{"id":7204,"date":"2013-08-02T04:00:30","date_gmt":"2013-08-02T03:00:30","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=7204"},"modified":"2013-08-02T05:44:00","modified_gmt":"2013-08-02T04:44:00","slug":"plasma-nebulosas-gases-elementos-moleculas","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2013\/08\/02\/plasma-nebulosas-gases-elementos-moleculas\/","title":{"rendered":"Plasma, Nebulosas, Gases, elementos, mol\u00e9culas"},"content":{"rendered":"
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El plasma<\/a> no se encuentra en la Tierra en estado natural, su \u00e1mbito est\u00e1 en el espacio, en las estrellas y en otros objetos energ\u00e9ticos que suponen la m\u00e1xima energ\u00eda que imaginarnos podamos: Estrellas, Esplosiones supernovas y sus remanentes, p\u00falsares<\/a> y estrellas de neutrones<\/a> corrientes, magn\u00e9tares y, si me apurais mucho, incluso en los discos de acreci\u00f3n de los agujeros negros<\/a> est\u00e1 presente el plasma<\/a> que es, el estado m\u00e1s abundante de la materia.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

El Plasma, ese otro estado de la Materia (el cuarto dicen) que, seg\u00fan sabemos, resulta ser el m\u00e1s abundante del Universo. Todos desde peque\u00f1os aprendimos aquellos tres estados de la amteria que cant\u00e1bamos en el patio del centro educativo durante el recreo, donde todos a una grit\u00e1bamos como papagayos: \u201cS\u00f3lido, l\u00edquido y gaseoso\u201d. Nada nos dec\u00edan del Plasma, ese estado que, en realidad, cubre el 99% del estado de la materia en nuestro Universo (bueno, hablamos de la materia conocida, esa que llamamos bari\u00f3nica y est\u00e1 formada por \u00e1tomos de Quarks y Leptones).<\/p>\n

Seg\u00fan la energ\u00eda de us part\u00edculas, los plasma<\/a><\/a>s (como digo) constituyen el cuarto estado de agregaci\u00f3n de la materia, tras los s\u00f3lidos, liquidos y gases. Parqa cambiar de uno al otro, es necesario que se le aporte energ\u00eda que aumente la temperatura. Si aumentamos de manera conasiderable la temperatura de un gas, sus \u00e1tomos o mol\u00e9culas adquieren energ\u00eda suficiente para ionizarse al chocar entre s\u00ed. de modo que a ~ 20.000 K muchos gases presentan una ionizaci\u00f3n elevada. Sin embargo, \u00e1tomos y mol\u00e9culas pueden ionizarse tambi\u00e9n por impacto electr\u00f3nico, obsorci\u00f3n de fotones<\/a><\/a>, reacciones qu\u00edmicas o nucleares y otros procesos.<\/p>\n

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\"Frente<\/p>\n

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Aqu\u00ed podemos contemplar una enorme regi\u00f3n ionizada en la Nebulosa del Pel\u00edcano. Estrellas nuevas emiten potente radiaci\u00f3n ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que \u201cviste\u201d de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acci\u00f3n de las estrellas.<\/p>\n

Un plasma<\/a><\/a> es un gas muy ionizado, con igual n\u00famero de cargas negativas y negativas.Las cargas otorgan al Plasma un comportamiento colectivo, por las fuerzas de largo alcance existente entre ellas. En un gas, cada part\u00edcula, independientemente de las dem\u00e1s, sigue una trayectoria rectilinea, hasta chocar con otra o con las grandes paredes que la confinan. En un plasma<\/a><\/a>, las cargas se desv\u00edan atra\u00eddas o repelidas por otras cargas o campos electromagn\u00e9ticos externos, ejecutando trayectorias curvilineas entre choque y choque. Los gases son buenos aislantes el\u00e9ctricos, y los plasma<\/a><\/a>s, buenos conductores.<\/p>\n

En la Tierra, los plasma<\/a><\/a>s no suelen existir en la naturaleza, salvo en los rel\u00e1mpagos, que son trayectorias estrechas a lo largo de las cuales las mol\u00e9culas de aire est\u00e1n ionizadas aproximadamente en un 20%, y en algunas zonas de las llamas. Los electrones<\/a> libres de un metal tambi\u00e9n pueden ser considerados como un plasma<\/a><\/a>. La mayor parte del Universo est\u00e1 formado por materia en estado de plasma<\/a><\/a>. La ionizaci\u00f3n est\u00e1 causada por las elevadas temperaturas, como ocurre en el Sol y las dem\u00e1s estrellas, o por la radiaci\u00f3n, como sucede en los gases interestelares o en las capas superiores de la atm\u00f3sfera (ver trabajo m\u00e1s abajo), donde produce el fen\u00f3meno denominado aurora.<\/p>\n

