El hidrógeno es el combustible de las estrellas. Mediante fusión nuclear el hidrógeno se convierte en helio al mismo tiempo que se desprende una gran cantidad de energía, que mantiene vivas las estrellas y entre ellas al So
Resulta que el combustible nuclear de las estrellas es el hidrógeno que mediante su fusión hace posible que genere tal enormidad de energía. Así lleva el Sol unos 4.500 millones de años y se espera que al menos durante un período similar nos esté regalando su luz y su calor. Si eso es así, yo aconsejaría copiar a la naturaleza y procurar una fuente de energía siguiendo el mismo camino del Sol, si podemos conseguir duplicar aquí en la Tierra sus mecanismos, conseguiríamos una fuente de energía de la que tanto estamos necesitados.
Pero ¿tenemos hidrógeno en el planeta Tierra para tal empresa de fusión nuclear?
La verdad es que sí. La fuente de suministro de hidrógeno con la que podemos contar es prácticamente inagotable…
¡El agua de los mares y de los océanos!
Todos sabemos que el hidrógeno es el elemento más ligero y abundante del universo. Está presente en el agua y en todos los compuestos orgánicos. Químicamente, el hidrógeno reacciona con la mayoría de los elementos. Fue descubierto por Henry Cavendisch en 1.776. El hidrógeno se utiliza en muchos procesos industriales, como la reducción de óxidos minerales, el refinado del petróleo, la producción de hidrocarburos a partir de carbón y la hidrogenación de los aceites vegetales y, actualmente, es un candidato muy firme para su uso potencial en la economía de los combustibles de hidrógeno en la que se usan fuentes primarias distintas a las energías derivadas de combustibles fósiles (por ejemplo, energía nuclear, solar o geotérmica) para producir electricidad, que se emplea en la electrólisis del agua. El hidrógeno formado se almacena como hidrógeno líquido o como hidruros de metal.
Bueno, tantas explicaciones sólo tienen como objeto hacer notar la enorme importancia del hidrógeno. Es la materia prima del universo, sin él no habría estrellas, no existiría el agua y, lógicamente, tampoco nosotros podríamos estar aquí sin ese preciado elemento.
Cuando dos moléculas de hidrógeno se junta con una de oxígeno (H2O), tenemos el preciado líquido que llamamos agua y sin el cual la vida no sería posible.
Así las cosas, parece lógico pensar que conforme a todo lo antes dicho, los seres humanos deberán fijarse en los procesos naturales (en este caso el Sol y su producción de energía) y, teniendo como tiene a su disposición la materia prima (el hidrógeno de los océanos), procurar investigar y construir las máquinas que sean necesarias para conseguir la fusión, la energía del Sol.
Esa empresa está ya en marcha y, como he dicho al principio de este comentario, posiblemente en unos treinta años sería una realidad que nos dará nuevas perspectivas para continuar el imparable avance en el que estamos inmersos.
Pero no me gustaría cerrar este comentario sobre la fusión sin contestar a una importante pregunta…
¿Y por qué la fusión?
Porque tiene una serie de ventajas muy significativas en seguridad, funcionamiento, medio ambiente, facilidad en conseguir su materia prima, ausencia de residuos peligrosos, posibilidad de reciclar los escasos residuos que genere, etc.
Los recursos combustibles básicos (deuterio y litio) para la fusión son abundantes y fáciles de obtener.
Los residuos son de helio, no radiactivos.
El combustible intermedio, tritio, se produce del litio.
Las centrales eléctricas de fusión no estarán expuestas a peligrosos accidentes como las centrales nucleares de fisión.
Con una elección adecuada de los materiales para el propio dispositivo de fusión, sus residuos no serán ninguna carga para las generaciones futuras.
La fuente de energía de fusión es sostenible, inagotable e independiente de las condiciones climáticas.
Inmensas instalaciones en las que han invertido miles de millones para tratar de producir la fusión nuclear en la Tierra
Para producir la energía de fusión sólo tenemos que copiar lo que hace el Sol. Tenemos que hacer chocar átomos ligeros de hidrógeno para que se fusionen entre sí a una temperatura de 15 millones de grados Celsius, lo que, en condiciones de altas presiones (como ocurre en el núcleo del Sol) produce enormes energías según la formula E = mc2 que nos legó Einstein demostrando la igualdad de la masa y la energía.
Ese estado de la materia que se consigue a tan altas temperaturas, es el plasma, y sólo en ese estado se puede conseguir la fusión.
Aunque en Europa la aventura ya ha comenzado, y para ello se han unido los esfuerzos económicos de varias naciones, la empresa de dominar la fusión no es nada fácil, pero…, démosle…
¡TIEMPO!
Los científicos de Europa tratan por todos los medios obtener la fusión nuclear en la Tierra
Sí, es el tiempo el factor que juega a nuestro favor para conseguir nuestros logros más difíciles, para poder responder preguntas de las que hoy no tenemos respuesta, y es precisamente la sabiduría que adquirimos con el paso del tiempo la que nos posibilita para hacer nuevas preguntas, más profundas que las anteriores y que antes, por ignorancia, no podríamos hacer. Cada nuevo conocimiento nos abre una puerta que nos invita a entrar en una nueva región donde encontramos otras puertas cerradas que tendremos que abrir para continuar nuestro camino. Sin embargo, hasta ahora, con el “tiempo” suficiente para ello, hemos podido franquearlas hasta llegar al momento presente en el que estamos ante puertas cerradas con letreros en los que se puede leer: fusión, teoría M, viajes espaciales tripulados, nuevas formas de materia, el gravitón, la partícula de Higgs, las ondas de energía de los agujeros negros, hiperespacio, otros universos, materia oscura, y otras dimensiones.
Todas esas puertas y muchas más nos quedan por abrir. Además, tenemos ante nuestras narices puertas cerradas que llevan puesto el nombre de: genética, nanotecnología, nuevos fármacos, alargamiento de la vida media, y muchas más en otras ramas de la ciencia y del saber humano.
Aunque es mucho lo que se ha especulado sobre el tema, en realidad, el tiempo sólo transcurre (que sepamos) en una dirección, hacia delante. Nunca ha ocurrido que unos hechos, que unos sucesos, se pudieran borrar, ya que para ello habría que volver en el tiempo anterior al suceso para evitar que sucedieran. Está claro que en nuestro universo, el tiempo sólo transcurre hacia lo que llamamos futuro.
El Tiempo siempre deja su huella
Siempre encontramos las huellas del paso del tiempo, aparecen sutiles efectos que delata el sentido del paso del tiempo, aunque es algo que no se puede ver ni tocar, su paso se deja sentir, lo nuevo lo va convirtiendo en viejo, con su transcurrir, las cosas cambian. La misma Tierra, debido a las fuerzas de marea, con el paso del tiempo va disminuyendo muy lentamente su rotación alrededor de su eje (el día se alarga) y la distancia media entre la Tierra y la Luna crece. El movimiento de un péndulo, con el tiempo disminuye lentamente en su amplitud por las fuerzas de rozamiento. Siempre está presente ese fino efecto delator del sentido del paso del tiempo que va creando entropía destructora de los sistemas que ven desaparecer su energía y cómo el caos lo invade todo.
