miércoles, 01 de abril del 2020 Fecha
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¡Los grandes Números del Universo!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo asombroso    ~    Comentarios Comments (14)

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Cuando los físicos empezaron a apreciar el papel de las constantes en el dominio cuántico y explotar la nueva teoría de la gravedad de Einstein para describir el universo en su conjunto, las circunstancias eran las adecuadas para que alguien tratara de casarlas.

Así entró en escena Arthur Stanley Eddington: un extraordinario científico que había sido el primero en descubrir cómo se alimentaban las estrellas a partir de reacciones nucleares. También  hizo importantes contribuciones a nuestra comprensión de las galaxias, escribió la primera exposición sistemática de la teoría de la relatividad general de Einstein y fue el responsable de la expedición que durante un eclipse de Sol, pudo confirmar con certeza la predicción de la relatividad general que debería desviar la luz estelar que venía hacia la Tierra en aproximadamente 1’75 segundos de arco cuando pasaba cerca de la superficie solar, cuyo espacio estaría curvado debido a la gravedad generada por la masa del Sol. En aquella expedición, el equipo de Eddington hizo una exitosa medición del fenómeno desde la isla Príncipe, que confirmó que Einstein tenía razón y que su teoría predecía de manera exacta la medida de curvatura del espacio en función de la masa del objeto estelar que genera la gravitación distorsionando el espaciotiempo a su alrededor.

                        Eddintong

Entre los números que Eddington consideraba de importancia primordial estaba al que ahora conocemos como número de Eddington, que es igual al número de protones en el universo visible. Eddington calculó (a mano) este número con enorme precisión en un crucero trasatlántico, sentado en cubierta, con libreta y lápiz en la mano, tras calcular concienzudamente durante un tiempo, finalizó escribiendo:

“Creo que el Universo hay:

 

15.747.724.136.275.002.577.605.653.961.181.555.468.044.717.914.527.116.709.366.231.425.076.185.631.031.296

 

de protones y el mismo número de electrones”.

 

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Este número enorme, normalmente escrito NEdd, es aproximadamente igual a 1080.  Lo que atrajo la atención de Eddington hacia él era el hecho de que debe ser un número entero, y por eso en principio puede ser calculado exactamente. A Eddington siempre le llamó la atención esos números invariantes que llamaron constantes de la Naturaleza y que tenían que ver con el electromagnetismo, la gravedad, la velocidad de la luz y otros fenómenos naturales invariantes. Por ejemplo:

La constante de estructura fina de  (símbolo \alpha) es la constante fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Es una cantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico es independiente del sistema de unidades usado.

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¿Por qué hay una relación entre la constante de estructura fina (σ) y las estrellas y las Galaxias? Estos números de las constantes, poseen un enigma fundamental en ellos mismos: No sabemos porqué tienen esos valores. Por ejemplo, la velocidad de la luz en el vacío es una constante universal y la conocemos con suma exactitud: c = 299.792.458 m/s. Pero no tenemos idea de porqué tiene ese valor y no otro. Tampoco sabemos porqué la constante de gravitación universal es G = 6,67259*10^-11 N(m/kg)^2 ni porqué cualquier otra constante física universal tiene el valor que tiene.

Le dicen “alfa” (α) o Constante de Estructura Fina, y tiene la particularidad de ser adimensional, es decir, no tiene unidades. Es solo un número:

Algo parecido a 1/137…

La constante de estructura fina y la expresión que la define y el valor recomendado  es:

   \alpha =   \frac{e^2}{\hbar c \ 4 \pi \epsilon_0} =   7,297 352 568 \times 10^{-3} =   \frac{1}{137,035 999 11}.

donde:

  • e es la carga elemental.
  • \hbar = h/(2 \pi) es la constante racionalizada o reducida de Planck,
  • c es la velocidad de la luz en el vacío, y
  •  \epsilon_0 es la permitivdad del vacío.
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Si un equipo de científicos extraterrestres buscaran la constante de estructura fina, sin importar qué guarismos utilizaran para expresarla, finalmente, el resultado sería:
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Durante la década de 1.920, cuando Eddington empezó su búsqueda para explicar las constantes de la naturaleza, no se conocían bien las fuerzas débil y fuerte. Las únicas constantes dimensionales de la física que sí se conocían e interpretaban con confianza eran las que definían la gravedad y las fuerzas electromagnéticas. Eddington las dispuso en tres puros números adimensionales. Utilizando los valores experimentales de la época, tomó la razón entre las masas del protón y del electrón:

mpr/me ≈ 1840

La inversa de la constante de estructura fina

2πhc/e≈ 137

Y la razón entre la fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética entre un electrón y un protón,

e2/Gmpr me ≈ 1040

A estas añadió su número cosmológico, NEdd ≈ 1080. A estos cuatro números los llamó “las constantes últimas”, y la explicación de sus valores era el mayor desafío de la ciencia teórica:

 “¿Son estas cuatro constantes irreducibles, o una unificación posterior de la física que pueda demostrar que una o todas ellas podrían ser prescindibles? ¿Podrían haber sido diferentes de lo que realmente son?…  Surge la pregunta de si las razones anteriores pueden ser asignadas arbitrariamente o si son inevitables.  En el primer caso, sólo podemos aprender sus valores por medida; en el segundo caso es posible encontrarlos por la teoría…  Creo que ahora domina ampliamente la opinión de que las (cuatro anteriores) constantes… no son arbitrarias, sino que finalmente se les encontrará una explicación teórica; aunque también he oído expresar lo contrario.”

 

 

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      Medida una y mil veces, α parece que no cambia a pesar de todo

Siguiendo con su especulación Eddington pensaba que el número de constantes inexplicadas era un indicio útil del hueco que había que cerrar antes de que se descubriese una teoría verdaderamente unificada de todas las fuerzas de la naturaleza.  En cuanto a si esta teoría final contenía una constante o ninguna, tendríamos que esperar y ver:

 “Nuestro conocimiento actual de 4 constantes en lugar de 1 indica meramente la cantidad de unificación de la teoría que aún queda por conseguir. Quizá resulte que la constante que permanezca no sea arbitraria, pero de eso no tengo conocimiento.”

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Eddington, como Max Planck, Einstein y Galileo, y Newton antes que ellos, era simplemente un adelantado a su tiempo; comprendía y veía cosas que sus coetáneos no podían percibir.

Hay una anécdota que se cuenta sobre esto y que ilustra la dificultad de muchos para reconciliar el trabajo de Eddington sobre las constantes fundamentales con sus monumentales contribuciones a la relatividad general y la astrofísica. La historia la contaba Sam Goudsmit referente a él mismo y al físico holandés Kramers:

                          Samuel Abraham Goudsmit, George Uhlenbeck y Hendrik Kramers

“El gran Arthur Eddington dio una conferencia sobre su derivación de la constante de estructura fina a partir de una teoría fundamental. Goudsmit y Kramers estaban entre la audiencia.  Goudsmit entendió poco pero reconoció que era un absurdo inverosímil. Kramers entendió mucho y reconoció que era un completo absurdo. Tras la discusión, Goudsmit se acercó a su viejo amigo y mentor Kramers y le preguntó: ¿Todos los físicos se vuelven locos cuando se hacen mayores? Tengo miedo. Kramers respondió, “No Sam, no tienes que asustarte. Un genio como Eddington quizá puede volverse loco pero un tipo como tú sólo se hace cada vez más tonto”.

 

“La historia es la ciencia de las cosas que no se repiten”.

Paul Valéry

         Aquí también están algunas de esas constantes

Los campos magnéticos están presentes por todo el Universo. Hasta un diminuto (no por ello menos importante) electrón crea, con su oscilación, su propio campo magnético, y,  aunque pequeño,  se le supone un tamaño no nulo con un radio ro, llamado el radio clásico del electrón, dado por r0 = e2/(mc2) = 2,82 x 10-13 cm, donde e y m son la carga y la masa, respectivamente del electrón y c es la velocidad de la luz.

