sábado, 17 de noviembre del 2018 Fecha
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Desvelando secretos del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubrir y aprender    ~    Comentarios Comments (0)

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Noticia de prensa en ABC

Físicos, comienzan la caza del 2fotón oscuro” y la quinta fuerza de la Naturaleza.

 

El experimento pretende hallar un «fotón oscuro», la hipotética partícula portadora de una «fuerza puente» entre la materia ordinaria y el «sector oscuro» del Universo

 

 

 

La mayor parte de lo que existe en el Universo es totalmente invisible para nosotros. Lo poco que conocemos, en efecto, apenas incluye un escueto 5% del total de las cosas que hay «ahí fuera». El resto está desaparecido, es invisible y resulta indetectable incluso para nuestros instrumentos más poderosos. Solo conocemos su existencia a través de los efectos que su gravedad ejerce sobre la pequeña fracción de materia que sí podemos ver.

Los investigadores se refieren a ese 95% desconocido como el «sector oscuro», hipotéticamente hecho de partículas energéticas y masivas que deben por fuerza estar en alguna parte, pero que no podemos detectar ya que no interaccionan con la materia ordinaria ni emiten luz u otra radiación.

Ahora, un equipo de físicos del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia está llevando a cabo un experimento que, de tener éxito, podría cambiarlo todo. De hecho, los investigadores tratarán de «cazar» algunas de esas partículas oscuras, muy especialmente una, el llamado «fotón oscuro», que podría ser además el portador de una quinta y desconocida fuerza de la naturaleza, una que hiciera de puente entre la materia ordinaria, la que conocemos, y el misterioso sector oscuro del que lo desconocemos prácticamente todo.

Las posibilidades de éxito no son demasiadas, pero si esa quinta fuerza apareciera durante el experimento, sería uno de los descubrimientos más importantes en toda la historia de la Física. No olvidemos que la mejor teoría de la realidad de la que disponemos, el Modelo Estandar de la Física de partículas, solo nos ha servido para explicar ese casi 5% del Universo al que tenemos acceso. El resto es un misterio compuesto por materia oscura (27%), el extraño material que se aglomera alrededor de las glaxias, y la aún más misteriosa energía oscura (68%), la poderosa fuerza que, según los cienfíficos, sería responsable de que el Universo se expanda, como lo hace, de forma acelerada, cada vez más deprisa.

«Por el momento -afirma Mauro Raggi, investigador de la Universidad La Sapienza de Roma-, no sabemos de qué está hecho más del 90% del Universo. Si encontráramos esa fuerza, cambiaría por completo el paradigma que tenemos ahora. Abriría un mundo nuevo y nos ayudaría a comprender las partículas y las fuerzas que componen el sector oscuro».

Bajo la dirección de Raggi los físicos italianos, pues, se disponen a buscar las partículas portadoras de esa hipotética quinta fuerza, que se añadiría a las cuatro conocidas: electromagnetismo, gravedad, fuerza nuclear fuerte y fuerza nucler débil. En el Modelo Estándar, esas cuatro interacciones fundamentales y sus partículas portadoras bastan para explicar cualquier comportamiento del 5% de materia que conocemos y de la que están hechos todos los planetas, todas las estrellas y todas las galaxias que podemos ver en el Universo.

Resultados este año

Antes de que finalice este año, Raggi y sus colaboradores harán públicos los resultados de un sofisticado instrumento en el Instituto Nacional de Física Nuclear, situado en Frascati, muy cerca de Roma. Bajo el nombre PADME (Positron Annihilation into Dark Matter Experiment), el experimento está especialmente diseñado para dar caza a esa hipotética quinta fuerza de la Naturaleza.

Para lograrlo, PADME disparará partículas de antimateria (en concreto positrones, que son las antipartículas de los electrones) contra una delgada lámina de diamante. Y registrará la masa y las propiedades de cualquier partícula exótica que surja de las colisiones.

Un «portal» entre lo visible y lo oculto

Como se ha dicho, el grupo de Frascati se centrará principalmente en buscar el fotón oscuro, que es una versión más pesada del fotón ordinario. Predicho por varias extensiones del Modelo Estándar, esta partícula debería poder interactuar tanto con la materia oscura como con la materia ordinaria. En general, los fotones oscuros no son considerados como materia oscura, ya que llevarían relativamente poca masa y tendrían tendencia a decaer demasiado deprisa en la historia del Universo. Pero según Mauro Raggi, «proporcionarían un portal» que comunica los sectores visible y oculto del Universo.

Los fotones oscuros también se están investigando en experimentos de otros laboratorios, entre ellos el CERN en Ginebra o el Jefferson en Virginia, pero según Raggi, PADME tiene la ventaja de que podrá buscar la «masa perdida» de los fotones oscuros, lo que le permitirá detectar partículas incluso cuando no dejan tras de sí productos visibles de descomposición.

Durante el experimento, se grabarán las colisiones que se producen cuando los positrones del acelerador lineal de Frascati impacten contra los electrones de una película de diamante de apenas 100 nanómetros de grosor. Las aniquilaciones resultantes producirían, normalmente, dos fotones ordinarios, pero si el fotón oscuro existe, éste se generará junto a un único fotón visible y, a los ojos de los investigadores, parecerá haber desaparecido por completo, ya que habrá entrado en el «sector oscuro», donde no se le puede detectar. La masa del fotón oscuro, sin embargo, podrá calcularse a partir de su «pareja» visible (el fotón ordinario).

En el reino de la materia ordinaria, el fotón es la partícula que transporta la unidad mínima de la fuerza electromagnética. La hipotética partícula que persigue el experimento PADME sería su equivalente en el sector oscuro, la portadora de lo que podríamos llamar una «fuerza electromagnética oscura». Por eso, si finalmente el experimento tiene éxito, no solo habrá descubierto una nueva partícula subatómica, la primera ajena a la materia ordinaria, sino toda una nueva fuerza de la Naturaleza capaz de actuar a caballo entre la materia que conocemos y la que conforma el 95% del Universo.

Fuera del texto:

Actualmente los experimentos NA64 del CERN y DarkLight en el MIT está en búsqueda de esta partícula.

 

Experimento NA64

 

 

Resultado de imagen de Experimento NA64

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Este experimento consiste emitir un haz de electrones sobre un detector. Las interacciones de estas partículas con los núcleos atómicos en el detector poducen fotones visibles. Por el principio de conservación de la energía, la propia de los electrones incidentes debe ser igual a la de los fotones emitidos. La discrepancia entre estas dos medidas ponen en evidencia la existencia de fotones oscuros que llevan la energía faltante.

Experimento DarkLight

 

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El experimento DarkLight, acrónimo para “Detecting A Resonance Kinematically with eLectrons Incident on Gaseous Hydrogen Target”, se está llevando a cabo en las instalaciones del Jefferson Lab, Virginia, Estados Unidos. Utiliza un haz intenso de electrones en la búsqueda de un fotón pesado, A’ mediante la búsqueda de una resonancia a la masa del A’ en el espectro de masa invariante del electrón-positrón.

