Ene
19
Conociendo el Universo
por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo asombroso ~
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Hay en todas las cosas un ritmo que es de nuestro Universo.
“Hay simetría, elegancia y gracia…esas cualidades a las que se acoge el verdadero artista. Uno puede encontrar ese ritmo en la sucesión de las estaciones, en la 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 Princesa Irulan.
¿Será el Universo como creemos que es? Como pregona la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista en el que miremos las cosas. Y, por otra parte, no siempre podemos profundizar lo necesario para poder vislumbrar lo que “allí” pueda existir. Muchas son las cosas que no sabemos y los lugares a los que no podemos llegar, la tecnología es aún insuficiente para lograrlo y, nuestro intelecto… ¡Sigue creciendo!
“Lo primero que hay que comprender sobre los universos paralelos… es que no son paralelos. Es importante 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.”
Douglas Adams
¿Qué vamos a hacer con esta idea antrópica fuerte? ¿Puede ser algo más que una nueva presentación del aserto de que nuestra 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 donde las constantes son diferentes y la vida no puede existir?

Necesitaremos más que una simple escalera para llegar a las galaxias lejanas. ¡Ni la nuestra podemos recorreer!
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.
Esos 92 elementos naturales de la tabla periódica componen toda la materia bariónica (que vemos y detectamos) del universo. Hay más elementos como el plutonio o el einstenio, pero son los llamados transuránicos y son artificiales.

Si las constantes naturales variaran sólo una diezmillonésima… ¡No podríamos estar aquí! Así, las cosas son las que son en nuestro Universo que se rige por las mismas leyes en todas sus regiones, Las Leyes de la naturaleza son las mismas y producen los mismos fenómenos en estrellas, galaxias, agujeros negros, creación de estrellas y de mundos y… ¡De se seres conscientes de Ser!

La situación de los planetas en relación a sus estrellas, alentados por las leyes universales y las constantes de la Naturaleza, hace que sea posible la presencia de vida en la Tierra -que es lo que sabemos- y, ¿por qué no? en un sin fin de mundos repartidos por cientos de miles de galaxias -que es lo que intuimos-, Lo cierto es que el Universo en todas partes es igual y no varían sus leyes de un lugar a otro, y, siendo así…
Hay varias propiedades sorprendentes del universo astronómico que parecen ser cruciales el desarrollo de la vida en el universo. Estas 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 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 representa un valor invariable que no está implicado directamente en ningún proceso físico.
Existen muchas constantes físicas; algunas de las más conocidas son la constante reducida de Planck
, la constante de gravitación
, la velocidad de la luz
, la permitividad en el vacío
, la permeabilidad magnética en el vacío
y la carga elemental
. Todas éstas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Una de las cuestiones más controvertidas en la cosmología es porque las constantes fundamentales de la naturaleza parecen finamente ajustadas la vida. Una de estas constantes fundamentales es la constante de estructura fina o alfa, que es la constante de acoplamiento de la fuerza electromagnética (usualmente denotada g, es un que determina la fuerza de una interacción) y equivale a 1/137,03599911.
Es cierto que en el Universo existen equilibrios muy delicados y que, nos producir la sensación de que, de un momento a otro, todo se irá al garete y aquello, se convertirá en un Caos sin reversión posible y, sin embargo, es una impresión engañosa, toda vez que, de la explosión supernova surgen nebulosas de las que surgen nuevas estrellas y nuevos mundos. Es la engañosa “Destrucción-Creadora”.

Todas las estructuras del Universo que se comportan como objetos estables, en realidad, se muestran así como consecuencia de que son, malabarismos que se producen dos fuerzas antagónicas equivalentes que consiguen esa “delicada” estabilidad que está centrada en la lucha entre la atracción y la repulsión. Por ejemplo, en un planeta, como la Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la Gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos y se llegan a degenerar por el Principio de exclusión de Pauli quen no permite que dos fermiones ocupen el mismo lugar. Todos esos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de los números puros de Stoney-Planck creados a partir de las constantes e, h, c, G y mpr
α = 2πe2/hc = 1/137
αG = Gmpr 2/hc ≈ 10-38
La identificación de constantes de la Naturaleza como α y αG, junto con los números que desempeñam el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la Naturaleza, nos anima a pensar por un en mundos diferentes al nuestro. Estos otros mundos pueden estar definidos por leyes de la Naturaleza iguales a las que gobiernan el universo tal como lo conocemos, pero estarán caracterizadas por duiferentes valores de constantes adimensionales. estos cambios numéricos alteran toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los equilibrios entre los fuerzas serán diferentes de los que se dan en el nuestro. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La Gravedad podría tener un papel más pequeño en esos otros mundos. La Naturaleza cuántica de la realidad podría intervenir en lugares inimaginables.

Lo cierto es que estamos aquí para contarlo después de haber realizado un largo camino para descubrirlo
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. El primero de estos modelos es el universo abierto que será invadido por el frío absoluto, y el segundo modelo es el del universo cerrado que termina en una bola de fuego descomunal.
Todo dependerá de cual sea el valor de la densidad de materia.
Algunos números que definen nuestro universo:
- El de fotones por protón
- La razón densidades de materia oscura y luminosa
- La anisotropía de la expansión
- La falta de homogeneidad del Universo
- La constante cosmológica
- La desviación de la expansión respecto al valor “crítico”

De hecho, estamos tan cerca de esta divisoria crítica que nuestras observaciones no pueden decirnos con seguridad cuál es la predicción 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 formación de estrellas y planetas… y ¡vida!
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 de expansión que está muy próximo a la divisoria que marca la “Densidad Crítica”

Cuando conozcamos la Densidad Crítica en el Universo, sabremos en qué clase de universo estamos: Plano, abierto o cerrado. Todo dependen de la cantidad de materia que contenga y, como nada sabemos de esa supuesta “materia oscura”, nos queda mucho por especular, muchos modelos que inventar y muchas teorías por formular pero… ¡Dónde está la verdad que incansables buscamos?
Sólo en el modelo de universo que se expande cerca de la divisoria crítica, 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 ideal (más cantidad de materia), el universo será cerrado y terminará en el Big Crunch.
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).

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 anterior 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.
Podemos concretar de manera muy exacta con resultados fiables de los últimos análisis de los enviados por WMAP. Estos resultados muestran un espectro de fluctuaciones gaussiano y (aproximadamente) invariante frente a escala que coincide con las predicciones de los modelos inflacionarios más generales.
El universo estaría compuesto de un 4 por 100 de materia bariónica, un 23 por 100 de materia oscura no bariónica y un 73 por 100 de energía oscura. Además, los dan una edad para el universo que está en 13’7 ± 0’2 ×109 años, y un tiempo de 379 ± 8×103 años para el instante en que se liberó la radiación cósmica de fondo. Otro resultado importante es que las primeras estrellas se formaron sólo 200 millones de años después del Big Bang, mucho antes de lo que se pensaba hasta ahora. Todavía no se han hecho públicos los resultados del análisis de una segunda serie de , pese a que su aparición estaba prevista para estas fechas.
emilio silvera
Ene
9
¡Las Nebulosas! Mucho más que simple gas y polvo
por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo asombroso ~
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¿Cómo será vivir en un planeta, en cuyo sistema planetario alumbren dos soles?
Hasta que supimos que existían otros sistemas planetarios en nuestra Galaxia, ni siquiera se podía considerar esta posibilidad como una prueba de que la vida planetaria fuera algo común en la Vía Láctea. Pero ahora se sabe que más de cien estrellas de nuestra zona de la galaxia tienen planetas que describen órbitas alrededor de ellas. Casi todos los planetas descubiertos hasta ahora son gigantes de gas, como Júpiter y Saturno (como era de esperar, los planetas grandes se descubrieron primero, por ser más fáciles de detectar que los planetas pequeños), sin embargo es difícil no conjeturar que, allí, junto a estos planetas, posiblemente estarán también sus hermanos planetarios más pequeños que, como la Tierra, pudieran tener condiciones para generar la vida en cualquiera de sus millones de formas.

Algunas veces nos preguntamos por qué las cosas son como son y si, cuando obtenemos una respuesta en términos de algún principio científico, seguimos preguntando: ¿por qué ese proncipio es verdadero? y, si como un crio maleducado, insistimos una y otra vez, preguntando ¿por qué?, ¿por qué?, ¿por qué?, entonces, más tarde o más temprano, alguien nos llamará reduccionista. Algunas personas otorgan diferentes sentidos a esa palabra, sin embargo, pero supongo que una caracterísitca común de la idea que todo el mundo tiene del reduccionismo es un sentido de jerarquía, de que algunas verdades son menos fundamentales que otras a las que las anteriores pueden ser reducidas, como la la química puede ser reducida a la física.
En comentarios anteriores, ya nos referimos a los elementos más abundantes del Universo: Carbono, Hidrógeno, Oxígeno y Nitrógeno (CHON). Lee Smolin, de la Universidad de Waterloo, Ontario, ha investigado la relación existente entre, por una parte, las estrellas que convierten unos elementos más sencillos en algo como el CHON y arroja esos materiales al espacio, y, por otra parte, las nubes de gas y polvo que hay en éste, que se contrae para formar nuevas estrellas.

