Las tormentas solares

La ciencia ficción se ha encargado de mostrar las múltiples formas del apocalipsis en la Tierra, que, debido al particular carácter de la especie humana, no sería de extrañar llegara de nuestra propia mano en forma de guerra nuclear, desastre medioambiental o pandemia global. Sin embargo, existen otros peligros naturales extremos que también podrían acabar con la vida tal y como la conocemos, incluida la existencia de la frágil humanidad. La web de la revista Science hace una recopilación de estos grandes riesgos en un interesante reportaje de lectura más que recomendable (en inglés). Aquí resumimos algunas de las ideas principales.

Una gran amenaza para la civilización podría provenir del mismo Sol. El 23 de julio de 2012, el Sol lanzó una nube de plasma magnetizado hacia el espacio que atravesó la órbita terrestre. La Tierra consiguió esquivarlo, pero si la erupción se hubiera producido poco más de una semana antes, nos habría golpeado de lleno. En ese caso, el impacto solar podría haber causado estragos en la red eléctrica, los satélites y GPS, perturbando ampliamente nuestras vidas. Los efectos habrían sido catastróficos y el mundo habría necesitado de cuatro a diez años para recuperarse. Estuvimos en el filo.

En la imagen se puede ver una prominencia eruptiva solar captada el 30 de marzo de 2010.

El peor caso de eyección de masa coronal en la historia reciente ocurrió en 1989, cuando un transformador en Nueva Jersey quedó «frito», literalmente, dejando a 6 millones de personas en la provincia de Quebec en Canadá sin energía eléctrica. Y famoso es el evento Carrington de 1859, aún más poderoso, que dejó fuera de servicio el telégrafo de la época mientras en el cielo se veían auroras hasta el sur de Cuba. Si ocurriera hoy en día, de decenas a cientos de transformadores quedarían destruidos, hundiendo vastas porciones de continentes enteros en la oscuridad durante semanas, meses o tal vez años. En una sociedad como la nuestra altamente dependiente de la tecnología, no es difícil imaginar el caos.

Un evento como el Carrington podría ocurrir una vez cada varios siglos. Un estudio reciente encontró un 12% de probabilidades de que una tormenta así se produzca en la próxima década.

[?]

 

         Desde el Parque Nacional del Teide se puede conseguir una buena vista de nuestra Vía Láctea

La “infinitud” de la Vía Láctea, inconmensurable nosotros, es sólo una más, de decenas de miles de millones que pueblan nuestro Universo. Así, nuestra Galaxia para nosotros “infinita”, es, sencillamente, un objeto más de los muchos que pueblan las regiones del Cosmos. Cientos de miles de millones de estrellas que brillan por todas partes, asombrosos enjambres de planetas repartidos por cientos de miles de sistemas planetarios, cuásares y púlsares, estrellas enanas blancas, marrones y negras, gigantes rojas, Nebulosas de increíbles dimensiones en las que nacen nuevas estrellas y mundos, explosiones supernovas y aguejros negros gigantes que engullen todo el material que pueda capturar… ¡El Universo! nunca dejará de asombrarnos, ni por su inmensidad, ni por si diversidad.

Utilizando una cámara nueva y más poderosa, el Telescopio Espacial Hubble, ha descubierto lo que parece ser el objeto más distante jamás observado, una proto galaxia pequeña a 13.200 millones -luz de distancia, que se remonta a tan sólo 480 millones de años después del nacimiento del universo o Big Bang. Es decir, nos ha traído una galaxia en formación a escaso tiempo del comienzo del tiempo.

Immanuel Kant llegó a la conclusión de que las galaxias eran universos-islas  pero, él escribió primero que las nebulosas elípticas, ofrecían una visión que se podía asimilar a un “sistemade muchas estrellas” que se hallan a “enormes distancias”. Aquí, por primera vez se hizo un retrato del universo formado por galaxias a la deriva en  la vastedad del espacio cosmológico. El libro de Kant, titulado Historia general de la naturaleza y teoría del cielo, fue publicado -si esta es la palabra apropiada- en 1755, pero su editor quebró, los libros le fueron confiscados para sus deudas y la obra de Kant,cayó en el olvido.