         Nuestro universo es como lo podemos observar gracias a esos números

El mayor misterio que rodea a los valores de las constantes de la naturaleza es sin duda la ubicuidad de algunos números enormes que aparecen en una variedad de consideraciones aparentemente inconexas. El número de Eddington es un ejemplo notable. El número total de protones que hay     dentro del alcance del universo observable esta próximo al número

1080

Si preguntamos ahora por la razón entre las intensidades de las fuerzas electromagnéticas y gravitatoria entre dos protones, la respuesta no depende de su separación, sino que es aproximadamente igual a

1040

En un misterio. Es bastante habitual que los números puros que incluyen las constantes de la naturaleza difieran de 1 en un factor del orden de 102, ¡pero 1040, y su cuadrado 1080, es rarísimo! Y esto no es todo. Si seguimos a Max Planck y calculamos en valor estimado para la “acción” del universo observable en unidades fundamentales de Planck para la acción, obtenemos.

10120

      Supernovas, Nebulosas, Estrellas… ¡Fuerzas y Constantes fundamentales!

Algunos llegan a afirmar que, el Universo es plano e indican que la energía oscura es probablemente la constante cosmológica de Einstein…¡Vivir para ver! El maestro llegó a decir que incluir la constante cosmológica en su ecuación había sido el mayor error de su vida y, sin embargo ahora… resulta que sí estaba en lo cierto. ¡Ya veremos!

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Ya hemos visto que Eddington se inclinaba a relacionar el número de partículas del universo observable con alguna cantidad que incluyera la constante cosmológica. Esta cantidad ha tenido una historia muy tranquila desde esa época, reemergiendo ocasionalmente cuando los cosmólogos teóricos necesitan encontrar una manera de acomodar nuevas observaciones incómodas.  Recientemente se ha repetido este escenario. Nuevas observaciones de alcance y precisión sin precedentes, posibilitadas por el telescopio espacial Hubble trabajando en cooperación con telescopios sensibles en tierra, han detectado supernovas en galaxias muy lejanas. Su pauta de brillo y atenuación característica permite deducir su distancia a partir de su brillo aparente. Y, sorprendentemente, resulta que están alejándose de nosotros mucho más rápido de lo que cualquiera esperaba. La expansión del universo ha pasado de ser un estado de deceleración a uno de aceleración. Estas observaciones implican la existencia de una constante cosmológica positiva (Λ+). Si expresamos su valor numérico como número puro adimensional medido en unidades del cuadrado de la longitud de Planck, entonces obtenemos un número muy próximo a

10-120

Nunca se ha encontrado un número más pequeño en una investigación física real. Podemos decir que es el más grande de los pequeños números.

Hablar del Universo en todo su conjunto…, no es nada fácil. Podemoshablar de parcelas, de elementos por separado y también de sucesos, objetos y de la mecánica celeste de manera individualizada para tratar de comprenderlos mejor y, más tarde, juntarlos para tener una perspectiva de su conjunto que… No siempre podemos llegar a comprender. ¡Es tanto lo que esas constantes nos quieren decir! que comprenderlas y entenderlo todo…, nos llevará algún tiempo.

¿Qué vamos a hacer con todos estos grandes números? ¿Hay algo cósmicamente significativo en 1040 y sus cuadrados y cubos?

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/78/Hermann_Weyl_ETH-Bib_Portr_00890.jpg

                                                            Hermann Weyl

La aparición de algunos de estos grandes números ha sido una fuente de sorpresas desde que fue advertida por vez primera por Hermann Weyl en 1.919. Eddington había tratado de construir una teoría que hiciera comprensible su aparición, pero no logró convencer a un número significativo de cosmólogos de que estaba en la vía correcta. Pero sí convenció a la gente de que había algo que necesitaba explicación. De forma inesperada, fue precisamente uno de sus famosos vecinos de Cambridge quien escribió a la revista Nature la carta que consiguió avivar el interés por el problema con una idea que sigue siendo una posibilidad viable incluso hoy.

                                 Paul Dirac

Paul Dirac ocupó la cátedra lucaciana de matemáticas en Cambridge durante parte del tiempo en que Eddington estuvo viviendo en los observatorios. Las historias que se cuentan de Paul Dirac dejan muy claro que era un tipo con un carácter peculiar, y ejercía de matemático las 24 h. del día. Se pudo saber que su inesperada incursión en los grandes números fue escrita durante su viaje de novios (Luna de miel), en febrero de 1937.

Aunque no muy convencido de las explicaciones de Eddington, escribió que era muy poco probable que números adimensionales muy grandes, que toman valores como 1040 y 1080, sean accidentes independientes y no relacionados: debe existir alguna fórmula matemática no descubierta que liga las cantidades implicadas. Deben ser consecuencias más que coincidencias.

Esta es la hipótesis de los grandes números según Dirac:

“Dos cualesquiera de los números adimensionales muy grandes que ocurren en la naturaleza están conectados por una sencilla relación matemática, en la que los coeficientes son del orden de la unidad”.

 

 

 

Las dos imágenes nos hablan por sí mismas, y, sin indicaciones sobre ellas, ¿cuál es el universo y cuál el cerebro humano? Nos puede parecer mentira pero… Los verdaderos grandes números están en ¡La Mente!

Los grandes números de que se valía Dirac para formular esta atrevida hipótesis salían del trabajo de Eddington y eran tres:

N1 = (tamaño del universo observable) / (radio del electrón)

= ct (e2/mec2) ≈ 1040

N2 = Razón fuerza electromagnética-a-gravitatoria entre protón y electrón

= e2/Gme mp ≈ 1040

N = número de protones en el universo observable

= c3t/Gmp ≈ 1080

Aquí t es la edad actual del universo, me es la masa de un electrón, mp es la masa de un protón, G la constante de gravitación, c la velocidad de la luz y e la carga del electrón.

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     El Universo es todo lo que existe: Materia, Tiempo y Espacio inmenrsos en un océano de fuerzas y constantes

Según la hipótesis de Dirac, los números N1, N2y raizN eran realmente iguales salvo pequeños factores numéricos del orden de la unidad. Con esto quería decir que debe haber leyes de la naturaleza que exijan fórmulas como N1 = N2, o incluso N1 = 2N2. Un número como 2 ó 3, no terriblemente diferente de 1 está permitido porque es mucho más pequeño que los grandes números implicados en la fórmula; esto es lo que él quería decir por “coeficientes….  del orden de la unidad”.

Esta hipótesis de igualdad entre grandes números no era en sí misma original de Dirac. Eddington y otros habían escrito antes relaciones muy semejantes, pero Eddington no había distinguido entre el número de partículas del universo observable, que se define como una esfera centrada en nosotros con un radio igual a la velocidad de la luz multiplicada por la edad actual del universo, o lo que es lo mismo:

 

 ”El último de estos mapas se ha dado a conocer ahora. Corresponde a la parte del Universo más cercana a la Vía Láctea: hasta 380 millones de años luz de ella. El mapa digital que lleva el nombre de 2MASS Redshift Survey ha sido posible gracias a la colaboración de un nutrido grupo de astrofísicos. Y el resultado llama la atención: un huso moteado de puntos de colores que representan hasta las 45.000 galaxias situadas en el vecindario galáctico. Sólo un 5 por ciento de esa vecindad cósmica queda ausente en el mapa: el cinturón oscuro central, que se aprecia en una las imágenes, y que corresponde al plano de la Vía Láctea. Las estrellas y el polvo de nuestra galaxia impiden contemplar los objetos lejanos situados en esa dirección. En la otra imagen sí se ha insertado la Vía Láctea en esa región oscura central.”

                               Sí, demasiado grande para que lo podamos tomar en una sola imagen

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                                                   ¡Mejor así!

La trayectoria del llamado Universo Observable (y del cual somos su centro al recorrer su geodésica en la geometría espacio-temporal) tiene la forma perimetral de una gota (forma de media lemniscata; cosa curiosa, lemniscata: figura curva ∞ usada como el símbolo de infinito ¿?) que al girarla 45 ° y desarrollar un cuerpo de revolución, se obtienen dos campos toroidales cual si fuesen imágenes antagónicas (una reflejada) de una fuente (surtidor – sumidero cada uno), correspondiendo uno al campo material y el otro al antimaterial.

poderes unidos - trayectoria del universo observable poderes unidos - trayectoria del universo observable_02

                     Trayectoria del Universo observable.

Lo están ocupando en su totalidad, se retroalimentan a sí mismos en la Hipersingularidad (punto de contacto de los dos campos, principio y fin de ambos flujos donde reacciona la materia y la antimateria con la finalidad de mantener separados ambos universos con el adicional resultado de impulsar nuevamente a los fluidos universales de ambos campos a recorrer la finita trayectoria cerrada (geodésica) siendo el motor propulsor universal de dos volúmenes dinámicos, finitos pero continuos).

