jueves, 23 de febrero del 2017 Fecha
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En el Universo se crean estrellas y… !pensamientos!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubriendo secretos del Universo    ~    Comentarios Comments (0)

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Mucho antes de que llegara las revoluciones científicas que todos tenemos en la mente, la Naturaleza parecía estar regida por el Caos: Terremotos, volcanes que oscurecían el cielo lanzando el humo acompañado de cenizas, lluvias torrenciales y el rayo, tifones, enfermedades incurables de la que morían millones de personas, las hanbrunas que azotaban a tantas criaturas y, nadie podía explicar el comportamiento del viento, aquellas tempestades marinas, o, temblores de la Tierra inesperados que traían la destrucción y la muerte.

Todo aquello, que ser el resultado de que, enfurecidos dioses, castigaban las impurezas del mundo y de sus criaturas. En absoluto sugería nadie que pudieran existir leyes “sencillas” y ordenadas con las que se pudieran explicar tal confusión en el comportamiento de una Naturaleza que, lo mismo se presentaba esplendorosa,  que rugía sembrando el miedo y el dolor de mil maneras distintas.

                                 Tardamos mucho en comprender, como era nuestro Sistema solar

Allí donde se percibía orden en el universo, este orden se atribuía a la respuesta que daban los objetos físicos a una necesidad de que se preservaran la armonía y el orden siempre que fuera posible -se suponía las órbitas de los planetas y del Sol alrededor de la Tierra y que eran círculos, porque los círculos eran perfectos-, los objetos caían hacia el suelo porque el centro de la Tierra marcaba el centro de todo y todo tendía a confluir hacia aquel lugar, el centro de simetría de todo el universo.

Acordaos que, el filósofo Aristarco de Samos, se atrevió a expresar sus ideas y dijo que, la Tierra y todos los planetas se movían alrededor del Sol. ¡Claro, nadie le prestó la menor atención! y, muchísimos años más tarde, tuvo que venir Copérnico, allá por el año 1543,  diciendo lo mismo para pasar a la historia. Su De Revolutionibus Orbium Coelestrum quedó terminado en lo esencial en 1530 y, a cuando se publicó, hizo exclamar, en 1539, a Martín Lutero: “Este loco desea volver de revés toda la astronomía; pero las Sagradas Escrituras nos dicen que Josué ordenó al Sol que se detuviera, no a la Tierra”. Galileo replicó más tarde, respondiendo a críticas similares: “La Biblia nos muestra la manera de llegar al cielo, no la manera en que se mueven los cielos”.

JKepler.png

Retrato de Kepler de un artista desconocido (ca. 1610)

Tuvo que llegar Kepler, quien, utilizando las observaciones munuciosamente recopiladas por Tycho Brahe, señaló, para aqueloos que tuvieran los ojos bien abiertos que, el planeta Marte no sólo se movía alrededor del Sol sino que, su órbita, era elíptica, echando así por tierra la antigua perfección circular, preferida por los clásicos griegos .

Ahora, pasado el tiempo y mirando hacia atrás, podemos ver con diáfana claridad, muchos ejemplos que podrían ilustrar la diferencia tan brutal que existe entre la ciencia de los antiguos y la de tiempos posteriores a partir de Galileo. Es cierto que los antiguos griegos fueron unos matemáticos excelentes, en particular, unos  geómetras de primera. También es cierto que aquella geometría que imperó durante más de dos mil años entre nosotros (aún hoy,  alguna perdura), tenía sus raíces en culturas más antiguas.

[FNT 2]

Galileo y el péndulo. La Historia nos habla del primer experimentador serio de la historia. Experimentó para demostrar el tiempo que invertía el péndulo en realizar una oscilación completa que resultó ser siempre la misma, tanto si recorría un amplio arco como si describía uno pequeño. Experimentos posteriores demostraron que ese tiempo dependía de la longitud del péndulo. Este es el fundamento del reloj de péndulo (diseñó uno que llegó a construir su hijo). Posteriormente utilizó el péndulo como preciso cuando realizó experimentos para estudiar el comportamiento de unas bolas que rodaban hacia abajo por una rampa. Estos experimentos le servían para estudiar la caída de objetos para investigar los efectos que producía la Gravedad sobre los cuerpos en movimiento.

Él desarrolló el concepto de aceleración: Una velocidad constante de 9,8 metros por segundo significa que cada segundo el objeto en movimiento cubre una distancia de 9,8 metrtos. Él descubrió que los objetos que caen se mueven cada vez más rápidos, con una velocidad que aumenta cada segundo y que el aumento, era uniforme, siempre el mismo. También observó como aquellas bolas que caen por la rampa, se frenan a causa del rozamiento. Aquello era física pura dándo sus primeros pasos y camino de la relatividad, la termodinámica y la mecánica cuántica.

Fue un grande entre los gigantes. Se le suele recordar como el fundador del método experimental de la física; su imagen va asociada con la del telescopio y el plano inclinado, con los instrumentos que diseñó y armó para observar y medir. También es famosa su polémica con los aristotélicos de su tiempo que se limitaban a citar a los clásicos y pensar cómo debían ser los movimientos de los cuerpos, en vez de observarlos. Por último, ¿quién no conoce la anécdota del atrevido maestro arrojando dos cuerpos de diferente peso desde la Torre de Pisa? (Anécdota probablemente apócrifa pero, como dicen los italianos, Se non è … è ben trovatto! ).

Fue una combinación del descubrimiento de las órbitas elípticas por parte de Kepler, y de la teoría de Galileo sobre la aceleración y el método científico, lo que preparó el camino para el mayor descubrimiento científico del siglo XVII, y quizá de todos los siglos: la Ley de la Gravitación universal de Newton que cerró con el broche de oro que conocemos por su gran obra: Philosophiae Naturalis Principia Mathemática, más conocida coloquialmente como los Principia, publicada en 1687.

Newton adoptó y perfeccionó la idea de Galileo, valorando de manera positiva los deliberadamente simplificados (como los planos sin rozamiento) para utilizarlos en la descripción de aspectos concretos del mundo real. Por ejemplo, una característica fundamental de los trabajos de Newton sobre la Gravedad y las órbitas  es el hecho de que, en sus cálculos realtivos a los efectos de la Gravedad, él consideró objetos tales como Marte, la Luna o una , como si toda su masa estuviera concentrada en un solo punto, y de esta manera, siempre que nos encontremos en el exterior del objeto en cuestión, su influencia gravitatoria se mide en función de nuestra distancia a dicho a dicho punto, que es el centro de masa del objeto /y asimismo el centro geométrico, si el objeto es una esfera).