Los entusiamos galácticos de Kant, a pesar de todo, contribuyeron a sensibilizar la mente humana a la riqueza potencial y la vastedad del universo. Pero el arrobamiento por sí solo por muy perspicaz que sea, es, luego, un fundamento inadecuado para fundamentar una cosmología científica. Determinar si el universo está constituido realmente por galaxias requería hacer un mapa del universo en tres dimensiones, mediante observaciones muy exactas, si no menos arrobadoras, que la contemplación meditativa de Lambert y Kant.

Entró en escena William Herschel, el primer astrónomo que llevó a cabo observaciones agudas y sistemáticas del universo más allá del Sistema solar, donde está la mayor parte de lo que existe. De hecho, en la primera parte del siglo XIX, miles de galaxias fueron identificadas y catalogadas por William y Caroline Herschel, y John Herschel. 1900, se han descubierto en exploraciones fotográficas gran cantidad de galaxias. Éstas, a enormes distancias de la Tierra, aparecen tan diminutas en una fotografía que resulta muy difícil distinguirlas de las estrellas. La mayor galaxia conocida tiene aproximadamente trece veces más estrellas que la Vía Láctea.

El observatorio espacial Herschel ha facilitado a un grupo de astrónomos observar cinco galaxias muy lejanas gracias al efecto lente gravitatoria. Así, de alguna manera, y en memoria de Herschel, el Telescopio que lleva su nombre continñua su que fue fundamental

En 1912 el astrónomo estadounidense Vesto M. Slipher, trabajando en el Observatorio Lowell de Arizona (EEUU), descubrió que las líneas espectrales de todas las galaxias se habían desplazado la región espectral roja. Su compatriota Edwin Hubble interpretó esto como una evidencia de que todas las galaxias se alejaban unas de otras y llegó a la conclusión de que el Universo se expandía. No se sabe si continuará expandiéndose o si contiene materia suficiente para frenar la expansión de las galaxias, de forma que éstas, finalmente, se junten de , parece que ésto último no sucederá nunca. La materia del Universo parece estar aproximadamente en la tasa del la Densidad Crítica. Si es así, el Universo se expandirá para siempre y tendrá una muerte térmica: El frío desolador del Cero Absoluto (^–273 ºC) donde ni los átomos se mueven.

Es curioso como Herschel, encontró su camino la plenitud siguiendo las huellas de Kepler y Galileo a través del puente que lo llevó de la Música a la Astronomía. La habilidad de Herschel como observador era también muy refinada; sabía utilizar los telescopios. Él decía: “Ver es un arte que es necesario aprender”.

“La luz de las estrellas fijas es de la misma naturaleza [que] la luz del Sol” nos decía Newton, mientras que E. Hubble, comentaba que: “Las observaciones siempre involucran una teoría”. Ambos llevaban razón. Surgieron dos escuelas de pensamiento sobre la naturaleza de las “nebulosas elípticas” que predominaron en el siglo XIX. Una de ellas, la teoría del universo-isla de Kant y Lambert- la expresión es de Kant-, sostenía qwue nuestro Sol  es una de las muchas estrellas de una Galaxia, la Vía mLáctea, y que hay otras muchas galaxias, que vemos a través de grandes extensiones de espacio nebulosas espirales y elípticas. (como eran llamadas en aquel tiempo a las galaxias que, no se podían ver con la nitidez que nos proporcionan nuestras modernos telescopios.)

Einstein entra en escena. Nació en Ulm, donde Kepler antaño había deambulado en busca de un impresor, con el manuscrito de las Tablas Rudolfinas Bajo el brazo. Einstein como sabemos, fue un niño aislado y encerrado en sí mismo. No habló los tres años. Daremos un salto hasta 1905, año en el que comenzaron a cristalizar sus pensamientos pudiendo escribir cuatro artículos memorables que lo situaron en ese lugar de privilegio de los verdaderos maestros.

N0, Einstein no llegó a la Física y la Cosmología en bicicleta, él cogió una autopista mayor, esa que está conformada por los pensamientos y que nos pueden llevar más lejos, de lo que cualquier vehículo nos podrá llevar nunca. El primero de aquellos -ahora famosos- artículos, fue publicado tres días después de cumplir los veintiseis años, contribuiría a poner los fundamentos de la física cuántica. Otro modificó el curso de la teoría atómica y la mecánica estadística. Los otros dos enunciaron lo que se conoció como la teoría de la relatividad especial.