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Universo observable: R = 300.000 × 13.500.000.000

La propuesta de Dirac provocó un revuelo entre un grupo de científicos vociferantes que inundaron las páginas de las revistas especializadas de cartas y artículos a favor y en contra. Dirac, mientras tanto, mantenía su calma y sus tranquilas costumbres, pero escribió sobre su creencia en los grandes números cuya importancia encerraba la comprensión del universo con palabras que podrían haber sido de Eddington, pues reflejan muy estrechamente la filosofía de la fracasada “teoría fundamental”.

“¿No cabría la posibilidad de que todos los grandes sucesos presentes correspondan a propiedades de este Gran Número [1040] y, generalizando aún más, que la historia entera del universo corresponda a propiedades de la serie entera de los números naturales…? Hay así una posibilidad de que el viejo sueño de los filósofos de conectar la naturaleza con las propiedades de los números enteros se realice algún día”.

 

Cuando hablamos del Universo, de inmediato, surgen las polémicas y los desacuerdos y las nuevas ideas y teorías modernas que quieren ir más allá de lo que “se sabe”, nunca han gustado en los centros de poder de la Ciencia que ven peligrar sus estatus con ideas para ellos “peregrinas” y que, en realidad, vienen a señalar nuevos posibles caminos para salir del atolladero o callejón sin salida en el que actualmente estamos inmersos: Mecánica cuántica y Relatividad que llevan cien años marcando la pauta en los “mundos” de  lo muy pequeño y de lo muy  grande sin que nada, las haya podido desplazar.

 

Mientras tanto, continuamos hablando de materia y energía oscura que delata la “oscuridad” presente en nuestras mentes, creamos modelos incompletos en el que no sabemos incluir a todas las fuerzas y en las que (para cuadrar las cuentas), hemos metido con calzador y un poco a la fuerza, parámetros que no hemos sabido explicar (como el Bosón de Higgs en el Modelo Estándar que…, a pesar de todo ¡No está muy claro que esté ahí!).  Sin embargo y a pesar de todo, el conocimiento avanza, el saber del mundo aumenta poco a poco y, aunque despacio, el conocimiento no deja de avanzar y, esperemos que las ideas surjan y la imaginación en la misma medida para que, algún día en el futuro, podamos decir que sabemos, aunque sea de manera aproximada, lo que el Universo es.

No debemos dejar de lado, las Unidades de Planck, esos pequeños números que, como Tiempo de Planck…

t_{P}={\sqrt  {{\frac  {\hbar G}{c^{5}}}}}\;\approx \quad 5,39106(32)\cdot 10^{{-44}}

En este ámbito hablamos de las cosas muy pequeñas, las que no se ven. El Tiempo de Planck es el tiempo que necesita el fotón (viajando a la velocidad de la luz, c, para moverse a través de una distancia igual a la longitud de Planck.  Está dado por , donde G es la constante gravitacional (6, 672 59 (85) x 10-11 N m2 kg-2), ħ es la constante de Planck racionalizada (ħ = h/2л = 1,054589 x 10-34 Julios segundo), c, es la velocidad de la luz (299.792.458 m/s).

El valor del tiempo del Planck es del orden de 10-44 segundos.  En la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo Tp después del instante inicial, es necesaria usar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del Universo. Todo, desde Einstein, es relativo.  Depende de la pregunta que se formule y de quién nos de la respuesta.

Hay cosas que no cambian, siempre haremos preguntas.

¿Os dais cuenta? Siempre tendremos que estar haciendo preguntas, y, desde luego, nunca podremos saberlo todo. No tener preguntas que formular, o secretos que desvelar… ¡Sería la decadencia del Ser Humano!

No debemos olvidar que:

“La creciente distancia entre la imaginación del mundo físico y el mundo de los sentidos no significa otra cosa que una aproximación progresiva al mundo real.” Nosotros vivimos en nuestro propio mundo, el que forja nuestros sentidos en simbiosis con el cerebro. Sin embargo, ese otro mundo, el que no podemos “ver”, no siempre coincide con “nuestro mundo”.

emilio silvera

Si la respuesta es…¡El Universo! ¿Cuál es la pregunta?

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El pensamiento “generalizado” hoy en día en la mayoría de los astrónomos, astrofísicos y demás científicos afines a la ciencia del Universo, es que, pueden existir miles de planetas habitados dentro de nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea. Ahora sabemos que el Universo no conoce límite alguno ni en el espacio ni en el tiempo que, según todos los indicios, ha estado expandiéndose durante 13.700 millones de años que, es un período de tiempo más que suficiente para que las estrellas que han exisitido desde entonces, tuvieran el tiempo necesario para producir todos los elementos que conocemos y que hicieron posible el surgir de la vida aquí en la Tierra y…probablemente, en “otras Tierras” que en la Galaxia Vía Láctea estén, y, de la misma manera, en los miles de millones de galaxias que pueblan el vasto universo que hemos llegado a conocer.

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Más allá de la metagalaxia, a la que pertenecen todos los sistemas galácticos que conocemos, tienen, necesariamente, que existir otros mundos que, como el nuestro, estén habitados por seres de toda índole y pelaje, inteligentes también. La metagalaxia consta de hipergalaxias, es decir, de grupos de sistemas galácticos. Nuestro sistema galáctico cuenta con dos “satélites”: la Gran Nebulosa de Magallanes, distante 38.000 Parsec de nosotros y la Pequeña Nebulosa de Magallanes, a 36.000 Parsecs. La Nebulosa de Andrómeda es un sistema compuesto por cinco galaxias. Por lo general existen “puentes” de estrellas entre galaxias que constituyen un grupo. Se podría decir que que los grupos de galaxias estarían unidos por hilos de estrellas de manera tal que, muchas veces, nos cuesta trabajo asegurar a qué galaxia pertenece una estrella determinada.

http://apod.nasa.gov/apod/image/1108/NGC7331_crawford900c.jpg

Tengo la suerte de que, Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.), me envíe regularmente imágines que obtiene en su Observatorio, y, en esta ocasión, recibí la imagen de la gran y bella galaxia espiral NGC 7331 que es a menudo vendida como una análoga a nuestra Vía Láctea. Está situada a 50 millones de años luz de distancia en la norteña constelación de Pegaso. En la imagen podemos vislumbrar otras galaxias que achican su imagen debido a que sus distancias están mucho más alejadas de nosotros.

La Constelación de Virgo cuenta con más de 3.000 galaxias, la Cabellera de Berenice con más de 10.000. Las supergalaxias tienen un diámetro de 30 o 40 megaparsecs. No conocemos el número exacto de supergalaxias cuyos conjuntos constituyen las megagalaxias. Y, sin embargo, la metagalaxia es sólo una pequeña fracción del “universo infinito” de un universo que, para nuestro tiempo, se podría decir que existe desde la eternidad y que existirá también eternamente (aunque sabemos que no es así), al menos nos lo puede parecer.

Nuestro Universo está cuajado de maravillas como ésta. La Galaxia de la rueda de la carreta (también conocido bajo el nombre de ESO 350-40) es una galaxia lenticular o anular situada a cerca de 500 millones de años luz de distancia en la constelación del escultor en el hemisferio meridional. Es rodeada de un anillo de 150 000 años de luz de diámetro, compuesto de estrellas jóvenes y brillantes. Esta galaxia era una galaxia idéntica a la Vía láctea antes de que sufra una colisión frontal con una galaxia vecina. Cuando galaxia vecina atravesó la Galaxia Cartwheel, la fuerza de la colisión causó una onda de choque poderosa sobre la galaxia, como una piedra echada en las tranquilas aguas de un estanque. Desplazándose a gran velocidad, este onda de choque barrió el gas y el polvo, creando así un halo alrededor de la parte central de la galaxia quedada indemne. Esto explica la nube azul alrededor del centro, la parte más brillante.

Observando la imagen con su colalr de perlas azulado compuesto por brillantes y radiantes estrellas, nos hablan de una ingente producción de elementos complejos que, en el futuro, pasarán a formar parte de los mundos nuevos y, en ellos, con el tiempo, surgirá también la vida nueva de vaya usted a saber qué criaturas.