Nos podríamos hacer tantas preguntas sobre las múltiples vertientes en que se ramifica el tiempo que, seguramente, este libro sería insuficiente para poder contestarlas todas (de muchas no sabríamos la respuesta).
¿Por qué consideramos que el tiempo rige nuestras vidas?
¿Cómo explicarías “qué es el tiempo”?
¿Por qué unas veces te parece que el tiempo “pasa rápido” y otras veces “muy lento”?
¿Crees que el tiempo estaba antes del Big Bang? ¿Por qué?
¿En algún momento se acabará el tiempo?
¿Cómo el ser humano “fue consciente” de la existencia del tiempo?
¿Qué cosa es el tiempo?
¿Por qué no lo vemos ni tocamos pero notamos sus efectos?
¿Por qué la velocidad relativista puede frenar el transcurrir del tiempo?
La Humanidad inmersa en esta inmensidad es… ¿Muy poca cosa?
En realidad, si nos detenemos a pensar detenidamente y en profundidad en el entorno en que nos encontramos, una colonia de seres insignificantes, pobladores de un insignificante planeta, de un sistema solar dependiente de una estrella mediana, amarilla, del tipo G-2, nada especial y situada en un extremo de un brazo espiral, en la periferia (los suburbios del Sistema Solar) de una de entre miles de millones de galaxias… si pensamos en esa inmensidad, entonces caeremos en la cuenta de que no somos tan importantes, y el tiempo que se nos permite estar aquí es un auténtico regalo. Ese tiempo, corto espacio de tiempo en relación al tiempo cosmológico, es por cierto un espacio suficiente para nacer, crecer, aprender, dejar huella de nuestro paso por este mundo a través de nuestros hijos y a veces (si somos elegidos) por nuestro trabajo, tendremos la oportunidad (casi siempre breve) de ser felices y muchas oportunidades para el sacrificio y el sufrimiento, y así irán pasando nuestras vidas para dejar paso a otras que, al igual que nosotros, continuaran el camino iniciado en aquellas cuevas remotas del pasado, cuando huyendo del frío y de los animales salvajes, nos refugiábamos en las montañas buscando cobijo y calor.
Pasado aquellos primeros tiempos, ahora miramos hacia las estrellas imaginando viajar hacia la deslumbrate luz
Han pasado muchos periodos de tiempo desde entonces, y la humanidad, en verdad, aprovechó el tiempo. No quiero decir que en todos los ámbitos humanos del comportamiento tengamos que felicitarnos, hay algunos (aún hoy) de los que el sonrojo es inevitable, pero eso es debido a que la parte animal que llevamos en nosotros está de alguna manera presente, y los instintos superan a veces a la racionalidad. Aún no hemos superado el proceso de humanización. Sin embargo, los logros conseguidos no han sido pocos; el “tiempo” está bien aprovechado si pensamos que hace sólo unos miles de años no sabíamos escribir, vagamos por los campos cazando y cogiendo frutos silvestres y no existían organizaciones sociales ni poblaciones. Desde entonces, el salto dado en todos los campos del saber ha sido tremendo.
Ahora, pasado el tiempo, nuestra innata curiosidad nos ha llevado a descubrir que vivimos en un planeta que pertenece a una estrella de una galaxia que forma parte de un grupo de treinta galaxias (el “Grupo Local”) y que a su vez, están inmersas en un universo que cuenta con decenas de miles de millones de galaxias como la nuestra.
Hemos podido saber que ese universo está en expansión y que las galaxias se alejan las unas de las otras. Se ha podido deducir que el universo surgió de una explosión a la que llamamos el Big Bang hace ahora 13.500 millones de años. A partir de una singularidad, un punto de energía y densidad infinitas, surgió el universo que, desde entonces, junto con el espacio y el tiempo continúa expandiéndose.
Surgieron los primeros quarks libres que se juntaron para formar protones y neutrones que, a su vez, se unieron y formaron núcleos que, al tener energía positiva, atrajeron a los electrones, de energía negativa, formándose así lo átomos estables.
Los átomos se juntaron para formar moléculas y células y éstas, a su vez, juntas formaron materia. Al principio era todo simetría y existía una sola fuerza que lo regía todo. El universo era totalmente opaco, la temperatura reinante muy alta y todo estaba invadido por una especie de plasma.
Pero la expansión del joven universo continuó imparable. La temperatura fue descendiendo y la simetría se rompió, lo que dio lugar a que donde sólo había una sola fuerza aparecieran cuatro. Las fuerzas nucleares, fuerte y débil, el electromagnetismo y la gravedad surgieron de aquella simetría rota y como hemos dicho antes, surgieron los primeros quarks para, con los electrones, fabricar la materia que está hecha de quarks y leptones. Más tarde, la luz apareció al quedar libres los fotones y donde antes todo era opacidad, surgió la transparencia. Pasaron unos doscientos mil años antes de que nacieran las primeras estrellas y se formaran las galaxias.
Las estrellas evolucionaron y en sus hornos nucleares se fabricaron elementos más complejos que el primario hidrógeno; con la fusión nuclear en las estrellas se fabricó helio, litio, magnesio, neón, carbono, oxigeno, etc, etc. Estas primeras estrellas brillaron durante algunos miles de millones de años y, finalmente, acabado su combustible nuclear, finalizaron su ciclo vital explotando como supernovas lanzando al espacio exterior sus capas más superficiales y lanzando materiales complejos que al inmenso cosmos para hacer posible el nacimiento de nuevas estrellas y planetas y… a nosotros, que sin esas primeras estrellas que fabricaron los materiales complejos de los que estamos hecho, no estaríamos aquí.
Ellos miraban las estrellas de la noche sorprendidos, asombrados y con miedo
Ese inmenso tiempo que hemos tenido desde que asombrados mirábamos brillar las estrellas sobre nuestras cabezas sin saber lo que eran, o bien, asustados nos encogíamos ante los rayos amenazadores de una tormenta o huíamos despavoridos ante el rugido aterrador de la Tierra con sus temblores de terremotos pavorosos o explosiones inmensas de enormes montañas que vomitaban fuego.
Desde entonces, hemos aprendido a observar con atención, hemos desechado la superstición, la mitología y la brujería para atender a la lógica y a la realidad de los hechos. Aprendimos de nuestros propios errores y de la naturaleza.
Como ya se dijo antes, ahora sabemos de dónde vinimos, qué debemos hacer para continuar aquí sin estropearlo todo y, seguramente, con poco margen de error podríamos decir también hacia dónde nos dirigimos.
Una de las propiedades del “tiempo” es que en su transcurrir pasan cosas. Estas cosas que pasan, estos sucesos, los reunimos y los guardamos, lo llamamos historia y nos sirven para recordar y aprender. De lo bueno que pasó para repetirlo y mejorarlo, de lo malo para procurar que no vuelva a ocurrir.
Eso, lo que ocurrió, es lo que llamamos pasado. Lo que ocurre ahora mismo, en este preciso instante, es lo que llamamos el presente, y lo que no ha ocurrido aún es lo que llamamos el futuro.
