde magnitud 3,28 a 4,18 a lo largo de un período de 35,54 días.

Dado que la Vía Láctea atraviesa Carina, la constelación contiene varios cúmulos abiertos como NGC 2516 y IC 2602, este último conocido como las “Pléyades del Sur”.

Estrellas principales

• α Carinae (Canopo), segunda estrella más brillante del cielo, de magnitud -0,72, es una supergigante blanco-amarilla a 310 años luz de nosotros. Aunque se trata de una estrella del hemisferio sur puede observarse desde la costa africana del Mar Mediterráneo.
• β Carinae (Miaplacidus), después de Canopo la más brillante de la constelación (magnitud 1,67), una subgigante blanca.
• ε Carinae (Avior), de magnitud 1,86, cuyo nombre fue asignado en la década de 1930 al crearse The Air Almanac, un almanaque de navegación usado por las fuerzas aéreas británicas.
• η Carinae (Eta Carinae), una de las estrellas más masivas del universo, con una enorme luminosidad de alrededor de cuatro millones de veces la del Sol, y con una masa estimada entre 100 y 150 veces la masa de nuestra estrella local.
• ι Carinae (Aspidiske), de magnitud 2,21, una supergigante blanca a 690 años luz.
• υ Carinae, de magnitud 2,92, estrella binaria que puede ser resuelta con binoculares. La separación entre las componentes es de 5 segundos de arco.
• χ Carinae (Drys), subgigante azul de magnitud 3,46 distante 387 años luz.
• I Carinae (HD 90589) y HD 68456, estrellas blanco-amarillas de magnitud 4,00 y 4,76 repectivamente.
• S Carinae, estrella variable Mira cuyo brillo varía entre magnitud 4,5 y 9,9 en un ciclo de 149,49 días.
• AG Carinae, variable luminosa azul un millón de veces más luminosa que el Sol.
• PP Carinae (p Carinae), estrella Be de magnitud 3,36.
• HD 84810 (l Carinae), estrella variable cefeida, cuya magnitud oscila entre 3,28 y 4,18 en un ciclo de 35,54 días. Es una de las cefeidas más brillantes visible a simple vista.
• LHS 288, enana roja cercana a 15,6 años luz de distancia.
• HD 93129 y HD 93250, sistemas estelares masivos en la Nebulosa de Carina; la componente principal de HD 93129 es una de las estrellas más luminosas que se conocen.
• A1 (WR 43a), situado en NGC 3603, es uno de los sistemas binarios más masivos que se conocen.
• WR 20a, sistema binario compuesto por dos estrellas de Wolf-Rayet.
• Sher 25, distante supergigante azul que se piensa que está a punto de explotar como supernova.
• WD 0800-533, enana blanca que puede formar un sistema binario con una enana roja.

Objetos de cielo profundo

• NGC 2516, cúmulo abierto de gran tamaño, se encuentra a 1300 años luz. AR: 07h 58m 18.0s Dec: -60°52′00″ (Época 2000).
• NGC 2808, cúmulo globular grande y rico en estrellas. AR: 09h 12m 00.0s Dec: -64°52′00″ (Época 2000).
• NGC 3114, cúmulo abierto. AR: 10h 02m 42.0s Dec: -60°07′00″ (Época 2000).
• NGC 2867, nebulosa planetaria a 1,2º NNE de Aspidiske (ι Carinae), cuya estrella central es una estrella de Wolf-Rayet.
• Gran Nebulosa de Carina (NGC 3372), de magnitud de 6, rodeando la estrella Eta Carinae. AR: 10h 43m 48.0s Dec: -59°52′00″ (Época 2000).
• Cúmulo Theta Carinae (IC 2602), grupo de unas sesenta estrellas en donde θ Carinae es la más brillante. AR: 10h 43m 12.0s Dec: -64°24′00″ (Época 2000).
• Enana de Carina, pequeña galaxia satélite de la Vía Láctea.

Mitología

Los Argonautas en el poema de Apolonio de Rodas, fueron los compañeros que fueron con Jasón en la expedición cuyo objetivo era hallar el vellocino de oro, el nombre proviene del la navío Argo.

Pelías se convirtió en rey de Yolco tras destronar a Esón, este temeroso de que su hijo Jasón, quien era el heredero al trono, fuera asesinado lo envió a la cueva del centauro Quirón en donde recibió instrucción hasta que regreso a Yolco para reclamar su derecho al trono.

En su viaje a Yolco Jason perdió una de sus sandalias y al presentarse ante Pelías este recordó un antiguo oráculo que advertía sobre alguien con una sola sandalia que bajaría del monte para destronarlo y matarlo. Pelias accedió a devolver el trono a Jasón pero le exigió que cumpliera un supuesto pedido de regresar a su origen el vellocino de oro.

Jasón aceptó el encargo y ordenó a Argos la fabricación de una nave, esta embarcación tenía el don del habla y de la profecía. Después conformó la tripulación con los jóvenes más valientes de aquellos tiempos.

Los Argonautas partieron de la costa de Págasas, a su paso por la isla de Limnnos, habitada por mujeres, se unieron con ellas con la idea de que concibieran hijos varones; pasaron por Samotracia llegando a la tierra de los Doliones, donde su rey Cícico los acogieron, al partir los vientos los llevaron de nuevo a la costa en donde por error se enfrentaron a sus antiguos anfitriones resultando muertos el rey Cícico y su corte; En las costas de Mísia, las ninfas se apoderaron de Hilas, Hércules y Polifemo abandonaron el barco para ir en su ayuda y el viaje siguió sin ellos; Al pasar por la tierra del adivino ciego Fineo, lo libraron de las Harpías, y él en agradecimiento les dio la clave para evitar rocas Cianeas que destruían cualquier nave que se atreviera a pasar entre ellas.

Después de estas y otras aventuras la expedición llego al reino de Eetes. Jasón realizo una visita al monarca y le solicito la entrega del Vellocino de oro, el rey para entregárselo le pidió a cambio que domara los toros con pezuñas de bronce y que arara el campo y sembrara dientes de dragón que le entregaría.

Medea hija de Eetes, quien enamorada de Jasón se ofreció a ayudarle siempre y cuando Jasón la desposara. Le entregó un ungüento mágico para que lo aplicara en su cuerpo y escudo con lo que quedaría protegido contra el fuego y el hierro. Le advirtió que al sembrar los dientes del dragón se convertirían en soldados que lo asesinarían. Le indico que lanzara piedras sin ser visto y de este modo los confundiría haciendo que se pelearan y mataran entre ellos.

Jasón realizo estas tareas con éxito, pero Eetes incumplió su promesa, entonces Jasón, ayudado por Medea, durmió al dragón guardián, se apoderó del vellocino de oro y se fugaron. Cuando el rey Eetes descubrió la fuga y el hurto del vellocino de oro, se lanzó en su búsqueda. Medea, para retrasarlo, dio muerte a su hermano Apsirto, y lanzó al mar uno a uno sus miembros. Eetes, perdió en la persecución recogiendo las partes del cuerpo de su amado hijo.