Aquí vemos parcialmente la Nebulosa de la Burbuja, una extraña imagen de las maravillas que están presentes en el Universo. Cuando expusieron ésta imagen en Observatorio Info, la traducción del original en Astronomía Pictures Of The Day, nos decía:
“Hinchada por el viento procedente de una estrella masiva, esta aparición interestelar tiene una forma sorprendentemente familiar. Catalogada como NGC 7635, también se la conoce como nebulosa de la Burbuja . Aunque parece delicada, la burbuja de 10 años luz de diámetro muestra evidencias de violentos procesos en marcha. Arriba a la derecha del centro de la Burbuja hay una estrella O caliente, cientos de miles de veces más luminosa y unas 45 veces más masiva que el Sol. El violento viento estelar y la intensa radiación procedente de esta estrella hizo estallar la estructura de gas brillante contra el material más denso y dio lugar a la nube molecular que la rodea . La intrigante nebulosa de la Burbuja se encuentra en tan sólo 11.000 años luz de distancia en la ostentosa constelación de Casiopea . Esta vista de aspecto natural de la burbuja cósmica se ha elaborado a partir de datos de banda estrecha que también se han usado para crear uno modelo 3D .”
En Nebulosas como esta de arriba están las regiones de creación de estrellas más ricas del Universo. El material de estas nubes moleculares se convierten en materia compleja mediante transiciones de fases que se producen en el horno nuclear de las estrellas. De ahí, surgen los materiales químico-biológicos que dan lugar y hace posible el surgir de la vida.
Nuestro hogar dentro del espacio, la Vía Láctea, es una entre los cientos de miles de millones de estructuras similares dispersas por todo el Universo visible, y parece ser una más, con todas las características típicas -de tipo medio en cuanto a tamaño, composición química, etc.- La Vía Láctea tiene forma de disco plano, con alrededor de cien mil años luz de diámetro, y está formada por más de cien mil millones de estrellas que describen órbitas en torno al centro del disco.

El Sol, en realidad, sólo es importante para nosotros al ser el cuerpo central de nuestro Sistema Solar, y con mucho, la estrella más cercana al planeta Tierra y la única que se puede estudiar con todo lujo de detalles. Se clasifica como una estrella G2V: una estrella amarilla con una temperatura efectiva de 5.770 K (tipo espectral G2) y una enana de la secuencia principal (clase de luminosidad V). Los detalles de su composición son sobradamente sabidos por todos y cabe destacar su abundancia de hidrógeno – 71% en masa- y de helio el 27% y elementos más pesados hasta completarlo. Por lo tanto, nuestro Sol no destaca por nada entre esa multitud de de cientos de miles de millones de estrellas.
El Sol es la lámpara maravillosa que, suministra de luz y calor al planeta Tierra para que, los seres vivos que lo habitan, puedan continuar su camino hacia ese futuro que, no siempre está demasiado claro.
Recorre su órbita a una distancia del centro que viene a ser más o menos dos tercios del diámetro. En el centro de la Galaxia las estrellas forman una protuberancia, de tal modo que desde el exterior daría la sensación de estar viendo un enorme huevo frito, en el que la protuberancia sería la yema. Sin embargo, el modo en que este disco gira revela que todo el material brillante (materia bariónica) que compone la parte visible de la Vía Láctea queda sujeto por el tirón gravitatorio de una materia invisible que no brilla ni emite radiación y que viene a ser más o menos diez veces mayor que la materia visible de la Galaxia y que muchos suponen que está diseminada en un halo situado alrededor de ella, extendiéndose mucho más allá del borde del disco de estrellas brillantes.

Descubrir qué es realmente esta materia oscura (yo prefiero llamarla no luminosa o materia escondida, o, incluso, sustancia cósmica que los griegos clásivos llamaban Ylem) constituye un tema de crucial interés para los astrónomos, pero no entraremos ahora en eso, ya que, para lo que estamos tratando, no tiene importancia. Muchas galaxias en forma de disco se caracterizan por una especie de serpentinas que se alejan en espiral desde su centro, lo que hace que se les aplique el nombre de galaxias espirales. Es fácil estudiar las pautas que siguen los llamados “brazos espirales”, porque las galaxias se encuentran relativamente cerca unas de otras, si comparamos estas distancias con sus tamaños.
Andrómeda, la galaxia espiral más cercana comparable a la Vía Láctea, se encuentra con respecto a nosotros a una distancia de poco más de dos millones de años luz; parece una gran distancia, pero la galaxia de Andrómeda es tan grande (un poco mayor que la Vía Láctea) que, incluso a esa distancia, vista desde la Tierra cubre un trozo de cielo del tamaño de la Luna, y puede observarse a simple vista en una noche despejada y sin luz lunar, si nos situamos lejos de las ciudades y de otras fuentes de emisión de luz.

Los brazos espirales, que son una característica tan llamativa en galaxias como la nuestra, son visibles porque están bordeados por estrellas calientes de gran masa que relucen con mucho brillo. Esto significa que también son estrellas jóvenes, ya que no hay estrellas viejas que tengan gran cantidad de masa. Además, su bonito tono azulado las delata, las de más edad, son estrellas marrones oscuras que han agotado su combustible nuclear y han dejado de radiar en el ultravioleta intenso.
No hay misterio alguno en cuanto al modo en que mantienen esa forma espiral. Se debe exclusivamente a un fenómeno de retroalimentación. Las nubes gigantescas a partir de las cuales se forman las estrellas pueden contener hasta un millón de veces la masa del Sol cuando empieza a contraerse gravitatoriamente para formar estrellas. Cada nube que se contrae produce, no una sola estrella de gran tamaño, sino todo un conglomerado de estrellas, así como muchas estrellas menores. Cuando las estrellas brillantes emiten luz, la energía de esta luz estelar (especialmente en la parte ultravioleta del espectro) forma una burbuja dentro de la nube, y tiende a frenar la formación de más estrellas. Sin embargo, una vez que las estrellas de gran masa han recorrido sus ciclos vitales y han explotado, sembrando además el material interestelar con elementos de distintos tipos, la onda expansiva ejerce presión sobre las nubes interestelares cercanas y hace que éstas comiencen a contraerse. El ciclo de repite y nuevas estrellas aparecen en el horizonte de las galaxias.
Las ondas procedentes de distintas supernovas, al entrecruzarse unas con otras, actúan mutuamente para barrer el material interestelar y formar nuevas nubes de gas y polvo que se contraen produciendo más estrellas y supernovas, en un ejemplo clásico de interacción que se mantiene por sí sola en la que intervienen una absorción de energía (procedentes de las supernovas) y una retroalimentación.

Supernova 1987 A
Si la nube es demasiado densa, su parte interna se contraerá gravitatoriamente de manera rápida, formando unas pocas estrellas grandes que recorren sus ciclos vitales rápidamente y revientan la nube en pedazos antes de que puedan formarse muchas estrellas. Esto significa que la generación siguiente de estrellas nace de una nube más delgada, porque ha habido pocas supernovas que barrieran material formando pedazos densos. Si la nube es tan delgada que su densidad queda por debajo de la densidad óptima, nacerán muchas estrellas, y habrá gran cantidad de explosiones supernovas, lo cual producirá gran número de ondas de choque que barrerán el material interestelar, acumulándolo en nubes más densas.
De esta manera, por ambas partes, las retroalimentaciones operan para mantener un equilibrio aproximadamente constante entre la densidad de las nubes y el número de supernovas (y estrellas de tipo Sol) que se producen en cada generación. La propia pauta espiral resulta del hecho de que la galaxia realiza movimiento de rotación y está sometida al tirón gravitatorio que crea la fuerza de marea proveniente de esa materia no luminosa.
Las fuerzas de marea son muy poderosas
Claro que, la materia interestelar es variada. Existen nubes de gas y polvo fríos, que son ricas en interesantes moléculas y se llaman nubes moleculares gigantes; a partir de estas nubes se forman nuevas estrellas (y planetas). Hay nubes de lo que consideraríamos gas “normal”, formadas por átomos y moléculas de sustancias tales como el hidrógeno, y quizá tan caliente como una habitación cerrada durante toda la noche y con la temperatura de dos cuerpos dormidos y emitiendo calor. Además, hay regiones que se han calentado hasta temperaturas extremas mediante la energía procedente de explosiones estelares, de tal modo que los electrones han sido arrancados de sus átomos para formar un plasma cargado de electricidad.

Nube molecular gigante masiva de gas y polvo interestelar compuesta fundamentalmente por moléculas. Su diámetro típico es de unos 100 años luz y las masas varían entre unos pocos de cientos de miles de masas solares hasta unos diez millones en algunas de ellas. Las NMGs consisten mayoritariamente en moléculas de Hidrógeno (H2 73% en masa), átomos de Helio (He, 25%), partículas de polvo (1%), Hidrógeno atómico neutro (H I, menos del 1%) y un rico cóctel de moléculas interestelares (menos del 0,1%). En nuestra Galaxia hemos podido localizar unos 3000 Nubes Moleculares Gigantes.
También existe una amplia variedad de densidades dentro del medio interestelar. En la modalidad más ligera, la materia que está entre las estrellas es tan escasa que sólo hay un átomo por cada mil centímetros cúbicos de espacio: en la modalidad más densa, las nubes que están a punto de producir nuevas estrellas y nuevos planetas contienen un millón de átomos por centímetro cúbico. Sin embargo, esto es algo muy diluido si se compara con el aire que respiramos, donde cada centímetro cúbico contiene más de diez trillones de moléculas, pero incluso una diferencia de mil millones de veces en densidad sigue siendo un contraste espectacular.
La Burbuja tiene la friolera de diez años-luz de diámetro. ¿Cómo será ka Nebulosa de grande?
En lo que se refiere a estos objetos, unos pocos investigadores destacaron allá por 1.990 que todos los aspectos -composición, temperatura y densidad- en el medio interestelar dista mucho de ser uniforme. Por decirlo de otra manera más firme, no está en equilibrio, y parece que lo que lo mantiene lejos del equilibrio son unos pocos de procesos asociados con la generación de las pautas espirales en las galaxias.
Esto significa que la Vía Láctea (como otras galaxias espirales) es una zona de reducción de la entropía. Es un sistema auto-organizador al que mantienen lejos del equilibrio, por una parte, un flujo de energía que atraviesa el sistema y, por otra, como ya se va viendo, la retroalimentación. En este sentido, nuestra Galaxia supera el test de Lovelock para la vida, y además prestigiosos astrofísicos han argumentado que las galaxias deben ser consideradas como sistemas vivos.
Continuaré comentando sobre este interesante tema, y, ahora dejemos algunos de los términos que nos explican cuestiones del Universo y sus fuerzas y constantes que, siempre quisimos saber y nunca nos explicaron de manera sencilla que nos permitiera su comprensión.