Cuando Planck, por aquel entonces director editorial de la Revista científica Annalen der Physik, levantó la mirada después de leer el artículo sobre la relatividad especial, sabiendo inmediatamente que el mundo había cambiado. La era Newton había terminado y había surgido una nueva ciencia reemplazarla.

La odisea que llevó a Einstein hasta la relatividad especial -y de ella a la relatividad general, que expresaría la cosmología de los espacios curvos- empezó cuando tenía cinco años y su padre le mostró una brujula de bolsillo para que estuviera entretenido pero, aquello, le fascinó y, no podía saber qué magia hacia que la aguja señalara siempre hacisa el mismo lugar sin tener en el movimiento. Al preguntar, le dijeron que la Tierra está envuelta dentro de un campo magnético que era el responsable de tal “milagro” y, aquello, al joven Einstein, le maravilló y despertó su curiosidad que nunca le dejó entonces. Él decía que detrás de las cosas debe haber algo profundamente oculto, que nos podría explicar el por qué se comportan de ciertas maneras.

Como antes decía, en el siglo XX hemos podido ser testigos de múltiples y maravillosos descubrimientos científicos que han cambiado la concepción que del mundo podíamos tener: La teoría de Planck del cuanto que nos llevó directamente a la Mecánica Cuántica, el Relatividad de Einstein que nos lleva a un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, nos dijo que la luz marcaba el límite de transmitir la información y, también, que la masa y la energía eran una misma cosa, así como que, ¡el Tiempo!, era relativo y no absoluto. Más tarde, en su ampliación de la teoría en 1916, nos dijo que la presencia de grandes masas distorsionaba el espacio-tiempo.

Estos dos claros exponentes de aquella revolución científica nos abrieron los ojos y la mente a un Universo distinto que , después de dichas teorías, tenía más sentido. Otro de aquellos descubrimientos explosivos, fue la teoría cosmológica del big bang, que surgió como combinación de ambas, y, justo es que se diga,  quienes fueron sus protagonistas que, no por sabido, estará demás dejar aquí un pequeño homenaje.

Cuando Einstein publicó en 1916 la teoría de la relatividad general era consciente de que ésta modificaría la universal de Newton: la solución a sus ecuaciones no sólo sustituyo el planteamiento dinámico de fuerza de atracción por otro geométrico de deformación del espacio-tiempo, sino que permitía explicar el universo en su conjunto.

Fue él el primer sorprendido al encontrar que dicha solución global traía como consecuencia un mundo cambiante, un universo que inicialmente estimó en contracción. Como esto no le cabía en la cabeza introdujo un término en las ecuaciones que contrarrestara el efecto gravitatorio: una fuerza repulsiva, a la que llamó constante cosmológica (Λ) constante dotaba al espacio vacío de una presión que mantenía separados a los astros, logrando así un mundo acorde a sus pensamientos: estático, finito, homogéneo e isótropo.

             El Universo se expande y nos permitimos una broma

más tarde, Einstein comentaría que la introducción de constante, había sido el mayor error de su vida, porque (con una mejor estimación de la densidad) podía haber predicho la expansión del universo antes de que fuera observada experimentalmente. Claro que, su excusa era admisible, cuando el introdujo la constante cosmológica, nadie sabía que el universo estaba en expansión.

Con todo y a pesar de su enorme importancia, la teoría de la relatividad no llegó a tener verdadera importancia hasta que, en 1919, Arthur Eddintong confirmó la predicción del físico alemán con respecto a la curvatura de la luz, aprovechó el eclipse solar de Sol de ese año. De la noche a la mañana, Einstein se convirtió en el físico más popular del mundo al predecir con su ingenio y con su enorme intuición fenómenos que eran reales antes de que éstos fueran comprobados. Así, con carácter desenfadado, expresándose en términos sencillos y muy distintos ( estirados) que los de sus colegas, había dado respuesta a preguntas que habían sido formuladas pero, que nadie hasta entonces, había sabido contestar.