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                          Las imágenes más bellas que podamos imaginar, están en el Universo

El Universo es una maravilla, y, cualquier objeto que podamos mirar nos podrá llevar al más alto grado de éstaxis. A mí me pasó con la luna Titán que visto a contraluz por la nave Cassini en órbita alrededor de Saturno. La atmósfera dispersa la luz del Sol mostrando un anillo completo mientras se filtra por las capas más altas. En este pequeño mundo de ríos de metano y atmósfera imposible, se han puesto altas esperanzas de que, en un futuro, pudiera surgir allí la vida. Es similar a nuestra Tierra de hace algunos millones de años.

El cúmulo de galaxias MACS J0717 localizado a 5400 millones de años luz, en una imagen lograda combinando datos ópticos del Hubble y en rayos-x del Chandra, muestra a cuatro cúmulos colisionando. Si hemos podido llegar hasta aquí, una voz en nuestra mente pregunta: ¿Hasta dónde podremos llegar?

La galaxia NGC 55, fotogafiada por el observatorio de La Silla utilizando el Wide Field Imager del telescopio de 2.2 metros MPG/ESO. ¿Cuántos mundos estarán ahí presentes? y, ¿tendrá alguno presencia de vida?

Arp 261, un par de galaxias localizadas a 70 millones de años luz, fotografiadas por el instrumento FORS2 del VLT en Cerro Paranal. La riqueza de la imagen nos puede llevar (mediante un estudio profundo) a saber lo mucho que en ella está presente, estrellas surgidas de inmensas nubes de gas interestelar, mundos nuevos llenos e promesas futuras y, otros, más viejos que, pudieran tener los vestigios de Civilizaciones perdidas.

http://chandra.harvard.edu/photo/2009/medusa/medusa.jpg

NGC 4194, la Galaxia Medusa, el resultado de la colisión entre dos galaxias, mostrada con datos ópticos del Telescopio Hubble y datos en rayos-x del Telescopio Chandra. La imagen nos habla de vestigios que están en el universo y nos cuentan dramáticas historias de galaxias que dejaron de existir para convertirse en otra nueva que, conteniendo materiales más compkejos que aquellas primarias, hacen posible el surgir de estrellas cuyos materiales son más sofisticados que el simple hidrógeno, y, de esas estrellas descendientes de algunas generaciones anteriores…qué materiales podrán salir?

Hemos podido admirar, la región de Rupes Tenuis fotografiada por la Mars Express de la ESA, mostrando gran cantidad de nieve sobre el polo marciano. Marte, el planeta hermano, nos tiene que dar muchas sorpresas y, a no tardar mucho (menos de 30 años), podremos por fín cobrar la apuesta del café que hice con algunos amigos sobre si había o no alguna clase de vida en aquel mundo.

Trio of Galaxies Mix It UpResultado de imagen de El trío de galaxias Hickson 90

El trío de galaxias Hickson 90, un grupo compacto localizado en la constelación de Piscis Austrinus a 100 millones de años luz del Sol. Fotografiado por el Telescopio Espacial Hubble. Viendo objetos como los de arriba, podríamos preguntarnos: ¿Cuándo dejará de sorprendernos el Universo? ¡Es tanta su riqueza!

Tycho's Supernova Remnant

La supernova de Tycho, localizada en Cassiopeia y mostrada en una imagen tomada en rayos-x por el telescopio Chandra y en luz infrarroja por el telescopio Spitzer. No por haberla visto muchas veces deja de sorprendernos, esa masa inmensa que, como remanante de los restos de una estrella masiva, nos muestra los filamentos de plasma que crean campos magnéticos a su alrededor sin importar el tiempo transcurrido desde el suceso. En dicha explosión se produjeron miles de toneladas de oro y plantino que regaron el espacio interesrtelar para formar parte, más tarde, de algún mundo perdido.

La siempre fascinante Eta Carinae está escondida destrás de una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo en una imagen tomada desde La Silla utilizando el ESO/MPG de 2.2 metros. Aquí contemplamos parte de la Nebulosa, la estrella, una de las más grandes conocidas (unas 100 masas solares) parece que está a punto de explotar, y, sus consecuencias, podrían ser impredecibles.

M101

La galaxia espiral M 101, localizada a 22 millones de años luz, en una imagen compuesta por datos del telescopio Chandra, el telescopio Hubble y el telescopio Spitzer. La bella y enorme galaxia está cuajada de estrellas nuevas y otras que no lo son tanto. El conjunto parece una luminaria de feria, la radiación que se expande por toda la galaxia no parece que sea un lugar muy seguro. Prefiero nuestra Vía Láctea.

Unusual Spiral NGC 4921 in the Coma Galaxy Cluster

Atípica y extraña Galaxia. Una nueva imagen del Telescopio Espacial Hubble revela finos detalles de la galaxia espiral NGC 4921 y los objetos circundantes de fondo. La diversidad en el Universo es la norma y, por mucho que podamos pensar en objetos extraños que puedan existir, ahí estarán.

Una imagen que combina luz visible y rayos-x muestra la actividad del agujero negro supermasivo en la galaxia Centaurus A. Los Agujeros Negros que pueden contener miles y millones de masas solares, son tan peligrosos que, nada de lo que deambule por sus alrededores estará seguro. Se engulle toda la materia que caiga en su radio de acción, su fuerza de gravedad es descomunal y, por mucho que queramos correr, nos atrapará. Ya sabeis, ni la luz es capaz de burlar su fuerza de atracción.

NGC 604

¡Increíble región de formación estelar! NGC 604, una zona formación estelar en la galaxia M 33. Imagen capturada en alta resolución por el telescopio espacial de rayos-x Chandra. No podeis ni imaginar la enorme cantidad de estrellas jovenes y masivas que están ahí presentes, sus emisiones de radiación ultravioleta producen fuertes vientos solares que dibujan las formas de las nubes cirundantes formando arabescas figuras de gas ionizado por el ultravioleta que tiñe de azul toda la región.

La variedad está servida, el prolífico Universo nos suministra de toda clase de objetos activos que, mediante transisiciones de fase, pasen a convertirse en otros objetos distintos de lo que en un principio fueron. Nada permanece, todo se transforma. Es es la regla de oro que impone un Universo dinámico creador de materia en el espaciotiempo infinito que nunca podremos dominar, y, si nos permite seguir en este maravilloso Sistema de Galaxias y mundos, podremos, en el futuro, conocer a nuestros hermanos inteligentes y, si las cosas salen como deberían salir, formaremos una Federación de mundos en la que, por fin, impere la igualdad para todos dentro de un clima de mutuo respeto y en el que, la sabiduría adquirida a través de muchas civilizaciones que fueron, nos habrá dado, ese algo del que ahora carecemos: Racionalidad y Temple, Sabiduría para poder discernir sobre lo que verdaderamente tiene valor y aquello que sólo es el falso brillo de la gloria y el poder que sólo puede traer destrucción y mal para muchos.

Esperemos que, observando el Universo y mirando dentro de nuestras Mentes, podamos llegar a comprender que, nuestro destino, no depende de nosotros pero sí, podremos mejorarlo si nuestro comportamiento contribnuye a que sea mejor.

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El Universo y la Vida

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                 “Los Cometas lo dieron y los cometas se lo llevaron”

Sagan

A diferencia de los asteroides que viajan alrededor del Sol en órbitas circulares confinadas al cinturón de asteroides y al plano de la eclíptica, los cometas lo hacen en órbitas elípticas inclinadas al azar con respecto al plano de la eclíptica. En la historia pasada, algunos de esos cometas, npos visitaron… ¡demasiado de ! Por otra parte, algunos dicen que puede ser que, precisamente, sea eso lo que trajo la vida a nuestro planeta.

Cuando un cometa se acerca al Sol, el calor solar vaporiza el hielo. Los gases liberados comienzan a brillar, formando una luminosa bola llamada coma. Empujados por el viento solar, estos gases luminosos forman una larga y cola, en uno de los espectáculos más impresionantes que pueden contemplarse en el cielo nocturno.

Como antes digo, más de uno apuesta por el hecho de que, la Vida en el planeta Tierra, fue traída por algún Cometa que impactó con ella en el pasado. Si nos paramos a pensar un poco, caeremos en la de que, el hecho de que la Biblia sea tan buena lectura reside en que está llena de drama y espectáculo: fuego y azufre, señales en los cielos, diluvios, aguas que se separan, plagas y pestilencias. Si el mundo fue creado hace seis mil años, como muchos cristianos creían en un tiempo (y algunos aparentemente todavía lo creen). Dios habría estado verdaderamente ocupado en dar la forma actual a nuestro mundo, construyendo montañas y océanos, excavando valles, moviendo glaciares… ¡En tan poco tiempo!