De regreso, a su paso por la isla de las sirenas los argonautas fueron protegidos de sus cantos por Orfeo, músico de Tracia, con su melodiosa lira y voz; llegaron a Creta, en donde enfrentaron al gigante Talo con la ayuda, de los hechizos de Medea. Al llegar a Yolco, trayendo consigo el vellocino de oro, Jasón se enteró que Pelias, había asesinado a todos sus parientes y que además se negaba a entregarle el trono. Medea convenció a las hijas del rey a que le ayudaran a eliminarlo prometiéndoles la eterna juventud. Jasón asumió el trono y con Medea reinaron en Yolco, años más tarde concibieron un vástago, confiándole su educación al Centauro Quirón.

fuente: Wikipedia

La física moderna, ha asumido casi como un dogma el adagio «nada se pierde; nada se crea». En cualesquiera de los espacios del cosmos, pares de partículas, de toda masa y de toda especie, emergen para aniquilarse rápidamente. Este aparecer y desaparecer se asemeja a el «zumbido» de los vientos en el vacío. Esta febril actividad cósmica lleva el nombre de «fluctuación del vacío», y se rige por los principios cuánticos.

¿Y si el universo entero resultara de una fluctuación de este tipo? ¿Y si del «vacío primordial» hubiese surgido, hace quince mil millones de años, un cosmos de gran formato en el que galaxias, estrellas y planetas habitados hubiesen podido aparecer? La idea de poder «explicar» la creación del cosmos apela a lo más profundo del ser humano.

La gente ha reflexionado durante muchos siglos sobre esa cuestión. Unos creen que la solución ha de estar fuera del campo de la ciencia; creen que la creación del universo fue un acto divino. Otros rechazan totalmente el planteamiento, sostienen que el universo no empezó nunca, que siempre ha existido: punto de vista expuesto por el modelo de estado estacionario del universo. Pero todos los datos astronómicos apoyan el hecho de que nuestro universo era muy distinto en el pasado remoto y de que tuvo un origen concreto. Es muy posible que el universo sea infinitamente periódico, que tenga un ciclo de expansión, uno de contracción, uno de nueva expansión…pero, según las observaciones actuales, tal periodicidad, si es cierta, no puede demostrarse. Si bien un universo reciclado es una posibilidad, nada nos obliga a aceptarlo y, en aras de la sencillez, suponemos que el origen de nuestro universo es un acontecimiento único.

Si estudiamos el universo ateniéndonos a los modelos cosmológicos habituales, vemos que la temperatura y la densidad de la materia sigue aumentando sin límites a medida que retrocedemos en el tiempo. Luego llegamos a la singularidad estaciotiempo y las leyes física pierden sentido. De ahí, que se pueden decir muchas cosas sobre cómo pudo haber surgido nuestro universo. Sin embargo, cualesquiera de las ideas que se pueden esgrimir como posibles deben guardar en consideración las desigualdades de Heisenberg que especifican las condiciones de los «préstamos» de energía. Mientras más importantes son las sumas, más rápido debe ser el reembolso. Para el universo observable, la duración permitida no se cifraría en mil millones de años, sino en una ínfima fracción de segundo…

Para a cometer con esa condición, los científicos han recurrido a su habitual astucia y para cumplir con ese requisito, han considerado todas las formas de energía. Las masas se contabilizan como energías positivas (E = mc²), pero la energía de gravitación tiene un signo negativo. En un universo que tendría exactamente la densidad crítica, la suma de energías positivas sería numéricamente igual a la energía de gravedad. La energía total sería nula. ¡El universo podría emerger del vacío sin ningún préstamo!

Ahora bien, si se quiere que las ideas que se elaboran sobre el origen del universo tengan un sentido científico, conviene no olvidad el «método de postulación de Einstein». Este método consiste en conjeturar intuitivamente un postulado físico (que no puede comprobarse de modo directo) y deducir luego lógicamente sus consecuencias y poner después esos resultados a prueba, cotejándolos con la experiencia. Si la prueba falla, ha de rechazarse el postulado.

Los científicos tendrán que conjeturar un modelo físico correcto del origen del universo, desde luego, y hasta las leyes físicas que lo rigen. Pero nuestro conocimiento de las leyes físicas y de las características observadas del universo limitan severamente nuestra libertad de elección.

Los esfuerzos científicos por resolver un problema en cosmología abren a menudo toda una caja de Pandora de otros. Por ejemplo, las especulaciones acerca del universo inmediatamente después del Big Bang condujeron casi inevitablemente a consideraciones acerca de lo que hubo antes. Una hipótesis particularmente fascinante es la que propugna que nuestro universo sería una «burbuja» en un gran universo que contendría un número siempre creciente de ellas. Nuestro «momento de Planck» correspondería al momento en que nuestro mundo nació de una fluctuación cuántica en otro mundo. Del mismo modo, nuestro propio cosmos podría a su vez dar a luz otros mundos completamente desconectados. La clave de todas estas afirmaciones reside en la naturaleza de la «nada» y los campos escalares de la física moderna juegan un papel fundamental en estas generaciones espontáneas de universos.

En nuestra comprensión actual, la nada es el vacío absoluto. Pero para la física cuántica, un vacío es también algo más, una condición inherentemente inestable, en la que no existen ni el espacio ni el tiempo en el sentido clásico.

Según algunos teóricos, la nada que precedió al espacio y al tiempo pudo ser muy bien el mismo tipo de espuma fluctuante, como la que vimos en nuestra anterior sección sobre la era de Planck. Quizás engendrada por las vibraciones de supercuerdas, estas fluctuaciones del vacío pueden ser visualizadas como diminutas burbujas, como las que se muestran en la fig.13.02.01.1. Algunas burbujas simplemente aparecieron y desaparecieron, pero otras pudieron expandirse repentinamente para convertirse en todo un cosmos. En teoría, pues, pueden existir innumerables universos alternativos, cada uno una burbuja separada en que nadie, salvo en los relatos de ciencia-ficción, puede viajar de uno a otro.

Como las muñecas rusas, las matriuskas, este gran universo se presenta como un conjunto de mundos, que engloba otros mundos, y otros, y otros y así ad infinitum. Todas las escalas se parecen. El universo se perpetúa indefinidamente. Aquí un mundo muere; allá otro nace… Este gran universo no tiene fin. ¿Se puede decir por eso que no tiene comienzo? La verdad es de que los que se adhieren a esta idea, no se pronuncian con firmeza.

¿Qué pensar de estos escenarios grandiosos? Algunos científicos están entusiasmados porque las nuevas ideas basadas en la física cuántica pueden utilizarse para elaborar modelos matemáticos del origen mismo del universo que evitan una auténtica singularidad física. Estos modelos, por ahora, carecen todos de un soporte experimental concreto. Pero en las primerísimas etapas de elaboración de esas ideas teóricas, a los físicos no les preocupa la falta de apoyo experimental. Porque lo notable de estos modelos no es tanto que al final se demuestre que son correctos o erróneos, sino que sean posibles. Parece que el universo, pese a su inmensidad y a su origen ignoto, acabará dominado por la razón, porque es una entidad física.