tanto, el astrónomo holandés Willem de Sitter  obtuvo en 1917 una solución a las ecuaciones del sabio alemán, sugiriendo la posibilidad de que el universo fuera infinito, aparentemente estático y de densidad prácticamente nula en el que tan solo había energía. Por otro lado, el matemático ruso Alexander Friedmann consiguió en 1922 varias soluciones a las ecuaciones proponiendo universos que se contraían o que se expandían, según los valores que tomara la constante cosmológica. Cuando su se publicó en Alemania, Einstein respondió con una nota en la misma revista presumiendo un error matemático. El error resultó finalmente inexistente, pero Einstein tardó en rectificar, por lo que la respuesta de Friedmann quedó en un segundo plano.

Lo cierto es que Einstein, ha dado en el “blanco” con muchas de sus Ideas y, si pudiéramos coger una Gran Nave superlumínica y recorriéramos el espacio interestelar paseando por las distintas regiones del Universo, veríamos que – el vaticinó-,  todo es igual en todas partes: Cúmulos y supercúmulos de Galaxias, Galaxias cuajadas de estrellas en cúmulos y sueltas con sus sistemas planetarios, púlsares de giros alucinantes, magnéteres creando inmensos capos electromagnéticos, agujeros negros que se tragan todo lo que traspasa el Horizonte de suscesos, Hermosas y brillantes Nebulosas de las que surgen las nuevas estrellas, nuevos mundos y, muy probablemente… nuevas formas de vida.

Está claro que pensar siquiera en que en nuestro universo, dependiendo de la región en la que nos encontremos, habrá distintas leyes físicas, sería pensar en un universo chapuza. Lo sensato es pensar como Einstein y creer que en cualquier parte del universo rigen las mismas leyes físicas, hasta que no se encuentre pruebas reales a de lo contrario, los científicos suponen con prudencia que, sea cual fueren las causas responsables de las pautas que llamamos “Leyes de la Naturaleza”, es mucho más inteligente adoptar la creencia de la igualdad física en cualquier parte de nuestro universo por muy remota que se encuentre; los elementos primordiales que lo formaron fueron siempre los mismos.

Arriba Satélite Gravity Probe B. Dedicado a medir la curvatura del campo gravitatorio terrestre debido a la teoría de la relatividad de Einstein. Abajo los científicos chinos comandados por Juan Yin crearon fotones entrelazados mediante la estimulación de un cristal con luz ultravioleta, que produjo  un par de fotones con la misma longitud de onda, pero opuestos. Por separado, ambas teorías funcionan muy bien y se pueden medir y comprobar límites excepcionales. Sin embargo, si las juntamos…

Cuando los físicos empezaron a apreciar el papel de las constantes en el dominio cuántico y explotar la nueva teoría de la gravedad de Einstein para describir el universo en conjunto, las circunstancias eran las adecuadas para que alguien tratara de casarlas. Y, entonces, en eso estamos pero, el casamiento, no se consuma.

Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla y quedan fuera de nuestra realidad que, inmersa en lo cotidiano de un mundo macroscópico, nos aleja de ese otro mundo misterioso e invisible donde residen los cuantos que con su comportamiento, me obligan a pensar y me transportan este mundo material nuestro a ese otro fascinante, donde residen las maravillas del universo, sus cimientos infinitesimales en los que residen las “ladrillos” de las estrellas y galaxias…también de los mundos y de los seres vivos. La materia es tan compleja que aún no hemos podido llegar a comprenderla…del todo.

emilio silvera

[?]

La NASA Quiere Crear el Lugar más Frío del Universo

                                El lugar más frío del Universo estará en la Estación Espacial Internacional

Este verano, una caja del tamaño de un cofre de hielo volará a la Estación Espacial Internacional, donde creará el lugar más frío del universo.

Dentro de esa caja, se usarán láseres, una cámara de vacío y un “cuchillo” electromagnético para anular la energía de las partículas de gas, ralentizándolas hasta que estén casi inmóviles. Este conjunto de instrumentos se llama Laboratorio de Átomo Frío (CAL) y fue desarrollado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. CAL está en las etapas finales de montaje en JPL, antes de viajar al espacio este mes de agosto a bordo de la nave de carga CRS-12 de SpaceX.