¡La Física! ¡El Universo! ¡Nosotros!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubrir y aprender    ~    Comentarios Comments (1)

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El éxito alcanzado por la Física desde finales del siglo XIX hasta esta primera década del siglo XXI no sólo ha transformado nuestra concepción del espacio-tiempo, sino que ha llegado a poner en nuestras mentes una nueva percepción de la Naturaleza: la vieja posición central que asignábamos a la materia ha cedido su lugar a los principios de simetría, algunos de ellos ocultos a la vista en el estado actual del Universo.

Está claro que, los físicos, cada día más ambiciosos en su “querer saber” y su “querer descubrir”, buscan sin descanso nuevos caminos que les lleve a desvelar ocultas maravillas que tienen su hábitat natural en lo más profundo de la Naturaleza misma de la que no sabemos, aún, entender todas sus voces.

Son muchos los obstáculos que se encuentran en ese camino que nos lleva inexorable hacia esa soñada teoría final. Los científicos discrepan de los filósofos que no siempre, están de acuerdo con el hecho de que se pueda llegar a esa teoría última que lo pueda explicar todo, y, la firme creencia de que el Universo siempre tendrá secretos para nosotros, es una constante de la filosofía que la Ciencia, no deja de combatir.

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Lo cierto es que no resultará nada fácil desenredar la madeja de nuestra ignorancia. Allí, en aquel lugar, enrevesados cruces, nudos y revueltas entrelazadas tratan de abrirse camino hacia esa “verdad” que incansables buscamos: Gravedad cuántica, teoría de cuerdas, tiempo y energía de Planck, dimensiones extra…

      Representación en 3D de la primera colisión en ATLAS. Más imágenes en ATLAS event displays.

Estamos embarcados en una enorme aventura intelectual que eleva al ser humano a la categoría más alta que en el Universo pueda. La Física de altas energías nos llevan a conocer las entrañas de la materia y nos cuenta como se producen esas interacciones en el corazón de los átomos y aunque no sabemos cómo puedan ser las leyes finales ni cuanto será el tiempo que tardaremos en encontrar las pistas que nos guíen por el camino correcto, lo cierto es que, el progreso continúa y cada vez se construyen aceleradores más potentes y sofisticados y telescopios más modernos y con mayor capacidad para transportarnos hacia regiones profundas del Universo en las que podemos contemplar galaxias situadas muy cerca de ese comienzo que llamamos Big Bang.

Como no podía ser de otra manera dado nuestro carácter siempre dispuesto a la controversia y nuestras mentes de pensamientos diversos, la propia idea de una teoría final nos ha llevado a la más profunda discrepancia entre unos y otros. Por una parte, están los partidarios de esa teoría que nos podrá hablar de un Universo de más altas dimensiones, donde la relatividad general de Einstein y la mecánica cuántica de Planck, conviven en la soñada concordia que muchos físicos han imaginado y, por la otra, están aquellos que discrepando de los primeros se agarran al pensamiento de la imposibilidad de conseguir una teoría de esas características y, ellos hablan de física-ficción.

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Estos dos conceptos vertidos hace ahora más de cien años, en teorías expuestas al mundo, pueden ser los dos pilares más importantes de la física y, el uno nos habla de lo muy pequeño, los cuentos, mientras que el otro, nos habla de lo muy grande, galaxias y agujeros negros.

¿Por qué no son compatibles?

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Llegaron las teorías de supergravedad, supersimetría, cuerda y supercuerda que, con la cuerda heterótica fueron refundidas en una sóla teoría, la llamada Teoría M, de mágica, Matriz, toería Madre…

Lo cierto es que, a pesar de lo que digan los detractores de estas ideas avanzadas (no pocas veces por envidia y por el simple hecho de que ellos no tienen la capacidad de entender los nuevos conceptos y sus complejas matemáticas), la Física prosigue su camino y en no pocos campos, la lista de los Grupos Especializados que existen en la RSEF es un ejemplo del lugar que la Física ocupa en el ámbito de la Ciencia y en la Sociedad.

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    Real Sociedad Española de Física

Grupos Especializados dentro de la RSEF:

De Adsorción, de Astrofísica, de Calorimetría y Análisis Térmico, de Coloides e interfases, de Cristalografía y crecimiento cristalino, de Didáctica e Historia de la Física y la Química, de la Física Atómica y Molecular, de la Física del Estado Sólido, de la Física en las Ciencias de la Vida, de Física Estadística y No Lineal, de Física de Altas Energías, de Física de la Atmósfera y del Océano, de Física de Polímeros, de Física Médica, de Física Nuclear, de Física Teórica, de Información Cuántica, de Materiales Moleculares, de Reología, de Termodinámica… Yo estoy adscrito a los Grupos especializados de Física Teórica y Astrofísica que son las dos disciplinas que más me gustan.

Todo esto demuestra el enorme interés que la Física tiene en todos y cada uno de los apartados que la puedan afectar y, lo mismo trata de conseguir un líquido de quarks y gluones que, a temperatura ambiente se convierta en el mejor superconductor, que encontrar el Bosón de Higgs para completar y mejorar el Modelo Estándar, investigar en los campos del electromagnetismo y de la radiación con la mirada puesta en la salud con fines médicos que hagan mejor nuestras vidas (tomografía por emisión de positrones computerizada: un buen uso, no un abuso, de la radiación ionizante, neuroimagen por resonancia magnética, estudio de fisiología cardíaca mediante Ecocardiografía Doppler, Radioterapia con radiación sincrotrón, radioterapia del melanoma ocular, una perspectiva de la biología y la medicina desde la teoría del caos y la geometría fractal, etc. etc.), innumerables y sustanciosas colaboraciones con la Astronomía (Astrofísica), con las ciencias de la vida (Biofísica) y, sería interminable la lista de aquellos apartados del saber de la Humanidad en los que la Física está presente.

Independientemente de los muchos proyectos en marcha (ordenadores cuánticos, energía de vacío, semiconductores magnéticos diluidos (materiales para la espintrónica), nanotecnología y nanociencia, modelos de las dinámicas de las ondulaciones en la nanoarena, materia extraña, tecnologías de la telecomunicación y de la información, capacidad de almacenar información, física de fluidos, estudios del efecto de la irradiación sobre el metano, la física de materiales, teletransportación cuántica, estudio del cristal aperiódico de la vida, interacciones fundamentales, sensores de radiación y detección de alimentos irradiados, simetrías exóticas, fibras ópticas, nanotubos… y seguir enumerando lo que la Física es y la infinidad de campos en los que interviene requeriría muchas horas y muchas páginas de las que no disponemos.