Son tantas las galaxias que pueblan el Universo, tántos los mundos presentes en las galaxias que, ¿quién sabe lo que nos podremos encontrar por ahí fuera? Cientos de miles de millones de estrellas y, cada una podría estar acompñada de una cohorte de mundos que, en algunos, como sucedió aquí en el planeta Tierra, ha podido surgir la Vida ¡de tántas maneras y formas!
Estos nuevos conocimientos, esas nuevas posibilidades, estos tiempos que corren al comienzo de la segunda década del siglo XXI, dejan lejos, muy lejos ya, aquellos tiempos de grandes pensadores como Tales y Anaximandro que, cuando miramos con nuestras mentes a aquel pasado, no podemos evitar que sintamos una inmensa admiración ahora aquella escuela que surgió hace muchos siglos ya en Abdera, en la Costa de Tracia. Allí, Demócrito y Leucipo, enseñaban que toda la matria está compuesta de minúsculas partículas eternas que ellos llamaron átomos.
¡La grandeza de nuestra especie! En realidad, es la misma grandeza de todo lo pequeño y de todo lo grande que, al fin y alcabo, es lo mismo: ¡Átomos! hechos de Quarks y Leptones. El todas las regiones del Universo ocurren las mismas cosas y están presentes las mismas fuerzas y las mismas constantes que, hacen de nuestro universo el que podemos observar y, hemos podido llegar a comprender que la materia que se transmuta en las estrellas para adquirir complejidad, se sitúa fionalmente en los mundos para que siga evolucionando en presencia de agua y otros factores necesarios hasta que, de la mal llamada “materia inerte”, puede llegar a la conciencia.
emilio silvera
Ene
5
El sorprendente Universo
por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo asombroso ~
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Aquí tenemos a la Nebulosa del Huevo, una nebulosa protoplanetaria en la costellación de Cygnus
La nebulosa del huevo es una nebulosa protoplanetaria que fue identificada en 1975 por un grupo de investigación del Observatorio Palomar, esta nebulosidad de reflexión asociada a una simétrica fuente altamente polarizada fue identificada como una posible nebulosa planetaria muy joven.
Aparece formado por una serie de círculos concéntricos de luz alrededor de la estrella central, una densa capa de gas y polvo se extiende alrededor de la estrella, bloqueando sus rayos en nuestra dirección. Sin embargo, la luz llega a nosotros de una manera indirecta por la reflexión de la nube de gas. Los polvos tienen un interior oscuro se ve como un disco; chorros bipolares fuera de la nube de indicar que el sistema tiene un momento angular, probablemente generada por un disco de acreción.

Nosotros empleamos el término de nebulosa protoplanetaria para la etapa temprana de la formación de una nebulosa planetaria. En esta fase, la estrella central ha expulsado sus capas exteriores, dajando al caliente núcleo estelar expuesto. La luz ultravioleta del núcleo comienza a ionizar la nube de gas y polvo circundante, y durante una breve fase la envoltura circunestelar contiene a la vez material ionizado y muy caliente cerca de la estrella y material molecular frío lejos de la misma.

Identificados discos protoplanetarios en la Nebulosa de Orión
Cuanto hablamos de nebulosa protoplanetaria, también nos estamos refiriendo a la nube a partir de la cual se forman los planetas alrededor de una estrella recien nacida , como ocurrió en nuestra propia nebulosa solar. En estas inmensas nebulosas se forman remolinos creados por la gravedad al juntarse una ingente cantidad de gas y polvo que rota y atrae más material que en el centro se va compromiendo hasta llegar al punto de generar tanta temperatura que se forma una protoestrella a punto de comenzar la fusión del hifrógeno en helio. El material que expulsa esa futura estrella es lanzado a diferentes distancias y, como el material de la propia estrella, también está girando. Cuando se enfrían, se convierten en planetas que orbitan al cuerpo principal: La estrella nueva que ha formado así, su propio sistema planetario.


En repetidas ocasiones hemos tenido aquí las imágenes de nebulosas planetarias de muy distintas figuras, son una familia muy rica por su diversidad y extraña belleza. Arriba podemos contemplar el halo de la Nebulosa conocida con el nombre Ojo de gato, y, abajo, la Nebulosa en sí misma que conforma una imagen muy pecular de volutas de gases que nos hablan de las distintas eyecciones de la estrella central al expulsar sus capas exteriopres al espacio interestelar.
Como nuestro Sol en el futuro será una de estas bellas nebulosas, me extenderé un poco más en explicarlas. Hablamos de una brillante nube de gas y polvo luminoso que rodea a una estrella altamente evolucionada en los últimos instantes de su larga vida de 10.000 millones de años. Una Nebulosa planetaria se forma cuando una gigante roja (que es el destino del Sol dentro unos 4.000 millones de años), arroja sus capas exteriores al espacio a una velocidad de unos diez kilómetros por segundo.

Cada estrella en función de sus masas, tienen marcado sus destinos

Decíamos que al llegar a la fase de gigante roja, el Sol expulsará sus capas exteriores que formaran una envoltura alrededor de la estrella y, ese gas, en las cercanías del núcleo será ionizado por la inmensa radiación ultravioleta que irradia la estrella que ha alcanzado temperaturas muy grandes. A medida que pierde materia, el núcleo queda progresivamente expuesto hasta convertirse en una estrella enana blanca. Las nebulosas planetarias suelen tener típicamente un diámetro de unos o,5 años-luz.

Otro ejemplo de Nebulosa planetaria con la enana blanca expuesta a la vista
Este tipo de Nebulosas son muy brillantes debido a la altísima temperatura del núcleo que, como he dicho antes, ioniza todo el material que la circunda. La Nebulosa planetaria dura unos 100.000 años, tiempo durante el cual una fracción apreciable de la masa de la estrella es devuelta al espacio interestelar. Gracias a los modernos telescopios hemos podido captar una gran variedad de este tipo de nebulosas que cubren una amplia gama de tipos diferentes, incluyendo las que tienen forma de anillo.
La de arriba es la Nebulosa Planetaria conocida como del Anillo
Los procesos que siguen al final de la vida de las estrellas están supeditados a sus masas. Una estrella con la masa de nuestro Sol, cuando consume todo su combustible nuclear de fusión, se resiste a morir y se convierte en una Gigante roja que, termina (como hemos dicho) expulsando sus capas exteriores al espacio para crear una nebulosa planetaria y convertirse en una estrella enana blanca. Es decir, para convertirse en una pequeña y densa estrella que es el resultado de la evolución de todas las estrellas excepto de las más masivas.

Para que os hagáis una idea de como se compactará la masa del Sol cuando se convierta en una enana blanca, ahí tenéis una imagen a escala de lo que sería en relación al planeta Tierra. Sabemos que el Sol tiene un diámetro de 1 392 530 Km, que el de la Tierra es de 12 756 Km. Sin embargo, cuando el Sol se conviertew en una enana blanca, tendrá un diámetro muy similar al de la Tierra como consecuencia de su inemnsa densidad (5 x 108 Kg/m3).
Al finalizar la intensa radiación que producía la fusión en el núcleo de la estrella y que la hacía expandirse para quedar sujeta por la fuerza de gravedad que tendía a contraerla, las estrellas como el Sol, después de convertirse dn gigantes rojas y soltar parte de su masa al espacio, quedan a merced de la fuerza gravitatoria que generan sus propias masas, lo que da lugar a que comiencen a contraerse sobre sí mismas más y más.

Llegados a este punto no tenemos más remedio que recordar aquí al físico W. Pauli que vaticinó la existencia de un principio de exclusión para los fermiones que, según la mecánica cuántica, dos partículas nunca podrían ocupar el mismo lugar por no permitirlo un principio de exclusión al que dieron su nombre. Es decir, para partículas idénticas en un sistema, como por ejemplo los electrones, no pueden estar muy juntos y se repelen de manera violenta. Así, cuando la Gravedad comprime la masa de la estrella y los electrones se ven cada más juntos, llega un momento en el cual se sienten enclaustrados y se produce lo que se llama degeneración de los electrones que, en ese momento, comienzan a moverse con velocidades relativistas, hasta tal punto que son capaces de detener a la fiuerza gravitatoria que los comprime y, de esa manera, se estabiliza la estrella enana blanca y queda frenada la contracción gravitacional.
La temperatura inicial, con el paso del tiempo se va enfriando gradualmente, volviéndose más débiles y rojas. Las enanas blancas pueden constituir el 30% de la vecindad solar, aunque debido a sus bajas luminosidadesde unas 10-3/10-4 veces la del Sol pasan inadvertidas. La masa máxima posible para una enana blanca es de 1,44 masas solares, el límite de Chandrasekhar. Un objeto de masa mayor se contraería aún más para convertirse en estrella de neutrones (al degenerarse los neutrones en lugar de los electrones que no pueden detener esa inmensa gravedad), o, si la masa de la estrella es muy alta, sigue contrayéndose hasta convertirse en un Agujero Negro.
También existen las enanas negras, marrones y rojas pero… ¡Esas son otras historias!
emilio silvera
Oct
8
Es mucho lo que nos queda por saber
por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo asombroso ~
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Arriba la Nebulosa Cabeza de Caballo en Orión
De estas moléculas, ochenta y tres contienen carbono, entre las que se encuentran el ácido cianhídrico HCN, el amoníaco NH3 y el formaldehído H2CO. Moléculas precursoras que generalmente conducen a los aminoácidos. Para verificar que la síntesis de aminoácidos en las condiciones del medio interestelar es posible, una mezcla de hielo de agua, amoníaco, metanol, monóxido y dióxido de carbono ha sido irradiada en el Laboratorio de Astrofísica de Leyde en Holanda, en condiciones que imitan a las del medio interestelar (vacío impulsado de 10-7 mbar, y temperatura de -261°C).