De todas maneras, siempre en la ciencia hay un verdadero test que alude a la fertilidad de sus esquemas. ¿Proponen nuevas observaciones astronómicas, nuevas experiencias de laboratorio? ¿Acarrean en sus huellas intuiciones originales? ¿Dan acceso a nuevos palmos de realidad? ¿Permiten, incluso indirectamente, comprender más y mejor? El interés que les otorgaremos dependerá de las respuestas a estas preguntas. Si no, se arriesgan a seguir siendo temas amenos para los discursos de los banquetes de clausura de los congresos de físicos y astrofísicos…

Texto extraído de Astrocosmo

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar.  Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es.  Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagan infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas.  Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra habiendo tenido efectos catastróficos.  Somos afortunados al tener la protección de la luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el Planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución.

Cuando comento éste tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron.  Sin embargo, a aquel suceso catastrófico para los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo.  Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.

La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos.  Se desarrollo la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores.  Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que, hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros.  Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros, en comparación, llevamos tres días y, desde luego, ¡la que hemos formado!

En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario.  Hay algo inusual en esto.

El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro.  Al menos, en el primer sistema Solar habitado observado ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida- algo más extenso.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua.  En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la  radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el Universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un Universo grande y frío en el que, es difícil la aparición de la vida, y, en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono.  La mayoría de los estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el Universo se centran en formas de vida similares a nosotras que habiten en planetas parecidos a la Tierra y necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc.  En este punto, parece lógico recordar que antes de 1957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el Universo.

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía.  Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del Universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del Universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del Universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el Universo, se hablará de miles de millones de años.

Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.

Podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y, la vida no sería posible en ellos.  Aumentemos la constante de estructura fina más grande y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente.

Hay cambios infinitesimales que seguramente podrían ser soportados sin notar cambios perceptibles, como por ejemplo en la vigésima cifra decimal de la constante de estructura fina.  Si el cambio se produjera en la segunda cifra decimal, los cambios serían muy importantes.  Las propiedades de los átomos se alteran y procesos complicados como el plegamiento de las proteínas o la replicación del ADN pueden verse afectados de manera adversa. Sin embargo, para la complejidad química pueden abrirse nuevas posibilidades.  Es difícil evaluar las consecuencias de estos cambios, pero está claro que, si los cambios consiguen cierta importancia, los núcleos dejarían de existir, n se formarían células y la vida se ausentaría del planeta, siendo imposible alguna forma de vida.

Las constantes de la naturaleza ¡son intocables!

Ahora sabemos que el Universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y, la gravitación nos dice que la edad del Universo esta directamente ligada con otros propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.

Puesto que el Universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz.  Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso.  Como hemos visto, la densidad del Universo es hoy de poco más que 1 átomo por M³ de espacio.  Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres.  Si existe en el Universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.

La expansión del Universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotras, diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión, permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es solo una cuota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el Universo.

Cuando a solas pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos.  Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas, nosotros si podemos hacer todo eso y más.

La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón b, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina a, que es aproximadamente 1/137.  Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar.  Incrementemos b demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de Beta (a_F) el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.

Si en lugar de a versión b, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte a_F, junto con la de a, entonces, a menos que  a_F > 0,3 a^½, los elementos como el carbono no existirían.

No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos.Si aumentamos a_F en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón →  helio-2.

Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros.  Por el contrario, si a_F decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida

emilio silvera

En sus formas más tardías los zijs llegaron a ser unos documentos formados por varios cientos de páginas de textos y tablas. Algunos aspectos de la astronomía matemática que se podía encontrar en un zij típico incluían: trigonometría; astronomía esférica; ecuaciones solares, lunares y planetarias; latitudes lunares y planetarias; posiciones planetarias; paralajes; visibilidad solar y planetaria; geografía matemática (lista de ciudades con sus coordenadas geográficas correspondientes) con lo que se determina la dirección de la Meca; uranometría (tablas de estrellas fijas con sus coordenadas), y, no en menor proporción, astrología matemática.

En uno de estos zij, el famoso astrónomo egipcio Ibn Yunus describe cuarenta conjunciones planetarias y treinta eclipses lunares. Aplicando lo que sabemos actualmente sobre las posiciones de los planetas, se llega a la conclusión de que los resultados de Yunus son absolutamente correctos.

Aunque la religión no fue la única fuerza impulsora que espoleó el crecimiento de la astronomía en el mundo islámico –el hecho de ser una sociedad tolerante, multirracial y de una gran erudición, con una lengua predominante, el árabe, también fomentó este crecimiento-, las cuestiones sacras desempeñaron asimismo un importante papel.

El Islam necesitaba resolver de algún modo el problema de orientar exactamente hacia La Meca todas sus estructuras sagradas, así como a las personas que realizaban los cultos diarios. La cartografía de los cielos surgió de esta necesidad de fijar las coordenadas de los lugares santos y la dirección correcta,  o gibla, de la orientación hacia la Cava, el altar de La Meca hacia el cual se vuelven los musulmanes cinco veces al día para rezar sus oraciones.

Pero ¿hacia donde está La Meca? Probablemente en los primeros tiempos las autoridades religiosas determinaron la gibla observando ciertos cuerpos celestes, tales como la estrella de Belén, que estaban en la dirección que en general tomaban los peregrinos cuando caminaban hacia La Meca. La propia Cava está alineada con unas direcciones específicas; su eje principal (meridional) se sitúa hacia el punto por donde sale la estrella Canope; su eje secundario, el de las fachadas este u oeste. Se alinea con el punto por donde el Sol sale el  solsticio de verano y se pone en el solsticio de invierno. Un experto situado en un altar distante tenía que idear algún procedimiento para orientarse hacia el segmento de la Cava correspondiente a su ubicación, como si realmente se encontrara frente a ese segmento del perímetro de la Cava.

Al llegar el siglo IX, los astrónomos ya utilizaban instrumentos de cálculo trigonométrico y de otros tipos para determinar la gibla a partir de coordenadas geográficas. El enigma se convirtió muy pronto en un problema de astronomía esférica que utilizaba el cenit de la localidad en cuestión. En el tratado de geografía matemática de al-Biruni, por ejemplo, el objetivo era determinar la gibla correspondiente a Ghazni, Afganistán.

En el siglo IX, el gran mecenas de la ciencia el califa abasí al-Mamun, reunió a varios astrónomos en Bagdad para crear la casa de la Sabiduría (Bait al-Hikmah). Allí los astrónomos llevaron a cabo observaciones del Sol y de la Luna, con el fin de determina la latitud y la longitud locales para fijar la gibla. Recopilaron algunos de los mejores resultados de un zij titulado “Lo Comprobado” (al-Mumtahan).

Al-Biruni desarrolló técnicas para medir la Tierra y las distancias sobre ella utilizando la triangulación. Descubrió que el radio de la Tierra era 6.339,6 Kilómetros, un valor que no se obtuvo en Occidente hasta el siglo XVI. Uno de sus zijs contiene una tabla que da las coordenadas de seiscientos lugares, casi todos conocidos por él directamente.