As\u00ed que, aunque escasos en la Tierra, el Plasma constituye la materia conocida m\u00e1s abundante del Universo, m\u00e1s del 99%. Abarcan desde alt\u00edsimos valores de presi\u00f3n y temperatura, como en los n\u00facleos estelares, hasta otros asombrosamente bajos en ciertas regiones del espacio. Uno de sus mayores atractivos es que emiten luz visible, con espectros bien definidos, particulares en cada especie. Algunos objetos radiantes, como un filamento incandescente, con espectro continuo similar al cuerpo negro, o ciertas reacciones qu\u00edmicas productoras de especies excitadas, no son plasma<\/a><\/a>s, sin embargo, lo son la mayor\u00eda de los cuerpos luminosos.<\/p>\n

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\"http:\/\/www.ciberdroide.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/filamento.jpg\"<\/p>\n

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Los Plasmas se clasifican seg\u00fan la energ\u00eda media (o temperatura) de sus part\u00edculas pesadas (iones y especies neutras). Un primer tipo son los Plasmas calientes, pr\u00e1cticamente ionizados en su totalidad, y con sus electrones<\/a> en equilibrio t\u00e9rmico con las part\u00edculas m\u00e1s pesadas. Su caso extremo son los Plasmas de Fusi\u00f3n, que alcanzan hasta 108<\/sup> K, lo que permite a los n\u00facleos chocar entre s\u00ed, super\u00e1ndo las enormes fuerzas repulsivas internucleares, y l\u00f1ograr su fusi\u00f3n. Puede producirse a presiones desde 1017<\/sup> Pa, como en los n\u00facleos estelares, hasta un Pa, como en los reactores experimentales de fusi\u00f3n.<\/p>\n

\"Foto:<\/p>\n

Los reactores de fusi\u00f3n nuclear pr\u00e1cticos est\u00e1n ahora un poco m\u00e1s cerca de la realidad gracias a nuevos experimentos con el reactor experimental Alcator C-Mod del MIT. Este reactor es, de entre todos los de fusi\u00f3n nuclear ubicados en universidades, el de mayor rendimiento en el mundo.<\/p>\n

Los nuevos experimentos han revelado un conjunto de par\u00e1metros de funcionamiento del reactor, lo que se denomina \u201cmodo\u201d de operaci\u00f3n, que podr\u00eda proporcionar una soluci\u00f3n a un viejo problema de funcionamiento: c\u00f3mo mantener el calor firmemente confinado en el gas caliente cargado (llamado plasma<\/a><\/a>) dentro del reactor, y a la vez permitir que las part\u00edculas contaminantes, las cuales pueden interferir en la reacci\u00f3n de fusi\u00f3n, escapen y puedan ser retiradas de la c\u00e1mara.<\/p>\n

Otros Plasmas son los llamados t\u00e9rmicos, con e ~<\/strong>lectrones y especies pesadas en equilibrio, pero a menor temperatura ~ 103<\/sup><\/strong> \u2013 104<\/sup> K, y grados de ionizaci\u00f3n intermedios, son por ejemplo los rayos de las tormentas o las descargas en arcos usadas en iluminaci\u00f3n o para soldadura, que ocurren entre 105<\/sup> y ~ 102 <\/sup>Pa<\/strong>. Otro tipo de Plasma muy diferente es el de los Plasmas fr\u00edos, que suelen darse a bajas presiones ( < 102<\/sup><\/strong> Pa), y presentan grados de ionizaci\u00f3n mucho menores ~ 10-4<\/sup> \u2013 10-6<\/sup><\/strong>. En ellos, los electrones<\/a> pueden alcanzar temperaturas ~ 105<\/sup><\/strong> K, mientras iones y neutros se hallan a temperatura ambiente. Algunos ejemplos son las l\u00e1mparas de bajo consumo y los Plasmas generados en multitud de reactores industriales para producci\u00f3n de pel\u00edculas delgadas y tratamientos superficiales.<\/p>\n

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\"http:\/\/farm5.static.flickr.com\/4024\/4415870627_9df3269b9f.jpg\"<\/p>\n