A todo esto, ahora podemos contemplar nuestro propio planeta visto desde el espacio y, la belleza de la imagen nos lleva a pensar que, en realidad, es la uténtica joya del Sistema solar. Ninguno de los planetas o lunas, conforman un conjunto similar de belleza física en la que se juntan una serie de parámetros espaciales que la hacen singular. De hecho, tan singular es que, la vida consciente está ahí presente. A veces, como nuestra imaginación es inquieta, y pensamos -es inevitable- en la existencia de otros mundos habitados, nos podemos preguntar:
Pero, ¿es fácil localizar planetas como la Tierra?
Por sorprendente que pueda parecer, especialmente después de ver las imágenes de la Tierra tomadas desde el espacio, en las cuales ésta aparece como una brillante bola azul y blanca sobre un fondo oscuro, la luz visible no ofrece las mejores perspectivas para detectar directamente otros planetas similares a la Tierra. Esto es así por dos razones:
En primer lugar, la luz visible que se recibe desde un planeta como la Tierra es en esencia el reflejo de la luz procedente de su estrella progenitora, por lo que no sólo es relativamente débil, sino que resulta muy difícil de captar a distancias astronómicas sobre el fondo iluminado por el resplandor de dicha estrella.

A pesar de todo, hemos conseguido encontrar…¿otras Tierras? que como Gliese 581 g, nos podrían dar alguna sorpresa. Pero sigamos…
En segundo lugar, del tipo de la Tierra alcanzan en realidad su brillo máximo en la parte de rayos infrarrojos del espectro electromagnético, por el modo en que la energía absorbida procedente del Sol vuelve a irradiarse en la zona de infrarrojos de dicho espectro, con longitudes de onda más largas que las de la luz visible.
En una longitud de onda de unas pocas micras, la Tierra es el planeta más brillante del Sistema solar y destacaría como un objeto impactante si se utilaza cualquier telescopio de infrarrojos suficientemente sensible situado en nuestra proximidad estelar. El problema es que, dado que la radiación de infrarrojos es absorbida por los propios gases de la atmósfera terrestre, como el dióxido de carbono y el vapor de agua, que son lo que nos interesa descubrir, el telescopio que se utilice para buscar otros planetas como la Tierra tendrá que ser colocado en las profundidades del espacio, lejos de cualquier fuente potencial de contaminación. También tendrá que ser muy sensible, lo que significa muy grande. De ahí que estemos hablando de un proyecto internacional muy caro que tardará décadas en llevarse a buen puerto haciéndolo una realidad, y, mientras tanto, en la exploración espacial nos encontramos con extraños objetos y figuras como los de la imagen siguiente:

Anillos gigantes espaciales: Los anillos parecen de joyas pero son de agujeros negros. Esta imagen conjunta de Arp 147, una pareja de galaxias interactuando localizada a unos 430 millones de años luz de la Tierra mostrada en rayos X desde el observatorio Chandra de la NASA (en rosa), y los datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble (rojo, verde, azul). Lo ha producido el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore. Arp 147 contiene remanente de una galaxia espiral (derecha) que chocó con la galaxia elíptica (izquierda).
La explosión produjo una enorme onda expansiva de formación estelar que se muestra como un gran anillo azul que contiene abundancia de estrellas masivas jóvenes que, en pocos millones de años, explotarán en supernovas dejando atrás estrellas de neutrones y agujeros negros que, con su enormes masas, tirarán del material de las estrellas compañeras ahí presentes.
La sola presencia de gases como el dióxido de carbono y el vapor de agua no es suficiente como un signo de vida, pero sí de la existencia de planetas del tipo de la Tierra en el sentido de que tendrían una atmósfera como Venus y Marte, mientras que, en particular, la presencia de agua indicaría la probabilidad de que existiera un lugar adecuado para la vida.
Hasta hoy, se han identificado más de 500 planetas extrasolares gigantes. A principios de abril del 2007 se detectó por primera vez vapor de agua en la atmósfera de un exoplaneta (HD209458b). También en abril del 2007, el VLT (Telescopio Muy Grande) en Chile detectó un planeta con un tamaño 5 veces el de la Tierra próximo a la estrella enana Gliese 581 -el que antes os mostraba-, donde se garantiza una temperatura de entre 0 y 40º Centígrados, ¡lo que permite la presencia de agua!. ¡Sólo está a 20,5 años luz!.
Un pequeño número de exoplanetas han sido descubiertos con la ayuda del método de los tránsitos, que consiste en detectar la sombra de un planeta cuando en su órbita pasa por delante de su estrella y provoca un minieclipse. Medimos entonces la débil y pasajera ocultación de la estrella provocada por el paso del planeta.
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La Tierra vista desde el Apolo 17
La búsqueda de vida en los planetas extrasolares puede hacerse sólo por el análisis espectral de sus manifestaciones, singularidades en la atmósfera y/o un mensaje electromagnético “inteligente” de una civilización avanzada extraterrena. La atmósfera terrestre alberga un 21 % de oxígeno mientras que las atmósferas de otros planetas del sistema solar presentan sólo rastros. El oxígeno en la atmósfera terrestre es una singularidad por dos motivos: Es superabundante con relación a la corteza terrestre y debería normalmente desaparecer por recombinación con los minerales. Su presencia permanente está ligada a la existencia de vida intensa en la superficie de la tierra y no dejaría de llamar la atención a cualquier extraterrestre que observara la Tierra en busca de vida.
La presencia de grandes cantidades de oxígeno atmosférico se revelaría por la raya característica del oxígeno a 760 nm con la ayuda de un espectrofotometro en espectro visible del planeta. Por razones prácticas, es más fácil buscar la firma del ozono O3, en el espectro infrarrojo a 9,6 μm. En la hipótesis, extremadamente seductora, de que el oxígeno atmosférico extraterreno sería puesto en evidencia, los escépticos no dejarían de hacer ver que el oxígeno puede ser producido por mecanismos químicos no biológicos. Sea lo que sea, la presencia simultánea de ozono (oxígeno, al fin y al cabo), de vapor de agua y de dióxido de carbono aparece hoy como una firma convincente de una vida planetaria que explota ampliamente la fotosíntesis. Dos proyectos actuales de estudio, se refieren a la búsqueda de exoplanetas de tipo terrestre. El proyecto americano TPF (Terrestrial Planet Finder, -buscador de planetas terrestres) y el proyecto europeo Darwin / IRSI (Infrared Space Interferometer,-Interferómetro espacial infrarrojo).

Este último consiste en colocar una flota de seis telescopios espaciales que serán acoplados en el espacio para analizar las atmósferas planetarias por interferometría y buscar desde allí las singularidades debidas una actividad biológica.
En realidad, cuando se estudian de forma detenida y pormenorizada los mecanismos del Universo, podemos ver la profunda sencillez sobre la que este se asienta. Los objetos más complejos del Universo conocido son los seres vivos, como, por ejemplo, nosotros mismos. Sin embargo, el origen de todo que comenzó en las estrellas, sigue su curso en las Nebulosas donde ya están presentes los materiales de la vida.

Se muestran las emisiones del azufre (rojo oscuro), el hidrógeno el (verde), y el oxígeno (azul).
La Nebulosa Rosetta es difusa con un 1º de longitud situada en Monoceros, en torno a un cúmulo de estrellas de magnitud 5, NGC 2244. La Nebulosa se llama así porque se asemeja a un rosetón. Las partes más brillantes de la Nebulosa tienen sus propios números NGC: 2237, 2238, 2239 y 2246. El cúmulo de estrellas asociado, consistente en estrellas de magnitud 6 y más débiles, se extiende sobre aproximadamente un 1/2º. La Nebulosa y el cúmulo se encuentran a 5 500 a.l. Todas las Nebulosas pertenecen a una Galaxia en la que se hayan todos los sistemas complejos.
Estos sistemas complejos están hechos de las materias primas más comunes que existen en Galaxias como la Vía Láctea o cualquier otra. En forma de aminoácidos estas materias primas se ensamblan de manera natural, dando lugar a sistemas autoorganizadores donde unas causas subyacentes muy sencillas pueden producir complejidad en la superficie, como en el caso del tigre y sus manchas. Finalmente, con el fin de detectar la presencia de esta complejidad máxima de unos sistemas universales no necesitamos ninguna prueba sofisticada para distinguir la materia viva de la materia “inerte”, si no únicamente las técnicas más sencillas (aunque asistidas por tecnologías altamente avanzadas) para identificar la presencia de uno de los compuestos más simples del universo: El oxígeno.

Caos y Conplejidad que nos llevan directamente hacia la vida

El caos y la complejidad se combinan para hacer del universo un lugar muy ordenado que es justo el entorno adecuado para formas vivas como nosotros mismos. Como dijo Stuart Kauffman, “en el universo estamos en nuestra propia casa”. Sin embargo, no es que el universo se haya diseñado así para beneficiarnos a nosotros, simplemente es que (según creo), la vida en el Universo es inevitable y la materia evolucionada en su más alto grado nos lleva a ella.
Planteémonos una simple pregunta: Dadas las condiciones que imperaban en la Tierra hace cuatro mil millones de años, ¿qué probabilidades había de que surgiera la vida?
No basta con responder que “la vida era inevitable, puesto que nosotros estamos aquí “. Obviamente, la vida sí se inició: nuestra existencia lo demuestra. Pero ¿tenía que iniciarse? En otras palabras, ¿era inevitable que emergiera la vida a partir de un combinado químico y radiado por la energía interestelar y después de millones de años?
El Origen de la Vida.
En los trabajos que venimos dejando aquí, nos va quedando claro que las dudas, son más grandes que las certezas.
Nadie conoce una respuesta exacta a esta pregunta del origen de la vida, según todos los indicios y datos con los que hoy contamos, parece ser un accidente químico con una alta probabilidad de reproducirse en otros lugares del Universo que sean poseedores de las condiciones especiales o parecidas a las que están presentes en nuestro planeta.
Pero la vida, no consiste solo en ADN, genes y replicación. Es cierto que, en un sentido biológico estricto, la vida está simplemente ocupada en replicar genes. Pero el ADN es inútil por sí sólo. Debe construir una célula, con todas sus sustancias químicas especializadas, para llevar a cabo realmente el proceso de replicación. En las denominadas formas de vida superior debe construir un organismo completo para que tenga todos los requisitos exigidos para que pueda replicarse. Desde la perspectiva de un genoma, un organismo es una manera indirecta de copiar ADN.