Allí quedaron para las generaciones venideras las Leyes del movimiento de Newton, que copnstituyen la de trescientos años de ciencia, pero que puede resumirse de una forma muy sencilla y que marcan el desarrollo del modo científico de observar el mundo.

Para resolver un problema en mecánica, lo único que necesito es las tres leyes de Newton

- Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas transmitidas sobre él.

- El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz transmitida y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

- Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Esta y tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico .

El problema de los tres cuerpos fue, totalmente inabordable por Newton que, en aquellos casos en los que se veía imposibilitado, siempre recurría a Dios para que le solucionara el asunto. Claro que, ante tal sugerencia, siempre se encontraba de frente con Leibniz que, comparó el universo ordenado y determinista de Newton con un reloj, afirmando con sarcasmo que el Dios de Newton debía ser un relojero bastante torpe si era incapaz de hacer un reloj que marcara siempre la hora correcta, pues para que funcionara bien tenía que intervenir cada vez que se estropeara.

Aquel problema de los tres cuerpos (del que hablaremos en otra ocasión), continuó sin solución hasta finales del siglo XVII, cuando entró en escena el matemático francés Pierre Laplace,  (claro que, también tendríamos que ver lo que dijo Poincaré, otro francés, al respecto).

Así, poco a poco, se pudo ir poniendop orden y buscando explicación para todos aquellos fenómenos de la Naturaleza que no tenían explicación y que, sólo la Ciencia, nos la podía dar.

                             Los experimentos de Faraday quedaron para la Historia

Mas tarde llegarían Faraday y Maxwell que investigaron la naturaleza de la luz el primero y, supo expresarla en ecuaciones el segundo. Aquello, fue un de gigante para comprender el mundo que nos rodea y cómo funciona, en algunos aspectos, la Naturaleza. Podemos decir que aquello fue uno de los mayores triunfos de la Ciencia del siglo XIX. La explicación dada por Maxwell sobre la radiación electromagnética se basó en la obra de Faraday y, entre ambos, dijeron al mundo que electricidad y magnetismo eran dos aspectos distintos de la misma cosa.

  Forma de las ecuaciones

 

Las Ecuaciones de Maxwell surgen de la teoría electromagnética y son el resumen esta teoría desde un punto de vista macroscópico. Esas ecuaciones tienen la forma más general:

 

\begin{equation*}\begin{aligned}<br />
\div{D}&=\rho \ ,\\<br />
\vec{\nabla}\times\vec{E...<br />
...\vec{J}+\frac{\partial D}{\partial t} \ .\nonumber<br />
\end{aligned}\end{equation*}
Y son, por tanto, un total de ocho ecuaciones escalares (tres para cada uno de los rotacionales de los campos eléctrico y magnético y una para las divergencias).

 

Parámetros presentes

Los parámetros que intervienen en la formulación de las ecuaciones de Maxwell son los siguientes:

 

  • $ \vec{E}$ – Campo eléctrico existente en el espacio, creado por las cargas.
  • $ \vec{D}$ – Campo dieléctrico que resume los efectos eléctricos de la materia.
  • $ \vec{B}$ – Campo magnético existente en el espacio, creado por las corrientes.
  • $ \vec{H}$ – Campo magnético que resume los efectos magnéticos de la materia.
  • $ \rho$ – Densidad de cargas existentes en el espacio.
  • $ \vec{J}$ – Densidad de corriente, mide el flujo de cargas por unidad de tiempo y superfície y es igual a $ \vec{J}=\rho\vec{v}$ .

Las ecuaciones de Maxwell llevaban consigo dos características muy curiosas: una de ellas pronto tendería un profundo impacto en la física, y la otra fue considerada hasta tiempos muy recientes sólo como una rareza de menor importancia. La primera de aquellas características innovadoras era que daban a la velocidad de la luz un valor constante, independientemente de cómo se mueva la fuente de luz con respecto a la (o aparato) que mida su velocidad. Ya sabeis que fue esto, lo que llevó a Einstein a desarrollar la teoría de la relatividad en 1905.

En el mundo de la física las ideas de Max Planck fueron progenitoras de algunas de las aportaciones más importantes de Einstein. Planck fue el primero en …

A partir de todo aquello, Eisntein Planck y después muchos otros, vinieron a poner los conocimientos de la Ciencias Físicas y Astronómicas en un  lugar privilegiado en el que, podíamos mirar las galaxias y también a los átomos. El mundo de lo muy grande y el de lo muy pequeño, quedó al alcance del entendimiento humano. Claro que, Como dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sus mas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia: “cuanto más profundizo en el de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son finitos pero, mi ignorancia, es infinita“.

Está claro que la mayoría de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. Así, cuando se hacen nuevos descubrimientos nos dan la posibilidad de hacer nuevas preguntas, ya que en la ciencia, generalmente, cuando se abre una puerta nos lleva a una gran sala en la que encontramos otras puertas cerradas y tenemos la obligación de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para . Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves que las pueden abrir son retazos de conocimientos que nos permiten entrar para descorrer la cortina que esconde los secretos de la Naturaleza, de la que en definitva, formamos parte.

¡Cuánto hay ahí, en esa bella Nebulosa de arriba! En espesas nubes moleculares que se concentran en vórtices obligadas por la Gravedad, nacen nuevas estrellas y nuevos mundos. Ahí se transforman los materiales sencillos como el Hidrógeno en otros más complejos y, la radiación de las jóvenes estrellas nuevas masivas, tiñen de rojo el gas y el povo del lugar, mientras , presumidas, se exhiben rodeadas de ese azul suave que las distingue de aquellas otras más antiguas, que tiñen de amarillo y rojo toda la región.

¿Qué sería de la cosmología sin   ¿Es la ecuación de Einstein donde es el tensor energía-momento que mide el de materia-energía, mientras que es el Tensor de curvatura de Riemann contraído que nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio. Este pequeño conjunto de signos es uno de los pensamientos más profundos de la mente humana y… ¡Nos dice tánto con tan poco! En esa ecuación de campo de la relatividad general, está presente lo que los físicos llaman “belleza en una ecuación”, toda vez que dice muchísimo con muy poco.