Sin embargo, no todas las mediciones fueron hechas por el propio Biruni, sino que algunas las tomó de una tabla similar realizada por al-Jwarizmi (Parece ser que al-Biruni se dio cuenta de que, por lo que respecta a los lugares medidos tanto por al-Jwarismi como por Tolomeo, los valores obtenidos por al-Jwarismi eran los más precisos. Este personaje realizó también mediciones sobre la velocidad de la luz y constató que ésta, era inmensa si la comparaba con la del sonido.

La fascinación árabe por los aparatos mecánicos fomentó el desarrollo de la primera colección importante de instrumentos astronómicos diseñados para conseguir datos precisos sobre el tiempo, así como sobre el movimiento y la posición de los cuerpos celestes.

Lo dejo aquí, ya que, hablar de la Astronomía del Islam requeriría todo un tratado y una lista interminable de personajes que, como Thabit ibn Qurrah que realizó observaciones en la fundación de al-Mamun en Bagdad y en el siglo XI Ibn Yunus dirigió un equipo de observadores en El Cairo. En un Observatorio palaciego de Ghazni, en Afganistán, al Biruni consiguió y suministró unos datos que formaron la base sobre la que se realizaron los zijs más importantes de la astronomía islámica.

Tycho Brahe siempre ha sido presentado ante los estudiantes occidentales como el maestro de la creación y utilización de instrumentos anteriores al telescopio. La realidad es que al-Mamun construyó en el año 829 un esplendido observatorio y lo equipó con un sextante de piedra cuyo radio media unos 17 metros y con un cuadrante de 6 metros de radio. Este cuadrante era mayor que el famoso instrumento construido por Tycho Brahe siete siglos más tarde. Los sextantes de Beg  llegaban a tener un radio de hasta 55 metros y se decía que el margen de error de sus instrumentos era tan aceptable, o más, que el de los instrumentos de Tycho Brahe construido un siglo más tarde. La obra teórica de los árabes fue también superior. Tycho Brahe llegó a la conclusión de que la Tierra no hacía movimiento de rotación alguno, haciendo así que la astronomía retrocediera varios siglos.

La Astronomía árabe fue muy importante para que Occidente saliera del oscurantismo cosmológico en el que se vio inmersa durante toda la Edad Media. Ellos, los árabes, salvaron documentos y crearon instrumentos que aún hoy día, son el asombro del mundo.

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H, He, (Li, Be, B) C, N, O… Fe

¿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.

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

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 , lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).

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

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

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.

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.

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.

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.

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El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerológicas. Esas diferencias se refieren fundamentalmente a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente. Entre las moléculas que lo forman se ejercen unas fuerzas, llamadas de Van der Waals, que pueden considerarse como residuales de las fuerzas electromagnéticas, algo más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como en el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

Al igual que para los cristales de hielo, en la mayoría de los silicatos la información que soportan es pequeña, aunque conviene matizar este punto.  Para un cristal ideal así sería en efecto, pero ocurre que en la realidad el cristal ideal es una abstracción, ya que en el cristal real existen aquí y allá los llamados defectos puntuales que trastocan la periodicidad espacial propia de las redes ideales. Precisamente esos defectos puntuales podían proporcionar una mayor información.

Si prescindimos de las orgánicas, el resto de las moléculas que resultan de la combinación entre los diferentes átomos no llega a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta ranozable suponer que toda la enorme variedad de moléculas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evolución de los átomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La molécula poseería mayor orden que los átomos de donde procede, esto es, menor entropía. En su formación, el ambiente se habría desordenado al ganar entropía en una cierta cantidad tal, que arrojarse un balance total positivo.

No puedo dejar pasar la oportunidad, aunque sea de pasada, de mencionar las sustancias.

Las así llamadas, son cuerpos formados por moléculas idénticas, entre las cuales pueden o no existir enlaces químicos. Veremos varios ejemplos.  Las sustancias como el oxígeno, cloro, metano, amoníaco, etc, se presentan en estado gaseoso en condiciones ordinarias de presión y temperatura. Para su confinamiento se embotellan, aunque existen casos en que se encuentran mezcladas en el aire (os podéis dar una vueltecita por el polo químico de Huelva).

En cualquier caso, un gas como los citados consiste en un enjambre de las moléculas correspondientes. Entre ellas no se ejercen fuerzas, salvo cuando colisionan, lo que hacen con una frecuencia que depende de la concentración, es decir, del número de ellas que están concentradas en la unidad de volumen; número que podemos calcular conociendo la presión y temperatura de la masa de gas confinada en un volumen conocido.

Decía que no existen fuerzas entre las moléculas de un gas. En realidad es más exacto que el valor de esas fuerzas es insignificante porque las fuerzas residuales de las electromagnéticas, a las que antes me referí, disminuyen más rápidamente con la distancia que las fuerzas de Coulomb; y esta distancia es ordinariamente de varios diámetros moleculares.

Podemos conseguir que la intensidad de esas fuerzas aumente tratando de disminuir la distancia media entre las moléculas. Esto se puede lograr haciendo descender la temperatura, aumentando la presión o ambas cosas.  Alcanzada una determinada temperatura, las moléculas comienzan a sentir las fuerzas de Van der Waals y aparece el estado líquido; si se sigue enfriando aparece el sólido. El orden crece desde el gas al líquido, siendo el sólido el más ordenado. Se trata de una red tridimensional en la que los nudos o vértices del entramado están ocupados por moléculas.

Todas las sustancias conocidas pueden presentarse en cualquiera de los tres estados de la materia (estados ordinarios y cotidianos en nuestras vidas del día a día).

Si las temperaturas reinantes, como decíamos en páginas anteriores, es de miles de millones de grados, el estado de la materia es el plasma, el material más común del universo, el de las estrellas (aparte de la materia oscura, que no sabemos ni lo que es, ni donde está, ni que “estado” es el suyo).

En condiciones ordinarias de presión, la temperatura por debajo de la cual existe el líquido y/o sólido depende del tipo de sustancia. Se denomina temperatura de ebullición o fusión la que corresponde a los sucesivos equilibrios (a presión dada) de fases: vapor ↔ líquido ↔ sólido. Estas temperaturas son muy variadas, por ejemplo, para los gases nobles son muy bajas; también para el oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂). En cambio, la mayoría de las sustancias son sólidos en condiciones ordinarias (grasas, ceras, etc).

Las sustancias pueden ser simples y compuestas, según que la molécula correspondiente tenga átomos iguales o diferentes. El número de las primeras es enormemente inferior al de las segundas.

El concepto de molécula, como individuo físico y químico, pierde su significado en ciertas sustancias que no hemos considerado aún. Entre ellas figuran las llamadas sales, el paradigma de las cuales es la sal de cocina. Se trata de cloruro de  sodio, por lo que cualquier estudiante de E.G.B. escribiría sin titubear su fórmula: Cl Na. Sin embargo, le podríamos poner en un aprieto si le preguntásemos dónde se puede encontrar aisladamente individuos moleculares que respondan a esa composición. Le podemos orientar diciéndole que en el gas Cl H o en el vapor de agua existen moléculas como individualidades. En realidad y salvo casos especiales, por ejemplo, a temperaturas elevadas, no existen moléculas aisladas de sal, sino una especie de molécula gigante que se extiende por todo el cristal. Este edificio de cristal de sal consiste en una red o entramado, como un tablero de ajedrez de tres dimensiones, en cuyos nudos o vértices se encuentran, alternativamente, las constituyentes, que no son los átomos de Cl y Na sino los iones Cl^- y Na⁺.  El primero es un átomo de Cl que ha ganado un electrón, completándose todos los orbitales de valencia; el segundo, un átomo de Na que ha perdido el electrón del orbital s.

