« De la Nanociencia a la Nanotecnología. 1ª parte

Nuestro Universo es grande, inmenso y, para nosotros se podría decir que infinito si pensamos en la imposibilidad que tenemos de poder recorrerlo, no ya en una nave espacial que no podríamos, sino mediante algún otro camino que acortara las distancias como, por ejemplo, los imaginados viajes por el Hiperespacio. Decir Universo es decir todo lo que existe: La materia conformada de mil maneras, el espaciotiempo, las fuerzas que actúan e interaccionan con todos los objetos que constituyen esa materia que podemos ver y detectar, las constantes universales que hace que nuestro mundo sea tal como lo conocemos y que hace posible la existencia de la vida. En él ocurren muchos sucesos que, unas veces podemos explicar y otras son un misterio.

 

“Otra fuente de explosión gamma sin identificar observada por debajo del plano galáctico, está probablemente más allá de los límites de la Vía Láctea, su naturaleza continúa siendo un misterio.”

 

Queda expresada nuestra enorme ignorancia sobre los muchos secretos que el Universo esconde, y, sin embargo, también ha quedado claro que, cada día, desvelamos algunos de esos innumerables secretos como lo demuestran el sin fin de misiones de todo tipo que en los últimos 10 años han sido puestas en marcha hacia el espacio para saber lo que en él ocurre. El Fermi es otro proyecto que se sumará a esos otros muchos que nos facilitan e información valiosa para desentrañar esos misterios y tener respuestas a muchas preguntas que no han podido ser contestadas.

Fermi  nos revela de las primeras observaciones y el telescopio espacial nos dirá dónde están las fuentes de rayos gamma. El telescopio más nuevo de la NASA, anteriormente conocido como GLAST, una vez que pasó exitosamente su verificación orbital, comenzó una misión destinada a explorar el violento e impredecible universo de los rayos gamma.

El telescopio comenzó la misión con un nuevo nombre. La NASA decidió que a GLAST se le asignara un nuevo nombre: Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, en honor al Enrico Fermi (1901 – 1954), un pionero en el campo de la física de alta energía.

Enrico Fermi fue la primera persona que sugirió la forma en la cual las partículas cósmicas podrían ser aceleradas a grandes velocidades. Su teoría proporciona los fundamentos para entender el nuevo fenómeno que su telescopio homónimo descubrirá.

Fermi descubre dos burbujas supersimetricas gigantes de rayos X y rayos Gamma procedentes del centro de la Galaxia… Quizás el agujero negro allí presente tenga algo que ver con el acontecimiento.

Los científicos esperan que Fermi, mediante la observación de rayos gamma energéticos, descubra muchos nuevos pulsares, revele el de los agujeros negros súper masivos y ayude a los físicos a nuevas leyes de la naturaleza.

Durante dos meses después del despegue de la nave espacial, el 11 de junio de 2008, los científicos pusieron a y calibraron sus dos instrumentos, el Telescopio de Gran Área (LAT) -por su sigla en idioma inglés- y el Monitor de Destellos del GLAST (GBM), por el mismo motivo.

Como hemos podido saber, el equipo del Telescopio Espacial de Gran Área nos mostrará una del cielo donde se aprecia el gas brillante de la Vía Láctea, pulsares parpadeantes y una brillante galaxia ubicada a miles de millones de años luz. El combina 95 horas de las primeras observaciones llevadas a cabo por el instrumento:

Se tardó varios años para crear una imagen similar, producida por el ahora desaparecido Observatorio de Rayos Gamma Compton. Con la sensibilidad superior de Fermi, seguramente surgirán nuevos descubrimientos.

El Telescopio Espacial de Gran Área de Fermi explora el cielo cada tres horas cuando funciona bajo el “modo de reconocimiento”, tarea que ocupará la mayor parte del tiempo de observación del telescopio durante su primer año de operaciones. Estas fotografías instantáneas permiten a los científicos monitorear cambios rápidos en las características del violento universo de rayos gamma. El telescopio es sensible a los fotones con energías que varían en un rango de 20 MeV (Megaelectronvoltios) hasta por encima de 300 GeV (Gigaelectronvoltios). El límite más alto de este rango, el cual corresponde a energías que son 5 millones de veces más grandes que los rayos X dentales, está muy poco explorado.

Del centro de nuestra Galaxia emanan dos enormes burbujas supersimétricas de Rayos Gamma, cubiertas de una capa exterior de Rayos X. Cada una de las esferas, tiene un diámetro de 25.000 años luz, por lo que supersimétricamente alcanzan la longitud equivalente a la mitad del diámetro aproximado de la Galaxia.

Este reciente descubrimiento, ha dejado perplejos a los cosmólogos oficiales, que especulan con la explicación de la posible activación del agujero negro central de la galaxia.”