También esa ecuación nos habló de la existencia de Agujeros negros, esos objetos de densidad “infinita” en los que dejan de existir el espacio y el tiempo. La singularidad es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así nos lo dice la relatividad general general: la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita en un Agujero Negro.


La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación. Einstein  con sus dos versiones de la realtividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en forma de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares, nos descubrio un Universo nuevo, un mundo fantástico de posibilidades ilimitadas en el que podían ocurrir maravillas como, por ejemplo, que el tiempo transcurriera más lentamente y dónde reside la fuente de la energía. Claro que, al mérito de Einstein (que lo tiene), tendríamos que sumar el de Faraday, Maxwell, Mach, Lorentz, Planck y algunos otros de cuyas ideas él supo aunar un todo que clarificó el mundo y que, por separado, no decían tanto.

http://photos1.blogger.com/blogger/2816/1320/1600/clusterNGC290.jpg

No puedo evitarlo, siento debilidad por las estrellas, esos objetos brillantes del cielo en los que, se “fabrican” los elementos complejos que son la materia primaria para la vida. Nosotros, como he comentado muchas veces, estamos hechos de polvo de estrellas.

En ellas, en las estrellas, se producen cambios y transformaciones de cuyos procesos, debemos conocer para saber lo que allí ocurre y el por qué de esas mutaciones de la materia. Siempre llamó mi atención las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo (como la nebulosa cabeza de caballo en la de arriba) se van juntando. Sus moléculas cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan hasta que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados. La enorme temperatura hace posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más corta, ya que consumirá el nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

En las estrellas está el secreto de todos los elementos naturales que conocemos en la Naturaleza, allí se fraguan todos mediante la fusión de la materia sencilla en otra más compleja, en sus hornos nbucleares que, en estrellas como el Sol, llegan hasta el Hierro antes de convertirse en gigantes rojas y enanas blancas después, dejando una bonita Nebulosa planetaria. Otros elementos más pesados surgen de las explosiones d3e Supernovas que es el final de las estrellas masivas que terminan como agujeros negros y púlsares regando antes el espacio interestelar de material nebulosa con sus eyecciones de las capas exteriores antes de explotar.

Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos contrapuestas; en este caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar para el común de los mortales.

La Tierra desde el espacio

A nosotros nos puede parecer enorme, es el planeta que acoge a toda la Humanidad. Sin embargo, en el contexto del Universo y comparado con otros objetos cosmológicos, es menos que una mota de polvo y, si pensamos en ello, (quizás), podamos llegar a la conclusión de que debemos cambiar y mirar las cosas desde otras perspectivas, al fin y al cabo no somos tan importantes como algunas veces podemos creer, ni sabemos, tanto como creemos.

http://1.bp.blogspot.com/_xyYFMwz4t6g/S7-euKLPDFI/AAAAAAAACkY/ur2Aaiw1zHg/s1600/conciencia+03.jpg

                    ¡Sí, la Galaxia está en Mente y, nuestra Mente, en la Galaxia!

La evolución del Universo que está prescrita por el paso del Tiempo (con la ayuda de la Entropía), es inexorable, y, nosotros, nuestras mentes, que son el ejemplo más claro de la evolución en su más alto grado de la materia, también evoluciona al mismo ritmo que el universo nos marca. De esa manera, el transcurrir de los siglos posibilitan la apertura mental de nuevas ideas y, el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, se hace cada vez más patente para nosotros que, al final de toda esta historia, volveremos a fundirnos con todo, en el mismo lugar del que partimos: ¡Las estrellas! allí está nuestro origen y, algo me dice que volveremos a él.

¿Será cuando llegue Andrómeda y le de el beso de amor a la Vía Láctea? La Galaxia Andrómeda se acerca a nosotros a una velocidad escalofriante de 500 Km/s., es tanta la distancia que de ella nos separa (2,3 años-luz) que, tardará 3.000 millones de años en fundirse con la Vía Láctea y, para entonces, ¿quién podrá estar aquí?

emilio silvera

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Se habla de materia y energía oscura y, sin embargo, nadie sabe a ciencia cierta, lo que es. Es posible que el haber comprobado que el Universo se expande a mayor velocidad cada vez, pueda ser debido a que, la fuerza de Gravedad de un Universo hermano, esté atrayendo la materia del nuestro. Sin embargo, la Incertidumbre reina en este misterioso conflicto. Aquí os dejo un nuevo proyecto en marcha que publica El Diario El País.

El Instrumento Astronómico que medirá la distancia de galaxias lejanas, se ha estrenado en el Telescopio Herschel, en Canarias. El espejo principal de 4,2 metros de diámetro y desde que comenzaron las observaciones sistemáticas de millones de galaxias lejanas. … La cámara PAU va a medir la distancia a muchas galaxias …

 

Galaxia M51, o del remolino, situada a unos 23 millones de años luz de la Tierra, fotografiada con la PAUcam el 6 de junio de 2015. / PAU

 

 

A diferencia de las demás energías, la energía oscura no adquiere ninguna de las fuerzas de la naturaleza. No puede ser observada directamente, …

La gran sorpresa que supuso para los científicos el descubrir, hace más de 15 años, que la expansión del universo no se está ralentizando, como se esperaba, sino que se está acelerando, ha merecido ya un premio Nobel de Física, en 2011 (Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam Riess) por el hallazgo en sí. Pero sigue siendo una incógnita la naturaleza de esa aceleración, llamada energía oscura, que hace que las galaxias se separen unas de otras cada vez más deprisa. Y para atacar el problema expertos en todo el mundo idean y preparan experimentos y observaciones que puedan arrojar luz sobre el fenómeno. El último que se ha estrenado es español: una cámara astronómica especial, denominada PAU,  diseñada y construida en España que acaba de abrir sus ojos por primera vez al cielo, lo que se llama primera luz, y con total satisfacción para sus responsables. Esta instalada en el telescopio William Herschel, de espejo principal de 4,2 metros de diámetro, del Observatorio de El Roque de los Muchachos, en Canarias, y podría proporcionar información científica significativa a partir del año que viene, cuando empiecen las observaciones sistemáticas de millones de galaxias lejanas.

 

 

 

 

Lo cierto es que,m aunque se hable mucho de ella, no existe ningún físico que nos pueda decir qué es, la materia oscura. Es algo que se mencionó una vez como posible causa del alejamiento de las galaxioas y, con ésa “materia oscura”, los cosmólogos se quitaron un gran dolor de cabeza de algo que no sabían responder.