Cuando los átomos de Cl y Na interaccionan por aproximarse suficientemente sus nubes electrónicas, existe un reajuste de cargas, porque el núcleo de Cl atrae con más fuerza los electrones que el de Na, así uno pierde un electrón que gana el otro. El resultado es que la colectividad de átomos se transforma en colectividad de iones, positivos los de Na y negativos los de Cl. Las fuerzas electromagnéticas entre esos iones determinan su ordenación en un cristal, el Cl Na. Por consiguiente, en los nudos de la red existen, de manera alternativa, iones de Na e iones de Cl, resultando una red mucho más fuerte que en el caso de que las fuerzas actuantes fueran de Van der Waals. Por ello, las sales poseen puntos de fusión elevados en relación con los de las redes moleculares.

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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.

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.  Sin dudarlo, J. M. y P. formarán parte de un hermoso jardín perfumado y lleno de aromas que la brisa regalará a los que pasen cerca de allí.

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 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.

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?

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.

Allí dentro, en el interior del agujero negro, no existen ni el tiempo ni el espacio; es como un objeto que estando en nuestro universo (deja sentir su fuerza gravitatoria y engulle estrellas), al mismo tiempo no está aquí.

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

Así que, en el presente trabajo, vamos a explicar una serie de cosas que ocurren y están aquí con nosotros en el Universo, e incluso, formar parte de nosotros mismos o hace posible que nosotros podamos estar aquí.

¿Que haríamos por ejemplo, sin la Gravedad que nos mantiene bien unidos a la superficie del planeta ?

¿Por qué la velocidad de la luz es el límite que impone el Universo a la materia para moverse?

El comienzo de este trabajo, la primera media página, está lleno de preguntas y, podríamos llenar toda la libreta preguntando algunas de las cosas que no sabemos.

Fue Popper el que dijo: “ cuánto más se y más profundizo en el conocimiento de las cosas, más consciente soy de lo poco que se.  Mi conocimiento es limitado, mi ignorancia …,  Infinita.”

Procuremos reducir esa ignorancia, al menos para que no sea infinita con el conocimiento de algunas cuestiones.  Empezaré por explicar lo que se entiende por …………

Curvatura del Espacio-Tiempo

Hay que entender que el espacio-tiempo es la descripción en cuatro dimensiones del Universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.

De acuerdo con la relatividad especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar.  El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como los son las posiciones en el espacio (enclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo.  La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de línea de Universo.  La relatividad general, nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

La curvatura del espacio tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos.  La relatividad general de Einstein, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo está íntimamente relacionado con la distribución de materia en el Universo y, nos dice que, el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o Galaxias ( entre otros ).

En un espacio de sólo dos dimensiones, como una lámina de goma plana, la geometría de Enclides se aplica de manera que la suma de los ángulos internos de un triángulo en la lámina es de 180°.  Si colocamos un objeto masivo sobre la lámina de goma, la lámina se distorsionará y los caminos de los objetos que se muevan sobre ella se curvaran.  Esto es en esencia, lo que ocurre en relatividad general.

En los modelos cosmológicos más sencillos basados en los modelos de Friedmann, la curvatura de espacio-tiempo está relacionada simplemente con la densidad media de la materia, y se describe por una función matemática denominada métrica de Robertson-Walker.  Si un universo tiene una densidad mayor que la densidad crítica, se dice que tiene curvatura positiva, queriendo decir que el espacio-tiempo está curvado sobre sí mismo, como la superficie de una esfera; la suma de los ángulos de un triángulo que se dibuje sobre la esfera es entonces mayor que 180°.  Dicho universo sería infinito y se expandiría para siempre, es el universo abierto.  Un universo de Einstein-de Siher tiene densidad crítica exacta y es, por consiguiente, espacialmente plano (endideo) infinito en el espacio y en el tiempo.

Representación Gráfica de los espacios que dan lugar a los tres posibles formas de Universo antes referida en función de la densidad Crítica que hará un universo plano (omitidas).

Un universo plano, un universo abierto ó un universo curvo y cerrado.

Hemos mencionado antes la relatividad del tiempo que para el mismo suceso será distinto en función de quien sea el que cronometre, por ejemplo, el tiempo transcurre más despacio para el astronauta que en nave espacial viaja a velocidades próximas a c, la velocidad de la luz.  Según la teoría de la relatividad especial de Einstein, en el caso antes señalado, el tiempo del astronauta viajero avanza más lentamente en un factor que está bien determinado por su ecuación en Físicza. La ecuación, cuando lo mide un sistema de referencia que viaja a una velocidad v relativa a otro sistema de referencia; c es la velocidad de la luz.  Este principio ha sido verificado de muchas maneras; por ejemplo, comparando las vidas medias de los muones rápidos, que aumentan con la velocidad de las partículas en una cantidad predicha en este factor de la anterior ecuación.

Un ejemplo sencillo de la dilatación del tiempo es la conocida paradoja de los gemelos.  Uno viaja al espacio y el otro lo espera en la Tierra, el primero hace un viaje a la velocidad de la luz hasta Alfa de Centauri y regresa, cuando baja de la nave espacial, tiene 8′6 años más que cuando partió de la Tierra.  Sin embargo, el segundo gemelo que esperó en el planeta Tierra, el regreso de su hermana, era ya un viejo jubilado.  El tiempo transcurrido había pasado más lento para el gemelo viajero.

Otra curiosidad de la relatividad especial es la que expresó Einstein mediante su famosa fórmula de E= mc² que, nos viene a decir que masa y energía son dos aspectos de una misma cosa.  Podríamos considerar que la masa (materia), es energía congelada.  La bomba atómica demuestra la certeza de esta ecuación.

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El astrónomo de la Universidad de Arizona George Rieke ha afirmado que el nuevo telescopio será mejor, más grande y con capacidad de funcionar en una nueva longitud de onda. Así, según Rieke, “Webb”abrirá nuevas posibilidades en la exploración del Universo, tal y como sucedió en la última década con los hallazgos hechos por el “Hubble”.

Tras casi 15 años de operaciones, el “Hubble” ha comenzado a sufrir el desgaste de sus baterías y diversos desperfectos en sus giroscopios. La NASA ha descartado enviar misiones tripuladas para repararlo. Esta decisión ha causado polémica. Gran parte de la comunidad científica acusa a la agencia espacial de cruzarse de brazos ante la pérdida de uno de sus más valiosos instrumentos.

Entre los logros del “Hubble” destacan que constató la existencia de los llamados “agujeros negros”, de los cuásares y de misteriosos soles en los extramuros del Universo. En el año 2012 será arrastrado por la fuerza de la gravedad hasta desintegrarse en su choque con la atmósfera terrestre.

