El condensado de Bose-Einstein

Sólido, líquido y gaseoso. Así es como la mayoría de la gente respondería si se les preguntara cuáles son los estados de la materia. Pero existe un cuarto, el plasma, y un quinto aún menos conocido: el Condensado de Bose-Einstein (CBE).

Se trata de un estado de la materia que se produce cuando las partículas denominadas bosones pierden sus características individuales para colapsar en un único estado colectivo en el que los efectos cuánticos se manifiestan en una escala macroscópica. Esta condensación fue predicha por Satyendra Nath Bose y Albert Einstein en la década de los 20 del pasado siglo.

Se trata también de la materia más fría que se conoce. Varios experimentos de laboratorio han conseguido formar CBE a temperaturas de apenas media milmillonésima de grado por encima del cero absoluto, es la temperatura más baja posible del Universo (-273 grados) y a la que cesa la actividad atómica.

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La expansión del Universo es cada vez más rápida

En la década de los 20 del pasado siglo, el astrónomo Edwin P. Hubble confirmaba que el Universo no ha dejado de crecer desde el momento mismo en que surgió, a partir de la gran explosión, el Big Bang, hace 13.800 millones de años, según los últimos datos más precisos. En los 90, se descubrió que esa expansión, además, se está acelerando y es cada vez más rápida a medida que pasa el tiempo.

Lo que causa esta expansión fue denominado energía oscura, un tipo de energía de la que apenas sabemos nada. Junto a la materia oscura, completamente diferente a la materia ordinaria que todos conocemos, conforman el 96% de la masa total del Universo. Solo el 4% está hecho de materia ordinaria, la que forma todos los planetas, estrellas y galaxias que podemos ver.

El descubrimiento de la expansión acelerada del Universo sacudió las cimientos de todo lo que sabemos sobre el Cosmos.

Sí, los Neutrinos tienen masa

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Las estrellas se forman por colapso gravitatorio en nubes moleculares frías y densas. El efecto combinado de la rotación de la materia y el campo magnético proporciona una dirección privilegiada a la contracción, lo que conduce a la formación de un disco giratorio, que alimentará a la estrella naciente y en el que pueden formarse planetas una vez la estrella haya alcanzado la madurez. Asociado a ese disco, un chorro perpendicular al mismo permite evacuar el momento angular.

En esta teoría, la formación del primer corazón hidrostático es una etapa esencial. Hace algún tiempo que un equipo de astrónomos europeos, incluidos algunos españoles del proyecto ASTROMOL, publicaban en la revista Astronomy and Astrophysics los indicios de la presencia de uno de estos corazones hidrostáticos en una proto-estrella en la nube molecular de Perseo.

Según afirma Asunción Fuente (Observatorio Astronómico Nacional, IGN), coautora del artículo:

“En esta etapa, el gas ya se ha calentado y se encuentra muy comprimido, pero las temperaturas y las densidades no son aún lo suficientemente altas como para disociar las moléculas de hidrógeno. La contracción se desacelera mientras las temperaturas siguen subiendo hasta el momento en que el hidrógeno se disocia, lo cual reinicia el colapso gravitacional”.

Esto conducirá, finalmente, a la formación de una proto-estrella en la que van a empezar a darse las condiciones necesarias para que se desencadenen las reacciones nucleares. Al mismo tiempo aparece un flujo relativamente lento que evacua material. Esta etapa de ‘primer corazón hidrostático’ es muy corta en escalas de tiempo astronómico, ya que dura alrededor de unos mil años.

Para Maryvonne Gerin (LERMA, Observatorio de París, CNRS y Universidad de la Sorbona, Francia), autora principal del estudio:

“Este tipo de objeto, tan efímero –aunque indispensable para poner a prueba las teorías de formación estelar– es muy escaso y, por tanto, difícil de identificar sin ambigüedades”.