 

 

La cámara PAU instalada en el telescopio Herschel del Observatorio del Roque de los Muchachos. PIC. «

 

La PAU (siglas en inglés de Física del Universo Acelerado), a partir de ahora, “compite y colabora”, como dice el coordinador del proyecto Enrique Fernández, con media docena de instrumentos científicos en el mundo específicos para intentar averiguar qué es la energía oscura. “Cada técnica de observación te aporta parte de la información y cuando combinas la información ves que todo cuadra”, señala Fernández, catedrático de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) e investigador del IFAE (Instituto de Física de Altas Energías). Así que toca competir para ser los primeros en descubrir algo y colaborar a la vez para avanzar en este intrincado problema científico.

“La primera luz ha ido muy bien, hemos tenido cinco noches de observación y ya hemos hecho la puesta a punto de la cámara; en septiembre u octubre tendremos cinco noches más del telescopio para tomar datos”, explica Fernández a EL PAÍS. “Luego, hemos solicitado un centenar de noches en 2016 y 2017 y después del primer año esperamos tener ya resultados relevantes”. El tipo de trabajo que hará la PAU, de rastreo de millones de objetos celestes, exige muchas horas de observación, a diferencia de los estudios que se centran en una galaxia o una estrella concretas, añade el científico.

 

El universo a partir del Big Bang está en expansión; las galaxias y los cúmulos de galaxias se alejan unos de otros. Eso se sabe desde hace décadas. Cabía esperar que, a medida que pasa el tiempo, la atracción gravitacional entre galaxias hiciera que esa expansión se fuera haciendo cada vez más lenta, por lo que resultó una enorme sorpresa comprobar, en los años noventa, que en realidad se está acelerando, que las galaxias se están separando unas de otras más rápido que antes.

Como no se comprende, el fenómeno se ha venido a llamar energía oscura y siempre que se habla de ella se recuerda que el sensacional hallazgo puede convertir en certero lo que Einstein consideró su mayor error. En pocas palabras: Einstein pensaba que el universo era estático, pero como la resolución de sus ecuaciones daba un cosmos dinámico el físico alemán introdujo la que llamó Constante Cosmológica para frenarlo. Cuando poco después Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras y que lo hacen a mayor velocidad cuanto más lejos están, resultó que el universo era dinámico, surgió la teoría del Big Bang y Einstein calificó de su “mayor error” esa Constante Cosmológica que lo estabilizaba. Décadas después, al descubrirse al expansión acelerada, se desempolvó dicha constante para intentar explicarla. Básicamente la idea es que la energía oscura es una fuerza repulsiva que domina sobre la fuerza gravitatoria atractiva y que hace que las galaxias se distancien cada vez más deprisa.

La energía oscura supone el 68,3% del universo. Pero son teorías, y en ciencia hay que demostrar las cosas con observaciones y experimentos. Lo que ya se sabe es que la energía oscura supone el 68,3% del universo. Ahora nos queda por saber si esa materia oscura existe.

La cámara PAU va a medir la distancia a muchas galaxias determinando el llamado corrimiento al rojo de cada una. Al expandirse el universo, la luz que emiten las galaxias llega a la Tierra desplazada a longitudes de onda mayores que en las que se emitió, es decir, se desplaza hacia la parte roja del espectro electromagnético. “Es el equivalente del cambio de tono de la sirena de una ambulancia cuando se aleja de nosotros”, explican los científicos de la colaboración PAU. “El corrimiento al rojo se mide con técnicas fotométricas, donde se fotografía el mismo objeto celeste múltiples veces a través de filtros de diferentes colores”, continúan. “El innovador diseño de la PAUcam incorpora 40 filtros, mientras que habitualmente son media docena, lo cual permite una precisión sin precedentes en la medida del corrimiento al rojo”, y de ahí la distancia a las galaxias.

Si realmente está ahí, si no emite radiación, ¿como encontrarla?

“La cámara permite hacer estudios amplio y precisos de la expansión del universo”, señala Cristóbal Padilla, investigador del IFAE. “Gracias a los 40 filtros incorporados y su gran campo de visión, la cámara puede conseguir en una sola noche de observación los espectros de luz, de baja resolución, de unos 50.000 objetos celestes de forma simultánea. La PAUcam es pionera en algunos aspectos, tanto en técnicas de observación como en temas puramente tecnológicos”, afirma.

“Para investigar la energía oscura se necesita cubrir mucho volumen, para lo cual se requieren cámaras de gran campo que cubran una gran área en el cielo y que estén instaladas en telescopios con gran poder colector para ir profundo y poder observar a alto corrimiento al rojo (a distancias lejanas)”, explica Francisco Javier Cantander, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC/IEEC) a EL PAIS por correo electrónico desde Lausana (Suiza). Allí participa en una reunión de la futura misión Euclid, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), precisamente dedicada a explorar la energía oscura y podría aprovechar la experiencia de la PAUcam.

No es este proyecto español el único diseñado para afrontar experimentalmente este gran y difícil reto de la cosmología del siglo XXI. Castander cita hasta siete cámaras más instaladas ya en observatorios en Chile, Hawai y Arizona (EEUU). Y otras están en preparación. “Pero ninguna de ellas dispone de un sistema de filtros como el de la PAUcam, que permite obtener corrimientos al rojo fotométricos precisos”, puntualiza Castander. Incluso en una de ellas, la DECcam estadounidense, que lleva ya dos años tomando datos, la aportación del equipo español de PAU ha sido notable: toda la electrónica del instrumento, apunta Fernández.

La cámara española va a permitir medir la distancia con un error relativo de solo un 0,3% para una gran cantidad de galaxias lejanas, destacan los miembros del proyecto en un comunicado.

Básicamente la idea es que la energía oscura es una fuerza repulsiva que domina sobre la fuerza gravitatoria atractiva y que hace que las galaxias se …

 

La PAUcam es pionera en algunos aspectos, tanto en técnicas de observación como en temas puramente tecnológicos”

 

“De la energía oscura lo que hacemos es medir su efectos, y eso se hace de varias maneras, como los estudios de supernovas, la estructura a gran escala del universo…. cada técnica te dice algo, de ahí la necesidad de cooperar y competir”, comenta Fernández. “Nosotros vamos a concentrarnos en medir correlaciones entre distribuciones de galaxias a distintas distancias, algo que podemos hacer muy bien”.