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

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


El código genético de una célula viva.
Sería muy laborioso y complejo explicar aquí de manera completa todos y cada uno de los pasos necesarios y códigos que deben estar presentes para formar cualquier clase de vida. Sin embargo, es necesario dejar constancia aquí de que los elementos necesarios para el surgir de la vida sólo se pueden fabricar en el núcleo de las estrellas (ya se mencionó antes) y en las explosiones de supernovas que pueblan el universo para formar nebulosas que son los semilleros de nuevas estrellas y planetas y también de la vida.
El surgir de la vida en nuestro Universo puede ser menos especial de lo que nosotros pensamos, y, en cualquier lugar o región del Cosmos pueden estar presentes formas de vida en condiciones que para nosotros podría ser como las del infierno.

¿Qué seres podrían vivir en un planeta que estuviera tan cerca de una Gigante Roja?
Hace varias décadas, los biólogos quedaron sorprendidos al descubrir bacterias que vivían confortablemente a temperaturas de setenta grados Celsius. Estos microbios peculiares se encontraban en pilas de abonos orgánicos, silos e inclusos en sistemas domésticos de agua caliente y fueron bautizados como termófilos.
Resultados de la búsqueda
El término termófilo se aplica a organismos vivos que pueden soportar temperaturas imposibles y vivir en lugares de aguas calientes y sulfurosas, en terrenos de alto índice de salinidad o de Ph no apto para seres vivos, así como en lugares y situaciones que, se podrían, sin lugar a ninguna duda, comparar con otros existentes en el espacio exterior, planetas y lunas sin atmósfera o de atmósfera reducida o demasiado densas.
Resultó que esto era sólo el principio. A finales de los años setenta la nave sumergible Alvin, perteneciente al Woods Hole Océano Graphic Institute, fue utilizada para explorar el fondo del mar a lo largo de la Grieta de las Galápagos en el océano Pacífico. Este accidente geológico, a unos dos kilómetros y medio bajo la superficie, tiene interés para los geólogos como un ejemplo primordial de las chimeneas volcánicas submarinas conocidas como “húmeros negros “. Cerca de un humero negro, el agua del mar puede alcanzar temperaturas tan altas como trescientos cincuenta grados Celsius, muy por encima del punto de ebullición normal. Esto es posible debido a la inmensa presión que hay en dicha profundidad.

Fumarola negra descubierta en el Caribe
Lugares como este permitieron la proliferación de pequeños seres vivos que, al calor de sus emisiones de gases tóxicos (de los que se alimentaban) salieron adelante y se expandieron de una manera bastante prolífica. Se cree que en lugares como este pudieron surgir algunos especímes que evolucionaron hacia otros niveles.
Una expedición dirigida por científicos del Centro Nacional de Oceanografía en Southampton (Reino Unido) ha descubierto las chimeneas volcánicas submarinas más profundas del mundo, conocidas como ‘fumarolas negras’, de unos 5,000 metros de profundidad en la depresión de Cayman, en el Caribe, revela un artículo publicado en Sciencie.com
Los investigadores utilizaron un vehículo controlado por control remoto de inmersión profunda y descubrieron delgadas espirales de minerales de cobre y hierro en el manto marino, erupciones de agua lo suficientemente calientes para derretir el plomo y unos 800 metros más profundas que las observadas con anterioridad.

Para asombro de los científicos implicados en el proyecto Alvin la región en torno a los húmeros negros de las Galápagos y otros lugares de las profundidades marinas resultó estar rebosante de vida. Entre los moradores más exóticos de las profundidades había cangrejos y gusanos tubulares gigantes. También había bacterias termófilas ya familiares en la periferia de los húmeros negros. Lo más notable de todo, sin embargo, eran algunos microbios hasta entonces desconocidos que vivían muy cerca de las aguas abrasadoras a temperaturas de hasta ciento diez grados Celsius. Ningún científico había imaginado nunca seriamente que una forma de vida pudiera soportar calor tan extremo.
Las lombrices tubulares gigantes, o como les llama la wikipedia gusanos de tubo gigantes son unas bonitas lombrices que viven en los fondos del Océano Pacífico y cuyo nombre científico es Riftia Pachyptila, suena bien.
Estos interesantes invertebrados suelen vivir a una profundidad de 5000 pies (1500 metros), lo cual es una barbaridad. Su tamaño puede llegar hasta cerca de 3 metros, por eso las llaman gigantes. Imaginen ir a pescar con una lombriz de este tamaño…
¿Que comen estos bichos?
Esta parte es la más interesante. Las lombrices tubulares gigantes viven en auténticos hornos submarinos. Se situan justo en chimeneas submarinas por las que salen a temperaturas altísimas, gases y minerales de muy alta toxicidad para la mayoría de las especies. Digamos que viven encima de pequeños volcanes.

La comida favorita de estas lombrices es el azufre, no necesita oxígeno para nada. Se basta, en concreto, con el sulfuro de hidrógeno que sale de las chimeneas termales. Sale hirviendo así que las lombrices tienen que sorber con cuidado. Usan esas plumas rojas para captar el sulfuro. Las plumas, tienen ese color debido a la hemoglobina, esa sustancia que tambien nosotros tenemos en la sangre y nos ayuda a transportar el oxígeno. A ellas les ayuda a transportar azufre, lo cual nos mataría a nosotros enseguida.
Igualmente se han encontrado formas de vida en lugares de gélidas temperaturas y en las profundidades de la tierra. Así mismo, la NASA ha estado en un pueblo de Huelva (España) para estudiar aguas con un PH imposible para la vida y cargada de metales pesados que, sin embargo, estaba rebosante de vida. El proyecto de estos estudios se denomina P-TINTO, ya que, las aguas a las que nos referimos son precisamente las del Río Tinto, invadidas por los denominados extremófilos.

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

Algunas de estas bacterias (Sulfolobus) obtienen la energía oxidando azufre, por lo que son bacterias quimiosintéticas. Extremófilos del tipo termófilo producen algunos de los vistosos colores de la fuente termal Grand Prismatic Spring, en el Yellowstone National Park. ¿Por qué, viendo todo lo que vemos aquí mismo en nuestro planeta, nos podemos sorprender de que existan formas de vida en otros planetas?
Los extremófilos suelen ser procariotas como las bacterias, que son los seres con vida independiente más simples, pero también pueden ser eucariotas. De estos pequeños seres podríamos aprender muchísimas cosas que nos serían de gran valor para conocer, qué podríamos hacer en especiales circunstancias. La Naturaleza que tiene todas las respuestas nos la ofrece y, por nuestra parte, sólo podemos prestar atención.
Variedad increíble
Hay extremófilos para casi cualquier situación adversa del entorno: los acidófilosson aquellos que viven en entornos altamente ácidos, mientras que los alcalófilosson los que viven en lugares con un alto pH.
La anterior reseña viene a confirmarla enorme posibilidad de la existencia de vida en cualquier parte del universo que está regido por mecanismos iguales en cualquiera de sus regiones, por muchos años luz que nos separen de ellas. En comentarios anteriores dejamos claro que las Galaxias son lugares de autorregulación, y, podríamos considerarlos como organismos vivos que se regeneran así mismos de manera automática luchando contra la entropía del caos de donde vuelve a resurgir los materiales básicos para el nacimiento de nuevas estrellas y planetas donde surgirá alguna clase de vida.

En el desierto de Chihuahua (el más extenso de América del Norte), La Selaginella lepidophylla es una planta que pertenece a la familia de las Selaginellaceae resiste a la sequía desecándose en un 95% para volverse a hidratar cuando las condiciones son propicias.
La idea de que la vida puede tener una historia se remonta a poco más de dos siglos. Anteriormente, se consideraba que las especies habían sido creadas de una vez para siempre. La vida no tenía más historia que el Universo. Sólo nosotros, los seres humanos, teníamos una historia. Todo lo demás, el Sol y las estrellas, continentes y océanos, plantas y animales, formaban la infraestructura inmutable creada para servir como fondo y soporte de la aventura humana. Los fósiles fueron los primeros en sugerir que esta idea podía estar equivocada.
Durante cerca de tres mil millones de años, la vida habría sido visible sólo a través de sus efectos en el ambiente y, a veces , por la presencia de colonias, tales como los extremófilos que asociaban billones de individuos microscópicos en formaciones que podrían haber pasado por rocas si no fuera por su superficie pegajosa y por sus colores cambiantes.


El arbol de la vida esta formada por tres dominios: Bacteria : pertenecen las cianobacterias, bacterias aerobias, Archae: carecen de núcleo celular son PROCARIOTAS, y Eukarya: tiene nucleo definido (EUCARIOTAS) a el pertenecen los hongos, plantas y animales.
Toda la panoplia de plantas, hongos y animales que en la actualidad cubre el globo terrestre con su esplendor no existía. Sólo había organismos unicelulares, que empezaron con casi toda seguridad con bacterias. Esa palabra, “bacteria”, para la mayoría de nosotros evoca espectros de peste, enfermedades, difteria y tuberculosis, además de todos los azotes del pasado hasta que llegó Pasteur. Sin embargo, las bacterias patógenas son sólo una pequeña minoría, el resto, colabora con nosotros en llevar la vida hacia delante, y, de hecho, sin ellas, no podríamos vivir. Ellas, reciclan el mundo de las plantas y animales muertos y aseguran que se renueve el carbono, el nitrógeno y otros elementos bioquímicos.
Por todas estas razones, podemos esperar que, en mundos que creemos muertos y carentes de vida, ellas (las bacterias) estén allí. Están relacionadas con las primeras formas de vida, las bacterias han estado ahí desde hace cerca de 4.000 millones de años, y, durante gran parte de ese tiempo, no fueron acompañadas por ninguna otra forma de vida.