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El Observatorio Espacial Herschel de la ESA ha puesto de manifiesto las mol\u00e9culas org\u00e1nicas que son la llave para la vida en la Nebulosa de Ori\u00f3n, una de las regiones m\u00e1s espectaculares de formaci\u00f3n estelar en nuestra V\u00eda L\u00e1ctea. Este detallado espectro, obtenido con el Instrumento Heterodino para el Infrarrojo Lejano (Heterodyne Instrument for the Far Infrared, HIFI) es una primera ilustraci\u00f3n del enorme potencial de Herschel-HIFI para desvelar los mecanismos de formaci\u00f3n de mol\u00e9culas org\u00e1nicas en el espacio. Y, para que todo eso sea posible, los Plasmas tienen que andar muy cerca.<\/p>\n

En los Plasmas calientes de precursores moleculares, cuanto mayor es la ionizaci\u00f3n del gas, m\u00e1s elevado es el grado de disociaci\u00f3n molecular, hasta poder constar solo de electrones<\/a> y especies at\u00f3micas neutras o cargadas; en cambio, los Plasmas fr\u00edos procedentes de especies moleculares contienen gran proporci\u00f3n de mol\u00e9culas y una peque\u00f1a parte de iones y radicales, que son justamente quienes proporcionan al Plasma su caracter\u00edstica m\u00e1s importante: su alt\u00edsima reactividad qu\u00edmica, pese a la baja temperatura.<\/p>\n

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\"Rho<\/p>\n

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En la Naturaleza existen Plasmas fr\u00edos moleculares, por ejemplo, en ciertas regiones de las nubes interestelares y en las ionosfera de la Tierra y otros planetas o sat\u00e9lites. Pero tambi\u00e9n son producidos actualmente por el ser humano en gran variedad para investigaci\u00f3n y multitud de aplicaciones.<\/p>\n

En un n\u00famero de la Revista Espa\u00f1ola de F\u00edsica dedicado al vac\u00edo, el tema resulta muy apropiado pues no pudieron generarse Plasmas estables en descargas el\u00e9ctricas hasta no disponer de la tecnolog\u00eda necesaria para mantener presiones suficientemente bajas; y en el Universo, aparecen Plasmas fr\u00edos hasta presiones de 10 \u207b \u00b9\u2070 Pa, inalcanzable por el hombre.<\/p>\n

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\"foto\"<\/p>\n

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Lo que ocurre en las Nubes moleculares es tan fant\u00e1stico que, llegan a conseguir los elementos necesarios para la vida prebi\u00f3tica que, tras los par\u00e1metros adecuados dan lugar al surgir de la vida.<\/p>\n

El papel de las mol\u00e9culas en Astronom\u00eda se ha convertido en un \u00e1rea importante desde el descubrimiento de las primeras especies poliat\u00f3micas en el medio interestelar. Durante m\u00e1s de 30 a\u00f1os, han sido descubiertas m\u00e1s de 150 especies moleculares en el medio interestelar y gracias al an\u00e1lisis espectral de la radiaci\u00f3n. Muchas resultan muy ex\u00f3ticas para est\u00e1ndares terrestres (iones, radicales) pero buena parte de estas pueden reproducirse en Plasma de Laboratorio. Aparte del inter\u00e9s intr\u00ednseco y riqueza de procesos qu\u00edmicos que implican, estas especies influyen en la aparici\u00f3n de nuevas estrellas por su capacidad de absorber y radiar la energ\u00eda resultante del colapso gravitatorio, y de facilitar la neutralizaci\u00f3n global de cargas, mucho m\u00e1s eficientemente que los \u00e1tomos.<\/p>\n

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\"foto\"<\/p>\n

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Su formaci\u00f3n en el espacio comienza con la eyecci\u00f3n de materia al medio interestelar por estrellas en sus \u00faltimas fases de evoluci\u00f3n y la transformaci\u00f3n de \u00e9stas por radiaci\u00f3n ultravioleta, rayos c\u00f3smicos y colisiones; acabando con su incorporaci\u00f3n a nuevas estrellas y Sistemas planetarios, en un proceso c\u00edclico de miles de millones de a\u00f1os.<\/p>\n

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En las explosiones supernovas se producen importantes transformaciones en la materia que, de simple se transforma en compleja y dan lugar a todas esas nuevas especies de mol\u00e9culas que nutren los nuevos mundos.<\/p>\n