La cámara española ha sido diseñada y construida en seis años por especialistas de varias instituciones españolas: IFAE, ICE, el Puerto de Información Científica (PIC), el Ciemat y el Instituto de Física Teórica (IFT-UAM-CSIC). Su coste, en material, asciende a unos tres millones y medio de euros, que sería el doble si se suma el coste de personal de las distintas instituciones que integran el proyecto, señala Fernández. La cámara pesa 270 kilos y destaca su “revolucionaria estructura de fibra de carbono” desarrollada en España, con la indudable ventaja de su reducción de peso, señala la colaboración.

“Ahora tenemos que analizar los datos obtenidos durante la fase de commissioning [ensayos iniciales de funcionamiento]”, explica Castander. “El análisis rápido que hicimos en el observatorio, nos dio la impresión de que no necesitamos más tiempo de prueba; de hecho, conseguimos realizar todos los test y tareas que teníamos programadas más rápido de lo previsto y, en las dos últimas noches, pudimos tomar datos para hacer la verificación científica”, continúa.

Para la fase de posibles descubrimientos científicos habrá que esperar un poco.

En el Universo se crean estrellas y… !pensamientos!

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Mucho antes de que llegara las revoluciones científicas que todos tenemos en la mente, la Naturaleza parecía estar regida por el Caos: Terremotos, volcanes que oscurecían el cielo lanzando el humo acompañado de cenizas, lluvias torrenciales y el rayo, tifones, enfermedades incurables de la que morían millones de personas, las hanbrunas que azotaban a tantas criaturas y, nadie podía explicar el comportamiento del viento, aquellas tempestades marinas, o, temblores de la Tierra inesperados que traían la destrucción y la muerte.

Todo aquello, que ser el resultado de que, enfurecidos dioses, castigaban las impurezas del mundo y de sus criaturas. En absoluto sugería nadie que pudieran existir leyes “sencillas” y ordenadas con las que se pudieran explicar tal confusión en el comportamiento de una Naturaleza que, lo mismo se presentaba esplendorosa,  que rugía sembrando el miedo y el dolor de mil maneras distintas.

                                 Tardamos mucho en comprender, como era nuestro Sistema solar

Allí donde se percibía orden en el universo, este orden se atribuía a la respuesta que daban los objetos físicos a una necesidad de que se preservaran la armonía y el orden siempre que fuera posible -se suponía las órbitas de los planetas y del Sol alrededor de la Tierra y que eran círculos, porque los círculos eran perfectos-, los objetos caían hacia el suelo porque el centro de la Tierra marcaba el centro de todo y todo tendía a confluir hacia aquel lugar, el centro de simetría de todo el universo.

Acordaos que, el filósofo Aristarco de Samos, se atrevió a expresar sus ideas y dijo que, la Tierra y todos los planetas se movían alrededor del Sol. ¡Claro, nadie le prestó la menor atención! y, muchísimos años más tarde, tuvo que venir Copérnico, allá por el año 1543,  diciendo lo mismo para pasar a la historia. Su De Revolutionibus Orbium Coelestrum quedó terminado en lo esencial en 1530 y, a cuando se publicó, hizo exclamar, en 1539, a Martín Lutero: “Este loco desea volver de revés toda la astronomía; pero las Sagradas Escrituras nos dicen que Josué ordenó al Sol que se detuviera, no a la Tierra”. Galileo replicó más tarde, respondiendo a críticas similares: “La Biblia nos muestra la manera de llegar al cielo, no la manera en que se mueven los cielos”.

JKepler.png

Retrato de Kepler de un artista desconocido (ca. 1610)

Tuvo que llegar Kepler, quien, utilizando las observaciones munuciosamente recopiladas por Tycho Brahe, señaló, para aqueloos que tuvieran los ojos bien abiertos que, el planeta Marte no sólo se movía alrededor del Sol sino que, su órbita, era elíptica, echando así por tierra la antigua perfección circular, preferida por los clásicos griegos .

Ahora, pasado el tiempo y mirando hacia atrás, podemos ver con diáfana claridad, muchos ejemplos que podrían ilustrar la diferencia tan brutal que existe entre la ciencia de los antiguos y la de tiempos posteriores a partir de Galileo. Es cierto que los antiguos griegos fueron unos matemáticos excelentes, en particular, unos  geómetras de primera. También es cierto que aquella geometría que imperó durante más de dos mil años entre nosotros (aún hoy,  alguna perdura), tenía sus raíces en culturas más antiguas.

[FNT 2]

Galileo y el péndulo. La Historia nos habla del primer experimentador serio de la historia. Experimentó para demostrar el tiempo que invertía el péndulo en realizar una oscilación completa que resultó ser siempre la misma, tanto si recorría un amplio arco como si describía uno pequeño. Experimentos posteriores demostraron que ese tiempo dependía de la longitud del péndulo. Este es el fundamento del reloj de péndulo (diseñó uno que llegó a construir su hijo). Posteriormente utilizó el péndulo como preciso cuando realizó experimentos para estudiar el comportamiento de unas bolas que rodaban hacia abajo por una rampa. Estos experimentos le servían para estudiar la caída de objetos para investigar los efectos que producía la Gravedad sobre los cuerpos en movimiento.

Él desarrolló el concepto de aceleración: Una velocidad constante de 9,8 metros por segundo significa que cada segundo el objeto en movimiento cubre una distancia de 9,8 metrtos. Él descubrió que los objetos que caen se mueven cada vez más rápidos, con una velocidad que aumenta cada segundo y que el aumento, era uniforme, siempre el mismo. También observó como aquellas bolas que caen por la rampa, se frenan a causa del rozamiento. Aquello era física pura dándo sus primeros pasos y camino de la relatividad, la termodinámica y la mecánica cuántica.

Fue un grande entre los gigantes. Se le suele recordar como el fundador del método experimental de la física; su imagen va asociada con la del telescopio y el plano inclinado, con los instrumentos que diseñó y armó para observar y medir. También es famosa su polémica con los aristotélicos de su tiempo que se limitaban a citar a los clásicos y pensar cómo debían ser los movimientos de los cuerpos, en vez de observarlos. Por último, ¿quién no conoce la anécdota del atrevido maestro arrojando dos cuerpos de diferente peso desde la Torre de Pisa? (Anécdota probablemente apócrifa pero, como dicen los italianos, Se non è … è ben trovatto! ).