Sin embargo, la nube molecular de Perseo alberga varios candidatos, y las observaciones llevadas a cabo con el interferómetro de Plateau de Bure (Francia) aportan información esencial sobre dos de ellos (B1b-N y B1b-S), ubicados en la densa nube Barnard 1b. Los investigadores han observado el flujo molecular que emana de estos dos objetos, determinando sus tamaños, velocidades y edades.

Tanto la edad como el tamaño de este aluvión de materia son parámetros muy importantes: para que estos candidatos sean realmente primeros corazones hidrostáticos, sus flujos deben ser necesariamente jóvenes (menos de mil años) y, por tanto, pequeños.

“Para determinar estas características –indica José Cernicharo, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC), coautor del trabajo y responsable de ASTROMOL–, nos centramos en observaciones del metanol (CH3OH) y el formaldehído (H2CO) contenido en estos flujos”.

Las observaciones han revelado que cada una de las dos fuentes proto-estelares está asociada a un flujo molecular de pequeño tamaño. Las propiedades de estos flujos han permitido determinar el balance energético y el momento angular para cada fuente y se han comparado con las predicciones de los modelos de colapso gravitatorio en un medio magnetizado.

La fuente B1b-S está ya en una fase muy activa en cuanto a velocidad y tamaño del flujo molecular como para encontrarse en la etapa de primer corazón hidrostático. Sin embargo, sigue siendo muy joven. Por otro lado, las propiedades dinámicas de la fuente B1b-N son totalmente compatibles con los de un primer corazón hidrostático. Aunque todavía no es posible afirmarlo con total certeza, la fuente B1b-N es el candidato más prometedor encontrado hasta ahora. Tal vez estemos siendo testigos de esta etapa crítica de la vida de las estrellas.

(Fuente: ASTROMOL)

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Hay una veintena de estrellas que se encuentran dentro de un radio de acción marcado por los doce años-luz de distancia al Sol. ¿Cuál de ella se nos presenta como la más probable que, algunos de sus planetas pudieran albergar alguna clase de vida, incluso Vida Inteligente? La estrella más cercana a nosotros es Alfa Centauri que, en realidad es un sistema estelar situado a unos 4.37 años-luz de nosotros (unos 42 billones de kilómetros). En realidad, se trata de un sistema de tres estrellas.

Alfa Centauri contiene al menos un planeta del tamaño terrestre con algo más de la masa de la Tierra que está orbitando a Alfa Centauri B. Sin embargo, su cercanía a la estrella, unos 6 millones de kilómetros lo hace tener una temperatura de más de 1.ooo ºC lo que parece ser muy caliente albergar alguna clase de vida.

Alfa Centauri, seguramente por su cercanñía a nosotros, ha ejercido siempre una sugestiva atracción nosotros cuando miramos el cielo nocturno. Resulta ser, en su conjunto, la tercera estrella más brillante de todas, y junto con Hadar (Beta Centauri), las dos en la imagen de arriba, es una muy importante y útil referencia para la localización de la Cruz del Sur.  Además, y como se trata de una estrella triple, Alpha Centauri A, la componente principal, se constituye en una buena candidata para la búsqueda de planetas del mismo que la Tierra.

Las tres estrellas se formaron a partir de la misma nebulosa de materia interestelar. El trio de estrellas se van orbitando las unas a las otras a un ritmo como de vals, unidas por los lazos invisibles de la fuerza gravitatoria que generan y con la que se influyen mutuamente. Lo cierto es que las estrellas triples gozan de pocas probabilidades para albergar la vida, porque no pueden mantener a sus planetas en una órbita estable y segura, la inestablidad que producen las tres estrellas en esos posibles planetas, parece que sería insoportable para formas de vida inteligente. Claro que, las distancias a las que se encuentran unas estrellas de otras es grande y… ¿quién sabe? Nunca podemos afirmar nada sin haberlo confirmado.

La siguiente estrella más allá de Alfa Centauri es la estrella de Barnard, situada a 6 años-luz aproximadamente de nuestro Sol, o, lo que es lo mismo, a unos sesenta mil billones de kilómetros de distancia. Esta estrella parece contar con una familia de planetas. Sin embargo, es una estrella muy vieja, casi tanto como el propio universo, y, por tanto, es deficitaria en la mayoría de los elementos químicos esenciales la vida. Es poco prometedora para buscar vida en sus alrededores.