Sus instrumentos están diseñados para congelar átomos de gas a temperaturas entre 1 y 100 billonésimas de grado por encima del cero absoluto. Eso es más de 100 millones de veces más frío que las profundidades del espacio.

“El estudio de estos átomos hiper-fríos podría reestructurar nuestra comprensión de la materia y la naturaleza fundamental de la gravedad”, dijo el científico del proyecto CAL Robert Thompson de JPL. “Los experimentos que haremos con el laboratorio Cold Atom nos darán una visión de la gravedad y de la energía oscura, algunas de las fuerzas más penetrantes del universo”.

Cuando los átomos se enfrían a temperaturas extremas, como estarán dentro del CAL, pueden formar un estado distinto de materia conocido como condensado de Bose-Einstein. En este estado, las reglas familiares de la física retroceden y la física cuántica comienza a asumir el control. La materia se puede observar comportándose menos como partículas y más como ondas. Filas de átomos se mueven en concierto entre sí como si estuvieran montando un tejido en movimiento. Estas misteriosas formas de onda nunca se han visto en temperaturas tan bajas como las que CAL alcanzará.

La NASA nunca antes ha creado o observado los condensados de Bose-Einstein en el espacio. En la Tierra, la atracción de la gravedad hace que los átomos se asienten continuamente hacia el suelo, lo que significa que normalmente sólo son observables por fracciones de segundo.

Pero en la Estación Espacial Internacional, los átomos ultrafrios pueden mantener sus formas onduladas más largas mientras están en caída libre. Eso ofrece a los científicos una ventana más larga para entender la física en su nivel más básico. Thompson estimó que el CAL permitirá que los condensados de Bose-Einstein sean observables de cinco a diez segundos; el desarrollo futuro de las tecnologías utilizadas en CAL podría permitirles durar cientos de segundos.

Los condensados de Bose-Einstein son un “superfluido”, un tipo de fluido con viscosidad cero, donde los átomos se mueven sin fricción como si fueran una sola sustancia sólida.

“Si tuvieras agua superfluida y la hicieras girar en un vaso, giraría para siempre”, dijo Anita Sengupta, gerente del proyecto Cold Atom Lab en JPL. “No hay viscosidad para ralentizar y disipar la energía cinética. Si podemos entender mejor la física de los superfluidos, podemos aprender a usarlos para una transferencia de energía más eficiente”.

Cinco equipos científicos planean llevar a cabo experimentos utilizando el Cold Atom Lab. Entre ellos está Eric Cornell de la Universidad de Colorado, Boulder y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Cornell es uno de los ganadores del premio Nobel que creó por primera vez los condensados de Bose-Einstein en un laboratorio establecido en 1995.

Los resultados de estos experimentos podrían conducir potencialmente a una serie de tecnologías mejoradas, incluyendo sensores, computadoras cuánticas y relojes atómicos utilizados en la navegación espacial.

Especialmente emocionantes son las aplicaciones relacionadas con la detección de energía oscura, dijo Kamal Oudrhiri, gerente de proyectos adjunto de CAL. Señaló que los modelos actuales de cosmología dividen el universo en aproximadamente 27 por ciento de materia oscura, 68 por ciento de energía oscura y cerca del 5 por ciento de materia ordinaria.

“Esto significa que aún con todas nuestras tecnologías actuales, todavía estamos ciegos para el 95 por ciento del universo”, dijo Oudrhiri. “Al igual que una nueva lente en el primer telescopio de Galileo, los átomos fríos ultra-sensibles en el CAL tienen el potencial de desvelar muchos misterios más allá de las fronteras de la física conocida”.

El Cold Atom Lab está actualmente en una fase de pruebas para prepararlo antes de su entrega a Cabo Cañaveral, Florida.

“Las pruebas que haremos durante los próximos meses en el terreno son fundamentales para asegurar que podemos operar y afinar remotamente mientras está en el espacio, y en última instancia aprender de este rico sistema de física atómica en los próximos años”, dijo Dave Aveline, director de pruebas en JPL.

Publicado por la NASA

[?]