En realidad, como el tiempo nunca se para, el presente no existe, es algo tan efímero que ocurre y al instante es pasado, y entramos en el futuro que, a su vez, pasa vertiginoso por el instante “presente” que se convierte en “pasado” y rápidamente estamos en el “futuro”, otra vez. Así que, en verdad ¿Dónde estamos? Hay que mirar estos conceptos de manera muy amplia y a cierta distancia para que tengan sentido.
El Tiempo está presente en todo lo que podemos ver y saber, siempre ha estado presente
El concepto de tiempo está enclavado en las profundidades y conceptos más avanzados de la física y la astronomía. Sin embargo, su verdadera naturaleza permanece en el misterio. Todo acontece con el transcurso del tiempo que es implacable y fluye continuamente y todo lo que existió, lo que existe y lo que existirá, está sometido a los efectos del tiempo que, desgraciadamente, sí podemos ver. La destrucción provocada por el paso del tiempo es muy real, y tanto en las cosas como en nosotros mismos, el resultado es el mismo: ¡la aniquilación y la muerte!
Hace mil quinientos años que San Agustín, filosofo y sabio obispo de Hipona, preguntó: “¿qué es el tiempo?” Y se respondió a sí mismo: “Si alguien me lo pregunta, sé lo que es. Pero si deseo explicarlo, no puedo hacerlo“.
El tiempo, desde “tiempos remotos“, ha sido una abstracción que ha cautivado e intrigado a las mentes humanas que han intentado entenderlo en todas las vertientes y en todos los sentidos. Del tiempo, las mentes más preclaras han intentado definir, en esencia, lo que es. La verdad es que, unos con más fortunas que otros, con más interés o con mejor lógica científica dejaron sus definiciones que, de todas formas, nunca llegaron a llenar ese vacío de una explicación convincente, sencilla, que todo el mundo comprenda y que esté basada en principios naturales que nos digan su origen, su transcurrir y, si es que lo hay, su final, porque ¿es el tiempo infinito?
Infinito, según las leyes de la física, no puede haber nada. Una cosa es que no podamos alcanzar algo, o viajar hasta allí, y, otra muy distinta es que existe algún lugar al que no se pueda llegar teniendo los medios adecuados.
Ni siquiera el universo es infinito y, conforme determine la densidad crítica de la materia que contiene, un día dejará también de existir.
Luego si el tiempo nació con el Big Bang, es probable que finalice con la muerte térmica. Es una posibilidad. Ya que, cuando el universo alcance la temperatura del Cero absoluto (-273,15 Cº), ni los átomos se moverán, y, entonces, no se crearán nuevas estrellas, ni nuevos mundos, ni nuevas formas de vida.
Como antes explicaba, el pasar del tiempo es muy subjetivo dependiendo de la situación de quien lo percibe. Un minuto puede parecer eterno o un suspiro, dependiendo del estado de dolor o de felicidad de quien lo mide. También será relativo, no pasa a la misma velocidad para todos, depende de la velocidad a que esté viajando y de qué observador lo esté midiendo, como quedó demostrado con la teoría especial de la relatividad de Einstein.
Desde tiempos inmemoriales hemos querido medir el tiempo, el día y la noche, las estaciones, el sol, relojes de arena, etc, etc, hasta llegar a sofisticados aparatos electrónicos o atómicos que miden el tiempo cotidiano de los humanos con una exactitud de sólo un retrazo de una millonésima de un segundo cada 100 años.
¿Qué es un reloj atómico
A pesar de sus años de existencias, el reloj atómico no llegará pronto a los hogares: puede ser del tamaño de un armario y consistir en una masa entrelazada de acero inoxidable, láseres, alambres y cables, todo conectado a una cámara de vacío que contiene un microscópico, estrella del espectáculo.
Durante la Segunda Guerra Mundial, los científicos descifraron por primera vez los secretos del átomo, dando origen al estudio de la física cuántica y las posibilidades de utilizar los bloques de construcción más pequeños de la materia para aplicaciones prácticas, incluido el reloj atómico.
Un reloj atómico emplea los mismos procesos fundamentales que un reloj de pie o un reloj de pulsera
Hoy en día, el cronometraje exquisitamente preciso de los relojes atómicos se utiliza para medir el tiempo y la distancia para todo, desde nuestro Sistema de Posicionamiento Global (GPS), comunicaciones en línea en todo el mundo, fracciones de segundo en el comercio de acciones y carreras cronometradas en los Juegos Olímpicos. Pero, los científicos han desarrollado relojes atómicos aún más avanzados que podrían revelar más sobre las partes misteriosas del universo, como la materia oscura, de lo que jamás hemos visto.
Un reloj atómico puede consistir en una masa entrelazada de acero inoxidable, láseres, alambres y cables
Reloj atómico
Todo eso está muy bien pero, la realidad es que, a pesar de todo lo que hemos avanzado, aún nadie es capaz de explicar lo que es eso que llamamos ¡Tiempo!, sólo sabemos que está ahí según nos lo imaginamos pero, seguramente, es posible que se trate de una abstracción de los humanos.
La misión Euclides se prepara para observar el “universo oscuro”
El telescopio espacial Euclides fue lanzado el 1 de julio desde Cabo Cañaveral. El Instituto de Ciencias del Espacio-CSIC, junto con el Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña y el Instituto de Física de Altas Energías, trabajan desde hace más de 11 años en esta misión.
Euclides nos ayudará a comprender la naturaleza de la materia y la energía oscuras que, según los últimos estudios, constituyen alrededor del 95% del contenido de materia y energía del universo. Esta materia y energía oscuras afectan el movimiento y la distribución de fuentes visibles, como las galaxias, pero no emiten ni absorben luz. Por tanto, los científicos aún no han podido determinar qué son. Comprender su naturaleza es uno de los desafíos más importantes de la cosmología actual.
Euclides observará miles de millones de galaxias hasta distancias de 10 mil millones de años luz, creando un mapa 3D muy preciso de un tercio del cielo, comenta Francisco Castander, investigador del ICE-CSIC, el IEEC y miembro del Consorcio Euclides.
La UC3M publica una guía sobre el uso de la inteligencia artificial en la actividad académica
La UC3M ha desarrollado una guía de recomendaciones para la docencia y el aprendizaje con inteligencias artificiales (IA) generativas. El objetivo es ofrecer una herramienta práctica para la comunidad universitaria ante el reto que supone para la educación superior la aparición de esta tecnología.
La inteligencia artificial generativa (GenAI) es un tipo de IA con aprendizaje automático que produce respuestas en base a las preguntas realizadas, alimentándose continuamente de datos y con un entrenamiento permanente que le permite mejorar su respuesta con el tiempo
Además, puede ser usada por múltiples usuarios simultáneamente.
La nave de la India da un pequeño salto en la Luna
3 tiene como objetivo el polo sur lunar, una región con hielo de agua, o agua congelada, que podría ser una fuente de oxígeno, combustible y agua para futuras misiones a la Luna o para una colonia lunar más permanente.
Si aterriza con éxito, se espera que el Chandrayaan-3 permanezca en funcionamiento durante dos semanas, realizando una serie de experimentos que incluyen el análisis con un espectrómetro de la composición mineral de la superficie lunar.