Las 10 estrellas más cercanas al Sol se encuentran en un rango de distancia los 4 y 10 años luz. tener una idea, la Vía Láctea mide unos 100.000 años luz, lo cual convierte a estas estrellas en verdaderas vecinas:

1. Alfa Centauri (que, en realidad, es un sistema de tres estrellas): a 4,2 años luz.
2. Estrella de Barnard: a 5,9 años luz.
3. Wolf 359: a 7,7 años luz.
4. Lalande 21185: a 8,2 luz
5. Sirio (un sistema binario de estrellas): a 8,6 luz
6. Luyten 726-8 (otro sistema binario): a 8,7 años luz.
7. Ross 154: a 9,7 años luz
8. Ross 248: a 10,3 años luz
9. Epsilon Eridani: a 10,5 años luz.
10. Lacaille 9352: a 10,7 años luz

 

 

Más allá de Barnard existe un cierto numero de estrellas, todas ellas poco prometedoras la existencia de vida y de inteligencia porque, o son demasiado pequeñas y frías para emitir la clase de luz que la vida tal como la conocemos requiere, o demasiado jóvenes como para que haya aparecido la vida inteligente en los planetas que las circundan. No encontraremos otra estrella que pueda albergar la vida y seres inteligentes hasta que no viajemos a una distancia próxima a los once años-luz del Sol.

Épsilon Eridani está situada a unos 10,5 años-luz del Sol, es una de las estrellas más cercanas  al Sistema Solar y la tercera más próxima visible a simple vista. Está en la secuencia principal, de espectral K2, muy parecida a nuestro Sol y con una masa algo menor que éste, de unas 0,83 masas solares. Es joven, sólo tiene unos 600 millones de años de edad mientras que el Sol tiene 4.600 millones de años.

Épsilon emite menos luz visible y luz ultravioleta que nuestra estrella, pero probablemente sea suficiente para permitir allí el comienzo de la vida que, si tenemos en el corto tiempo que ha pasado, no llegaría a poder ser inteligente. Claro que, los cálculos realizados sobre la vida de las entrellas en general y sobre esta en particular… ¡No son fiables! Y, siendo así (que los), tampoco podemos estar seguro de lo que en sus alrededores pueda estar presente. Se le descubrió un planeta orbitando a su alrededor, Épsilon Eridani b, que se descubrió en el año 2000. La masa del planeta está en 1,2 ± 0,33 de la de Júpiter y está a una distancia de 3,3 Unidades Astronómicas. Se cree que existen algunos planetas de reciente formación que orbitan estrella.

Más allá de Épsilon Eridani hay nueve estrellas que se encuentran todavía dentro de un margen de distancia del Sol que no sobrepasan los 12 años-luz. Sin embargo, todas ellas, una, son demasiado jóvenes, demasiado viejas, demasiado pequeñas o demasiado grandes para poder albergar la vida y la inteligencia. La excepción se llama Tau Ceti.

Tau Ceti está situada exactamente a doce años-luz de nosotros y satisface todas las exigencias básicas para que en ella (en algún planeta de su entorno) haya podido evolucionar la vida inteligente: Se trata de una estrella solitaria como el Sol -al contrario que Alfa Centauri- no tendría dificultad alguna en conservar sus planetas que no serían distorsionados por la gravedad generada por estrellas cercanas. La edad de Tau Ceti es la misma que la de nuestro Sol y también tiene su mismo tamaño y existen señales de que posee una buena familia de planetas. No parece descabellado pensar que, de todas las estrellas próximas a nosotros, sea Tau Ceti la única con alguna probabilidad de albergar la vida inteligente.