 Hemos llegado a saber desde lo muy grande hasta lo muy pequeño que, estando en este mundo nuestro, parece que están en diferentes mundos, toda vez que, lo uno se sitúa en el macro mundo, mientras que lo otro está situado en ese otro “universo” inifinitesimal de la cuántica. Sin embargo, ambos “mundos” no han dejado nunca de estar conectados y todo lo grande está hecho de cosas pequeñas. La técnica avanza y los conocimientos nuevos nos posibilitan hacia un futuro que ni podemos imaginar.

A todo esto, nos damos de bruce con problemas tan complejos que la idea que podemos tener hoy de la realidad que sea compatible con los más recientes resultados teóricos y experimentales de la mecánica cuántica. Yo tengo amigos banqueros, Ingenieros, oficinistas, constructores, camareros, mecánicos o marineros que, cuando se les habla de estos temas, miran para otro lado y silban. Poca gente se interesa por estos asuntos que, de su enorme importancia, no sólo depende nuestro bienestar, sino que, en esos conocimientos reside el futuro de la Humanidad.

Si profundizamos, por curiosidad, en los conocimientos que actualmente tenemos de la Astronomía y de la Física o la Química (siempre acompañadas de los números), veremos con admiración que las semillas se pusieron hace ya más de 2.500 años, cuando Tales, Anaximandro o Anaxímes sintieron la curiosidad de conocer y miraron el mundo desde la lógica y, dentro de sus posibilidades trataron de desvelar los secretos de la Naturaleza. Allí, en ese momento, nacio la Ciencia, o, incluso puede que antes en aquellos pensadores de Oriente que ya hablaron de vacío y de átomos y también, de sustancia cósmica.

Resultado de imagen de La mecánica cuántica nada tiene que ver con nuestro mundo real

                                                                   Entrelazamiento cuántico

A medida que el tiempo avanzó, nos dimos cuenta de que, nuestras experiencias cotidianas se alejaban del mundo real y, nuestro sentido común, no siempre nos guiaba en la correcta dirección para poder comprender el mundo. Con frecuencia nos preguntamos: ¿Qué es lo real? ¿Si dentro de nuestras mentes conformamos un “universo” a la medida de nuestras limitaciones –por falta de los datos que nos impide ver la realidad-, cómo podremos llegar a saber la clase de Universo que nos acoge? Aquí nos topamos con el determinismo.

Por lo que se refiere al Universo, caben dos posibilidades: o existe desde siempre o ha tenido un comienzo. ¿Tendría sentido pensar que existió desde siempre? Y, si no ha existido desde siempre, quiere decir que ha tenido un comienzo. ¿Qué había antes? Tal vez nada. Sin embargo, la Física nos dice que la “NADA” no existe y, en ese caso, lo único que podemos hacer es preguntarnos, ¿De dónde salió? Y si había algo que lo formó, ¿Cómo podemos hablar de un comienzo?, ¿No habría que tratar de ir hacia atrás y, buscar el verdadero origen que lo formó? Ante todo esto volvemos al hecho de que el determinismo se refiere a dos cosas a la vez:

  1. si todo acontecer natural y
  2. si todo acontecer humano

Deben estar previamente determinados por unos antecedentes y, el determinismo  debe quedar, en su caso, circunscrito al acontecer natural. Si así fuera, tendríamos libertad en nuestras decisiones, pero esto implicaría que entre nuestros constituyentes debería haber una “sustancia” que se sustrae el determinismo, lo cual introduciría el interesantísimo problema del dualismo materia-mente, en la tradición de Platón, Descartes y sobre todo Kant. Aunque, finalmente, tiendo a pensar que no existe nada que no esté escrito en las leyes de la Física y de la Química. Además, si la vida es diferente en este aspecto, ¿Dónde está el borde o el final de lo que el Universo pueda o no pueda hacer? ¿En el Homo Sapiens? ¿Es la propia vida la que pone límites a la creación?

Saber para poder responder estas preguntas, la verdad, no sabemos y, es precisamente por eso, por nuestra enorme falta de conocimientos por lo que no paramos de buscar esas respuestas a preguntas que bullen dentro de nuestras mentes y, tengo la esperanza de que, un día, lejano aún en el futuro, si no al completo, si obtendremos una respuesta satisfactoria que, al menos, sacie nuestra curiosidad y, llegados a ese punto o alto nivel del saber, las cosas serán más tranquilas, los conocimientos nos llegaran escalonados y en los momentos precisos en los que la Naturaleza sepa que, ese saber, ya no nos podrá hacer daño alguno, pues, nuestra capacidad para entonces podrá manejar fuerzas y energías que hoy por hoy, nos destruirían.

emilio silvera

Son más las preguntas que las respuestas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubrir y aprender    ~    Comentarios Comments (11)

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L

 

 

                                                            Lo que pasará mañana… ¿Quién lo puede saber?

File:OrionCC.jpg

 

 

 

 

 

Hace mucho tiempo ya que la Humanidad sueña con la conquista del espacio y, para ello, lo primero que tenía que hacer era conocer lo que el Espacio es. Desde la lejanía se miraban las estrellas lejanas y eran muchas las preguntas que no se podían contestar. Más tarde, llegaron Galileo y otros antes y después de él, que con su ingenio pudieron desvelar muchos de aquellos misterios. Los grandes telescopios nos llevaron hacia el cielo profundo en las lejanas regiones del Universo y, entre otras muchas cosas, pudimos que más de cien moléculas diferentes “vivian” en las densas nubes de gas y polvo del medio interestelar. Muchas de ellas, para nuestro asombro, eran vitales para la formación y el surgir de la vida tal como la conocemos.
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                                                       Arriba la Nebulosa Cabeza de Caballo en Orión

De estas moléculas, ochenta y tres contienen carbono, entre las que se encuentran el ácido cianhídrico HCN, el amoníaco NH3 y el formaldehído H2CO. Moléculas precursoras que generalmente conducen a los aminoácidos. Para verificar que la síntesis de aminoácidos en las del medio interestelar es posible, una mezcla de hielo de agua, amoníaco, metanol, monóxido y dióxido de carbono ha sido irradiada en el Laboratorio de Astrofísica de Leyde en Holanda, en condiciones que imitan a las del medio interestelar (vacío impulsado de 10-7 mbar, y temperatura de -261°C).

A todo esto, ahora podemos contemplar nuestro propio planeta visto el espacio y, la belleza de la imagen nos lleva a pensar que, en realidad, es la uténtica joya del Sistema . Ninguno de los planetas o lunas, conforman un conjunto similar de belleza física en la que se juntan una serie de parámetros espaciales que la hacen singular. De hecho, tan singular es que, la vida consciente está ahí presente. A veces, como nuestra imaginación es inquieta, y pensamos -es inevitable- en la existencia de otros mundos habitados, nos podemos preguntar:

Pero, ¿es fácil localizar planetas como la Tierra?