Características del “Webb”

El telescopio espacial “Webb” con un espejo plegable de 6,5 metros recogerá longitudes de onda que irán de los 0,6 a los 28 micrómetros y podrá observar sin distorsiones el nacimiento de estrellas y la formación de galaxias en la eterna expansión del Universo.

Con un escudo que bloqueará la luz del Sol, la Tierra y la Luna, el nuevo telescopio, de siete toneladas, será puesto en órbita por un cohete “Ariane 5″ de la Agencia Espacial Europea a una distancia permanente de 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta, en lo que los astrónomos denominan el Punto Lagrange 2.

El problema con el que se puede encontrar este nuevo telescopio es el presupuesto. La construcción del “Webb” fue propuesta a un costo de 1.500 millones de dólares (1.200 millones de euros). Sin embargo, esa suma ya ha aumentado a 2.500 millones de dólares (2.000 millones de euros) y podría subir más todavía si la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio de EEUU (NASA) insiste en utilizar un cohete “Boeing Delta 4″ en vez del “Ariane” europeo.

Proyectos de la NASA

Por otro lado, entre los nuevos proyectos de la NASA figura el retorno de los transbordadores a las misiones espaciales y el desarrollo de las naves que los sustituirán a partir de la próxima década. A largo plazo se contempla el retorno del hombre a la Luna, la preparación de misiones tripuladas a Marte y el lanzamiento de sondas robóticas a otros planetas.

Según Hecht, el destino final del “Webb” deberá resolverse en los próximos meses, cuando la NASA haga una nueva evaluación de sus prioridades astrofísicas, lo que incluiría un nuevo diseño que reduciría su tamaño sin alterar su capacidad científica.

Está claro que, el sentido de poner de nuevo aquí este comentario es, principalmente debido a que, el Estado Norteamericano está recortando los presupuestos dedicados a proyectos espaciales. Ha comenzado por el de las nuevas  Lanzaderas espaciales y, veremos en que ternmina.

¿Verá el Webb alguna vez el Universo para que nos lo pueda mostrar?

emilio silvera

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza.

Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

La cosmología  sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que nos es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

Ya ahí tenemos pruebas de historia.  Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones.

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

Hemos llegado a dominar técnicas asombrosas que nos facilitan ver aquello que, prohibido para nuestro físico, sólo lo podemos alcanzar mediante sofisticados aparatos que bien nos introduce en el universo microscópico de los átomos, o, por el contrario nos llevan al Universo profundo y nos enseña galaxias situadas a cientos y miles de millones de años-luz de la Tierra.

Cuando vemos esos objetos cosmológicos lejanos, cuando estudiamos una galaxia situada a 100.000 mil años-luz de nosotros, sabemos que nuestros telescopios la pueden captar gracias a que, la luz de esa galaxia, viajando a 300.000 Km/s llegó a nosotros después de ese tiempo, y, muchas veces, no es extraño que el objeto que estamos viendo ya no exista o si existe, que su conformación sea diferente habiéndose transformado en diferentes transiciones de fase que la evolución en el tiempo ha producido.

En el ámbito de lo muy pequeño, vemos lo que está ahí en ese momento pero, como se explica más arriba, en realidad, también nos lleva al pasado, a los inicios de cómo todo aquello se formó y con qué componentes.

Estas y otras muchas maravillas son las que nos permitirán, en un futuro relativamente cercano, que podamos hacer realidad muchos sueños largamente dormidos en nuestras mentes.

emilio silvera

Probablemente no es fácil mantener una larga vida en un planeta del Sistema solar.  Poco a poco hemos llegado a apreciar cuán precaria es.  Dejando a un lado los intentos que siguen realizando los seres vivos de extinguirse a sí mismos, agotar los recursos naturales, propagan infecciones letales y venenos mortales y emponzoñar la atmósfera, también existen serias amenazas exteriores.

Los movimientos de cometas y asteroides, a pesar de tener la defensa de Júpiter, son una seria y cierta amenaza para el desarrollo y persistencia de vida inteligente en las primeras etapas.  Los impactos no han sido infrecuentes en el pasado lejano de la Tierra habiendo tenido efectos catastróficos.  Somos afortunados al tener la protección de la luna y de la enorme masa de Júpiter que atrae hacia sí los cuerpos que llegan desde el exterior desviándolos de su probable trayectoria hacia nuestro planeta.

La caída en el Planeta de uno de estos enormes pedruscos podría producir extinciones globales y retrasar en millones de años la evolución.

Cuando comento éste tema no puedo evitar el recuerdo del meteorito caído en la Tierra que impactó en la península de Yucatán hace 65 millones de años, al final de la Era Mesozoica, cuando según todos los indicios, los dinosaurios se extinguieron.  Sin embargo, a aquel suceso catastrófico para los grandes lagartos, en realidad supuso que la Tierra fue rescatada de un callejón sin salida evolutivo.  Parece que los dinosaurios evolucionaron por una vía que desarrollaba el tamaño físico antes que el tamaño cerebral.

La desaparición de los dinosaurios junto con otras formas de vida sobre la Tierra en aquella época, hizo un hueco para la aparición de los mamíferos.  Se desarrollo la diversidad una vez desaparecidos los grandes depredadores.  Así que, al menos en este caso concreto, el impacto nos hizo un gran favor, ya que, hizo posible que 65 millones de años más tarde pudiéramos llegar nosotros.  Los dinosaurios dominaron el planeta durante 150 millones de años; nosotros, en comparación, llevamos tres días y, desde luego, ¡la que hemos formado!

En nuestro sistema solar la vida se desarrolló por primera vez sorprendentemente pronto tras la formación de un entorno terrestre hospitalario.  Hay algo inusual en esto.

El secreto reside en el tiempo biológico necesario para desarrollar la vida y el tiempo necesario para desarrollar estrellas de segunda generación y siguientes que en novas y supernovas cristalicen los materiales complejos necesarios para la vida, tales como el hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, carbono, etc.

Parece que la similitud en los “tiempos” no es una simple coincidencia.  El argumento, en su forma más simple, lo introdujo Brandon Carter y lo desarrolló John D. Barrow por un lado y por Frank Tipler por otro.  Al menos, en el primer sistema Solar habitado observado ¡el nuestro!, parece que sí hay alguna relación entre t(bio) y t(estrella) que son aproximadamente iguales el t(bio) –tiempo biológico para la aparición de la vida- algo más extenso.

La evolución de una atmósfera planetaria que sustente la vida requiere una fase inicial durante la cual el oxígeno es liberado por la fotodisociación de vapor de agua.  En la Tierra esto necesitó 2.400 millones de años y llevó el oxígeno atmosférico a aproximadamente una milésima de su valor actual.  Cabría esperar que la longitud de esta fase fuera inversamente proporcional a la intensidad de la  radiación en el intervalo de longitudes de onda del orden de 1000-2000 ángstroms, donde están los niveles moleculares clave para la absorción de agua.

Este simple modelo indica la ruta que vincula las escalas del tiempo bioquímico de evolución de la vida y la del tiempo astrofísico que determina el tiempo requerido para crear un ambiente sustentado por una estrella estable que consume hidrógeno en la secuencia principal y envía luz y calor a los planetas del Sistema Solar que ella misma forma como objeto principal.