Módulo de aterrizaje de la misión India
El módulo de aterrizaje Chandrayaan-3 mide unos 2 metros de alto y pesa algo más de 1.700 kg, aproximadamente lo mismo que un todoterreno. Está diseñado para desplegar un vehículo lunar más pequeño, de 26 kg.El lander o aterrizador Vikram superó los objetivos de la misión Chandrayaan-3 realizando con éxito un experimento de salto.
Al recibir la orden, encendió los motores, se elevó unos 40 cm como se esperaba y aterrizó sin problemas a una distancia de 30 a 40 cm”. Así lo señala la Organización de Investigación Espacial de la India (ISRO).
¿Cuál es la misión de Chandrayaan–3? La misión Chandrayaan–3 tiene como objetivo el polo sur lunar, una región con hielo de agua, o agua congelada, que podría ser una fuente de oxígeno, combustible y agua para futuras misiones a la Luna o para una colonia lunar más permanente.
Detectan el clamor de las ondas gravitatorias en el Universo
Más cerca de la nueva física con dos propiedades de la mecánica cuántica
Investigadores de la UCM y del CERN estudian la discordancia y la dirección cuánticas utilizando las partículas fundamentales más pesadas –quarks top– en el LHC.
Las conclusiones del trabajo, publicado en Physical Review Letters, son relevantes para dos de los campos más importantes de la física en la actualidad: información cuántica y física de partículas.
El primer beneficiario de estos resultados es el propio acelerador LHC, pero no es el único. La información cuántica y, en particular, la computación cuántica, atraen en la actualidad miles de millones de euros en inversión ya que el desarrollo de un ordenador cuántico supondría una de las mayores revoluciones tecnológicas de la historia, concluye Juan Ramón Muñoz de la UCM.
Dirección de una molécula interestelar con tres átomos de Oxígeno
Primera observación con neutrinos de nuestra Galaxia
¿Qué es el ángulo mágico? Se habla de ángulo mágico cuando se colocan dos capas de grafeno (De un átomo de grosor, un nanómetro de tamaño), una encima de otra, rotadas en un ángulo de 1,1 grados (1,05 realmente). Esto fue descubierto por el físico español Pablo Jarillo en el MIT.
Fuente: Boletín de la Real Sociedad Española de Física
El pensamiento “generalizado” hoy en día en la mayoría de los astrónomos, astrofísicos y demás científicos afines a la ciencia del Universo, es que, pueden existir miles de planetas habitados dentro de nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea.
Situados en la zona habitable de sus estrellas, agua líquida, temperatura ideal… ¡Vida!
Ahora sabemos que el Universo no conoce límite alguno ni en el espacio ni en el tiempo que, según todos los indicios, ha estado expandiéndose durante 13.700 millones de años que, es un período de tiempo más que suficiente para que las estrellas que han existido desde entonces, tuvieran el tiempo necesario para producir todos los elementos que conocemos y que hicieron posible el surgir de la vida aquí en la Tierra y…probablemente, en “otras Tierras” que en la Galaxia Vía Láctea estén, y, de la misma manera, en los miles de millones de galaxias que pueblan el vasto universo que hemos llegado a conocer.
Como el Universo es igual en todas partes… La Vida en él estará (como aquí), basada en el Carbono. Pueden variar las formas en relación a la Gravedad y otros parámetros que pueda generar el planeta.
Más allá de la meta-galaxia, a la que pertenecen todos los sistemas galácticos que conocemos, tienen, necesariamente, que existir otros mundos que, como el nuestro, estén habitados por seres de toda índole y pelaje, inteligentes también. La meta-galaxia consta de hiper-galaxias, es decir, de grupos de sistemas galácticos. Nuestro sistema galáctico cuenta con dos “satélites”: la Gran Nebulosa de Magallanes, distante 38.000 Parsec de nosotros y la Pequeña Nebulosa de Magallanes, a 36.000 Parsecs.
Andrómeda se viene acercando a la Vía Láctea a gran velocidad, y, en unos miles de años, ambas grandes galaxias se fundirán en una sola mucho mayor. Como nosotros no estaremos aquí para entonces, sólo podemos imaginar lo que podrá pasar.
La Nebulosa de Andrómeda es un sistema compuesto por cinco galaxias. Por lo general existen “puentes” de estrellas entre galaxias que constituyen un grupo. Se podría decir que que los grupos de galaxias estarían unidos por hilos de estrellas de manera tal que, muchas veces, nos cuesta trabajo asegurar a qué galaxia pertenece una estrella determinada.
Tengo la suerte de que, Ken Crawford (Rancho Del Sol Observatorio.), me envíe regularmente imagines que obtiene en su Observatorio, y, en esta ocasión, recibí la imagen de la gran y bella galaxia espiral NGC 7331 que es a menudo vendida como una análoga a nuestra Vía Láctea. Está situada a 50 millones de años luz de distancia en la norteña constelación de Pegaso. En la imagen podemos vislumbrar otras galaxias que achican su imagen debido a que sus distancias están mucho más alejadas de nosotros.
La constelación de Coma Berenice, también conocida por su nombre en español como La Cabellera de Berenice, esta constelación ocupa unos 386,5 grados cuadrados, está formada por un tenue conjunto de estrellas, está situada al norte de Virgo y al este de Leo, esta constelación era considerado tradicionalmente un asterismo, y se ha convertido en una constelación localizado junto León, inicialmente era considerado la cola del León.
Del cúmulo de Coma en ultravioleta y visible. NGC 4874 (centro derecha, bajo la estrella brillante) y NGC 4889 (centro izquierda) son las dos galaxias elípticas gigantes situadas en el centro del cúmulo y la gran galaxia espiral NGC 4921 (esquina izquierda).
La constelación de Coma Berenice es rica en galaxias, y contiene la parte norte del cúmulo de Virgo. Se aleja tanto del plano de la Vía Láctea, que en esta constelación se sitúa el Polo Norte Galáctico, y por eso es tan pobre en estrellas, y sin embargo tan rica en galaxias lejanas.
La Constelación de Virgo
La Constelación de Virgo cuenta con más de 3.000 galaxias, la Cabellera de Berenice con más de 10.000. Las super-galaxias tienen un diámetro de 30 o 40 mega-parsecs. No conocemos el número exacto de super-galaxias cuyos conjuntos constituyen las mega-galaxias. Y, sin embargo, la meta-galaxia es sólo una pequeña fracción del “universo infinito” de un universo que, para nuestro tiempo, se podría decir que existe desde la eternidad y que existirá también eternamente (aunque sabemos que no es así), al menos nos lo puede parecer.
Nuestro Universo está cuajado de maravillas como ésta. La Galaxia de la rueda de la carreta(también conocido bajo el nombre de ESO 350-40) es una galaxia lenticular o anular situada a cerca de 500 millones de años luz de distancia en la constelación del escultor en el hemisferio meridional. Es rodeada de un anillo de 150 000 años de luz de diámetro, compuesto de estrellas jóvenes y brillantes. Esta galaxia era una galaxia idéntica a la Vía láctea antes de que sufra una colisión frontal con una galaxia vecina. Cuando galaxia vecina atravesó la Galaxia Cartwheel, la fuerza de la colisión causó una onda de choque poderosa sobre la galaxia, como una piedra echada en las tranquilas aguas de un estanque. Desplazándose a gran velocidad, este onda de choque barrió el gas y el polvo, creando así un halo alrededor de la parte central de la galaxia quedada indemne. Esto explica la nube azul alrededor del centro, la parte más brillante.