Por sorprendente que pueda parecer, especialmente después de ver las imágenes de la Tierra tomadas 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.

A pesar de todo, hemos conseguido encontrar…¿otras Tierras? que como Gliese 581 g, nos podrían dar alguna sorpresa. Pero sigamos…

En segundo lugar, del 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 , 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, y, mientras tanto, en la exploración espacial nos encontramos con extraños objetos y figuras como los de la imagen siguiente:

Resultado de imagen de Anillos gigantes espaciales

Anillos gigantes espaciales:  Los anillos parecen de joyas pero son de agujeros negros. Esta imagen conjunta de Arp 147, una pareja de galaxias interactuando localizada a unos 430 millones de años luz de la Tierra mostrada en rayos X desde el observatorio Chandra de la NASA (en rosa), y los ópticos del Telescopio Espacial Hubble (rojo, verde, azul). Lo ha producido el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Arp 147 contiene remanente de una galaxia espiral (derecha) que chocó con la galaxia elíptica (izquierda).

La explosión produjo una enorme onda expansiva de formación estelar que se muestra como un gran anillo azul que contiene abundancia de estrellas masivas jóvenes que, en pocos millones de años, explotarán en supernovas dejando atrás estrellas de neutrones y agujeros negros que, con su enormes masas, tirarán del material de las estrellas compañeras ahí presentes.

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 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.

Hasta hoy, se han identificado más de 500 planetas extrasolares gigantes. A principios de abril del 2007 se detectó por primera vez vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta (HD209458b). También en abril del 2007, el VLT (Telescopio Muy Grande) en Chile detectó un planeta con un tamaño 5 veces el de la Tierra próximo a la estrella enana Gliese 581 -el que antes os mostraba-, donde se garantiza una temperatura de 0 y 40º Centígrados, ¡lo que permite la presencia de agua!. ¡Sólo está a 20,5 años luz!.

Un pequeño de exoplanetas han sido descubiertos con la ayuda del método de los tránsitos, que consiste en detectar la sombra de un planeta cuando en su órbita pasa por delante de su estrella y provoca un minieclipse. Medimos entonces la débil y pasajera ocultación de la estrella provocada por el paso del planeta.

Archivo:The Earth seen from Apollo 17.jpg

                                                                La Tierra vista el Apolo 17

La búsqueda de vida en los planetas extrasolares hacerse sólo por el análisis espectral de sus manifestaciones, singularidades en la atmósfera y/o un mensaje electromagnético “inteligente” de una civilización avanzada extraterrena. La atmósfera terrestre alberga un 21 % de oxígeno mientras que las atmósferas de otros planetas del sistema presentan sólo rastros. El oxígeno en la atmósfera terrestre es una singularidad por dos motivos: Es superabundante con relación a la corteza terrestre y debería normalmente desaparecer por recombinación con los minerales. Su presencia permanente está ligada a la existencia de vida intensa en la superficie de la tierra y no dejaría de llamar la atención a cualquier extraterrestre que observara la Tierra en busca de vida.

La presencia de grandes cantidades de oxígeno atmosférico se revelaría por la raya característica del oxígeno a 760 nm con la ayuda de un espectrofotometro en espectro visible del planeta. Por razones prácticas, es más fácil buscar la firma del ozono O3, en el espectro infrarrojo a 9,6 μm. En la hipótesis, extremadamente seductora, de que el oxígeno atmosférico extraterreno sería puesto en evidencia, los escépticos no dejarían de hacer ver que el oxígeno puede ser producido por mecanismos químicos no biológicos. Sea lo que sea, la presencia simultánea de ozono (oxígeno, al fin y al cabo), de vapor de agua y de dióxido de carbono aparece hoy como una firma convincente de una vida planetaria que explota ampliamente la fotosíntesis. Dos proyectos actuales de estudio, se refieren a la búsqueda de exoplanetas de terrestre. El proyecto americano TPF (Terrestrial Planet Finder, -buscador de planetas terrestres) y el proyecto europeo Darwin / IRSI (Infrared Space Interferometer,-Interferómetro espacial infrarrojo).

Este último consiste en colocar una flota de seis telescopios espaciales que serán acoplados en el espacio para analizar las atmósferas planetarias por interferometría y buscar allí las singularidades debidas una actividad biológica.

En realidad, cuando se estudian de 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. Sin embargo, el origen de todo que comenzó en las estrellas, sigue su curso en las Nebulosas donde ya están presentes los materiales de la vida.

File:Rosette nebula Lanoue.png

           Se muestran  las emisiones del azufre (rojo oscuro), el hidrógeno el (verde), y el oxígeno (azul).

La Nebulosa Rosetta es difusa con un 1º de longitud situada en Monoceros, en torno a un cúmulo de estrellas de magnitud 5, NGC 2244. La Nebulosa se llama así porque se asemeja a un rosetón. Las partes más brillantes de la Nebulosa tienen sus propios números NGC: 2237, 2238, 2239 y 2246. El cúmulo de estrellas asociado, consistente en estrellas de magnitud 6 y más débiles, se extiende sobre aproximadamente un 1/2º. La Nebulosa y el cúmulo se encuentran a 5 500 a.l. Todas las Nebulosas pertenecen a una Galaxia en la que se hayan todos los sistemas complejos.

Resultado de imagen de Gran Galaxia Espiral

 Estos sistemas complejos están hechos de las materias primas más comunes que existen en Galaxias como la Vía Láctea o cualquier otra. En 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.

                                         Caos y Conplejidad que nos llevan directamente a la construcción de mundos y… ¿la vida? De estos grandes conglomerados de gases y polvo que contienen todos los elementos “fabricados en las estrellas durante miles de millones de años, se forman los mundos como la Tierra y, si caen el lugar adecuado (zona habitable) de su estrella… ¡La Vida estará servida!

Resultado de imagen de Caos y complejidad

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, simplemente es que (según creo), la vida en el Universo es inevitable y la materia evolucionada en su más alto grado nos lleva a ella.

Planteémonos una simple pregunta: Dadas las 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. ¿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?

El Origen de la Vida.

 

 

 

En los trabajos que venimos dejando aquí, nos va quedando claro que las dudas, son más grandes que las certezas. Siempre el futuro mira al pasado pero… ¡No acaba de entender lo de nuestra presencia aquí!

Nadie conoce una respuesta exacta a esta pregunta del origen de la vida, según todos los indicios y 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. la perspectiva de un genoma, un organismo es una manera indirecta de copiar ADN.

Es probable que, como ocurre aquí en la Tierra, las formas de vida más abundantes en el espacio exterior, sean las Bacterias y demás dominios del mundo microscópico de la vida, y, más difícil será encontrar seres inteligentes como nosotros…sin descartar su existencia. Simplemente se trata de hacer unas sencillas cuentas. La vida en la Tierra está presente hace unos 4.000 millones de años pero, nosotros, sólo tenemos una antigüedad de unos escasos tres millones de años. La Evolución es lenta y se ha necesitado mucho tiempo para que podamos estar aquí, de la misma manera, ocurrirá en esos mundos perdidos por el espacio y, si están en sus fases primeras, la posible vida existente en ellos…será bacteriana.