¡La Vida! Tendrá tántas maneras de expresarse…, que ni podemos imaginar
Pero, ¿No estamos hablando del Universo? ¡Claro que sí! Hablamos del Universo y, ahora, de la forma más evolucionada que en él existe: Los seres pensantes y conscientes de SER, nosotros los humanos que, de momento, somos los únicos seres inteligentes conocidos del Inmenso Universo. Sin embargo, pensar que estamos solos, sería un terrible y lamentable error que, seguramente, nos traería consecuencias de difícil solución.
Tenemos que pensar seriamente en la posibilidad de la vida extraterrestre que, incluso en nuestra propia Galaxia, podría ser muy abundante. Es cierto que no será fácil -por el momento- encontrarla y mucho menos poder contactar con aquella que sea inteligente, no tenemos los medios para ello. Sin embargo, ese tantas veces imaginado contacto, pòdría producirse por parte de “ellos” y, tal posibilidad, nos produce temor.
Necesitamos tiempo para poder avanzar en el conocimiento que nos lleve, a conseguir otras formas de “viajar” hacia los mundos lejanos en los que, de seguro, encontraremos muchas de las cosas que imaginamos y que allí, serán realidad. Se necesitan nuevas formas de energías, nuevas maneras de entender la física, nuevas tecnologías más avanzadas que trasciendan hacia niveles más profundos y nos puedan llevar, realmente, al Espacio, visitar físicamente esos lugares tántas veces soñados y que, por lo que sabemos, están ahí, esperando nuestra visita.
Nuestra imaginación que es, casi tan grande como el Universo mismo,podrá lograr muchos de esos sueños que a través de los tiempos nuestras mentes crearon y que, a medida que nuestros conocimientos evolucionan, se acercan más y más a la posibilidad de hacerlos una realidad. En todo el Universo siempre es lo mismo, rigen las mismas leyes, las mismas fuerzas que tantas veces hemos explicado aquí, e, igualmente, en todas partes está presente la misma materia que lo conforma todo…¡desde el más sencillo átomo de hidrógeno, hasta la Vida misma!

¡Quarks y Leptones! que forman los átomos y la materia que, junto a las fuerzas fundamentales conforman todo el universo. Todo es mucho más de lo que nuestras mentes puedan imaginar. Son muchas las preguntas que están pendientes de contestar y, aunque no dejamos de avanzar, lo cierto es que nos queda mucho que aprender y muchos secretos por desvelar. Lo que se dice saber, saber… ¡No sabemos! Son muchos los secretos de la Naturaleza que perduran y, mientras tanto nosotros no sepamos sobre algunos de ellos… Por ejemplo, ¿Qué es la luz? tendremos que seguir ese camino hace miles de años emprendido en busca de las respuestas.
Al final todo consiste en
| Nucleones |
| Núcleos |
| Átomos |
| Moléculas |
| Sustancias |
| Cuerpos |
| Planetas (Vida) |
| Estrellas |
| Galaxias |
| Cúmulos de galaxias |
Claro que, también están los Pensamientos y los Sentimientos.
emilio silvera
Oct
3
Sí, el Universo es… ¡Asombroso!
por Emilio Silvera ~
Clasificado en El Universo asombroso ~
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El estado actual de la cuestión es que los cosmólogos creen saber que hay una gran cantidad de materia oscura en el Universo y, han conseguido eliminar la candidatura de cualquier tipo de partícula ordinaria que conocemos. En tales circunstancias no se puede llegar a otra conclusión que la materia oscura debe de existir en alguna forma que todavía no hemos visto y cuyas propiedades ignoramos totalmente.

A los teóricos nada les gusta más que aquella situación en la cual puedan dejar volar libremente la imaginación sin miedo a que nada tan brusco como un experimento u observación acabe con su juego. En cualquier caso, han producido sugerencias extraordinarias acerca de lo que podría ser la “materia oscura” del universo.

La forma en que llevan este asunto es esta: toman una teoría en boga de modo general acerca de la interacción de los constituyentes fundamentales de la materia y notan que la teoría requiere o permite la existencia de algún tipo de partícula nueva. Se examinan las exigencias de la naturaleza de esta partícula aún no descubierta, y si puede desempeñar el papel de materia oscura fría (resulta que desde el punto de vista de la creación de la estructura observada en el Universo, la característica más importe del proceso de desaparejamiento para la materia oscura es la velocidad de las partículas cuando son libres. Si el desaparejamiento tiene lugar muy pronto en el Big Bang, la materia oscura puede salir con sus partículas moviéndose muy rápidamente, casi a la velocidad de la luz.
Si es así decimos que la materia oscura está caliente. Si el desaparejamiento tiene lugar cuando las partículas están moviéndose poco a poco –velocidad significativamente menor que la de la luz- decimos que la materia está fría) o caliente y a partir de ahí se anuncia con gran fanfarria que el constituyente último del universo ha sido descubierto.
Eso que llamamos materia oscura, incluso, podría ser la Gravedad que nos llega desde otros universos que, vecinos del nuestro, inciden en toda la materia de éste. ¿quién sabe ahora mismo la verdad?
De esta manera se vinieron a unir la física de partículas y la cosmología y la existencia de cada partícula que, en cada teoría fueron sugeridas originalmente por razones que nada tienen que ver con la estructura del universo. El estudio de sus propiedades estaba impulsado únicamente por las exigencias internas de las teorías que se forjaban para explicar las interacciones entre partículas fundamentales. Sólo después de que esos pasos se habían completado se comprendió que esas partículas podían desempeñar un papel cosmológico.
En relación a la materia oscura relacionadas con eso que llaman WIMPs, como posibles candidatas a ser las constituyentes de la materia oscura (WIMP, un acrónimo de Partícula Masiva de Interacción Débil). Claro que, habrá que considerar a los estimables candidatos sugeridos en los últimos años, y, por otra parte, habría que considerar aquellos que no son estimables como posibles candidatos. Pero antes de comenzar este ejercicio de imaginación, me gustaría subrayar enfáticamente una cosa: ninguna de las formas de materia que se mencionaran –ni una sola- ha sido vista nunca en un laboratorio. Pueden pensar ustedes que tienen que existir, incluso pueden alegar que si hubiésemos buscado suficientemente las hubiésemos encontrado; pero algún científico medieval pensaba lo mismo del unicornio.
Universos burbuja. Cada disco es un universo burbuja; los Universos 1 al 6 poseen distintas constantes físicas, correspondiendo nuestro universo a una de dichas burbujas.
Como la descripción de posibilidades más exóticas nos conducirá a algunas regiones bastante abstractas de la física de partículas elementales, el lector que desee ahorrarse la aventura puede saltar directamente hacia delante, exactamente al lugar donde he enumerado los candidatos a la materia oscura y sus propiedades.


Súper-simetría, Súper-cuerdas
El mayor número de candidatos para la materia oscura surge de un principio conocido como supersimetría. Las teorías que presuponen la supersimetría son aquellas que unifican las cuatro fuerzas; las teorías últimas que gobiernan el primer instante de la vida del universo. En la frívola jerga de la moderna cosmología, algunas veces se habla de ella como TOE, la Teoría de Todas las Cosas.
¿Qué es la supersimetría?
Cuando la materia se rompe en sus constituyentes últimos, reconocemos dos tipos de partículas elementales. En primer lugar están los Quarks y partículas como el electrón (leptones) que constituyen la materia sólida.
Estas partículas están agrupadas bajo el término general de “fermiones”, por Enrico Fermi, el físico italo-norteamericano que fue el primero en investigar sus propiedades. Se caracterizan por el hecho de que giran alrededor de sus ejes de rotación a ritmos que son fracciones semienteras de una unidad básica de rotación. En otras palabras, tienen un spín ½, 3/2, etc., pero nunca 1, 2,… y responden a la estadística de Fermi-Dirac.
La segunda clase de partícula se llama “bosones”, por el físico indio S.N. Bose. Estas partículas tienen un spín 0, 1, 2, etc. A diferencia de las fermiones, no son parte de la estructura de la materia sólida. Por el contrario, saltan entre otras partículas, creando las fuerzas que ligan a la materia (o, en ocasiones, la separan). El Bosón más familiar es el fotón, la partícula asociada con la luz ordinaria. Cuando los fotones son intercambiados hacia delante y hacia atrás entre dos partículas cargadas (por ejemplo, un electrón y el núcleo alrededor del cual gira), el cambio crea las fuerza eléctrica familiar.
La supercuerda, esa Teoría del Todo


Así pues, se puede pensar en el átomo como manteniéndose unido por los protones, que son intercambiados entre los electrones y el núcleo. Es en el átomo donde podemos ver más claramente los papeles de los dos tipos de partícula. La estructura del átomo –la materia sólida de que está hecho- de electrones, protones y neutrones. Todos ellos son fermiones. Lo mismo que los Quarks, que forman los protones y neutrones. Pero estas partículas son mantenidas juntas en su estructura por el constante intercambio de Bosones. Igual que los fotones mantienen los electrones en órbita, partículas análogas llamadas gluones mantienen juntas las partículas en el núcleo.
Lo interesante sobre los fermiones y Bosones es esto: nunca vemos en el laboratorio una interacción en la que un tipo de partícula se cambie en otra. En otras palabras, parece que hay un muro impenetrable entre las dos clases de partículas, pues están divididas para siempre de acuerdo con la función que llevan a cabo. Esta distinción debe haberse mantenido desde que las Gravedad se separó de las otras fuerzas, un momento en el que el universo tenía 10ˉ⁴³ segundos de edad.
Una sencilla imagen que nos habla de la unidad fundamental de la materia que, conforma todo lo que vemos y que puebla nuestro Universo. Sin la Materia, sí que ésto sería un Universo vacío, o, no sería.