Observando la imagen con su collar de perlas azulado compuesto por brillantes y radiantes estrellas, nos hablan de una ingente producción de elementos complejos que, en el futuro, pasarán a formar parte de los mundos nuevos y, en ellos, con el tiempo, surgirá también la vida nueva de vaya usted a saber qué criaturas.
Las imágenes más bellas que podamos imaginar, están en el Universo
El Universo es una maravilla, y, cualquier objeto que podamos mirar nos podrá llevar al más alto grado de éstaxis. A mí me pasó con la luna Titán que visto a contraluz por la nave Cassini en órbita alrededor de Saturno. La atmósfera dispersa la luz del Sol mostrando un anillo completo mientras se filtra por las capas más altas. En este pequeño mundo de ríos de metano y atmósfera imposible, se han puesto altas esperanzas de que, en un futuro, pudiera surgir allí la vida. Es similar a nuestra Tierra de hace algunos millones de años.
Cúmulo de galaxias MACS 1206
El cúmulo de galaxias MACS J0717 localizado a 5400 millones de años luz, en una imagen lograda combinando datos ópticos del Hubble y en rayos-x del Chandra, muestra a cuatro cúmulos colisionando. Si hemos podido llegar hasta aquí, una voz en nuestra mente pregunta: ¿Hasta dónde podremos llegar?
La galaxia NGC 55, fotografiada por el observatorio de La Silla utilizando el Wide Field Imager del telescopio de 2.2 metros MPG/ESO. ¿Cuántos mundos estarán ahí presentes? y, ¿tendrá alguno presencia de vida?
Arp 261, un par de galaxias localizadas a 70 millones de años luz, fotografiadas por el instrumento FORS2 del VLT en Cerro Paranal. La riqueza de la imagen nos puede llevar (mediante un estudio profundo) a saber lo mucho que en ella está presente, estrellas surgidas de inmensas nubes de gas interestelar, mundos nuevos llenos e promesas futuras y, otros, más viejos que, pudieran tener los vestigios de Civilizaciones perdidas.
NGC 4194, la Galaxia Medusa,
La galaxia ESO 137-001, una medusa cósmica
NGC 4194, la Galaxia Medusa, el resultado de la colisión entre dos galaxias, mostrada con datos ópticos del Telescopio Hubble y datos en rayos-x del Telescopio Chandra. La imagen nos habla de vestigios que están en el universo y nos cuentan dramáticas historias de galaxias que dejaron de existir para convertirse en otra nueva que, conteniendo materiales más compejos que aquellas primarias, hacen posible el surgir de estrellas cuyos materiales son más sofisticados que el simple hidrógeno, y, de esas estrellas descendientes de algunas generaciones anteriores…qué materiales podrán salir?
ESA – Mars Express revela los procesos que dieron forma a Nereidum Montes
Hemos podido admirar, la región de Rupes Tenuis fotografiada por la Mars Express de la ESA, mostrando gran cantidad de nieve sobre el polo marciano. Marte, el planeta hermano, nos tiene que dar muchas sorpresas y, a no tardar mucho (menos de 30 años), podremos por fín cobrar la apuesta del café que hice con algunos amigos sobre si había o no alguna clase de vida en aquel mundo.
NASA – Trio of Galaxias Mix It Up
El trío de galaxias Hickson 90, un grupo compacto localizado en la constelación de Piscis Austrinus a 100 millones de años luz del Sol. Fotografiado por el Telescopio Espacial Hubble. Viendo objetos como los de arriba, podríamos preguntarnos: ¿Cuándo dejará de sorprendernos el Universo? ¡Es tanta su riqueza!
La supernova de Tycho, localizada en Cassiopeia y mostrada en una imagen tomada en rayos-x por el telescopio Chandra y en luz infrarroja por el telescopio Spitzer. No por haberla visto muchas veces deja de sorprendernos, esa masa inmensa que, como remanente de los restos de una estrella masiva, nos muestra los filamentos de plasma que crean campos magnéticos a su alrededor sin importar el tiempo transcurrido desde el suceso. En dicha explosión se produjeron miles de toneladas de oro y platino que regaron el espacio interestelar para formar parte, más tarde, de algún mundo perdido.
La siempre fascinante Eta Carinae está escondida detrás de una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo en una imagen tomada desde La Silla utilizando el ESO/MPG de 2.2 metros. Aquí contemplamos parte de la Nebulosa, la estrella, una de las más grandes conocidas (unas 100 masas solares) parece que está a punto de explotar, y, sus consecuencias, podrían ser impredecibles.
La galaxia espiral M 101, localizada a 22 millones de años luz, en una imagen compuesta por datos del telescopio Chandra, el telescopio Hubble y el telescopio Spitzer. La bella y enorme galaxia está cuajada de estrellas nuevas y otras que no lo son tanto. El conjunto parece una luminaria de feria, la radiación que se expande por toda la galaxia no parece que sea un lugar muy seguro. Prefiero nuestra Vía Láctea.
Atípica y extraña Galaxia. Una nueva imagen del Telescopio Espacial Hubble revela finos detalles de la galaxia espiral NGC 4921 y los objetos circundantes de fondo. La diversidad en el Universo es la norma y, por mucho que podamos pensar en objetos extraños que puedan existir, ahí estarán.
Una imagen que combina luz visible y rayos-x muestra la actividad del agujero negro supermasivo en la galaxia Centaurus A. Los Agujeros Negros que pueden contener miles y millones de masas solares, son tan peligrosos que, nada de lo que deambule por sus alrededores estará seguro. Se engulle toda la materia que caiga en su radio de acción, su fuerza de gravedad es descomunal y, por mucho que queramos correr, nos atrapará. Ya sabéis, ni la luz es capaz de burlar su fuerza de atracción.
¡Increíble región de formación estelar! NGC 604, una zona formación estelar en la galaxia M 33. Imagen capturada en alta resolución por el telescopio espacial de rayos-x Chandra. No podéis ni imaginar la enorme cantidad de estrellas jovenes y masivas que están ahí presentes, sus emisiones de radiación ultravioleta producen fuertes vientos solares que dibujan las formas de las nubes circundantes formando arabescas figuras de gas ionizado por el ultravioleta que tiñe de azul toda la región.
La variedad está servida, el prolífico Universo nos suministra de toda clase de objetos activos que, mediante transiciones de fase, pasen a convertirse en otros objetos distintos de lo que en un principio fueron. Nada permanece, todo se transforma. Es es la regla de oro que impone un Universo dinámico creador de materia en el espacio-tiempo “infinito” que nunca podremos dominar, y, si nos permite seguir en este maravilloso Sistema de Galaxias y mundos, podremos, en el futuro, conocer a nuestros hermanos inteligentes y, si las cosas salen como deberían salir, formaremos una Federación de mundos en la que, por fin, impere la igualdad para todos dentro de un clima de mutuo respeto y en el que, la sabiduría adquirida a través de muchas civilizaciones que fueron, nos habrá dado, ese algo del que ahora carecemos: Racionalidad y Temple, Sabiduría para poder discernir sobre lo que verdaderamente tiene valor y aquello que sólo es el falso brillo de la gloria y el poder que sólo puede traer destrucción y mal para muchos.