Cuando los geólogos del siglo XVIII trataron de explicar las montañas y los valles fluviales, los océanos salados y la glaciación, los estratos rocosos y los fósiles en términos de procesos físicos antes que de acción divina, se dieron de que serían necesarios muchos más de aquellos seis mil años para formar estos accidentes. Está claro que todos los accidentes de la Tierra han sido moldeados poco a poco por cambios sucesivos que se extendieron a lo largo de enormes períodos de tiempo. Son necesariosmuchos millones de años para asentar los sedimentos rocosos y levantar y erosionar las montañas.

Así que, el Diluvio de Noé, la vorágine volcánica y los rayos celestiales deben ser atribuídos a otros ámbitos más naturales que fueron bien explicados por Charles Lyell, en su publicado en 1830 con el título de Principios de Geología (el que se llevó Darwin como compañero de viaje en su viaje alrededor del mundo en el Beagle).

Azores-Gibraltar

La Falla de Azores-Gibraltar o Falla transformante de Azores-Gibraltar, llamada también Zona de falla de Azores-Gibraltar, es una gran falla geológica que se extiende hacia el este desde el final del “rift” de Terceira en las Azores, prolongándose hacia el estrecho de Gibraltar hacia el Mar Mediterráneo. Esta forma parte del límite de placas entre la Placa Euroasiática y la Placa Africana. El tramo situado al este del Estrecho de Gibraltar está pobremente estudiado y es habitual considerarlo un límite “difuso”. En algunos puntos de la Península Itálica algunos geólogos creen que la falla conecta con una zona de subducción donde la placa Africana está subduciendo lentamente por debajo de la placa Euroasiática.

Si miramos en retrospectiva, podemos ver que el uniformismo de James Hutton tenía un impulso ideológico: era una reacción contra contra las interpretaciones religiosas de la naturaleza. Al final, ha resultado ser una doctrina notablemente tozuda. La evidencia de catástrófes geológicas y biológicas repentinas fue obvia durante mucho tiempo, y pese a todo fue generalmente ignorada. Quienes llamaban la sobre esto tendían a ser llamados charlatanes. Cuando el respetado astrónomo Edmon Halley conjeturó en 1694 que un cometa podría chocar ocasionalmente con un planeta, su sugerencia no mereció ninguna atención. El astrónomo H.A. Proctor fue lo bastante temerario como para proponer que los cráteres de la lunares podrían ser el resultado de impactos de meteoritos.

           Sería que encontráramos un objeto espacial sin señales en su superficie

Si contemplamos la fotografía de planetas y lunas, todos, sin ecepción, nos muestran una imagen muy similar a la de la Luna con intensa formación de cráteres debidos a los impactos recibidos de cuerpos provenientes del espacio exterior: Mercurio y Marte proporcionan ejemplos excelentes. Estos cuerpos han conservado el de colisiones porque carecen de una atmósfera espesa y tienen poca actividad geológica. Por el contrario, la mayoría de los impactos en la Tierra…

Temible . El de Yucatan a los Dinosaurios les vino mal pero,  a nosotros, se nos abrió una puerta

Como podréis observar si mirais de aquellos cráteres que se formaron en la Tierra en el pasado lejano, han sido borrados por la erosión. Pero no todos. Al menos veinticinco lugares de impactos han sido positivamente identificados tan sólo en Australia. Estados Unidos tiene una de los cráteres más famosos, próximo a la ciudad de Winslow, en Arizona.

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Conocido como el Cráter del Meteoro o Cráter Berringer, tiene 1,2 Kilómetros de diámetro, cien metros de profundidad y treinta mil años de antigüedad. Se conocen cráteres mucho más grandes y más viejos. Se sabe que, fue hace entre 4.000 y 3.800 milllones de años, cuando se paso una fase de intensa violencia que creó los cráteres lunares.

El periodo medio de la órbita del cometa Halley es de 76 años, pero no se pueden calcular las fechas con exactitud ya que la garvedad de los planetas mayores altera el periodo del cometa en cada vuelta. La órbita del Halley es retrógrada e inclinada 18 grados respecto de la eclíptica. Y, como la de todos los cometas, altamente excéntrica.El núcleo del cometa Halley mide aproximadamente 16 x 8 x 8 kilómetros. El núcleo del Halley es muy oscuro: su albedo es de sólo 0.03, por lo que es más negro que el carbón y uno de los objetos más oscuros del solar. La densidad del núcleo del Halley es muy baja: unos 0.1 gramos/cm3, indicando que probablemente es poroso, quizá debido a la gran cantidad de polvo que queda después de que los hielos se sublimen.

El Halley es único entre los cometas, ya que es a la vez grande y activo, y tiene una órbita regular y bien definida. Ésto lo convierte en un objetivo relativamente fácil para los astrónomos, aunque no es el más representativo de los cometas. El cometa Halley volverá a acercarse al Sol en el año 2061.

Se especula con la idea de que el Sistema Solar entero pasó por una intensa fase de bombardeo de grandes meteoritos y que fue debido a la destrucción de una luna o de algún cometa monstruoso. Desde el punto de de la vida, después de esta intensa andanada, la Tierra pudo quedar “sembrada” de sustancias orgánicas. Cuando la nave espacial Giotto pasó del Cometa Halley en 1986, mostró un núcleo negro-alquitrán que contenía Carbono, Hidrógeno, Nitrógeno y Azufre. Los análisis de los granos de polvo que manaban de su parte frontal probaron que hasta una tercerqa parte era material orgánico

Ilustración de Donald E. Davis que recrea el impacto de un asteroide hace 65 millones de años en la península de Yucatán, donde formó el cráter de Chicxulub. Esta colisión cósmica causó la extinción masiva que hizo desaparecer a los dinosaurios. Fred Hoyle pensaba que, además de destrucción, este tipo de impactos pudieron traer la vida a la y, Arrenius propuso antes la misma idea y la llamó Panspermia (: NASA/JPL-Caltech)

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El origen de la vida en la Tierra aún esconde secretos para la ciencia. Uno de los puntos de debate es si los bloques de la química de la vida se formaron in situ o si llegaron a bordo de meteoritos. De ser cierta esta segunda hipótesis, sería más fácil explicar cómo surgieron las enormes y complejas moléculas bioquímicas, ya que nuestro planeta se habría encontrado con parte del trabajo hecho, incluyendo componentes posiblemente escasos en la Tierra primitiva. Pero, además, esta siembra de semillas químicas pudo disparar la evolución de la vida no sólo aquí, sino en lugares como Marte, cuya primera infancia fue muy similar a la de la Tierra.

El descubrimiento de que la Tierra sufrió agotadoras andanadas cósmicas hace 3.800 millones de años nos pone delante de un auténtico rompecabezas. Si hay que creer en el fósil, la vida estaba floreciendo ciertamente hace 3.500 millones de años, y posiblemente ya hace 3.850 millones de años. Dadas las funestas consecuencias de un impacto importante, ¿podría la vida haber sobrevivido durante el último bombardeo intenso?

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Por desgracia, el rastro de evidencia se acaba precisamente cuando este problema se hace más interesante. Aunque los geólogos han encontrado cristales de zirconio aislados de 4.200 millones de años de antigüedad, y han inferido que algún tipo de corteza sólida debía haber existido en dicha época, las más antiguas rocas intactas encontradas datan de hace 4.030 millones de años. Los procesos geológicos han eliminado casi toda la evidencia de lo que pudio haber sido nuestro planeta antes de hace aproximadamente unos 3.800 millones de años. La Tierra se muestra reacia a ofrecernos secretos de su juventud. Sin embargo, las evidencias indirectas de las que había antes de hace 3.800 millones de años puede estar justo debajo (¡incluso dentro!) de nuestras narices.