A muchos les cuesta trabajo admitir la presencia de vida en el Universo como algo natural y corriente, ellos abogan por la inevitabilidad de un Universo grande y frío en el que, es difícil la aparición de la vida, y, en el supuesto de que ésta aparezca, será muy parecida a la nuestra.

Los biólogos, sin embargo, parecen admitir sin problemas la posibilidad de otras formas de vida, pero no están tan seguros de que sea probable que se desarrollen espontáneamente, sin un empujón de formas de vida basadas en el carbono.  La mayoría de los estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el Universo se centran en formas de vida similares a nosotras que habiten en planetas parecidos a la Tierra y necesiten agua y oxígeno o similar con una atmósfera gaseosa y las demás condiciones de la distancia entre el planeta y su estrella, la radiación recibida, etc.  En este punto, parece lógico recordar que antes de 1957 se descubrió la coincidencia entre los valores de las constantes de la Naturaleza que tienen importantes consecuencias para la posible existencia de carbono y oxígeno, y con ello para la vida en el Universo.

Hay una coincidencia o curiosidad adicional que existe entre el tiempo de evolución biológico y la astronomía.  Puesto que no es sorprendente que las edades de las estrellas típicas sean similares a la edad actual del Universo, hay también una aparente coincidencia entre la edad del Universo y el tiempo que ha necesitado para desarrollar formas de vida como nosotros.

Si miramos retrospectivamente cuánto tiempo han estado en escena nuestros ancestros inteligentes (Homo sapiens) vemos que han sido sólo unos doscientos mil años, mucho menos que la edad del Universo, trece mil millones de años, o sea, menos de dos centésimos de la Historia del Universo.  Pero si nuestros descendientes se prolongan en el futuro indefinidamente, la situación dará la vuelta y cuando se precise el tiempo que llevamos en el Universo, se hablará de miles de millones de años.

Brandon Carter y Richard Gott han argumentado que esto parece hacernos bastante especiales comparados con observadores en el futuro muy lejano.

Podríamos imaginar fácilmente números diferentes para las constantes de la Naturaleza de forma tal que los mundos también serían distintos al planeta Tierra y, la vida no sería posible en ellos.  Aumentemos la constante de estructura fina más grande y no podrá haber átomos, hagamos la intensidad de la gravedad mayor y las estrellas agotarán su combustible muy rápidamente, reduzcamos la intensidad de las fuerzas nucleares y no podrá haber bioquímica, y así sucesivamente.

Hay cambios infinitesimales que seguramente podrían ser soportados sin notar cambios perceptibles, como por ejemplo en la vigésima cifra decimal de la constante de estructura fina.  Si el cambio se produjera en la segunda cifra decimal, los cambios serían muy importantes.  Las propiedades de los átomos se alteran y procesos complicados como el plegamiento de las proteínas o la replicación del ADN pueden verse afectados de manera adversa. Sin embargo, para la complejidad química pueden abrirse nuevas posibilidades.  Es difícil evaluar las consecuencias de estos cambios, pero está claro que, si los cambios consiguen cierta importancia, los núcleos dejarían de existir, n se formarían células y la vida se ausentaría del planeta, siendo imposible alguna forma de vida.

Las constantes de la naturaleza ¡son intocables!

Ahora sabemos que el Universo tiene que tener miles de millones de años para que haya transcurrido el tiempo necesario par que los ladrillos de la vida sean fabricados en las estrellas y, la gravitación nos dice que la edad del Universo esta directamente ligada con otros propiedades como la densidad, temperatura, y el brillo del cielo.

Puesto que el Universo debe expandirse durante miles de millones de años, debe llegar a tener una extensión visible de miles de millones de años luz.  Puesto que su temperatura y densidad disminuyen a medida que se expande, necesariamente se hace frío y disperso.  Como hemos visto, la densidad del Universo es hoy de poco más que 1 átomo por M³ de espacio.  Traducida en una medida de las distancias medias entre estrellas o galaxias, esta densidad tan baja muestra por qué no es sorprendente que otros sistemas estelares estén tan alejados y sea difícil el contacto con extraterrestres.  Si existe en el Universo otras formas de vía avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada, entonces, como nosotros, habrán evolucionado sin ser perturbadas por otros seres de otros mundos hasta alcanzar una fase tecnológica avanzada.

La expansión del Universo es precisamente la que ha hecho posible que el alejamiento entre estrellas con sus enormes fuentes de radiación, no incidieran en las células orgánicas que más tarde evolucionarían hasta llegar a nosotras, diez mil millones de años de alejamiento continuado y el enfriamiento que acompaña a dicha expansión, permitieron que, con la temperatura ideal y una radiación baja los seres vivos continuaran su andadura en este planeta minúsculo, situado en la periferia de la galaxia que comparado al conjunto de esta, es solo una cuota de polvo donde unos insignificantes seres laboriosos, curiosos y osados, son conscientes de estar allí y están pretendiendo determinar las leyes, no ya de su mundo o de su galaxia, sino que su osadía ilimitada les lleva a pretender conocer el destino de todo el Universo.

Cuando a solas pienso en todo esto, la verdad es que no me siento nada insignificante y nada humilde ante la inmensidad de los cielos.  Las estrellas pueden ser enormes y juntas, formar inmensas galaxias… pero no pueden pensar ni amar; no tienen curiosidad ni en ellas está el poder de ahondar en el porqué de las cosas, nosotros si podemos hacer todo eso y más.

La estructura de los átomos y las moléculas está controlada casi por completo por dos números: la razón entre las masas del electrón y el protón b, que es aproximadamente igual a 1/1.836, y la constante de estructura fina a, que es aproximadamente 1/137.  Supongamos que permitimos que estas dos constantes cambien su valor de forma independiente y supongamos también (para hacerlo sencillo) que ninguna otra constante de la Naturaleza cambie. ¿Qué le sucede al mundo si las leyes de la naturaleza siguen siendo las mismas?

Si deducimos las consecuencias pronto encontramos que no hay muchos espacios para maniobrar.  Incrementemos b demasiado y no puede haber estructuras moleculares ordenadas porque es el pequeño valor de Beta (a_F) el que asegura que los electrones ocupen posiciones bien definidas alrededor de un núcleo atómico y las cargas negativas de los electrones igualan las cargas positivas de los protones haciendo estable el núcleo y el átomo.

Si en lugar de a versión b, jugamos a cambiar la intensidad de la fuerza nuclear fuerte a_F, junto con la de a, entonces, a menos que  a_F > 0,3 a^½, los elementos como el carbono no existirían.

No podrían existir químicos orgánicos, no podrían mantenerse unidos.Si aumentamos a_F en solo un 4 por 100, aparece un desastre potencial porque ahora puede existir un nuevo núcleo de helio, el helio-2, hecho de 2 protones y ningún neutrón, que permite reacciones nucleares directas y más rápidas que de protón + protón →  helio-2.