¿Quién sabe lo que en algunos de esos planetas que orbitan la estrella Tau Ceti pudiera estar pasando? Y, luego, dadas las características de su sistema solar y la cercania que parece existir entre alguno de los mundos allí presentes, si algún ser vivo inteligente pudiera contempalr el paisaje al amanecer, no sería extraño que pudiera ser testigo de una escena como la que arriba contemplamos. ¿Es tan bello el Universo! Cualquier escena que podamos imaginar en nuestras mentes… ¡Ahí estará! en alguna parte.

Es cierto que la vida, podría estar cerca de nosotros y que, por una u otra circunstancia que no conocemos, aún no hayamos podido dar con ella. Sin embargo, lo cierto es que podría estar mucho más cerca de lo que podemos pensar y, desde luego, es evidente que el Sol y su familia de planetas y pequeños mundos (que llamamos lunas), son también lugares a tener en para encontrarla aunque, posiblemente, no sea inteligente.

Con certeza, ni sabemos cuentos cientos de miles de millones de estrellas puede haber en nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea. Sabemos más o mneos la proporción de estrellas que pueden albergar sistemas planetarios y, sólo en nuestro entorno galáctico podrían ser cuarenta mil millones de estrellas las que pudieran estar habilitadas poder albergar la vida en sus planetas.

Estas cifras asombrosas nos llevan a plantear muchas preguntas, tales : ¿Estarán todas esas estrellas prometedoras dándo luz y calor a planetas que tengan presente formas de vida, unas inteligentes y otras no? ¿O sólo lo están algunas? ¿O ninguna a excepción del Sol y su familia. Algunos astronómos dicen que la ciencia ya conoce la respuesta a esas preguntas. Razonan que la Tierra es una clase de planeta ordinario, que contiene materiales también ordinarios que pueden encontrarse por todas las regiones del Universo, ya que, la formación de estrellas y planetas siempre tienen su origen en los mismos materiales y los mismos mecanismos y, en todas las regiones del Universo, por muy alejadas que estén, actúan las mismas fuerzas, las mismas constantes, los mismos ritmos y las mismas energías.

Planetas la Tierra y muy parecidos los hay en nuestra propia Galaxia a miles de millones y, si la vida hizo su aparición en esta paradisíaca variedad de planeta, estos astrónomos se preguntan, ¿por qué no habría pasado lo mismo en otros planetas similares al nuestro? ¿Tiene acaso nuestro planeta algo especial que sólo en él esté presente la vida? La Naturaleza, amigos míos, no hace esa clase de elecciones y su discurrir está regido por leyes inamovibles que, en cualquier circunstancia y lugar, siempre emplea los caminos más “simples” y lógicos para que las cosas resulten como nosotros las podemos contemplar a nuestro alrededor. Y, siendo así (que lo es), nada aconseja a nuestro sentido común creer que estamos sólos en tan vasto Universo.

Un año luz es una unidad de distancia. Equivale aproximadamente a 9,46 × 10¹² km  (9 460 730 472 580,8 km, para ser más precisos). Es calculada como la longitud que recorre laluz en un año. Más formalmente, un año luz es la distancia que recorrería un fotón en el vacío durante un año juliano  (365,25 días de 86 400 s) a la velocidad de la luz (299 792 458 m/s).

Así el año-luz equivales a 9 460 730 472 580,8 km, y, la estrella más cercana a nosotros Próxima Centauri, está situada a unos 4,2 años luz lo que la situada a muchos kilómetros de distancia de nuestro Sistema Solar, así que, hacerles una visita, no parece que, al menos por el momento, nos resultara nada fácil, si tenemos en ncuenta nuestra actual tecnología en viajes Espaciales (practicamente inexistente). Hoy por hoy, viajar a las estrellas, es sólo un sueño.

emilio silvera

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Todos los objetos del Universo son el resulta de fuerzas antagónicas que, al ser iguales, se equilibran y consiguen la estabilidad. Las estrellas son el mejor ejemplo: La Gravedad trata de comprimir a la estrella que, mediante la fusión tiende a expandirse y, la lucha de esas dos fuerzas crea la estabilidad.

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