El mar Precámbrico. El mar en el que posiblemente vivieron hace 3.500 millones de años las primeras bacterias era un lugar desértico en el que durante muchos millones de años sólo proliferaron arqueas y bacterias. Algunas de ellas dejaron rastros fósiles en de estromatolitos, unas formaciones en las que las bacterias provocaban la concreción de carbonatos y a la vez quedaban englobadas en ellos. Para comparar esta recreación de un mar de la época.

                                                                     El código genético de una célula viva.

Sería muy laborioso y complejo explicar aquí de manera completa todos y cada uno de los pasos necesarios y códigos que deben estar presentes 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 (ya se mencionó antes) 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 que para nosotros podría ser como las del infierno.

 

¿Qué seres podrían vivir en un planeta que estuviera tan cerca de una Gigante Roja?

Hace varias décadas, los biólogos quedaron sorprendidos al 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.

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 El término termófilo se aplica a organismos vivos que pueden soportar temperaturas imposibles y vivir en lugares de aguas calientes y sulfurosas, en terrenos de alto índice de salinidad o de Ph no apto seres vivos, así como en lugares y situaciones que, se podrían, sin lugar a ninguna duda, comparar con otros existentes en el espacio exterior, planetas y lunas sin atmósfera o de atmósfera reducida o demasiado densas.

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 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.

                                                     Fumarola negra descubierta en el Caribe

Lugares este permitieron la proliferación de pequeños seres vivos que, al calor de sus emisiones de gases tóxicos (de los que se alimentaban) salieron adelante y se expandieron de una manera bastante prolífica. Se cree que en lugares como este pudieron surgir algunos especímes que evolucionaron otros niveles.

Una expedición dirigida por científicos del Centro Nacional de Oceanografía en Southampton (Reino Unido) ha descubierto las chimeneas volcánicas submarinas más profundas del mundo, conocidas como ‘fumarolas negras’, de unos 5,000 metros de profundidad en la depresión de Cayman, en el Caribe, revela un artículo publicado en Sciencie.com

Los investigadores utilizaron un vehículo controlado por control remoto de inmersión profunda y descubrieron delgadas espirales de minerales de cobre y hierro en el manto marino, erupciones de agua lo suficientemente calientes derretir el plomo y unos 800 metros más profundas que las observadas con anterioridad.

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 de vida pudiera soportar calor tan extremo.

Las lombrices tubulares gigantes, o como les llama la wikipedia gusanos de tubo gigantes son unas bonitas lombrices que viven en los fondos del Océano Pacífico y cuyo científico es Riftia Pachyptila, suena bien.

Estos interesantes invertebrados suelen vivir a una profundidad de 5000 pies (1500 metros), lo cual es una barbaridad. Su tamaño puede llegar hasta cerca de 3 metros, por eso las llaman gigantes. Imaginen ir a pescar con una lombriz de este tamaño…

¿Que comen estos bichos?

Esta es la más interesante. Las lombrices tubulares gigantes viven en auténticos hornos submarinos. Se situan justo en chimeneas submarinas por las que salen a temperaturas altísimas, gases y minerales de muy alta toxicidad para la mayoría de las especies. Digamos que viven encima de pequeños volcanes.

 

La comida favorita de estas lombrices es el azufre, no necesita oxígeno para nada. Se basta, en concreto, con el sulfuro de hidrógeno que sale de las chimeneas termales. Sale hirviendo así que las lombrices tienen que sorber con cuidado. Usan esas plumas rojas para captar el sulfuro. Las plumas, tienen ese color debido a la hemoglobina, esa sustancia que tambien nosotros tenemos en la sangre y nos ayuda a transportar el oxígeno. A ellas les ayuda a transportar azufre, lo cual nos mataría a nosotros enseguida.

El río Tinto es tan peculiar que sus aguas no son azules sino rojas y su ecosistema está tan muerto que la NASA lo ha estudiado para encontrar vida (en otros planetas). El río Tinto es tan singular que su contaminación no tiene parangón porque esas aguas tan rojas de ácidas que son fueron contaminadas por la propia naturaleza, con alguna ligera ayuda humana, eso sí, y se trata de una contaminación tan característica que está protegida como bien de interés cultural con categoría de sitio histórico. Contaminación protegida por ley. Con todo eso tenemos una paradoja explosiva: un río de aguas rojas contaminado por la Naturaleza y protegido legalmente precisamente por esa contaminación. Un paseo por sus riberas es similar a un paseo por el planeta Marte, un viaje a la desolación más desconcertante y el tren turístico que rememora los viajes mineros de finales del siglo XIX recorre algunos de los rincones menos accesibles para el paseante aprovechando locomotoras y vagones de la antigua compañía minera.

Igualmente se han encontrado formas de vida  en lugares de gélidas temperaturas y en las profundidades de la tierra. Así mismo, la NASA ha en un pueblo de Huelva (España) 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, invadidas por los denominados extremófilos. Arrina podemos ver una imagen del rojo líquido donde viven, tan ricamente, algunas especies.

 tierra-primordial

Una recreación imaginaria de las de la Tierra primigenia al sergir la vida (Fuente: The Seven Sense)

Algunas de estas bacterias (Sulfolobus) obtienen la energía oxidando azufre, por lo que son bacterias quimiosintéticas. Extremófilos del termófilo producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en el Yellowstone National Park. ¿Por qué, viendo todo lo que vemos aquí mismo en nuestro planeta, nos podemos sorprender de que existan formas de vida en otros planetas?

Los extremófilos suelen ser procariotas como las bacterias, que son los seres con vida independiente más simples, pero también pueden ser eucariotas. De estos pequeños seres podríamos aprender muchísimas cosas que nos serían de gran valor para conocer, qué podríamos hacer en especiales circunstancias. La Naturaleza que tiene todas las respuestas nos la ofrece y, por nuestra , sólo podemos prestar atención.

Variedad increíble

Hay extremófilos para casi cualquier situación adversa del entorno: los acidófilosson aquellos que viven en entornos altamente ácidos, mientras que los alcalófilosson los que viven en lugares con un alto pH.

La anterior reseña viene a confirmarla enorme posibilidad de la existencia de vida en cualquier 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.

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En el desierto de Chihuahua (el más extenso de América del Norte), La Selaginella lepidophylla es una planta que pertenece a la familia de las Selaginellaceae resiste a la sequía desecándose en un 95% para volverse a hidratar cuando las son propicias.

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 fondo y soporte de la aventura humana. Los fósiles fueron los primeros en sugerir que 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.