Las estrellas agotarían rápidamente su combustible y se hundirían en estados degenerados o en agujeros negros.  Por el contrario, si a_F decreciera en un 10 por 100, el núcleo de deuterio dejaría de estar ligado y se bloquearía el camino a los caminos astrofísicos nucleares hacia los elementos bioquímicos necesarios para la vida

emilio silvera

Tales universos de dos tiempos habían sido propuestos por Milne y fueron las primeras sugerencias de que G podría no ser constante. Unos procesos, como la desintegración radiactiva o los ritmos de interacción molecular, podrían ser constantes sobre una escala de tiempo pero significativamente variables con respecto a la otra. Esto daba lugar a un escenario en el que la bioquímica que sustentaba la vida sólo se hacía posible después de una particular época cósmica, Haldane sugiere que:

“Hubo, de hecho, un momento en el que se hizo posible por primera vez vida de cualquier tipo, y las formas superiores de vida sólo pueden haberse hecho posibles en una fecha posterior.  Análogamente, un cambio en las propiedades de la materia puede explicar algunas de las peculiaridades de la geología precámbrica.”

Este imaginativo escenario no es diferente del que ahora se conoce como “equilibrio interrumpido”, en el que la evolución ocurre en una sucesión discontinua de brotes acelerados entre los que se intercalan largos periodos de cambio lento. Sin embargo, Haldane ofrece una explicación para los cambios.

Lo que tienen en común todas estas respuestas a las ideas de Eddington y Dirac es una apreciación creciente de que las constantes de la naturaleza desempeñan un papel cosmológico vital:

Existe un lazo entre la estructura del universo en conjunto y las condiciones locales internas que se necesitan para que la vida se desarrolle y persista. Si las constantes tradicionales varían, entonces las teorías astronómicas tienen grandes consecuencias para la biología, la geología y la propia vida.

No podemos descartar la idea ni abandonar la posibilidad de que algunas “constantes” tradicionales de la naturaleza pudieran estar variando muy lentamente durante el transcurso de los miles de millones de años de la historia del universo. Es comprensible por tanto el interés por los grandes números que incluyen las constantes de la naturaleza. Recordemos que Newton nos trajo su teoría de la Gravedad Universal, que más tarde mejora Einstein y que, no sería extraño, en el futuro mejorará algún otro con una nueva teoría más completa y ambiciosa que explique lo grande (el cosmos) y lo pequeño (el átomo), las partículas (la materia) y la energía por interacción de las cuatro fuerzas fundamentales.

¿Será la teoría de Supercuerdas ese futuro?

Me referiré ahora aquí a un físico extraño. Se sentía igualmente cómodo como matemático, como físico experimental, como destilador de datos astronómicos complicados o como diseñador de sofisticados instrumentos de medida.

Tenía los intereses científicos más amplios y diversos que imaginarse pueda. Él decía que al final del camino todos los conocimientos convergen en un solo punto, el saber.

Así de curioso, ya podéis imaginar que fue uno de los que de inmediato se puso manos a la obra para comprobar la idea de la constante gravitatoria variable de Dirac que podía ser sometida a una gran cantidad de pruebas observacionales, utilizando los datos de la geología, la paleontología, la astronomía, la física de laboratorio y cualquier otro que pudiera dar una pista sobre ello. No estaba motivado por el deseo de explicar los grandes números. Hacia mediados de la década de los 60 hubo una motivación adicional para desarrollar una extensión de la teoría de la gravedad de Einstein que incluye una G variable. En efecto, durante un tiempo pareció que las predicciones de Einstein no coincidían en lo referente o sobre el cambio de órbita de Mercurio que era distinta a las observaciones cuando se tenía en cuentra la forma ligeramente achatada del Sol.

Robert Dicke, que este era el nombre del extraño personaje, y su estudiante de investigación Carl Brans, en 1.961, demostraron que si se permitía una variación de G con el tiempo, entonces podía elegirse un ritmo de cambio para tener un valor que coincidiera con las observaciones de la órbita de Mercurio. Lamentablemente, se descubrió que todo esto era una pérdida de tiempo. El desacuerdo con la teoría de Einstein a inexactitudes de nuestros intentos de medir el diámetro del Sol que hacían que este pareciera tener una forma de órbita diferente a la real. Con su turbulenta superficie, en aquel tiempo, no era fácil medir el tamaño del Sol. Así que, una vez resuelto este problema en 1.977, desapareció la necesidad de una G variable para conciliar la observación con la teoría.

De todas las maneras, lo anterior no quita importancia al trabajo realizado por Dicke que preparó una revisión importante de las evidencias geofísicas, paleontológicas y astronómicas a favor de posibles variaciones de las constantes físicas tradicionales. Hizo la interesante observación de explicar los “grandes números” de Eddington y Dirac bajo el apunte de que allí tenía que subyacer algún aspecto biológico que de momento no éramos capaces de ver.

“El problema del gran tamaño de estos números es ahora fácil de explicar… Hay un único número adimensional grande que tiene su origen estático. Este es el número de partículas del universo. La edad del universo “ahora” no es aleatoria sino que está condicionada por factores biológicos… porque algún cambio en los valores de grandes números impedirían la existencia del hombre para considerar el problema”.

Cuatro años más tarde desarrolló esta importante intuición con más detalle, con especial referencia a las coincidencias de los grandes números de Dirac, en una breve carta que se publicó en la revista Nature. Dicke argumentaba que formas de vidas bioquímicas como nosotros mismos deben su propia base química a elementos tales como el carbono, nitrógeno, el oxígeno y el fósforo que son sintetizados tras miles de millones de años de evolución estelar en la secuencia principal. (El argumento se aplica con la misma fuerza a cualquier forma de vida basada en cualesquiera elementos atómicos más pesados que el helio). Cuando las estrellas mueren, las explosiones que constituyen las supernovas dispersan estos elementos biológicos “pesados” por todo el espacio, de donde son incorporados en granos, planetesimales, planetas, moléculas “inteligentes” auto replicantes como ADN y, finalmente, en nosotros mismos que, en realidad, estamos hechos de polvo de estrellas.

Esta escala temporal está controlada por el hecho de que las constantes fundamentales de la naturaleza sean

t(estrellas) ≈ (Gm_p² / hc)^-1 h/m_pc² ≈ 10⁴⁰ ×10^-23 segundos ≈ 10.000 millones de años

No esperaríamos estar observando el universo en tiempos significativamente mayores que t(estrellas), puesto que todas las estrellas estables se habrían expandido, enfriado y muerto. Tampoco seríamos capaces de ver el universo en tiempos mucho menores que t(estrellas) porque no podríamos existir; no había estrellas ni elementos pesados como el carbono. Parece que estamos amarrados por los hechos de la vida biológica para mirar el universo y desarrollar teorías cosmológicas una vez que haya transcurrido un tiempo t(estrellas) desde el Big Bang.

Así pues, el valor que del gran número nos dio Dirac N(t) no es en absoluto aleatorio. Debe tener un valor próximo al que toma N(t) cuando t esta cercano el valor t(estrella).

Todo lo que la coincidencia de Dirac dice es que vivimos en un tiempo de la Historia Cósmica posterior a la formación de las estrellas y anterior a su muerte. Esto no es sorprendente. Dicke nos está diciendo que no podríamos dejar de observar la coincidencia de Dirac: es un requisito para que exista vida como la nuestra.

emilio silvera