Esperemos que, observando el Universo y mirando dentro de nuestras Mentes, podamos llegar a comprender que, nuestro destino, no depende de nosotros pero sí, podremos mejorarlo si nuestro comportamiento contribuye a que sea mejor.
Nuestras Mentes están inmersas (a pesar de lo que podamos creer), en la espesura de la niebla de la ignorancia, y, aunque tratamos de comprender lo que nuestra Mente es… ¡No lo tenemos nada fácil! Parece que es la “máquina” más compleja del Universo.
Karl Popper lo dejó muy claro con esta ilustrativa metáfora:
“Una formulación muy hermosa que, creo, procede de América es la siguiente: alguien que ha golpeado a otro afirma que sólo ha movido sus puños libremente; el juez, sin embargo, replica: «La libertad de movimiento de tus puños está limitada por la nariz de tu vecino».
El principio de exclusión de Pauli estipula que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico dentro del mismo sistema al mismo tiempo, mientras que para el caso de los electrones estipula que es imposible para 2 electrones en un mismo átomo tener los mismos 4 valores para los números cuánticos, donde esos 4 números incluyen el número cuántico principal, el número cuántico de momento angular, el número cuántico magnético y por último, el número cuántico de espín.
El principio de exclusión de Pauli estipula que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico dentro del mismo sistema al mismo tiempo, mientras que para el caso de los electrones estipula que es imposible para 2 electrones en un mismo átomo tener los mismos 4 valores para los números cuánticos, donde esos 4 números incluyen el número cuántico principal, el número cuántico de momento angular, el número cuántico magnético y por último, el número cuántico de espín.
Precisamente por este principio se forman las Nebulosas planetarias y la estrellas enanas blancas, cuando los electrones se degeneran al contraerse la masa de la estrella que está muriendo, y, el moviviento relativista de los electrones frena la Gravedad para que quede la enana blanca en medio de la Nebulosa que ioniza con sus radiaciones ultravioletas.
Debido al principio de exclusión de Pauli, es imposible que dos fermiones ocupen el mismo cuántico (al contrario de lo que ocurre con los bosones). La condensación Bose-Einstein es de importancia fundamental explicar el fenómeno de la super-fluidez. A temperaturas muy bajas (del orden de 2×10-7º K) se formar un condensado de Bose-Einstein, en el que varios miles de átomos forman una única entidad (un super-átomo). efecto ha sido observado con átomos de rubidio y litio. Como ha habréis podido suponer, la condensación Bose-Einstein es llamada así en honor al físico Satyendra Nath Bose (1.894 – 1.974) y a Albert Einstein. Así que, el principio de exclusión de Pauli tiene aplicación no sólo a los electrones, sino también a los fermiones; pero no a los bosones.
Las reglas de la mecánica cuántica tienen que ser aplicadas si queremos describir estadísticamente un sistema de partículas que obedece a reglas de ésta teoría en vez de las de la mecánica clásica. En estadística cuántica, los estados de energía se considera que están cuantizados. La estadística de Bose-Einstein se aplica si cualquier de partículas puede ocupar un estado cuántico dado. Dichas partículas (como dije antes) son los bosones que, tienden a juntarse.
Los bosones tienen un angular n h / 2p, donde n es cero o un entero y h es la constante de Planck. bosones idénticos, la función de ondas es siempre simétrica. Si solo una partícula puede ocupar un cuántico, tenemos que aplicar la estadística Fermi-Dirac y las partículas (como también antes dije) son los fermiones que tienen momento angular (n+½) h/2p y cualquier función de ondas de fermiones idénticos es siempre antisimétrica.
La mejor teoría explicar el mundo subatómico nació en 1928 cuando el teórico Paul Dirac combinó la mecánica cuántica con la relatividad especial para explicar el comportamiento del electrón. El resultado fue la mecánica cuántica relativista, que se transformó en un ingrediente primario en la teoría cuántica de campos. Con unas pocas suposiciones y ajustes ad-hoc, la teoría cuántica de campos ha probado ser suficientemente poderosa para formar la base del modelo estándar de las partículas y las fuerzas.
La relación el espín y la estadística de las partículas está demostrada por el teorema espín-estadística. En un espacio de dos dimensiones es posible que existan partículas (o cuasipartículas) con estadística intermedia entre bosones y fermiones. Estas partículas se conocen con el de aiones; para aniones idénticos la función de ondas no es simétrica (un cambio de fase de+1) o antisimétrica (un cambio de fase de -1), sino que interpola continuamente entre +1 y -1. Los aniones pueden ser importantes en el análisis del efecto Hall cuántico fraccional y han sido sugeridos como un mecanismo para la superconductividad de alta temperatura.
Resulta fácil comprender cómo un campo magnético la partícula cargada que gira, pero ya no resulta tan fácil saber por qué ha de hacer lo mismo un neutrón descargado. Lo cierto es que cuando un rayo de neutrones incide sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo haría si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutrón sigue siendo un misterio; los físicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalente a cero, aunque por alguna razón desconocida, logran crear un campo magnético cuando gira la partícula.
Particularmente creo que, si el neutrón masa, si la masa es energía (E = mc2), y si la energía es electricidad y magnetismo (según Maxwell), el magnetismo del neutrón no es tan extraño, sino que es un aspecto de lo que en realidad es materia. La materia es la luz, la energía, el magnetismo, en definitiva, la fuerza que reina en el universo y que está presente de una u otra forma en todas partes (aunque no podamos verla).
Sea fuere, la rotación del neutrón nos da la respuesta a esas preguntas:
La primera demostración efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965
¿Qué es el antineutrón? Pues, simplemente, un neutrón cuyo movimiento rotatorio se ha invertido; su polo sur magnético, por decirlo así, está arriba y no abajo. En realidad, el protón y el antiprotón, el electrón y el positrón, muestran exactamente el mismo fenómeno de los polos invertidos. Es indudable que las antipartículas pueden combinarse para formar la antimateria, de la misma que las partículas corrientes forman la materia ordinaria.
La primera demostración efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965, donde fue bombardeado un blanco de berilio con 7 protones BeV y se produjeron combinaciones de antiprotones y antineutrones, o sea, un antideuterón. entonces se ha producido el antihelio 3, y no cabe duda de que se podría crear otros antinúcleos más complicados aún si se abordara el problema con más interés.
Pero, ¿existe en realidad la antimateria? ¿Hay masas de antimateria en el universo? Si las hubiera, no revelarían su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran serían idénticos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen las masas de las distintas materias, deberían ser claramente perceptibles las reacciones masivas del aniquilamiento mutuo resultante del encuentro. Así pues, los astrónomos observan especulativamente las galaxias, tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate interacciones materia-antimateria.
…, ¿Hay masas de antimateria en el Universo? ¿Galaxias de antimateria?