El arbol de la vida formada por tres dominios: Bacteria : pertenecen las cianobacterias, bacterias aerobias,  Archae:  carecen de núcleo celular son PROCARIOTAS, y  Eukarya: tiene nucleo definido (EUCARIOTAS) a el pertenecen los hongos, plantas y animales.

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 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 hace cerca de 4.000 millones de años, y, durante gran parte de ese tiempo, no fueron acompañadas por ninguna otra forma de vida.

                                   ¡La Vida! Tendrá tántas maneras de expresarse…, que ni podemos imaginar

Pero, ¿No estamos hablando del Universo?  ¡Claro que sí! Hablamos del Universo y, ahora, de la 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.

Tenemos que pensar seriamente en la posibilidad de la vida extraterrestre que, incluso en nuestra propia Galaxia, podría ser muy abundante. Es cierto que no será fácil -por el momento- encontrarla y mucho menos poder contactar con aquella que sea inteligente, no tenemos los medios para ello. Sin embargo, ese tantas veces imaginado , pòdría producirse por parte de “ellos” y, tal posibilidad, nos produce temor.

Necesitamos tiempo para poder avanzar en el conocimiento que nos lleve, a conseguir otras formas de “” hacia los mundos lejanos en los que, de seguro, encontraremos muchas de las cosas que imaginamos y que allí, serán realidad. Se necesitan nuevas formas de energías, nuevas maneras de entender la física, nuevas tecnologías más avanzadas que trasciendan hacia niveles más profundos y nos puedan llevar, realmente, al Espacio, visitar físicamente esos lugares tántas veces soñados y que, por lo que sabemos, están ahí, esperando nuestra visita.

Nuestra imaginación que es, casi tan grande como el Universo mismo,podrá lograr muchos de esos sueños que a través de los tiempos nuestras mentes crearon y que, a medida que nuestros conocimientos evolucionan, se acercan más y más a la posibilidad de hacerlos una realidad. En todo el Universo siempre es lo mismo, rigen las mismas leyes, las mismas fuerzas que tantas veces hemos explicado aquí, e, igualmente, en todas partes está presente la misma materia que lo conforma todo…¡ el más sencillo átomo de hidrógeno, hasta la Vida misma!

      ¡Quarks y Leptones! que forman los átomos y la materia que, junto a las fuerzas fundamentales conforman todo el universo. Todo es mucho más de lo que nuestras mentes puedan imaginar. Son muchas las preguntas que están pendientes de contestar y, aunque no dejamos de avanzar, lo cierto es que nos queda mucho que aprender y muchos secretos por desvelar. Lo que se dice saber, saber… ¡No sabemos! Son muchos los secretos de la Naturaleza que perduran y, mientras tanto nosotros no sepamos sobre algunos de ellos… Por ejemplo, ¿Qué es la luz? tendremos que seguir ese camino hace miles de emprendido en busca de las respuestas.

Al final todo consiste en

 

Nucleones
Núcleos
Átomos
Moléculas
Sustancias
Cuerpos
Planetas (Vida)
Estrellas
Galaxias
Cúmulos de galaxias

 

Claro que, también están los Pensamientos y los Sentimientos que, surgidos a partir de la materia evolucionada, al menos por el momento, no sabemos darle una expolicación y, como siempre, acudimos a la metafísica que, está mucho más allá de la filosofía.

¡Cómo somos!

emilio silvera

Es sorprendente, como funciona la Naturaleza

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubrir y aprender    ~    Comentarios Comments (1)

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               En cualquier galaxia pueden existir más de cien mil millones de estrellas

El Universo (al menos el nuestro), nos ofrece algo más, mucho más que grandes espacios vacíos, oscuros y fríos. En él podemos ver muchos lugares luminosos llenos de estrellas, de mundos y… muy probablemente de vida. Sin embargo, tenemos la sospecha de que, aparte del nuestro, otros universos podrían rondar por ahí y conformar un todo de múltiples Universos de caracterísiticas diversas y no en todos, serían posible la formación de estrellas y como consecuencia de la Vida.

Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el Universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, la sorprendente presencia de formas de vida y su variedad, y, sobre todo, que esa materia animada pudiera llegar hasta tener la consciencia de SER, ser capaces de generar ideas y pensamientos que, a veces, lograron asombrar a los seres inteligentes.

                ¿Qué “escalera” habrá que subir para llegar a ese otro universo?

Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimendiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físico-tecnológicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado mucho m´sas allá de nuestro alcance. Sin embnargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para construir esa tecnología futurista que nos llevaría a esos otros horizontes.

                                              ¿Quién sabe lo que en otros mundos podremos encontrar?

¡Oh mundo de muchos mundos!

¡Oh vida de vidas!

¿Cuál es tu centro?

¿Dónde estamos nosotros?

¿Habrá algo más de lo que vemos?

¿Debemos prestar atención a las voces que oímos en nuestras mentes?

¿Cómo pudimos llegar a saber de lo muy pequeño y de lo muy grande?

Pensemos por ejemplo que un átomo tiene aproximadamente 10-8 centímetros de diámetros. En los sólidos y líquidos ordinarios los átomos están muy juntos, casi en contacto mutuo. La densidad de los sólidos y líquidos ordinarios depende por tanto del tamaño exacto de los átomos, del grado de empaquetamiento y del peso de los distintos átomos.

De los sólidos ordinarios, el menos denso es el hidrógeno solidificado, con una densidad de 0’076 gramos por cm3. El más denso es un metal raro, el osmio, con una densidad de 22’48 gramos/cm3.

Si los átomos fuesen bolas macizas e incompresibles, el osmio sería el material más denso posible, y un centímetro cúbico de materia jamás podría pesar ni un kilogramo, y mucho menos toneladas.

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1.909 que los átomos eran en su mayor parte espacio vacío. La corteza exterior de los átomos contiene sólo electrones ligerísimos, mientras que el 99’9% de la masa del átomo está concentrada en una estructura diminuta situada en el centro: el núcleo atómico.

El núcleo atómico tiene un diámetro de unos 10-15 cm (aproximadamente 1/100.000 del propio átomo). Si los átomos de una esfera de materia se pudieran estrujar hasta el punto de desplazar todos los electrones y dejar a los núcleos atómicos en contacto mutuo, el diámetro de la esfera disminuiría hasta un nivel de 1/100.000 de su tamaño original.

De manera análoga, si se pudiera comprimir la Tierra hasta dejarla reducida a un balón de núcleos atómicos, toda su materia quedaría reducida a una esfera de unos 130 metros de diámetro. En esas mismas condiciones, el Sol mediría 13’7 km de diámetro en lugar de los 1.392.530 km que realmente mide. Y si pudiéramos convertir toda la materia conocida del universo en núcleos atómicos en contacto, obtendríamos una esfera de sólo algunos cientos de miles de km de diámetro, que cabría cómodamente dentro del cinturón de asteroides del Sistema Solar.