Fue una combinación del descubrimiento de las órbitas elípticas por parte de Kepler, y de la teoría de Galileo sobre la aceleración y el método científico, lo que preparó el camino para el mayor descubrimiento científico del siglo XVII, y quizá de todos los siglos: la Ley de la Gravitación universal de Newton que cerró con el broche de oro que conocemos por su gran obra: Philosophiae Naturalis Principia Mathemática, más conocida coloquialmente como los Principia, publicada en 1687.

Newton adoptó y perfeccionó la idea de Galileo, valorando de manera positiva los deliberadamente simplificados (como los planos sin rozamiento) para utilizarlos en la descripción de aspectos concretos del mundo real. Por ejemplo, una característica fundamental de los trabajos de Newton sobre la Gravedad y las órbitas  es el hecho de que, en sus cálculos realtivos a los efectos de la Gravedad, él consideró objetos tales como Marte, la Luna o una , como si toda su masa estuviera concentrada en un solo punto, y de esta manera, siempre que nos encontremos en el exterior del objeto en cuestión, su influencia gravitatoria se mide en función de nuestra distancia a dicho a dicho punto, que es el centro de masa del objeto /y asimismo el centro geométrico, si el objeto es una esfera).

Allí quedaron para las generaciones venideras las Leyes del movimiento de Newton, que copnstituyen la de trescientos años de ciencia, pero que puede resumirse de una forma muy sencilla y que marcan el desarrollo del modo científico de observar el mundo.

Para resolver un problema en mecánica, lo único que necesito es las tres leyes de Newton

- Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas transmitidas sobre él.

- El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz transmitida y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

- Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Esta y tercera ley es completamente original de Newton (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico .

El problema de los tres cuerpos fue, totalmente inabordable por Newton que, en aquellos casos en los que se veía imposibilitado, siempre recurría a Dios para que le solucionara el asunto. Claro que, ante tal sugerencia, siempre se encontraba de frente con Leibniz que, comparó el universo ordenado y determinista de Newton con un reloj, afirmando con sarcasmo que el Dios de Newton debía ser un relojero bastante torpe si era incapaz de hacer un reloj que marcara siempre la hora correcta, pues para que funcionara bien tenía que intervenir cada vez que se estropeara.

Aquel problema de los tres cuerpos (del que hablaremos en otra ocasión), continuó sin solución hasta finales del siglo XVII, cuando entró en escena el matemático francés Pierre Laplace,  (claro que, también tendríamos que ver lo que dijo Poincaré, otro francés, al respecto).

Así, poco a poco, se pudo ir poniendop orden y buscando explicación para todos aquellos fenómenos de la Naturaleza que no tenían explicación y que, sólo la Ciencia, nos la podía dar.

                             Los experimentos de Faraday quedaron para la Historia

Mas tarde llegarían Faraday y Maxwell que investigaron la naturaleza de la luz el primero y, supo expresarla en ecuaciones el segundo. Aquello, fue un de gigante para comprender el mundo que nos rodea y cómo funciona, en algunos aspectos, la Naturaleza. Podemos decir que aquello fue uno de los mayores triunfos de la Ciencia del siglo XIX. La explicación dada por Maxwell sobre la radiación electromagnética se basó en la obra de Faraday y, entre ambos, dijeron al mundo que electricidad y magnetismo eran dos aspectos distintos de la misma cosa.

Ecuaciones de Maxwell
                                             Forma integral y diferencial de las ecuaciones de Maxwel
           Él nos dijo con estas cuatro ecuaciones vectoriales todo sobre la Luz

Las ecuaciones de Maxwell llevaban consigo dos características muy curiosas: una de ellas pronto tendería un profundo impacto en la física, y la otra fue considerada hasta tiempos muy recientes sólo como una rareza de menor importancia. La primera de aquellas características innovadoras era que daban a la velocidad de la luz un valor constante, independientemente de cómo se mueva la fuente de luz con respecto a la (o aparato) que mida su velocidad. Ya sabeis que fue esto, lo que llevó a Einstein a desarrollar la teoría de la relatividad en 1905.

En el mundo de la física las ideas de Max Planck fueron progenitoras de algunas de las aportaciones más importantes de Einstein. Planck fue el primero en …

A partir de todo aquello, Eisntein Planck y después muchos otros, vinieron a poner los conocimientos de la Ciencias Físicas y Astronómicas en un  lugar privilegiado en el que, podíamos mirar las galaxias y también a los átomos. El mundo de lo muy grande y el de lo muy pequeño, quedó al alcance del entendimiento humano. Claro que, Como dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sus mas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia: “cuanto más profundizo en el de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son finitos pero, mi ignorancia, es infinita“.

Está claro que la mayoría de las veces, no hacemos la pregunta adecuada porque nos falta conocimiento para realizarla. Así, cuando se hacen nuevos descubrimientos nos dan la posibilidad de hacer nuevas preguntas, ya que en la ciencia, generalmente, cuando se abre una puerta nos lleva a una gran sala en la que encontramos otras puertas cerradas y tenemos la obligación de buscar las llaves que nos permitan abrirlas para . Esas puertas cerradas esconden las cosas que no sabemos y las llaves que las pueden abrir son retazos de conocimientos que nos permiten entrar para descorrer la cortina que esconde los secretos de la Naturaleza, de la que en definitva, formamos parte.

¡Cuánto hay ahí, en esa bella Nebulosa de arriba! En espesas nubes moleculares que se concentran en vórtices obligadas por la Gravedad, nacen nuevas estrellas y nuevos mundos. Ahí se transforman los materiales sencillos como el Hidrógeno en otros más complejos y, la radiación de las jóvenes estrellas nuevas masivas, tiñen de rojo el gas y el povo del lugar, mientras , presumidas, se exhiben rodeadas de ese azul suave que las distingue de aquellas otras más antiguas, que tiñen de amarillo y rojo toda la región.

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¿Qué sería de la cosmología sin   ¿Es la ecuación de Einstein donde es el tensor energía-momento que mide el de materia-energía, mientras que es el Tensor de curvatura de Riemann contraído que nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio. Este pequeño conjunto de signos es uno de los pensamientos más profundos de la mente humana y… ¡Nos dice tánto con tan poco! En esa ecuación de campo de la relatividad general, está presente lo que los físicos llaman “belleza en una ecuación”, toda vez que dice muchísimo con muy poco.