Justo cuando crees que sabes todo acerca de una galaxia, algo nuevo aparece. O algo viejo, recién descubierto. El Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma, que ha estado barriendo todo el cielo cada tres horas durante los últimos dos años y un trimestre desde su lanzamiento, ofrece la mejor de la emisión de rayos gamma desde el de un observatorio de rayos gamma aún en marcha. Un nuevo análisis cuidadoso de los obtenidos por el Telescopio de Gran Area (LAT) de Fermi ha puesto de manifiesto una cosa sorprendente: dos burbujas bastante simétricas de la emisión de rayos gamma alrededor del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

                         Erupciones de rayos gamma con origen en agujeros negros

El instrumento secundario de la nave espacial, el GBM, identificó 31 explosiones conocidas como erupciones de rayos gamma solamente durante su primer mes de operaciones. Estas explosiones de alta energía ocurren cuando las estrellas masivas mueren o cuando las estrellas de neutrones que están orbitando se mueven juntas en forma de espiral y se fusionan.

El GBM es sensible a rayos gamma menos energéticos que el Telescopio Espacial de Área, lo cual ofrece una visión complementaria del extenso espectro de rayos gamma. Trabajando juntos, los dos instrumentos pueden finalmente desentrañar algunas de las fuentes de rayos Gamma que existen en nuestro Universo.

Una potencia excepcional difícil de explicar.

Después de la alerta, varios instrumentos terrestres apuntaron a este objeto, entre ellos se encuentra el VLT (Telescopio Muy Grande) en Chile. El mismo Swift accionaba sus detectores de rayos—X y rayos ultravioleta. Un equipo polaco (Pi of the Sky) pudo filmar el acontecimiento. La contrapartida visible alcanzó una magnitud de 5 a 6. Es el límite de una luminosidad localizable a simple . Si alguien, teniendo por encima de él un cielo despejado y de alta calidad, hubiera levantado la mirada en ese instante hacia la constelación de Bouvier, podría haber visto un destello minúsculo. Pero cuatro minutos más tarde, tal como lo midió el grupo polaco Pi of the Sky, la luminosidad descendía bruscamente, la magnitud cayó hasta 11 (la magnitud indica el inverso de la luminosidad).

Durante algunos minutos, la luminosidad era 2,5 millones de veces mayor que la más luminosa de las surpernovas observadas ese día. ¡Sin embargo, los instrumentos en el suelo como el VLT, indicaban una diferencia hacia el rojo de 0,94, lo que se corresponde a una distancia de 7,5 mil millones de años luz, es decir la mitad del radio del universo observable! La energía liberada por el astro de esta explosión debió pues ser enorme. Desde muy lejos, durante algunos minutos del estallido, GRB 080319B fue el más lejano de los astros visibles a simple vista. A modo de comparación, el objeto más lejano que nuestros ojos pueden ver es la galaxia del Triángulo (M33), con una magnitud de 5,7 y situada a 2,9 millones de años de luz de distancia.

También el Fermi ha descubierto un tipo de Púlsar. Aproximadamente tres veces por segundo, un cadáver estelar de 10.000 años de antigüedad lanza un haz de rayos gamma en dirección a la Tierra. El objeto, llamado pulsar, fue descubierto por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, de la NASA, y es el que “parpadea” en rayos gamma puros.

Les queda ahora a los astrónomos explicar la potencia excepcional de esta emisión. Es posible por ejemplo, que la Tierra hubiera estado situada por casualidad, precisamente en el centro del haz de radiación emitido por el astro que estalló. No hay duda que actualmente, numerosos astrofísicos están depurando los de todos los instrumentos que captaron a GRB 080319B durante sus cuatro minutos de celebridad.

No siempre sabemos explicar el origen de las cosas y, a medida que nuevos aparatos tecnológicos nos van desvelando los secretos del Universo, podemos ser más consciente de cómo funciona na Naturaleza y por qué de ciertos sucesos. Sin embargo, y, a pesar de todos esos adelantos, algunos se siguen empeñando en retroceder en el tiempo y en rituales conmemoritovs que hoy… ¡tienen poco sentido!

                Un brote de rayos gamma provocó una extinción masiva hace 500 millones de años

En astronomía, hablamos de contrapartida óptica cuando un objeto ha sido descubierto primero en el de los rayos—X, los rayos gamma, o en el campo de radio. El término se utiliza particularmente para los estallidos de rayos gamma que son unos destellos muy cortos de fotones muy energéticos. Estos estallidos son detectados en primer lugar por los satélites que operan en rayos—X y gamma, antes de ser observados algunas horas más tarde ópticamente o en infrarrojo, para luego apagarse.