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El ADN humano contiene a 6 mil millones de pares de bases de nucleótidos. Esto hace por lo menos dos metros de cadenas de ADN. Aquellas cadenas tienen que ser almacenadas dentro de ± 6 µ el núcleo clasificado de m de cada célula.: Claramente demasiado grande para caber en el núcleo. Hace falta pues un mecanismo que permita almacenar todo. Este mecanismo debería permitir a ciertas proteínas para tener a las partes específicas del ADN y el puesto en otras partes. Los eucariotas utilizan los nucleosomas. Un nucleosoma está constituido de:± 200 pb de DNA

Resultado de imagen de DNA

2 moléculas de histona H2a
2 moléculas de histona H2b
2 moléculas de histona H3
2 moléculas de histona H4
1 molécula de histona H1

El ADN de nuestros cuerpos contienen un del pasado, porque nuestros genes han sido moldeados por circunstancias ambientales. Aunque el registro genético, como el registro geológico, ha quedado envuelto y oscurecido por los estragos del tiempo, no está completamente borrado. Sonsacando información de los genes, los microbiólogos pueden decir mucho sobre el ancestro universal que pudo haber vivido hace unos 4.000 millones de años, y con esta infromación podemos conjeturar algo sobre las condiciones que imperaban en aquella época. El mensaje que se extrae es una auténtica sorpresa.

La primera forma de vida en la Tierra, flotando en la proverbial espuma de los mares primordiales que dio lugar a los árboles, abejas y humanos, no es sólo un popular concepto darwiniano, sino también una premisa biológica esencial de la que dependen muchos investigadores como parte de las bases de su trabajo.

En el siglo XIX, Charles Darwin yendo más allá que otros, que proponían que podría haber un ancestro común para mamíferos u otros animales, y sugirió que había un ancestro común probablemente para la vida del planeta – plantas, animales y bacterias.

Un nuevo análisis estadístico lleva esta suposición al banco de pruebas y ha encontrado que no sólo se a flote, sino que es extremadamente sólida.

¿No era algo obvio, desde el descubrimiento y descifrado del ADN, que todas las formas de vida son descendientes de un único organismo común — o al menos una especie basal? No, dice Douglas Theobald, ayudante de bioquímica en la Universidad de Brandeis y autor del nuevo estudio, detallado en el ejemplar del 13 de mayo de la revista Nature. De hecho, dice: “Cuando me propuse esto, realmente no sabía cuál sería la respuesta”.

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Imaginémos que pasaba durante la época de intenso bombaredeo cósmico. Todo gran impacto provocaba una gran convulsión global. La magnitud del desbarajuste era mucho peor incluso que el golpe que destruyó a los dinosaurios. En una época tan tadía como 3.800 millones de años, la Luna fue golpeada por un objeto de noventa kilómetros de diámetro, lo que produjo ujna colosal cuenca del tamaño de las Islas Británicas. cataclismos similares han dejado señales en forma de cercos de montañas. Al ser mucho más grande, la Tierra debe haber sufrido docenas de colisiones de esta magnitud, ademásd de algunas otras que eran incluso mayores.

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Si alguno como el de arriba se nos viene encima, siempre me viene a la memoria la imagen (con los medios que tenemos para poder solucionar el problema hoy) de que parecerémos como Don Quijote queriendo derribar aquellos Molinos con su pobre lanza. ¿Qué podríamos hacer? NADA, sólo pagar las consecuencias.

Podríamos analizando más a fondo las consecuencias de lo que, un impacto de esta índole podría producir en la Tierra. Un cuerpo impactante de 500 kilómetros de diámetro escavaría un agujero de 1.500 kilómetros de diámetro y de unos 50 kilómetros de profundidad. Un enorme volumen de rocas quedaría vaporizado en una gigantesca bola de fuego que se extendería rápidamente por todo el planeta, desalojando la atmósfera y creando un horno global. La temperatura superficial ascendería a más de mil grados Celsius, lo que provocaría la ebullición de todos los océanos del mundo y fundiría las rocas hasta una profundidad de casi un kilómetro.

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QA medida que la atmósfera, aplastantemente densa de vapor de roca y vapor supercalentado se enfriaba lentamente durante un período de algunos meses, empezaría a llover gotas de roca fundida. Pasaría todo un milenio antes de que pudiera haber lluvia normal, preludio de un gran aguacero de dos mil años (Un Diluvio) que finalmente rellenaria los océanos y haría volver el planeta a algún tipo de normalidad.

El “Tiempo” no me permite con lo que todo esto supondría para la vida tal como la conocemos y, si después de un desastre así, volveríamos a estar presentes en éste mundo que hoy es nuestra casa. Ya sabeis, amigos míos, que la Naturaleza cuando actúa, no tiene en cuenta que nosotros estamos aquí.

emilio silvera

¿Asombrarnos? ¡Tenemos tantos motivos!

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No es que el Universo sea más de lo que imaginas, es que siempre será, mucho más de lo que puedas imaginar. Formamos parte de él, y al contrario de los muchos objetos que lo pueblan, nosotros (y, seguramente otras muchas especies vivas) tenemos la facultad de pensar, rememoramos el pasado y podemos imaginar el futuro. Somos conscientes de Ser y podemos divagar sobre lo que podría ser.

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La ciencia que estudia las leyes que determinan las estructura del Universo con referencia a la materia y la energía de la que está constituido. Se ocupa no de los cambios químicos que ocurren, sino de las fuerzas que existen entre los objetos y las interrelaciones entre la materia y la energía. Tradicionalmente, el estudio se dividía en campos separados: calor, luz, sonido, electricidad y magnetismo y mecánica (Física clásica).

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el siglo XX, sin embargo, la Mecánica cuántica y la Física relativista han sido cada vez más importantes; el desarrollo de la Física moderna ha estado acompañado del estudio de la Física atómica, Física nuclear y Física de partículas, molecular…

La Física de cuerpos astronómicos y sus interacciones recibe el de Astrofísica, la Física de la Tierra, recibe la denominación de Geofísica, y el estudio de los aspectos Físicos de la Biología se denomina Biofísica. Tenemos que concluir que sin la Física, no sabríamos cómo es el universo que nos acoge y el por qué del comportamiento de la materia-energía que en él está presente.

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Gracias a los aceleradores de partículas hemos podido llegar muy lejos hacia atrás en el tiempo para poder saber sobre cómo se pudo formar y, “suponer” cómo pudo surgir. Cuando llegamos a los 10-35 de segundo desde el comienzo del tiempo, entramos en un ámbito en el que las cósmicas son poco conocidas.  Si las grandes teorías unificadas son correctas, se produjo una ruptura de la simetría por la que la fuerza electronuclear unificada se escindió en las fuerzas electrodébil y las fuertes.  Si es correcta la teoría de la supersimetría, la transición puede haberse producido antes, había involucrado a la gravitación.

Aún no había Carbono que se produciría mucho más tarde, en las estrellas, mediante el efecto triple alfa

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Se formó la primera molécula del Universo

En el universo temprano la primera materia (hidrógeno y Helio) era llevada por la fuerza de gravedad a conformarse en grandes conglomerados de gas y polvo que al interaccionar  producían calor y formaron las primeras estrellas a los doscientos años del comienzo del tiempo y, sus cúmulos y aglomerados se convirtieron en las primeras galaxias que, tampoco sabemos a ciencia cierta, que mecanismos pudieron seguir formarse.

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Elaborar una teoría totalmente unificada es tratar de comprender lo que ocurrió en ese tiempo remoto que, según los últimos estudios está situado entre 13.700 y 15.000 millones de años, cuando la perfecta simetría -que se pensaba, caracterizó el Universo-, se hizo añicos para dar lugar a las simetrías rotas que hallamos a nuestro alrededor y que nos trajo las fuerzas y constantes Universales que,  paradójicamente, hicieron posible nuestra aparición para que , sea posible que, alguien como yo esté contando lo que pasó.

Realmente, carecemos de una teoría que nos explique lo que pasó en aquellos primeros momenmtos y, que no tengamos tal teoría no podemos esperar comprender lo que realmente ocurrió en ese Universo temprano.  Los límites de nuestras conjeturas actuales cuando la edad del Universo sólo es de 10-43 de segundo, nos da la única respuesta de encontrarnos ante una puerta cerrada. Del otro lado de esa puerta está la época de Plank, un tiempo en que la atracción gravitatoria ejercida por partícula era comparable en intensidad a la fuerza nuclear fuerte.

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Así que, llegados a punto podemos decir que la clave teórica que podría abrir esa puerta sería una teoría unificada que incluyese la gravitación, es decir, una teoría cuántica-gravitatoria que uniese, de una vez por todas, a Planck y Einsteins que, aunque eran muy amigos, no parecen que sus teorías (la Mecánica Cuántica) y (la Relatividad General) se lleven de maravilla.