También esa ecuación nos habló de la existencia de Agujeros negros, esos objetos de densidad “infinita” en los que dejan de existir el espacio y el tiempo. La singularidad es el punto matemático en el que ciertas cantidades físicas alcanzan valores infinitos. Así nos lo dice la relatividad general general: la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita en un Agujero Negro.


La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación. Einstein  con sus dos versiones de la realtividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en forma de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares, nos descubrio un Universo nuevo, un mundo fantástico de posibilidades ilimitadas en el que podían ocurrir maravillas como, por ejemplo, que el tiempo transcurriera más lentamente y dónde reside la fuente de la energía. Claro que, al mérito de Einstein (que lo tiene), tendríamos que sumar el de Faraday, Maxwell, Mach, Lorentz, Planck y algunos otros de cuyas ideas él supo aunar un todo que clarificó el mundo y que, por separado, no decían tanto.

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No puedo evitarlo, siento debilidad por las estrellas, esos objetos brillantes del cielo en los que, se “fabrican” los elementos complejos que son la materia primaria para la vida. Nosotros, como he comentado muchas veces, estamos hechos de polvo de estrellas.

En ellas, en las estrellas, se producen cambios y transformaciones de cuyos procesos, debemos conocer para saber lo que allí ocurre y el por qué de esas mutaciones de la materia. Siempre llamó mi atención las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo (como la nebulosa cabeza de caballo en la de arriba) se van juntando. Sus moléculas cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan hasta que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados. La enorme temperatura hace posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más corta, ya que consumirá el nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

En las estrellas está el secreto de todos los elementos naturales que conocemos en la Naturaleza, allí se fraguan todos mediante la fusión de la materia sencilla en otra más compleja, en sus hornos nbucleares que, en estrellas como el Sol, llegan hasta el Hierro antes de convertirse en gigantes rojas y enanas blancas después, dejando una bonita Nebulosa planetaria. Otros elementos más pesados surgen de las explosiones d3e Supernovas que es el final de las estrellas masivas que terminan como agujeros negros y púlsares regando antes el espacio interestelar de material nebulosa con sus eyecciones de las capas exteriores antes de explotar.

Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos contrapuestas; en este caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar para el común de los mortales.

La Tierra desde el espacio

A nosotros nos puede parecer enorme, es el planeta que acoge a toda la Humanidad. Sin embargo, en el contexto del Universo y comparado con otros objetos cosmológicos, es menos que una mota de polvo y, si pensamos en ello, (quizás), podamos llegar a la conclusión de que debemos cambiar y mirar las cosas desde otras perspectivas, al fin y al cabo no somos tan importantes como algunas veces podemos creer, ni sabemos, tanto como creemos.

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                    ¡Sí, la Galaxia está en Mente y, nuestra Mente, en la Galaxia!

La evolución del Universo que está prescrita por el paso del Tiempo (con la ayuda de la Entropía), es inexorable, y, nosotros, nuestras mentes, que son el ejemplo más claro de la evolución en su más alto grado de la materia, también evoluciona al mismo ritmo que el universo nos marca. De esa manera, el transcurrir de los siglos posibilitan la apertura mental de nuevas ideas y, el conocimiento del mundo, de la Naturaleza, se hace cada vez más patente para nosotros que, al final de toda esta historia, volveremos a fundirnos con todo, en el mismo lugar del que partimos: ¡Las estrellas! allí está nuestro origen y, algo me dice que volveremos a él.

¿Será cuando llegue Andrómeda y le de el beso de amor a la Vía Láctea? La Galaxia Andrómeda se acerca a nosotros a una velocidad escalofriante de 500 Km/s., es tanta la distancia que de ella nos separa (2,3 años-luz) que, tardará 3.000 millones de años en fundirse con la Vía Láctea y, para entonces, ¿quién podrá estar aquí?

emilio silvera

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Se habla de materia y energía oscura y, sin embargo, nadie sabe a ciencia cierta, lo que es. Es posible que el haber comprobado que el Universo se expande a mayor velocidad cada vez, pueda ser debido a que, la fuerza de Gravedad de un Universo hermano, esté atrayendo la materia del nuestro. Sin embargo, la Incertidumbre reina en este misterioso conflicto. Aquí os dejo un nuevo proyecto en marcha que publica El Diario El País.

 

“El Instrumento Astronómico que medirá la distancia de galaxias lejanas, se ha estrenado en el Telescopio Herschel, en Canarias.

 

Galaxia M51, o del remolino, situada a unos 23 millones de años luz de la Tierra, fotografiada con la PAUcam el 6 de junio de 2015. / PAU

La gran sorpresa que supuso para los científicos el descubrir, hace más de 15 años, que la expansión del universo no se está ralentizando, como se esperaba, sino que se está acelerando, ha merecido ya un premio Nobel de Física, en 2011 (Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam Riess) por el hallazgo en sí. Pero sigue siendo una incógnita la naturaleza de esa aceleración, llamada energía oscura, que hace que las galaxias se separen unas de otras cada vez más deprisa. Y para atacar el problema expertos en todo el mundo idean y preparan experimentos y observaciones que puedan arrojar luz sobre el fenómeno. El último que se ha estrenado es español: una cámara astronómica especial, denominada PAU,  diseñada y construida en España que acaba de abrir sus ojos por primera vez al cielo, lo que se llama primera luz, y con total satisfacción para sus responsables. Esta instalada en el telescopio William Herschel, de espejo principal de 4,2 metros de diámetro, del Observatorio de El Roque de los Muchachos, en Canarias, y podría proporcionar información científica significativa a partir del año que viene, cuando empiecen las observaciones sistemáticas de millones de galaxias lejanas.

La PAU (siglas en inglés de Física del Universo Acelerado), a partir de ahora, “compite y colabora”, como dice el coordinador del proyecto Enrique Fernández, con media docena de instrumentos científicos en el mundo específicos para intentar averiguar qué es la energía oscura. “Cada técnica de observación te aporta parte de la información y cuando combinas la información ves que todo cuadra”, señala Fernández, catedrático de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) e investigador del IFAE (Instituto de Física de Altas Energías). Así que toca competir para ser los primeros en descubrir algo y colaborar a la vez para avanzar en este intrincado problema científico.