En fin, seguimos avanzando y, los distintos proyectos y misiones de la ESA y la NASA de manera muy destacada sobre otros, nos llevarán al fín a saber sobre, muchas de las incognitas que hoy, aún no podemos resolver. Teniendo en cuenta la vastedad del Universo y los muchos secretos que guarda, el camino será largo y, sobre todo, fascinante.

emilio silvera

  Equilibrio, estabilidad: el resultado de dos fuerzas contrapuestas

Dos fuerzas contrapuestas iguales que dan estabilidad en el átomo y en las estrellas

Lo de no mirar atrás… ¡No me gusta! Si lo hubiéramos hecho , ¿cómo habríamos aprendido lo que sabemos? Todo es una sucesión de hechos que se van traspasando de una generación a la siguiente: El Presente está hecho del Pasadso, y, el Futuro, se está construyendo en el Presente.

Desde que asustados mirábamos los relámpagos en las tormentas, hemos observado la Naturaleza y, de ella, hemos podido ir aprendiendo. Esos conocimientos han hecho posible que nuestras mentes evolucionen, que surjan las ideas, que la imaginación se desboque y, vaya siempre un poco más allá de la realidad. Imaginar ha sido siempre una manera de evadir la realidad. El viaje en el tiempo ha sido una de esas fantásticas ideas y ha sido un arma maravillosa para los autores de ciencia ficción que nos mostraban paradojas tales como aquella del joven que viajó hacia atrás en el tiempo, buscó a su bisabuelo y lo mató. Dicha muerte produjo de manera simultánea que ni su abuelo, su padre ni él mismo hubieran existido nunca. Claro que, tal suceso es imposible; existe una barrera o imposibilidad física que impide esta de paradoja y, si no existe tal barrera, debería exisitir. Creo que, aún en el hipotético caso de que algún día pudiéramos viajsar en el tiempo, nunca podríamos cambiar lo que pasó. El pasado es inamovible.

¡El Tiempo! ¿Es acaso una abstracción? ¿Por qué no es igual para todos? ¿Podremos dominarlo alguna vez?  Claro que saber lo que es el tiempo… ¡No lo sabemos!, y, según las circunstancias, siempre será diferente para cada uno de nosotros dependiendo de sus circunstancias particulares: Quien está con la amada no siente su transcurrir, una hora será un minuto, mientras que, el aquejado por el dolor, vivirá en otro tiempo, un minuto será una eternidad. En cuanto dominar lo que entendemos por tiempo… Si pensamos con lógica, en lugar de introducir posibilidades físicas particulares o locales,  pensaremos como nos enseño Einstein, a una mayor escala,  en la utilidad de un y un tiempo únicos y unidos en un bloque de espacio-tiempo que se moldea en presencia de la materia y se estira o encoge con la velocidad.

                        Hay en todas las cosas un ritmo que es parte de nuestro Universo.

“Hay simetría, elegancia y gracia…esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede ver ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la forma en que la arena modela una cresta, en las ramas de un arbusto creosota o en el diseño de sus hojas. Intentamos copiar ese ritmo en nuestras vidas y en nuestra sociedad, buscando la medida y la cadencia que reconfortan. Y sin embargo, es posible ver un peligro en el descubrimiento de la perfección última. Está claro que el último esquema contiene en sí mismo su propia fijeza. En esta perfección, todo conduce hacia la muerte.”

De “Frases escogidas de Muad´Dib”, por la Irulan.

 

          hemos imaginado estar en otros niveles, tener mentes que, unidaa al Universo no necesitan hacer preguntas, imaginando un futuro que podría ser,

Salgamos ahora fuera del espacio-tiempo y miremos lo que sucede allí.  Las historias de los individuos son trayectorias a través del bloque. Si se curvan sobre sí mismas para formar lazos cerrados entonces juzgaríamos que se ha producido un en el tiempo. Pero las trayectorias son las que son. No hay ninguna historia que “cambie” al hacerla. El viaje en el tiempo nos permite ser parte del pasado pero no cambiar el pasado. Las únicas historias de viaje en el tiempo posibles son las trayectorias autoconsistentes.  En cualquier trayectoria cerrada no hay una división bien definida entre el futuro y el pasado.

                                          Siempre nos ha gustado imaginar

Si este tipo de viaje hacia atrás en el tiempo es una vía de escape del final termodinámico del universo, y nuestro universo parece irremediablemente abocado hacia ese final, hacia ese borrador termodinámico de todas las posibilidades de procesamiento de información, entonces quizá seres súper avanzados en nuestro futuro estén ya viajando hacia atrás, hacia el ambiente cósmico benigno que proporciona el universo de nuestro tiempo. No descarto nada. Si le dicen a mi abuelo hace más de un siglo y medio que se podría meter un documento en una maquinita llamada fax, y el documento, de manera instantánea, aparecería en otra máquina similar situada a kilómetros de la primera…, los habría tachado de locos.