Por diversas razones técnicas resulta que, si queremos redactar la teoría unificada última, una teoría en la que la gravedad sea tratada del mismo modo que todas las otras fuerzas, debemos introducir reacciones en las que los fermiones puedan convertirse en Bosones y los Bosones en fermiones. En efecto, la distinción entre las partículas como estructura y las partículas como fuerza no debe de haber estado presente cuando el universo nació, y debe haber aparecido después de la primera congelación, cuando la gravedad se separó de todas las otras fuerzas. (Debemos observar que, cuando las partículas se pueden convertir unas en otras en cualquier tipo de interacción, los físicos piensan que son las mismas partículas. De forma semejante que ustedes son las mismas personas vestidos con traje de negocios o con el chándal de correr).
Un mundo en el que no se mantenga la distinción entre Bosones y fermiones se dice que es supersimétrico. Sería un mundo de simplicidad total, porque sólo habría un tipo de partícula, y constituiría tanto la estructura como la fuerza. El modo más prometedor de comprender los orígenes del universo parece implicar teorías que postulan que todo comenzó en un estado supersimétrico.
Tales teorías predicen también que en el comienzo, cuando el universo era supersimétrico, había compañeros –imágenes en el espejo, por así decirlo- de todas las partículas familiares. Sabemos que hoy en nuestro mundo hay un Bosón llamado fotón que genera la fuerza eléctrica. Las teorías de supersimetría dicen que antes de que la Gravedad se congelara separándose de las otras fuerzas, había otra partícula, idéntica al fotón en todo, excepto que tenía un spín de ½ en lugar de 1. Esta otra partícula, llamada fotino, era un fermión. En el universo joven esta partícula y el fotón se podían transformar la una en la otra.
Cuando la Gravedad se separó de las otras fuerzas la simetría entre Bosones y Fermiones desapareció y la primera simplicidad del universo se perdió. Desde el punto de vista de las partículas, esta pérdida de simetría se manifestó en un proceso en el cual el fotino se hizo más masivo, mucho más pesado que el protón. Las teorías predicen que en el universo actual hay un tipo de mundo espejo formado por los compañeros supersimétricos de todas las partículas que vemos normalmente. Por ejemplo, sabemos que hay una partícula llamada electrón, pero las teorías nos dicen que también sería posible un análogo supersimétrico del electrón que tenga spín 1 en lugar de spín ½ y sea muy masivo. Esta partícula se llama selectrón. También se supone que hay Squars (los análogos de los quarks), sneutrinos (análogos de los neutrinos), y así sucesivamente. Quizá hay incluso shombres y smujeres, aunque las teorías aún no han planteado la cuestión, al menos que yo sepa.
Ahora bien, esas teorías no exigen que las partículas supersimétricas se congreguen en los mismos lugares que la materia ordinaria. Ni tampoco nos dan ninguna noción firme de cuanta masa se supone que tiene una cosa como el fotino, aunque la opinión corriente es que el fotino es probablemente al menos cuarenta veces más masivo que el protón. Al mismo tiempo, las teorías requieren que, una vez rota la simetría, la interacción entre el mundo supersimétrico y el nuestro debe ser muy débil. Todas las “spartículas” deberían ser mucho más esquivas que el neutrino, e imposibles de detectar directamente con nuestra tecnología actual (dejando aparte al LHC que, en este campo, si en verdad existen esas partículas, podría darnos alguna sorpresa).
Con todas estas propiedades, las partículas supersimétricas son candidatos perfectos para la materia oscura. Son masivas, así que pueden ejercer una fuerza gravitatoria. Interaccionan débilmente, así que no interferirían con el funcionamiento normal de cosas como estrellas o aceleradores de alta energía. ¿Qué más se podría pedir?

La realización más a la moda de la idea de la supersimetría está contenida en lo que se llaman teorías de “supercuerdas”. En estas teorías los constituyentes básicos de todas las partículas son diminutas cuerdas de materia muy densa enterradas dentro de una especie de nube esponjosa de materia que forma las capas exteriores de las partículas familiares.
Las cuerdas son muy pequeñas, pues no tienen más de 10ˉ³³ cm de largo. El tipo de cuerda que se supone forma el corazón de la materia tiene de este modo la misma relación de tamaño que un protón que la tenemos nosotros con una galaxia pequeña. En las primeras teorías formuladas de cuerdas, los fermiones correspondían a lazos, mientras que los Bosones corresponden a cuerdas abiertas. Incluso los quarks se supone que están formados de cuerdas si se los mira lo bastante cerca.
Si suponemos que el corazón de la materia tiene algún tipo de estructura fibrosa, entonces existe una útil analogía que nos ayuda a comprender como debe comportarse la materia (particularmente materia supersimétrica). Todos hemos podido ver y oír lo que ocurre cuando se tañe una cuerda de guitarra, y, podríamos pensar que si se “tañe” una supercuerda, ésta también puede vibrar (como la cuerda de la guitarra) de muchos modos diferentes y, cada uno de estos modos tendrá una energía y una masa diferentes de los otros. Entonces, cuando miramos una supercuerda vibrando, vemos algo que tiene masa, y una masa diferente de una cuerda vibrante a otra. Pero esto es precisamente lo que vemos cuando miramos partículas diferentes, pues también tienen diferentes masas. Esto explica uno de los principios centrales de la teoría de supercuerdas.
Cada uno de los infinitos modos posibles de vibración de la cuerda corresponderá a una partícula diferente; así esperamos que haya un número infinito de partículas posibles en el mundo.

El Universo misterioso, ¿Cuantos secretos esconde?
Esta idea también nos conduce a sospechar que, si una cuerda es pulsada (por ejemplo al añadirle energía una colisión de alta energía), los armónicos más altos finalmente se extinguirán, dejando sólo el modo fundamental de vibración. Éste es un punto importante, porque significa que si buscamos partículas supersimétricas, es fácil que encontremos sólo las correspondientes al modo fundamental de oscilación, que interpretamos como partículas supersimétricas de la masa más baja. Claro que, lo dicho hasta ahora aunque pueda parecer algo caprichoso, no es nada si lo comparamos con el hecho de que, además, estas cuerdas no pueden vibrar en las tres dimensiones ordinarias, ni siquiera en un mundo de cuatro dimensiones de Einstein. Las teorías de cuerdas nos dicen que estas deben vibrar en 10, 11 o 26 dimensiones ( ¿Están seguros de querer seguir leyendo todo esto en lugar de saltar y pasar al resumen final? )
Nunca hemos podido (en nuestro mundo físico y “real”) el poder visualizar más de tres dimensiones, pues no se puede hacer. Nuestro mundo y nosotros mismos somos tridimensionales y, situarnos en un mundo de más dimensiones resulta imposible, ni siquiera mentalmente lo podemos conseguir. Los teóricos se ven obligados a considerar este tipo de cosas porque sólo en muchas dimensiones las teorías que ellos escriben evitan tener algo llamado anomalías. La definición técnica de este término no importa: un matemático reacciona a una anomalía en sus ecuaciones como ustedes reaccionarían cuando el banco les comunica que se han sobrepasado a la hora de extender cheques de su cuenta corriente. Las anomalías son mala cosa y deben ser evitadas a toda costa, aunque esto signifique (en el caso de estas teorías) tener que amontonar las dimensiones.
Sin armar un alboroto respecto a la multidimensionalidad, me gustaría decir que no existe ninguna razón por la que debamos esperar librarnos de las anomalías en ninguna dimensión. La solución que encontraron los teóricos es parecida a la que ustedes encontrarían si descubrieran que podrían equilibrar su cuenta si utilizasen para los cheques papel con diez, once o veintiséis líneas, pero no en cualquier otra circunstancia.
Claro que, todo esto, tanto a ustedes como a los físicos, los dejaría envueltos en una sensación de misterio. Naturalmente, la multiplicidad de las cuerdas nos conduce a otro problema. Después de todo vivimos en un mundo de cuatro dimensiones (si le otorgamos al tiempo la categoría de dimensión). Para resolver esta disparidad, los teóricos de supercuerdas postulan que cuando la gravedad se congeló, las dimensiones extras sufrieron un proceso llamado “compactificación”. Como el nombre indica, la teoría predice que las dimensiones sobrantes “se ensortijaron” de forma que el mundo parece cuatridimensional a menos que se lo mire a una escala realmente fina.
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¿Qué vamos a hacer con las supercuerdas? Por un lado proporcionan una Teoría de Todas las Cosas verdaderamente bella y elegante. Ofrecen un esquema en el que todas las fuerzas aparecen en pie de igualdad, la realización última del sueño de Einstein. Incluso tienen la ventaja de que en algunas versiones la gravedad se unifica con todas las otras fuerzas de forma que describen fuerzas unificadas incluso en nuestro mundo actual.
Está claro que los teóricos han llegado mucho más lejos que los experimentadores que, llegados a este punto, no pueden verificar dichas teorías de cuerdas por falta de las herramientas necesarias para ello y que, principalmente estaría referida a la no disponibilidad de la energía necesaria para poder llegar a esas cuerdas vibrantes que requieren la energía de Planck de 10¹⁹ GeV, cosa que, de momento es impensable en este mundo nuestro que, ya ha quedado asombrado cuando hablamos de la posibilidad de los 14 TeV del LHC. Algunos dicen que la teoría de cuerdas no es de nuestro tiempo y nos hemos adelantado a los acontecimientos del futuro. ¡Ya veremos!
Un posible resultado asombroso delas teorías de las supercuerdas es que pueden dar lugar a otro tipo más de materia oscura. Allí, las ecuaciones parecen sugerir que en el tiempo de Plankc (Tp = 10ˉ⁴³ segundos –en la cosmología del Big Bang, hasta un tiempo de Planck después del instante inicial, es necesario utilizar una teoría cuántica de la gravedad para describir la evolución del universo-) el universo se dividió en dos partes separadas. Está nuestro mundo con su complemento entero de partículas y compañeras supersimétricas y hay, además, un mundo de sombra. La materia en este mundo de sombra tiene un parecido con la del nuestro en que también tienen sus partículas y “spartículas”. Dentro de cada mundo, las partículas interaccionan unas con otras a través de un complemento entero de cuatro fuerzas. Sin embargo, las partículas de un mundo pueden interaccionar con la del otro sólo a través de la fuerza de gravedad. Un electrón y un electrón de sombre pueden estar uno cerca del otro y no sentir una fuerza eléctrica, aunque cada uno de ellos lleve consigo su propia versión de carga eléctrica. La única fuerza entre los dos sería la fuerza relativamente débil de la gravedad.