 “La primera luz ha ido muy bien, hemos tenido cinco noches de observación y ya hemos hecho la puesta a punto de la cámara; en septiembre u octubre tendremos cinco noches más del telescopio para tomar datos”, explica Fernández a EL PAÍS. “Luego, hemos solicitado un centenar de noches en 2016 y 2017 y después del primer año esperamos tener ya resultados relevantes”. El tipo de trabajo que hará la PAU, de rastreo de millones de objetos celestes, exige muchas horas de observación, a diferencia de los estudios que se centran en una galaxia o una estrella concretas, añade el científico.

La cámara PAU montada en el foco primario del telescopio William Herschel en Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, Canarias. / PAU

 

El universo a partir del Big Bang está en expansión; las galaxias y los cúmulos de galaxias se alejan unos de otros. Eso se sabe desde hace décadas. Cabía esperar que, a medida que pasa el tiempo, la atracción gravitacional entre galaxias hiciera que esa expansión se fuera haciendo cada vez más lenta, por lo que resultó una enorme sorpresa comprobar, en los años noventa, que en realidad se está acelerando, que las galaxias se están separando unas de otras más rápido que antes.

Como no se comprende, el fenómeno se ha venido a llamar energía oscura y siempre que se habla de ella se recuerda que el sensacional hallazgo puede convertir en certero lo que Einstein consideró su mayor error. En pocas palabras: Einstein pensaba que el universo era estático, pero como la resolución de sus ecuaciones daba un cosmos dinámico el físico alemán introdujo la que llamó Constante Cosmológica para frenarlo. Cuando poco después Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras y que lo hacen a mayor velocidad cuanto más lejos están, resultó que el universo era dinámico, surgió la teoría del Big Bang y Einstein calificó de su “mayor error” esa Constante Cosmológica que lo estabilizaba. Décadas después, al descubrirse al expansión acelerada, se desempolvó dicha constante para intentar explicarla. Básicamente la idea es que la energía oscura es una fuerza repulsiva que domina sobre la fuerza gravitatoria atractiva y que hace que las galaxias se distancien cada vez más deprisa.

La energía oscura supone el 68,3% del universo

 

Pero son teorías, y en ciencia hay que demostrar las cosas con observaciones y experimentos. Lo que ya se sabe es que la energía oscura supone el 68,3% del universo.

La cámara PAU va a medir la distancia a muchas galaxias determinando el llamado corrimiento al rojo de cada una. Al expandirse el universo, la luz que emiten las galaxias llega a la Tierra desplazada a longitudes de onda mayores que en las que se emitió, es decir, se desplaza hacia la parte roja del espectro electromagnético. “Es el equivalente del cambio de tono de la sirena de una ambulancia cuando se aleja de nosotros”, explican los científicos de la colaboración PAU. “El corrimiento al rojo se mide con técnicas fotométricas, donde se fotografía el mismo objeto celeste múltiples veces a través de filtros de diferentes colores”, continúan. “El innovador diseño de la PAUcam incorpora 40 filtros, mientras que habitualmente son media docena, lo cual permite una precisión sin precedentes en la medida del corrimiento al rojo”, y de ahí la distancia a las galaxias.

“La cámara permite hacer estudios amplio y precisos de la expansión del universo”, señala Cristóbal Padilla, investigador del IFAE. “Gracias a los 40 filtros incorporados y su gran campo de visión, la cámara puede conseguir en una sola noche de observación los espectros de luz, de baja resolución, de unos 50.000 objetos celestes de forma simultánea. La PAUcam es pionera en algunos aspectos, tanto en técnicas de observación como en temas puramente tecnológicos”, afirma.

“Para investigar la energía oscura se necesita cubrir mucho volumen, para lo cual se requieren cámaras de gran campo que cubran una gran área en el cielo y que estén instaladas en telescopios con gran poder colector para ir profundo y poder observar a alto corrimiento al rojo (a distancias lejanas)”, explica Francisco Javier Cantander, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC/IEEC) a EL PAIS por correo electrónico desde Lausana (Suiza). Allí participa en una reunión de la futura misión Euclid, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), precisamente dedicada a explorar la energía oscura y podría aprovechar la experiencia de la PAUcam.

No es este proyecto español el único diseñado para afrontar experimentalmente este gran y difícil reto de la cosmología del siglo XXI. Castander cita hasta siete cámaras más instaladas ya en observatorios en Chile, Hawai y Arizona (EEUU). Y otras están en preparación. “Pero ninguna de ellas dispone de un sistema de filtros como el de la PAUcam, que permite obtener corrimientos al rojo fotométricos precisos”, puntualiza Castander. Incluso en una de ellas, la DECcam estadounidense, que lleva ya dos años tomando datos, la aportación del equipo español de PAU ha sido notable: toda la electrónica del instrumento, apunta Fernández.

La cámara española va a permitir medir la distancia con un error relativo de solo un 0,3% para una gran cantidad de galaxias lejanas, destacan los miembros del proyecto en un comunicado.

 

La PAUcam es pionera en algunos aspectos, tanto en técnicas de observación como en temas puramente tecnológicos”

 

“De la energía oscura lo que hacemos es medir su efectos, y eso se hace de varias maneras, como los estudios de supernovas, la estructura a gran escala del universo…. cada técnica te dice algo, de ahí la necesidad de cooperar y competir”, comenta Fernández. “Nosotros vamos a concentrarnos en medir correlaciones entre distribuciones de galaxias a distintas distancias, algo que podemos hacer muy bien”.

La cámara española ha sido diseñada y construida en seis años por especialistas de varias instituciones españolas: IFAE, ICE, el Puerto de Información Científica (PIC), el Ciemat y el Instituto de Física Teórica (IFT-UAM-CSIC). Su coste, en material, asciende a unos tres millones y medio de euros, que sería el doble si se suma el coste de personal de las distintas instituciones que integran el proyecto, señala Fernández. La cámara pesa 270 kilos y destaca su “revolucionaria estructura de fibra de carbono” desarrollada en España, con la indudable ventaja de su reducción de peso, señala la colaboración.

“Ahora tenemos que analizar los datos obtenidos durante la fase de commissioning [ensayos iniciales de funcionamiento]”, explica Castander. “El análisis rápido que hicimos en el observatorio, nos dio la impresión de que no necesitamos más tiempo de prueba; de hecho, conseguimos realizar todos los test y tareas que teníamos programadas más rápido de lo previsto y, en las dos últimas noches, pudimos tomar datos para hacer la verificación científica”, continúa.

Para la fase de posibles descubrimientos científicos habrá que esperar un poco.