Bueno, sabemos que no son las galaxias las que se alejan, sino que es el espacio el que se expande. Lo que no sabemos es encontrar antimateria en el espacio interestelar y, si la hay y está presente… ¡Aún no la hemos podido localizar! Algunos dicen que hay galaxias de antimateria y, yo digo que tengo un pariente en la galaxia Astrinia del cúmulo Ultramón a diez mil millones de años-luz de nuestra región.
No parece que dichas observaciones, al menos hasta el , hayan sido un éxito.
Según estimaciones recientes, resumidas en gráfico de la NASA, alrededor del 70% del contenido energético del Universo consiste en energía oscura, cuya presencia se infiere en su efecto sobre la expansión del Universo pero sobre cuya naturaleza última no se sabe casi nada.
¿Es posible que el Universo este formado casi enteramente por materia, con muy poca o ninguna antimateria? Y si es así, ¿por qué? dado que la materia y la antimateria son equivalentes en todos los aspectos, excepto en su oposición electromagnética, cualquier fuerza que crease una originaria la otra, y el Universo debería estar compuesta de iguales cantidades de la una y de la otra.
Este es el dilema. La teoría nos dice que debería haber allí antimateria, pero las observaciones lo niegan, no lo respaldan. ¿Es la observación la que falla? ¿Y qué ocurre con los núcleos de las galaxias activas, e incluso más aún, con los causares? ¿Deberían ser estos fenómenos energéticos el resultado de una aniquilación materia-antimateria? ¡No creo! Ni siquiera ese aniquilamiento parece ser suficiente, y los astrónomos prefieren aceptar la noción de colapso gravitatorio y fenómenos de agujeros negros como el único mecanismo conocido para producir la energía requerida.
Estábamos hablando de mecánica cuántica y me pasé, sin que me diera , al ámbirto de la antimateria y el espacio del macro universo de las galaxias. Sin embargo, y aunque parezcan temas dispares, lo cierto es que, a medida que profundizamos en estas cuestiones, todas nos llevan, de una u otra manera, a relacionar el “mundo de lo muy pequeño” con el “mundo” de lo muy grande que, al fín y al cabo, está hecho de lo que existe en el primero, es decir, partículas infinitesimales de materia y… ¡de antimateria! para que todo quede compensado.
Sus dimensiones y masa le permiten ¡lo imposible! para nosotros. La tensión superficial es una consecuencia de que todas las moléculas y los átomos se atraen unos a otros con una fuerza que nosotros llamamos fuerza de Van der Vaalls. esta fuerza tiene un alcance muy corto. para ser más precisos, diremos que la intensidad de esta fuerza a una distancia r es aproximadamente proporcional a 1/r7. Esto significa que si se reduce la distancia entre dos átomos a la mitad, la fuerza de Van der Vaalls con la que se atraen uno a otro se hace 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 128 veces más intensa. Cuando los átomos y las moléculas se acercan mucho unos a otros quedan unidos muy fuertemente a través de esta fuerza.
La mecánica cuántica domina en el micromundo de los átomos y de las partículas “elementales”. Nos enseña que en la naturaleza cualquier masa, por sólida o puntual que pueda parecer, tiene un aspecto ondulatorio. Esta onda no es como una onda de agua. Se parece más a una ola de histeria que se expande: es una onda de información. Nos indica la probabilidad de detectar una partícula. La longitud de onda de una partícula, la longitud cuántica, se hace menor cuanto mayor es la masa de esa partícula.
Por el contrario, la relatividad general era siempre necesaria cuando se trataba con situaciones donde algo viaja a la velocidad de la luz, o está muy cerca o donde la gravedad es muy intensa. Se utiliza para describir la expansión del universo o el comportamiento en situaciones extremas, como la formación de agujeros negros.
Sin embargo, la gravedad es muy débil comparada con las fuerzas que unen átomos y moléculas y demasiado débil para tener cualquier efecto sobre la estructura del átomo o de partículas subatómicas, se trata con masas tan insignificantes que la incidencia gravitatoria es despreciable. Todo lo contrario que ocurre en presencia de masas considerables como planetas, estrellas y galaxias, donde la presencia de la gravitación curva el espacio y distorsiona el tiempo.
Como resultado de estas propiedades antagónicas, la teoría cuántica y la teoría relativista gobiernan reinos diferentes, muy dispares, en el universo de lo muy pequeño o en el universo de lo muy grande. Nadie ha encontrado la manera de unir, sin fisuras, estas dos teorías en una sola y nueva de Gravedad-Cuántica.
¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica y de la teoría de la relatividad general de Einstein? Afortunadamente, hay una respuesta simple y las unidades de Planck nos dicen cuales son. En realidad, es la propia Naturaleza la que marca esos límites que Stoney-Planck, supieron plasmar en ecuaciones que los marcan.
Supongamos que tomamos toda la masa del universo visible y determinamos su longitud de onda cuántica. Podemos preguntarnos en qué momento esta longitud de onda cuántica del universo visible superará su tamaño. La respuesta es: cuando el universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10-33 de centímetros, más joven que el tiempo de Planck, 10-43 segundos y supere la temperatura de Planck de 1032 grados. Las unidades de Planck marcan la frontera de aplicación de nuestras teorías actuales. Para comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido cerca del suceso que estamos tentados a llamar el principio del universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.
En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “información” tiene un profundo significado en el universo. Estamos habituados a vivir en lo que llamamos “la edad de la información”. La información puede ser empaquetada en formas electrónicas, enviadas rápidamente y recibidas con más facilidad que nunca antes. Nuestra evolución en el proceso rápido y barato de la información se suele mostrar en una forma que nos permite comprobar la predicción de Gordon Moore, el fundador de Intel, llamada ley de Moore, en la que, en 1.965, advirtió que el área de un transistor se dividía por dos aproximadamente cada 12 meses. En 1.975 revisó su tiempo de reducción a la mitad hasta situarlo en 24 meses. Esta es “la ley de Moore” cada 24 meses se obtiene una circuiteria de ordenador aproximadamente el doble, que corre a velocidad doble, por el mismo precio, ya que, el coste integrado del circuito viene a ser el mismo, constante.
Siempre hemos tratado de buscar información del Universo para saber de nuestro entorno, de nuestro Sistema solar, de nuestra Galaxias, de las galaxias lejanas, y, de las mismas estrellas que alumbran los mundos y permite la vida con su luz y su calor. Hemos llegado a saber que somos “polvo de estrellas”, que los materiales que nos conforman están “fabricados” en sus “hornos nucleares”, la fusión creaelementos que, más tarde, forman parte de los mundos y de los seres vivos.
La velocidad de la luz en el vacío es por definición una constante universal de valor 299.792.458 m/s (suele aproximarse a 3·108 m/s), o lo que es lo mismo 9,46·1015 m/año; la segunda cifra es la usada para definir al intervalo llamado año luz. La información se transmitirá a esa velocidad como máximo, nuestro Universo, no permite mayor rapidéz, al menos, por los métodos convencionales.