Si la estrella tiene la masa del Sol “muere” para convertirse en una nebulosa planetaria y en una enana blanca. Si la estrella que agota su combustible nuclear de fusión es más masiva en varias masas solares, el resultado es el de una Estrella de Neutrones, y, si es súpermasiva, será un agujero negro su destino final.

El calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

Los núcleos atómicos se componen de protones y neutrones. Ya hemos dicho antes que todos los protones tienen carga eléctrica positiva y se repelen entre sí, de modo que en un lugar dado no se pueden reunir más de un centenar de ellos. Los neutrones, por el contrario, no tienen carga eléctrica y en condiciones adecuadas pueden estar juntos y empaquetados un enorme número de ellos para formar una “estrella de neutrones”. Los púlsares, según se cree, son estrellas de neutrones en rápida rotación.

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Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en carbono, el carbono en oxígeno, etc, y explotan en supernovas. Las capas exteriores se volatilizan y son expulsados al espacio; el resto de la estrella (su mayor parte), al quedar a merced de la fuerza gravitatoria, es literalmente aplastada bajo su propio peso hasta tal punto que los electrones se funden con los protones y se forman neutrones que se comprimen de manera increíble hasta que se degeneran y emiten una fuerza que contrarresta la gravedad, quedándose estabilizada como estrella de neutrones.

Si el Sol se convirtiera en una estrella de neutrones, toda su masa quedaría concentrada en una pelota cuyo diámetro sería de 1/100.000 del actual, y su volumen (1/100.000)3, o lo que es lo mismo 1/1.000.000.000.000.000 (una milmillonésima) del actual. Su densidad sería, por tanto, 1.000.000.000.000.000 (mil billones) de veces superior a la que tiene ahora.

                               Nuestro Sol es la estrella más estudiada en nuestro mundo

La densidad global del Sol hoy día es de 1’4 gramos/cm3. Una estrella de neutrones a partir del Sol tendría una densidad que se reflejaría mediante 1.400.000.000.000.000 gramos por cm3. Es decir, un centímetro cúbico de una estrella de neutrones puede llegar a pesar 1.400.000.000 (mil cuatrocientos millones de toneladas). ¡Qué barbaridad! Sin embargo, en el contexto del Universo eso no supone nada si pensamos en su inmensidad. Si eso es así (que lo es), ¿qué somos nosotros comparados con toda esa grandeza? Bueno, si dejamos aparte el tamaño, creo que somos la parte del universo que piensa, o, al menos, una de las partes que puede hacerlo.

          Ahí se producen las transiciones de fase que transmutan la materia sencilla en la compleja

Objetos como estos pueblan el universo, e incluso más sorprendentes todavía, como es el caso de los agujeros negros explicado en páginas anteriores de este mismo trabajo. Cuando hablamos de las cosas del universo estamos hablando de cosas muy grandes. Cualquiera se podría preguntar, por ejemplo: ¿hasta cuándo podrá mantener el Sol la vida en la Tierra? Está claro que podrá hacerlo mientras radie energía y nos envie luz y calor que la haga posible tal como la conocemos.

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 4.654.600.000 toneladas de hidrógeno en 4.650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene encuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000. 000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado -, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 4.654.000  toneladas  por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás.  Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

A medida que el Sol siga radiando, irá adquiriendo una masa cada vez mayor ese núcleo de helio y la temperatura en el centro aumentará. En última instancia, la temperatura sube lo suficiente como para transformar los átomos de helio en átomos más complicados. Hasta entonces el Sol radiará más o menos como ahora, pero una vez que comience la fusión del helio, empezará a expandirse y a convertirse poco a poco en una gigante roja. El calor se hará insoportable en la Tierra, los océanos se evaporarán y el planeta dejará de albergar vida en la forma que la conocemos.

Resultado de imagen de El Sol se convertirá en Gigante roja

La esfera del Sol, antes de explotar para convertirse en una enana blanca, aumentará hacia Gigante roja engullendo a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra,o, incluso la sopbrepase, y, para entonces,  será un planeta yermo.

Los astrónomos estiman que el Sol entrará en esta nueva fase en unos 5 ó 6 mil millones de años. Así que el tiempo que nos queda por delante es como para no alarmarse todavía. Sin embargo, el no pensar en ello… no parece conveniente.

Espero que al lector de este trabajo, encargado por la Asociación Cultural “Amigos de la Física 137, e/hc”, les esté entreteniendo y sobre todo interesando los temas que aquí hemos tratado, siempre con las miras puestas en difundir el conocimiento científico de temas de la naturaleza como la astronomía y la física. Tratamos de elegir temas de interés y aquellos que han llamado la atención del público en general, explicándolos y respondiendo a preguntas que seguramente les gustaría conocer, tales como: ¿por qué la Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel de los océanos a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos – de los cuales uno mira hacia la Luna y el otro en dirección contraria – se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra.

Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos, como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las mareas actúan como freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello, los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

Pero no es sólo el agua del océano lo que sube de nivel en respuesta a la gravedad lunar. La corteza sólida de la Tierra también acusa el efecto, aunque en medida menos notable. El resultado son dos pequeños abultamientos rocosos que van girando alrededor de la Tierra, el uno mirando hacia la Luna y el otro en la cara opuesta de nuestro planeta. Durante ese desplazamiento, el rozamiento de una capa rocosa contra otra va minando también la energía de rotación terrestre. (Los bultos, claro está, no se mueven físicamente alrededor del planeta, sino que a medida que el planeta gira, remiten en un lugar y se forman en otro, según qué porciones de la superficie pasen por debajo de la Luna y sean atraídas por su fuerza de gravedad).

La Luna no tiene mares ni mareas en el sentido corriente. Sin embargo, la corteza sólida de la luna acusa la fuerte atracción gravitacional de la Tierra, y no hay que olvidar que ésta es 80 veces más grande que la Luna. El abultamiento provocado en la superficie lunar es mucho mayor que el de la superficie terrestre. Por tanto, si la Luna rotase en un periodo de 24 horas, estaría sometida a un rozamiento muchísimo mayor que la Tierra. Además, como nuestro satélite tiene una masa mucho menor que la Tierra, su energía total de rotación sería, ya de entrada, para periodos de rotación iguales, mucho menor.

                                              Luna roja sobre el Templo de Poseidon

Así pues, la Luna, con una reserva inicial de energía muy pequeña, socavada rápidamente por los grandes bultos provocados por la Tierra, tuvo que sufrir una disminución relativamente rápida de su periodo de rotación.  Hace seguramente muchos millones de años debió de decelerarse hasta el punto de que el día lunar se igualó con el mes lunar. De ahí en adelante, la Luna siempre mostraría la misma cara hacia el planeta Tierra.