Si se marcha en línea recta está claro quién va delante de quién. Si se marcha en círculo cualquiera está delante y detrás de cualquier otro. Como pregona la filosofía, nada es como se ve a primera , todo depende bajo el punto de vista desde en el que miremos las cosas.

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

        Los hay que creen, que la vida, es única en la Tierra. De la misma forma nuestros sentidos actuales solo nos permiten percibir la parte física del Universo. A medida que vayamos evolucionando iremos accediendo a planos más sutiles de la Creación.

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

Si la carga del protón, o, la masa del electrón, variaran aunque sólo duera una diezmillonésima… ¡La Vida en nuestro planeta no estaría presente! Así son de important4es las constantes universales que hacen de nuestro Universo el que podemos observar.

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

                            Nuestro Universo es como es las constantes son las que son

Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica, la que conforma todos los objetos del universo. Hay elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales, inestables y emiten radiación nosiva para la vida.

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

                         En nuestro planeta, como en otros, en cualquier charca caliente y con el adecuado ambiente y la química necesaria… Podría surgir la vida. Son muchos los mundos similares a la Tierra que existen sólo en nuestra Galaxia, y, no digamos por todo el Universo. Creer que la vida está presente sólo en nuestro planeta… Además de pretencioso es ilógico.

Lo cierto es que, las características distintivas del universo que están especificadas por estas “constantes” astronómicas desempeñan un papel clave en la generación de las condiciones para la evolución de la complejidad bioquímica. Si miramos más cerca la expansión del universo descubrimos que está equilibrada con enorme precisión. Está muy cerca de la línea divisoria crítica que separa los universos que se expanden con suficiente rapidez para superar la atracción de la gravedad y así para siempre, de aquellos otros universos en los que la expansión finalmente se invertirá en un estado de contracción global y se dirigirán hacia un Big Grunch cataclísmico en el futuro lejano. Las tres formas de Universo que nos ponen los cosmólogos para que podamos elegir uno que será el que realmente se asemeja al nuestro. Abierto, plano y cerrado todo será en función de la Densidad Crítica que el Universo pueda tener-

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

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

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

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

No es casual que nos encontremos viviendo miles de millones de años después del comienzo aparente de la expansión del universo y siendo testigos de un estado de expansión que está muy próximo a la divisoria que la “Densidad Crítica”. El hecho de que aún estemos tan próximos a esta divisoria crítica, después de algo más de trece mil millones de años de expansión, es verdaderamente fantástico. Puesto que cualquier desviación respecto a la divisoria crítica crece continuamente con el paso del tiempo, la expansión debe haber empezado extraordinariamente próxima a la divisoria para seguir hoy tan cerca (no podemos estar exactamente sobre ella).

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

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

Todas estas explicaciones nos llevan a pensar que entre los miles de millones de galaxias conocidas que se extienden por el , cada una de las cuales contiene a su vez miles de millones de estrellas, no es nada descabellado pensar que existen también, cientos de miles de millones de planetas que giran alrededor de muchas de esas estrellas, y que en alguno de estos últimos debe haber, como en el nuestro formas de vida, algunas inteligentes.

Han creado un mapa muy detallado del Universo cercano en 3D (según publica Europa Press). Un equipo internacional han podido completar el mapa más preciso y completo hecho hasta el momento y, con este avance, se puede conocer el universo y sus contenidos con una mayor precisión.

Así, nos hacemos una idea más o menos plausible del conjunto, podemos llegar a la conclusión de que, para llegar al estadio de evolucioón en el que nos encontramos, las estrellas tuvieron que más de 10.000 millones de años para hacer posible la existencia de materiales complejos aptos para la bio-química de la vida y, una vez conformado el primigenio material, se necesitaron otros 1.000 millones de años para que, las primeras y rudimentarias células vivas precursoras de la vida inteligente aparecieran.

Siatuada a 12.900 M de años-kuz, descubren la Galaxia lejana y, seguramente, de la primeras

Hemos podido, observando a la Naturaleza, saber de todo esto que más arriba hemos comentado, y, todos los obtenidos, todos los secretos desvelados, todos los nuevos conocimientos, nos han acercado más y más al Universo infinito del que formamos parte y, al ritmo del universo, nuestras mentes han evolucionado para poder imaginar… ¡Hasta viajar en el Tiempo! Incluso pensamos en manejar las estrellas como ya, de hecho, podemos hacer con los átomos que las conforman.

emilio silvera