La idea de un universo en sombra nos proporciona una manera sencilla de pensar en la materia oscura. El universo dividido en materia y materia se sombra en el Tiempo de Planck, y cada una evolucionó de acuerdo con sus propias leyes. Es de suponer que algún Hubble de sombra descubrió que ese universo de sombra se estaba expandiendo y es de suponer que algunos astrónomos de sombras piensan en nosotros como candidatos para su materia oscura.
¡Puede que incluso haya unos ustedes de sombras leyendo la versión de sombra de este trabajo!
Otro de los WIMPs favoritos se llama axión. Como el fotino y sus compañeros, el axión fue sugerido por consideraciones de simetría. Sin embargo, a diferencia de las partículas, sale de las Grandes Teorías Unificadas, que describen el Universo en el segundo 10ˉ³5, más que de las teorías totalmente unificadas que operan en el tiempo de Planck.
Durante mucho tiempo han sabido los físicos que toda reacción entre partículas elementales obedece a una simetría que llamamos CPT. Esto significa que si miramos la partícula de una reacción, y luego vemos la misma reacción cuando (1) la miramos en un espejo, (2) sustituimos todas las partículas por antipartículas y (3) hacemos pasar la película hacia atrás, los resultados serán idénticos. En este esquema la P significa paridad (el espejo), la C significa conjugación de carga (poner las antipartículas) y T la reversa del tiempo (pasar la película al revés).
Se pensaba que el mundo era simétrico respecto a CPT porque, al menos al nivel de las partículas elementales, era simétrico respecto a C, P y T independientemente. Ha resultado que no es éste el caso. El mundo visto en un espejo se desvía un tanto al mundo visto directamente, y lo mismo sucede al mundo visto cuando la película pasa al revés. Lo que sucede es que las desviaciones entre el mundo real y el inverso en cada uno de estos casos se cancelan una a la otra cuando miramos las tres inversiones combinadas.
Aunque esto es verdad, también es verdad que el mundo es casi simétrico respecto a CP actuando solos y a T actuando solo; es decir, que el mundo es casi el mismo si lo miran en un espejo y sustituyen las partículas por antipartículas que si lo miran directamente. Este “casi” es lo que preocupa a los físicos. ¿Por qué son las cosas casi perfectas, pero les falta algo?
La respuesta a esta cuestión parece que puede estar en la posible existencia de esa otra partícula apellidada axión. Se supone que el Axión es muy ligero (menos de una millonésima parte de la masa del electrón) e interacciona sólo débilmente con otra materia. Es la pequeña masa y la interacción débil lo que explica el “casi” que preocupa a los teóricos.
Los cálculos de los cosmólogos muestran que en un universo en expansión sería de esperar que los axiones formen una radiación de fondo parecida a la radiación de microondas de fondo de tres grados. Las irregularidades de este fondo de axiones son los que pueden desempeñar el papel de la materia oscura.
Llegados a este punto y algo mareado de tantos conceptos, partículas y tipos de universos, dejaré este comentario como primera parte y, el resumen o enumeración de los candidatos a la materia oscura, junto con una breve descripción de sus propiedades y una corta explicación de por qué se cree que existen, lo dejaré para la próxima entrada.
A continuación enumero los candidatos a la materia oscura, junto con una breve descripción de sus propiedades y una corta explicación de por qué se cree que existen.
Partículas supersimétricas, fotinos, squarks y otros.
Estas partículas son predichas por las teorías que unifican todas las fuerzas de la naturaleza. Forman un conjunto de contrapartidas de las partículas a las que estamos habituados, pero son mucho más pesadas. Se nombran en analogía con sus compañeras: el squark es el compañero supersimétrico del quark, el fotino del fotón, etc. Las más ligeras de estas partículas podrían ser la materia oscura. Si es así, cada partícula probablemente pesaría al menos cuarenta veces más que el protón.
Materia de sombra
En algunas versiones de las llamadas teorías de supercuerdas hay todo un universo de materia de sombra que existe paralelo con el nuestro. Los dos universos se separaron cuando la gravedad se congeló separándose de las otras fuerzas. Las partículas de sombra interaccionan con nosotros sólo a través de la fuerza de la gravedad, lo que las convierte en candidatas ideales para la materia oscura.
Axiones
El Axión es una partícula muy ligera (pero presumiblemente muy común) que, si existiera, resolvería un problema antiguo en la teoría de las partículas elementales. Se estima que tiene una masa menor que una millonésima parte de la del electrón y se supone que impregna el universo de una manera semejante al fondo de microondas. La materia oscura consistiría en agregaciones de axiones por encima del nivel general de fondo.
¿WIMPs en el Sol?
A lo largo de todo el trabajo se ha dado a entender que todas estas partículas candidatas a materia oscura de la que hemos estado hablando, son puramente hipotéticas. No hay pruebas de que ninguna de ellas se vaya a encontrar de hecho en la naturaleza. Sin embargo sería negligente si no mencionase un argumento –un diminuto rayo de esperanza- que tiende a apoyar la existencia de WIMPs de un tipo u otro. Este argumento tiene que ver con algunos problemas que han surgido en nuestra comprensión del funcionamiento y la estructura del Sol.
Creemos que la energía del Sol viene de reacciones nucleares profundas dentro del núcleo. Si éste es el caso en realidad, la teoría nos dice que esas reacciones deberían estar produciendo neutrinos que en principio son detectables sobre la Tierra. Si conocemos la temperatura y composición del núcleo (como creemos), entonces podemos predecir exactamente cuántos neutrinos detectaremos. Durante más de veinte años se llevó a cabo un experimento en una mina de oro de Dakota del Sur para detectar esos neutrinos y, desgraciadamente, los resultados fueron desconcertantes. El número detectado fue de sólo un tercio de lo que se esperaba. Esto se conoce como el problema del neutrino solar.

La segunda característica del Sol que concierne a la existencia de WIMPs se refiere al hecho de las oscilaciones solares. Cuando los astrónomos contemplan cuidadosamente la superficie solar, la ven vibrar y sacudirse; todo el Sol puede pulsar en períodos de varias horas. Estas oscilaciones son análogas a las ondas de los terremotos, y los astrónomos llaman a sus estudios “sismología solar”. Como creemos conocer la composición del Sol, tenemos que ser capaces de predecir las propiedades de estas ondas de terremotos solares. Sin embargo hay algunas duraderas discrepancias entre la teoría y la observación en este campo.
No hace mucho que los astrónomos han señalado que si la Galaxia está en realidad llena de materia oscura en la forma de WIMPs, entonces, durante su vida, el Sol habría absorbido un gran número de ellos. Los WIMPs, por tanto, formarían parte de la composición del Sol, una parte que no se había tenido en cuenta hasta ahora. Cuando los WIMPs son incluidos en los cálculos, resultan dos consecuencias: primero, la temperatura en el núcleo del Sol resulta ser menor de lo que se creía, de forma que son emitidos menos neutrinos, y segundo, las propiedades del cuerpo del Sol cambian de tal modo que las predicciones de las oscilaciones solares son exactas.

Hasta nos atrevemos a exponer una imagen en la que pretendemos distribuir los WIMPS.
Este resultado es insignificante en lo que se refiere a la existencia de WIMPs, pero como no debemos despreciar las coincidencias halladas, lo más prudente será esperar a nuevos y más avanzados experimentos (SOHO y otros). Tanto el problema del neutrino como las oscilaciones se pueden explicar igualmente bien por otros efectos que no tienen nada que ver con los WIMPs. Por ejemplo, el tipo de oscilaciones de neutrinos podría resolverse si el neutrino solar tuviera alguna masa, aunque fuese muy pequeña, y diversos cambios en los detalles de la estructura interna del Sol podrían explicar las oscilaciones. No obstante estos fenómenos solares constituyen la única indicación que tenemos de que uno de los candidatos a la materia oscura pueda existir realmente.
Toda esta charla sobre supersimetría y teoría últimas da a la discusión de la naturaleza de la materia oscura un tono solemne que no tiene ningún parecido con la forma en que se lleva en realidad el debate entre los cosmólogos. Una de las cosas que más me gusta de este campo es que todo el mundo parece ser capaz de conservar el sentido del humor y una distancia respecto a su propio trabajo, ya que, los buenos científicos saben que, todos los cálculos, conjeturas, hipótesis y finalmente teorías, no serán visadas en la aduana de la Ciencia, hasta que sean muy, pero que muy bien comprobadas mediante el experimento y la observación y, no una sino diez mil veces antes de que puedan ser aceptadas en el ámbito puramente científico.
Posiblemente, el LHC nos pueda decir algo al respecto si, como no pocos esperan, de sus colisiones surgen algunas partículas supersimétricas que nos hablen de ese otro mundo oscuro que, estando en este, no hemos sabido encontrar hasta este momento. Otra posibilidad sería que la tan manoseada materia oscura no existiera y, en su lugar, se descubriera otro fenómeno o mecanismo natural desconocido hasta ahora que, incidiendo en el comportamiento de expansión del Universo, nos hiciera pensar en la existencia de la “materia oscura” para cubrir el hueco de nuestra ignorancia.
emilio silvera
















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