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Y, a todo esto, tenemos que pensar en el hecho cierto de que átomos, moléculas  y conexiones se pudieran estructurar en un conjunto complejo poder formar pensamientos surgidos de algo nuevo que antes no estaba presente en el Universo: ¡La Vida! Que evolucionada pudo llegar, en algún caso, a generar no sólo pensamientos sino que también, llegaron los sentimientos y nos hizo adolescentes. , estamos a la espera de que llegue la mayoría de edad, ese tiempo en el que se deja de hacer chiquilladas y la seriedad predomina en los comportamientos que están aconsejados por la sabiduría de la experiencia. Pero para que eso le llegue a la Humanidad… ¡Falta mucho, mucho, muchísimo Tiempo!

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Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

La cosmología  sugiere que relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas. Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.

Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas conformadas en la debida proporción que existan mundos, estrellas, galaxias y seres vivos

Aquí, generalmente comentamos sobre la Física pura en sus dos versiones de la Relatividad y la Mecánica Cuántica que engloba ese universo particular de lo microscópico donde se mueven las partículas que conforma todo aquello que podemos observar en el Universo y que llamamos la Materia Bariónica, y, al mismo tiempo, nos ocupamos de la interrelación que los cuerpos físicos ocurren y las fuerzas que están presentes, así como, de las constantes universales que en nuestro universo, son las responsables de que todo funcione como lo hace.

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Resultado de imagen de Constante gravitacional de NewtonResultado de imagen de Alfa, la constante de estrucutra fina

Hablamos de física y no puedo dejar de pensar en cómo la mente humana, ha podido profundizar tanto en el conocimiento de la Naturaleza hasta llegar a números tan complejos el de las constantes de la Naturaleza: la constante de Planck en sus dos versiones, h y ħ; la igualdad masa-energía de Einstein, la constante gravitacional de Newton, la constante de estructura fina (137) y el radio del electrón.

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En ciencias se entiende por constante física el valor de una magnitud física cuyo valor, fijado un sistema de unidades, permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. En contraste, una constante matemática, las constante de la Naturaleza representan un valor invariable que no está implicado directamente en ningún proceso físico. Algunas de ellas son:

  • Constante de Planck: h = E/v
  • Constante de Planck racionalizada: ℎ = h/2π
  • Igualdad masa-energía: E = mc2
  • Constante gravitacional: F = m1m2G/d2
  • Constante de estructura fina: α = 2πe2/hc
  • Radio del electrón: r0 = e2/mc2

 

                      ¡Me encantan sus mensajes!

Es verdaderamente meritorio el enorme avance que en tan poco tiempo ha logrado la Humanidad en el campo de la física. En aproximadamente un siglo y medio, se ha pasado de la oscuridad a una claridad, no cegadora aún, pero sí aceptable. Son muchos los secretos de la naturaleza física que han sido desvelados, y el ritmo parece que se mantiene a un muy meritorio ritmo gracias a inmensas estructuras que, como el Acelerador de Hadrones (LHC), nos ha llevado hacia atrás en el Tiempo muy cerca del comienzo, después del Tiempo de Planck cuando la materia y la energía se distribuyeron conformar el Universo que conocemos hoy.

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                  Hemos tratado de escenificarlo de mil maneros pero.. ¡No sabemos lo que es!

¡El tiempo!, ése precioso bien está a nuestro . Sólo tenemos que ir pasando el testigo para alcanzar las  metas propuestas. Pongamos nuestras esperanzas en que no seamos tan irresponsables como para estropearlo todo. ¿Nos haremos mayors alguna vez? Tenemos que pensar a lo grande, en el conjunto universal y dejarnos de parroquialismos locales, olvidarnos del Yo y pensar en el Nosotros.

Astronomía, gravedad o electromagnetismo; cuestiones sencillas de entender los iniciados y, a veces, muy complejas para la gente corriente. Por tal motivo, si escribo sobre estos interesantes temas, mi primera preocupación es la de buscar la sencillez en lo que explico. No siempre lo consigo. Por ejemplo, expliquemos el magnetismo.

   

                                                                                  Magnetismo

Grupo de fenómenos asociados a los campos magnéticos. Siempre que una corriente eléctrica fluye, se produce un campo magnético; el movimiento orbital de un electrón y el espín de los electrones atómicos son equivalentes a pequeños circuitos de corriente, los átomos individuales crean campos magnéticos a su alrededor los electrones orbitales tienen un magnético neto como resultado de su momento angular. El momento angular de un átomo es el vector suma de los momentos magnéticos de los movimientos orbitales y de los espines de todos los electrones en el átomo.

Las propiedades magnéticas macroscópicas de una sustancia tienen su origen en los momentos magnéticos de sus átomos o moléculas constituyentes. Diferentes materiales poseen distintas características en un campo magnético aplicado; hay cuatro tipos de comportamientos magnéticos.

a)          En diamagnetismo, la magnetización está en la dirección opuesta a la del campo aplicado, es decir, la susceptibilidad es negativa. Aunque todas las sustancias son diamagnéticas, es una forma débil de magnetismo que ser enmascarada por otras formas más fuertes. Tiene su origen en los cambios introducidos por los campos aplicados en las órbitas de los electrones de una sustancia, siendo la dirección del cambio opuesta a la del flujo aplicado (de acuerdo con ley de Lenz).

Existe, por tanto, una débil susceptibilidad negativa (del orden de -10-8 m3 mol-1) y una permeabilidad relativa ligeramente menor que 1.

b)           En paramagnetismo, los átomos o moléculas de la sustancia tienen momentos magnéticos orbitales o espín que son capaces de estar alineados en la dirección del campo aplicado. Éstos, por tanto, tienen una susceptibilidad positiva (aunque pequeña) y una permeabilidad relativa ligeramente mayor que 1.

El paramagnetismo aparece en todos los átomos y moléculas con electrones desapareados; es decir, átomos libres, radicales libres y compuestos de metales de transición que contienen iones con capas de electrones no llenas.

También ocurre en metales resultado de momentos magnéticos asociados a los espines de los electrones de conducción.

c)          En sustancias ferromagnéticas, dentro de un cierto rango de temperaturas, hay momentos magnéticos atómicos netos, que se alinean de que la magnetización persiste después de eliminar el campo aplicado.

Por debajo de una cierta temperatura llamada punto de Curie (o temperatura de Curie), un campo magnético en aumento aplicado a una sustancia ferromagnética causará una magnetización creciente hasta un valor máximo, llamado magnetización de saturación. Esto es debido a que una sustancia ferromagnética está constituida por pequeñas regiones magnetizadas (1 – 0’1 mm de ancho) llamadas dominios.

El momento magnético total de la muestra de sustancia es el vector suma de los momentos magnéticos de los dominios constituyentes. Dentro de dominio, los momentos magnéticos atómicos individuales se alinean espontáneamente por fuerzas de intercambio, que dependen de si los espines de los electrones atómicos son paralelos o antiparalelos.

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Sin embargo, en un trozo no magnetizado de material ferromagnético, los momentos magnéticos de los dominios no están alineados; cuando un campo externo es aplicado, esos dominios que están alineados con el campo aumentan de tamaño a expensas de otros.

En un campo muy intenso, todos los dominios se alinean en la dirección del campo y producen la alta magnetización observada. El hierro, el níquel, el cobalto y sus aleaciones son ferromagnéticos. Por encima del punto de Curie, los materiales ferromagnéticos se vuelven paramagnéticos.

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A escala atómica con la punta de un microscopio de efecto túnel. Los átomos de hierro se colocan sobre una superficie de nitruro de cobre y obligado por dos átomos de nitrógeno (barras azules) en un arreglo regular separados por un átomo de cobre (amarillo).

d)          Algunos metales, aleaciones y sales elementales de transición, muestran otro de magnetismo llamado antiferromagnetismo. Esto ocurre por debajo de cierta temperatura, llamada temperatura de Néel, a la cual se espontáneamente una red ordenada de momentos magnéticos atómicos en la que momentos alternos tienen direcciones opuestas. No hay, por tanto, momento magnético resultante en ausencia de un campo aplicado.

En el fluoruro de manganeso, por ejemplo, esta disposición antiparalela ocurre por debajo de una temperatura de Néel de 72 K. Por debajo de esta temperatura, el ordenamiento espontáneo se opone a la tendencia normal de los momentos magnéticos de alinearse con el campo aplicado. Por encima de la temperatura de Néel, la sustancia es paramagnética.