Los límites últimos que podemos esperar para el almacenamiento y los ritmos de procesamiento de la información están impuestos por las constantes de la naturaleza. En 1.981, el físico israelí, Jacob Bekenstein, hizo una predicción inusual que estaba inspirada en su estudio de los agujeros negros. Calculó que hay una cantidad máxima de información que puede almacenarse dentro de cualquier volumen. Esto no debería sorprendernos.
(Longitud de Planck que al cuadrado sería de 10-66 cm2)
Lo que debería hacerlo es que el valor máximo está precisamente determinado por el área de la superficie que rodea al volumen, y no por el propio volumen. El número máximo de bits de información que puede almacenarse en un volumen viene dado precisamente por el cómputo de su área superficial en unidades de Planck. Supongamos que la región es esférica. Entonces su área superficial es precisamente proporcional al cuadrado de su radio, mientras que el área de Planck es proporcional a la longitud de Planck al cuadrado, 10-66 cm2. Esto es muchísimo mayor que cualquier capacidad de almacenamiento de información producida hasta ahora. Asimismo, hay un límite último sobre el ritmo de procesamiento de información que viene impuesto por las constantes de la naturaleza.
Stoney y sus unidades
En su charla de la Reunión de Belfast, Stoney se refirió al electrón como el “electrino” y dio el primer cálculo de su valor esperado. Demostró que el trío mágico de G, c y e podía combinarse de una manera, y sólo de una, de modo que a partir de ellas se creaban una unidad de masa, una unidad de longitud y una unidad de tiempo. Para la velocidad de la luz utilizó un promedio de las medidas existentes, c = 3 × 108 metros por segundo; para la constante de gravitación de Newton utilizó el valor obtenido por John Herschel, G = 6’67259 × 10-11 m3 s-2 Kg-1, y para la unidad de carga del “electrino” utilizó e = 10-20 amperios. Estas fueron las inusuales nuevas unidades que él encontró, en términos de las constantes e, c y G, y en términos de gramo, metros y segundos:
Mi = (e2/g)½ = 10-17 gramos
Li = ( Ge2/c4) ½ = 10-17 metros
Ti = (Ge2/c6)½ = 3 x 10-16 segundos
Estas son cantidades extraordinarias. Aunque una masa de 10-7 gramos no es demasiado espectacular-es similar a la de una mota de polvo- las unidades de longitud y tiempo de Stoney eran muy diferentes de cualquiera que hubieran encontrado antes los científicos. Eran fantásticamente pequeñas, rosando lo inconcebible. No había (y sigue sin haber) ninguna posibilidad de medir directamente tales longitudes y tiempos.
Las unidades de Planck o unidades naturales son un sistema de unidades propuesto por primera vez en 1899 por Max Planck. El sistema mide varias de las magnitudes fundamentales del universo: tiempo, longitud, masa, carga eléctrica y temperatura.
No debemos descartar la posibilidad de que seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas. Este fenómeno se puede representar en un gráfico que recree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias.
Todas las estructuras del universo existen porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras; la atracción y la repulsión. Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla; así, el resultado es la estabilidad de la estrella. En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, h, c, G y mprotón
Ilustración de la variación de la constante. UNSW.
“Tras medir alfa en unas 300 galaxias lejanas, vimos un patrón constante: este número, que nos dice la fuerza del electromagnetismo, no es igual en otras partes que en la Tierra, y parecer variar de forma continua a lo largo de un eje”. Algunos se empeñan en variar la constante de estructura fina y, si eso llegara a producirse… las consecuencias serían funestas para nosotros. Otros estudios nos dicen que esa constante, no ha variado a lo largo de los miles de millones de años del Universo y, así debe ser, o, si varió, lo hizo en una escala ínfima.
α = 2πe2 / hc ≈ 1/137
αG = (Gmp2)2 / hc ≈ 10-38
Si varian algunas de las dos en sólo una diezmillonésima, muchas de las cosas que conforman el Universo serían imposible y, la consecuencia sería, la ausencia de vida. La identificación de constantes adimensionales de la naturaleza como a (alfa) y aG, junto con los números que desempeñan el mismo papel definitorio para las fuerzas débil y fuerte de la naturaleza, nos anima a pensar por un momento en mundos diferentes del 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 caracterizados por diferentes valores de constantes adimensionales. Estos cambios numéricos alterarán toda la fábrica de los mundos imaginarios. Los átomos pueden tener propiedades diferentes. La gravedad puede tener un papel en el mundo a pequeña escala. La naturaleza cuántica de la realidad puede intervenir en lugares insospechados.
Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la naturaleza (así lo creían Einstein y Planck). Si se duplica el valor de todas las masas no se puede llegar a saber, porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.
“Todos los físicos del mundo, deberían tener un letrero en el lugar más visible de sus casas, para que al mirarlo, les recordara lo que no saben. En el cartel sólo pondría esto: 137. Ciento treinta y siete es el inverso de algo que lleva el nombre de constante de estructura fina”
Lederman
Este número guarda relación con la posibilidad de que un electrón emita un fotón o lo absorba. La constante de estructura fina responde también al nombre de “alfa” y sale de dividir el cuadrado de la carga del electrón, por el producto de la velocidad de la luz y la constante de Planck. Tanta palabrería y numerología no significan otra cosa sino que ese solo numero, 137, encierra los misterios del electromagnetismo (el electrón, e–), la relatividad (la velocidad de la luz, c), y la teoría cuántica (la constante de Planck, h).
Todo eso está relacionado: leyes fundamentales, constantes, materia y espacio tiempo… ¡nosotros! Es posible (digo posible), que finalmente no seámos ni tanto ni tan poco como a veces creemos. Dejémos en un término medio nuestra valia en el contexto del Universo, aunque, poder crear ideas y pensamientos… ¡No es cosa valadí!
Imagen del cúmulo Westerlund 2, publicada con motivo del 25 aniversario del Hubble. Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScI/AURA), A. Nota (ESA/STScI), y el Equipo Científico Westerlund 2.
NASA y ESA celebran el aniversario número 25 del Telescopio Espacial Hubble presentando esta imagen de fuegos artificiales naturales; un cúmulo gigante de aproximadamente 3.000 estrellas llamado Westerlund 2. El cúmulo se encuentra dentro de un vibrante semillero estelar conocido como Gum 29, ubicado a 20.000 años-luz de distancia en la constelación de Carina (la quilla).
Westerlund 2 es difícil de observar debido a que está rodeado por polvo, pero los instrumentos del telescopio Hubble son capaces de ver a través de este velo de polvo en infrarrojo cercano, dando a los astrónomos una vista clara del cúmulo. La visión nítida de Hubble nos muestra la densa concentración de estrellas en el cúmulo central, que abarca unos 10 años-luz de diámetro.
Este cúmulo estelar relativamente joven de 2 millones de años, contiene algunas de las estrellas más calientes, brillantes y masivas de nuestra galaxia. Las estrellas más grandes están liberando un torrente de luz ultravioleta y vientos huracanados que dan forma a la nube de hidrógeno gaseoso presente en la región. Esto crea un fantástico paisaje espacial de pilares, crestas y valles.
Totales: 62.558.682
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por Emilio Silvera ~
Clasificado en 
(Longitud de Planck que al cuadrado sería de 10-66 cm2)