El H\u2082 y otras mol\u00e9culas diat\u00f3micas homonucleares carecen de espectro rotacional. Detectando las d\u00e9biles emisiones cuadrupolares del H\u2082 en infrarrojo, se ha estimado una proporci\u00f3n de H\u2082 frente a H abrumadoramente alto ( ~ 104<\/sup><\/strong>) en Nubes Interestelares con densidades t\u00edpicas de ~ 104 <\/sup><\/strong>part\u00edculas \/cm3<\/sup>; pero dada la insuficiente asociaci\u00f3n radiativa del H para formar H2<\/sub>, ya mencionada, el H2<\/sub> debe producirse en las superficies de granos de polvo interestelar de Carbono y Silicio, con di\u00e1metros ~ 1 nm<\/strong> \u2014 \u03bcm, relativamente abundantes en estas nubes.<\/p>\n

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Experimentos muy recientes de desorci\u00f3n programada sobre silicatos ultrafr\u00edos, demuestran que tal recombinaci\u00f3n ocurren realmente v\u00eda el mecanismo de Langmuir-Hinshelwood, si bien los modelos que expliquen las concentraciones de H2<\/sub> a\u00fan deben ser mejorados.<\/p>\n

Por otro lado, ciertas regiones de las nubes en etapas libres de condensaci\u00f3n estelar presentan grados de ionizaci\u00f3n ~ 10-8 <\/sup>– 10-7<\/sup><\/strong> a temperaturas de ~ 10 K. <\/strong>La ionizaci\u00f3n inicial corresponde principalmente al H2<\/sub> para formar H2<\/sub> +<\/sup>, que reacciona eficientemente con H2<\/sub>, dando H3<\/sub> +<\/sup> + H (k = 2\u2022 10-9<\/sup> cm3<\/sup> \u2022 s-1<\/sup>.<\/p>\n

El H3<\/sub>, de estructura triangular, no reacciona con H2<\/sub> y resulta por ello muy \u201cestable\u201d y abundante en esas regiones de Nebulosas intelestelares, donde ha sido detectado mediante sus absorciones infrarrojas caracterizadas por primera vez en 1980 en descargas de H2<\/sub> en Laboratorio.<\/p>\n

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\"Ori\u00f3n<\/a><\/p>\n

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La constelaci\u00f3n de Ori\u00f3n contiene mucho m\u00e1s de lo que se puede ver, ah\u00ed est\u00e1n presentes los elementos que como el H2<\/sub> que venimos mencionando, tras procesos complejos y naturales llegan a conseguir otras formaciones y dan lugar a la parici\u00f3n de mol\u00e9culas significativas como el H2<\/sub>O o HCN y una gran variedad de Hidrocarburos, que podr\u00edan contribuir a explicar en un futuro pr\u00f3ximo, hasta el origen de la vida.<\/p>\n

La detecci\u00f3n por espectroscopia infrarroja de COH+<\/sup> y N2<\/sub>H+<\/sup>, formados en reacciones con H3<\/sub> +<\/sup> a partir de CO y N2<\/sub>, permite estimar la proporci\u00f3n de N2<\/sub>\/CO existente en esas regiones, ya que el N2<\/sub> no emite infrarrojos. Descargas de H2<\/sub> a baja presi\u00f3n con trazas de las otras especies en Laboratorio conducen casi instant\u00e1neamente a la aprici\u00f3n de tales iones y mol\u00e9culas, y su caracterizaci\u00f3n puede contribuir a la comprensi\u00f3n de este tipo de procesos.<\/p>\n

As\u00ed amigos m\u00edos, hemos llegado a conocer (al menos en parte), algunos de los procesos asombrosos que se producen continuamente en el Espacio Interestelar, en esa Nebulosas que, captadas por el Hubble<\/a><\/a> u otros telescopios, miramos asombrados maravil\u00e1ndonos de sus colores que, en realidad, llevan mensajes que nos est\u00e1n diciendo el por qu\u00e9 se producen y que elementos son los causantes de que brillen deslumbrantes cuando la radiaci\u00f3n estelar choca de lleno en esas nubes en la que nacen las estrellas y los nuevos mundos\u2026y, si me apurais un poco, tambi\u00e9n la vida.<\/p>\n

\u00a1Que me gustar\u00eda saber para comprender…lo que el Universo es!<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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  El plasma no se encuentra en la Tierra en estado natural, su \u00e1mbito est\u00e1 en el espacio, en las estrellas y en otros objetos energ\u00e9ticos que suponen la m\u00e1xima energ\u00eda que imaginarnos podamos: Estrellas, Esplosiones supernovas y sus remanentes, p\u00falsares y estrellas de neutrones corrientes, magn\u00e9tares y, si me apurais mucho, incluso en los […]<\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_s2mail":"yes","footnotes":""},"categories":[51],"tags":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7204"}],"collection":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7204"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7204\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7204"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7204"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7204"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}