                        Siempre nos muestra la misma cara

Esto, a su vez, congela los abultamientos en una aposición fija. Unos de ellos miran hacia la Tierra desde el centro mismo de la cara lunar que nosotros vemos, mientras que el otro está apuntando en dirección contraria desde el centro mismo de la cara lunar que no podemos ver. Puesto que las dos caras no cambian de posición a medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, los bultos no experimentan ningún nuevo cambio ni tampoco se produce rozamiento alguno que altere el periodo de rotación del satélite. La luna continuará mostrándonos la misma cara indefinidamente; lo cual, como veis, no es ninguna coincidencia, sino la consecuencia inevitable de la gravitación y del rozamiento. La Luna es un caso relativamente simple. En ciertas condiciones, el rozamiento debido a las mareas puede dar lugar a condiciones de estabilidad más complicadas.

Imagen relacionada

Las imágenes fueron tomadas por la sonda Messenger que se estrellará esta noche contra Mercurio.

Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercan al Sol y el más afectado por la fuerza gravitatoria solar) ofrecía siempre la misma cara al Sol, por el mismo motivo que la Luna ofrece siempre la misma cara a la Tierra. Pero se ha comprobado que, en el caso de este planeta, los efectos del rozamiento producen un periodo estable de rotación de 58 días, que es justamente dos tercios de los 88 días que constituyen el período de revolución de Mercurio alrededor del Sol.

Hay tantas cosas que aprender que el corto tiempo que se nos permite estar aquí es totalmente insuficiente para conocer todo lo que nos gustaría. ¿Hay algo más penoso que la ignorancia? ¿Hay algo más excitante que el descubrir y saber?

emilio silvera

Algunos de los pasajes arriba descritos son de Isaac Asimov

Las escalas del Universo no son Humanas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Descubrir y aprender    ~    Comentarios Comments (0)

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El año 2.013, el Trasbordador Espacial transportó el segundo Espectrómetro Magnético Alfa (AMS-02) a la Estación Espacial Internacional, un detector de rayos cósmicos. Veámos ahora que son esos rayos y de qué partículas están formados. Si son primarios o secundarios…

 

Resultado de imagen de rayos cósmicos
¡Es tan grande el Universo! ¡Esconde tantos secretos! Que no hemos podido descubrirlos todos ni llegar a sus confines. No sabemos, a ciencia cierta, qué habrá más allá de los “bordes” del Universo. Algunos estudios realizados en profundidad hablan de que se vislumbra la existencia de algo grande situado mucho más lejos de lo que se supone sería el final del nuestro Universo. ¿Qué podrá ser? ¿Otros universos?

               A nuestro alrededor pasan muchas cosas a las que no prestamos atención

Es fácil caer en la tentación de mirarnos el ombligo y no hacerlo al entorno que nos rodea. Muchas más cosas habríamos evitado y habríamos descubierto si por una sola vez hubiésemos dejado el ego a un lado y, en lugar de estar pendientes de nosotros mismos, lo hubiéramos hecho con respecto a la Naturaleza que, en definitiva, es la que nos enseña el camino a seguir.

La edad actual del universo visible ≈ 1060 tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 1060 longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 1060 masas de Planck

Resultado de imagen de La baja densidad de la materia del Universo

                    Esta de arriba dicen que es una galaxia sin materia oscura… ¡Qué imaginación!

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

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

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

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

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción.

Con respecto a sus propios patrones, el universo es viejo. El tiempo de vida natural de un mundo gobernado por la gravedad, la relatividad y la mecánica cuántica es el fugaz breve tiempo de Planck. Parece que es mucho más viejo de lo que debería ser.

Pero, pese a la enorme edad del universo en “tics” de Tiempo de Planck,  hemos aprendido que casi todo este tiempo es necesario para producir estrellas y los elementos químicos que traen la vida.

 

“¿Por qué nuestro universo no es mucho más viejo de lo que parece ser? Es fácil entender por qué el universo no es mucho más joven. Las estrellas tardan mucho tiempo en formarse y producir elementos más pesados que son las que requiere la complejidad biológica. Pero los universos viejos también tienen sus problemas. Conforme para el tiempo en el universo el proceso de formación de estrellas se frena. Todo el gas y el polvo cósmico que constituyen las materias primas de las estrellas habrían sido procesados por las estrellas y lanzados al espacio intergaláctico donde no pueden enfriarse y fundirse en nuevas estrellas.”

 

 

 

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Pocas estrellas hacen que, a su vez, también sean pocos los sistemas solares y los planetas. Los planetas que se forman son menos activos que los que se formaron antes, la entropía va debilitando la energía del sistema para realizar trabajo. La producción de elementos radiactivos en las estrellas disminuirá, y los que se formen tendrán semividas más largas. Los nuevos planetas serán menos activos geológicamente y carecerán de muchos de los movimientos internos que impulsan el vulcanismo, la deriva continental y la elevación de las montañas en el planeta. Si esto también hace menos probable la presencia de un campo magnético en un planeta, entonces será muy poco probable que la vida evolucione hasta formas complejas.

Las estrellas típicas como el Sol, emiten desde su superficie un viento de partículas cargadas eléctricamente que barre las atmósferas de los planetas en órbitas a su alrededor y, a menos que el viento pueda ser desviado por un campo magnético, los posibles habitantes de ese planeta lo podrían tener complicado soportando tal lluvia de radiactividad. En nuestro sistema solar el campo magnético de la Tierra ha protegido su atmósfera del viento solar, pero Marte, que no está protegido por ningún campo magnético, perdió su atmósfera hace tiempo.

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La vida (creo), estará presente en muchos mundos que, al igual que la Tierra, ofrece las condiciones adecuadas

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, propagar 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 que tantos miles de millones de años le costó al Universo para poder plasmarla en una realidad que llamamos vida.

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.

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          Una atmósfera planetaria adecuada dará la opción de que evolucione la vida y se creen sociedades

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.

“Las historias de ciencia ficción en las cuales se sugiere la existencia de seres vivos construidos de silicio en vez del carbono han proliferado desde hace varias décadas, por ejemplo, en los argumentos de muchas películas y series de TV. La idea no es nueva, pues esta se originó en 1891 (¡!), cuando Julio Sheiner escribió sobre la posibilidad de vida extraterrestre fundada en el Silicio.” Biól. Nasif Nahle

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 las estimaciones de la probabilidad de que haya inteligencias extraterrestres en el universo se centran en formas de vida similares a nosotros que habiten en planetas parecidos a la Tierra y que 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 1.957 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.

De todas las maneras, negar alguna posibilidad sería temeraria, toda vez que, si miramos en ese fantástico “universo” de los microbios y bacterias… ¡Tenemos motivos más que suficientes para sorprendernos de lo que son capaces de hacer para vivir! ¿Por qué en mundos imposibles no podría pasar lo mismo, hasta con seres que hayan podido alcanzar la consciencia de Ser?

emilio silvera