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Una forma especial de antiferromagnetismo es el ferrimagnetismo, un tipo de magnetismo mostrado por las ferritas. En estos materiales, o bien los momentos magnéticos de los iones adyacentes son antiparalelos y de intensidad desigual, o bien el de momentos magnéticos en una dirección es mayor que el número de los que hay en la dirección opuesta.

Mediante una adecuada elección de los iones de tierras raras en las redes de ferrita es posible diseñar sustancias ferrimagnéticas con magnetizaciones específicas para su uso en componentes electrónicos.

Si nos queremos referir al geomagnetismo, estaremos hablando de la ciencia que estudia el campo magnético terrestre.

Si una barra de imán es suspendida en cualquier punto de la superficie terrestre, de que se pueda mover libremente en todos sus planos, el polo norte del imán apuntará en una dirección aproximadamente al norte. El ángulo (D) entre la dirección horizontal a la que apunta y el meridiano geográfico en ese punto se llama declinación magnética. Se toma positiva al del norte geográfico y negativa al oeste. La aguja no estará horizontal salvo en el ecuador magnético. En todos los demás lugares formará un ángulo (/) con la horizontal, llamado inclinación magnética.

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En todos los polos magnéticos / = 90º (+90º en el polo norte y -90º en el polo sur), y la aguja será vertical.

Las posiciones de los polos, que varían con el tiempo, eran en los años setenta aproximadamente 76, 1º N, 100º W (N) y 65, 8º S, 139º E (S). El vector intensidad (F) del campo geomagnético se determina por I, D y F, donde F es la intensidad magnética local del campo medida en gauss o teslas (1 gauss = 10-4 teslas). F, I y D, junto con las componentes verticales y horizontales de F y sus componentes norte y este, son llamados los elementos magnéticos.

Esta explicación del geomagnetismo podría ser más larga y completa, con muchos más técnicos y matemáticos, sin embargo, ¿a quién le gustaría? A eso me refería antes cuando decía “…mi primera preocupación es la de buscar la sencillez en lo que explico. No siempre lo consigo.

                                    Si el tema no interesa… cual irá a lo suyo

Si a continuación pongo un ejemplo práctico y explico el magnetismo de manera muy técnica y completa, que seguramente no sea del interés del lector de ciencia no iniciado. Éste no quiere estas complejidades que, por muy perfectas que puedan resultar técnicamente hablando, siempre les resultarán aburridas, tediosas, y lo que es peor, incomprensibles.

Los buenos escritores-divulgadores de la ciencia deben contar los fenómenos naturales revistiéndolos de un atractivo y misterioso toque mágico que se se muestre ante los ojos de la mente del lector y,  produciéndoles asombro y sorpresa por tales maravillas queden embebidos en el relato y en las cosas maravillosas que allí se están tratándo. Y, en Física, amigos míos, casi todo lo que te enciuentras son maravillas de la Naturaleza que, comienzas a comprender… ¡Es imposible dejar de mirar!

Si contamos la historia de una estrella, que nace a partir del gas y del polvo cósmico hasta que muere en una explosión de supernova para convertirse en otro objeto estelar diferente, al oyente le resultará atractivo o pesado, interesante o incomprensible, según quién y cómo lo cuente.

Me preocupa cuando escribo que lo que estoy contando pueda aburrir al posible lector.Siempre procuro ceñirme a la verdad científica y exponer los hechos con la veracidad requerida y, sin embargo, eso es totalmente posible aunque le podamos dar un pequeño toque de fantasía que lo hará más atractivo. Claro que, por mucho que querámos fantasear sabemos que en el mundo y en todo el Universo, las leyes que rigen son iguales todo y para todos y lo que pasa aquí también pasará allí, aunque ese allí esté a miles de millones de años-luz de nosotros.

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                                    Aquí tenemos un ejemplo de lo que digo, la Naturaleza se repite

En los extraños mares de otros planetas, sin tener en la composición química, es difícil imaginar que la evolución de lugar a una forma más sencilla de locomoción que la que se produce ondulando colas y aletas. Que la propia evolución encontraría este tipo de propulsión viene avalado por el hecho de que, incluso en la Tierra, esta evolución se ha producido de manera totalmente espontánea e independiente. Los peces desarrollaron la propulsión cola-aleta; después, ellos mismos evolucionaron hasta convertirse en tipos anfibios que se arrastraban por tierra firme hasta llegar a ser reptiles. Lo cierto es que hemos llegado a saber que, de una u otra manera, ¡la vida se abre camino!

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Por ejemplo, en nuestro planeta el ornitorrinco representa la primera rama de mamíferos a partir de un ancestro con características de ambos mamíferos y reptiles de hace 166 millones años. De alguna manera se mantiene una superposición de funciones, mientras que los mamíferos posteriores perdieron sus rasgos de reptil. Comparando el genoma del ornitorrinco con el ADN de otros mamíferos, incluidos los seres humanos que llegaron a lo largo del transcurso del tiempo, y los genomas de los pájaros, que bifurcan hace 315 millones años, ayuda a definir la evolución.

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Algunos  reptiles fueron evolucionando y dieron lugar a a los mamíferos. Pero cuando algunos de estos últimos regresaron al mar (los que luego han sido ballenas y focas, por ejemplo), sus piernas volvieron a evolucionar las formas de las aletadestinadas a la propulsión por el medio acuatico y a la navegación.

Aunque la vida tardó más de diez mil millones de años en acto de presencia -al menos en la Tierra y, seguramente en otros planetas también- en sus formas más primitivas, supo adaptarse y evolucionar hasta llegar al momento presente en el que, sólo el uno por ciento de las especies que han existido en el planeta están vivas, el resto no pudo soportar los cambios y al no adaptarse, se extinguieron. Así seguirá siendo siempre: Adaptarse o morir.

Sí, es posible que hoy seamos nosotros la especie predominante en el planeta Tierra , no debemos olvidar que no siempre ha sido así. Antes ni estábamos aquí y, durante ciento ciencuenta millones de años reinaron en nuestro mundo aquellos terribles lagartos, los Dinosaurios que desaparecieron hace sesenta y cinco millones de años para que nosotros, pudiéramos aparecer y evolucionar hasta conseguir hablar de mecánmica cuántica y relatividad general pero… ¿Y mañana? ¿Seguiremos siendo la especie dominante?

Yo no estaría tan seguro de eso. El mañana es incierto

La Tierra con sus especies de vida seguirá su camino adelante, siempre hacia el futuro incierto y desconocido que dependerá de ¡tántas cosas! Y, mientras tanto, como hemos mantenido siempre, en otros mundos distintos al nuestro y repartidos por los confines de nuestra propia Galaxia y de muchas otras que albergan mundos ignotos, otras criaturas estarán elucubrando sobre las mismas cuestiones que nosotros lo hacemos poder discernir sobre el saber del mundo, de la Naturaleza, del Universo.

¿Qué puede haber en Gliese 581 g? Hemos llegado a más de mil mundos extraterrestres que es como un grano de arena en la inmensa playa del Universo, y, cientos de miles de millones de mundos estan exparcidos por las galaxias que pueblan el Cosmos y, en muchos de ellos, extrañas y enigmáticas criaturas habrán podido desvelar secretos de la materia y de la luz, del átomo y de las estrellas y, también como nosotros estarán pensando en cómo poder llegar hacia esos otros mundos que albergan vida e inteligencia.

Nosotros seguiremos avanzando aquí y “ellos” también lo harán “allí” donde quiera que ese “allí” pueda encontrarse que, será lejos, muy lejos. Tan lejos estamos de esos otros seres inteligentes que el hecho cierto de que no lo hayamos podido ver aún, nos habla de que, como nosotros, necesitan evolucionar mucho más que, ese se pueda producir.

Tampoco sería descabellado pensar que, la Naturaleza, tan sabia ella, tenga dispuesto que las especies estén cada una en su lugar, sin molestarse ni interferirse entre sí, que evolucionen en su propio entorno sin ingerencias que siempre vendrán a distorsionar lo que ya existe para cambiarlo en el mejor de los casos, o, aniquilarlo en el peor.

¿Quién sabe?

emilio silvera

¿Increíble? Y, sin embargo… Cierto

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo asombroso    ~    Comentarios Comments (1)

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