El telescopio Hubble capta el «combate» entre David y Goliat, dos galaxias enfrentadas

La mayor está engullendo a la menor, pero la gravedad está cambiando el interior de ambas

                 Dos galaxias en fusión: la barrada NGC 1512 y la enana NGC 1510 – ESA/Hubble, NASA

Cuando dos galaxias están demasiado cerca, comienza el lento proceso de fusión. Giran una en torno a la otra, como si estuvieran bailando, aunque otros podrían decir que más bien se están midiendo y preparándose para un combate. Sea como sea, al final de este complejo proceso habrá cambiado la distribución de gas, estrellas y planetas, y en ocasiones los agujeros negros supermasivos de su interior se habrán tragado a una buena parte de la galaxia vecina.

El telescopio espacial Hubble ha fotografiado uno de estos combates, que lleva 400 millones de años ocurriendo entre una pequeña galaxia, llamada NGC 1510, y una colosal galaxia barrada, llamada NGC 1512, ambas situadas a 30 millones de años luz de la Tierra. La imagen muestra a dos galaxias de tamaño muy desigual, como David y Goliat, unidas por la gravedad y sufriendo por ello cambios muy sutiles en su apariencia. (Aquí puedes leer un artículo sobre el sombrío pasado de la galaxia NGC 1512).

La fotografía muestra otras cosas muy curiosas. Por ejemplo, la barra de NGC 1512 es como un canal de suministro de combustible cósmico, que va inyectando gas desde el exterior al interior de la galaxia y facilitando así el nacimiento de nuevas estrellas en el corazón de esta gran galaxia, en una zona que el telescopio capta en color azul. Ese criadero estelar, que ocupa una pequeña fracción de toda la galaxia, tiene un diámetro de cerca de 2.400 años luz.

Según los astrofísicos, tanto la barra como esta zona de nacimiento de estrellas son el resultado de la riña cósmica entre las dos galaxias.

NGC 1512 tiene una segunda zona de creación de estrellas más tranquila, en el enorme anillo de su parte externa. Esta zona está repleta de hidrógeno ionizado, donde enormes cantidades de este gas primigenio son bombardeadas por la radiación de estrellas vecinas recién nacidas, que hacen que el gas brille de forma muy vistosa.

Más allá de este anillo exterior, la gran galaxia tiene varios brazos, con forma de zarcillo, que llegan a envolver a la galaxia pequeña y que le someten a una intensa presión gravitacional.

En consecuencia, el gas y el polvo de la pequeña galaxia se ha arremolinado y ha comenzado a favorecer un proceso de nacimiento de estrellas muy rápido y aún más intenso que el de NGC 1512. Por eso, la pequeña David brilla con el característico azul de los lugares donde hay estrellas calientes y recién nacidas.

Pero aún hay algo más. Parte de los brazos espirales de la gran galaxia NGC 1512 en realidad le fueron arrancados a una antigua galaxia hoy desaparecida. Esta fue sencillamente desgarrada, tal como está ocurriendo ahora con NGC 1510. Por eso, se puede decir que NGC 1512 es toda una galaxia caníbal.

En conjunto, estas imágenes muestran que la interacción de galaxias, incluso si tienen un tamaño muy distinto, afecta profundamente a su funcionamiento interno e incluso activa el nacimiento de nuevas estrellas. Esto parece ser un fenómeno clave en la evolución del Universo.

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El Instituto de Astrofísca de Canarias (IAC) acaba de hacer público un hallazgo científico de carácter mundial logrado con un pequeño telescopio robótico de 40 centímetros de la Universidad de Moscú, instalado en el Observatorio del Teide, que revoluciona toda la información de la que se disponía hasta ahora sobre las circunstancias en las que se produce un agujero negro. Un satélite de la NASA lanzó la alerta de que una superestrella estaba colapsando el Universo, dando lugar a un agujero negro.

La investigación, encabezada por la Universidad de Maryland (EEUU), detectó esa emisión a través del uso de telescopios espaciales y terrestres y esos datos les permitió describir con gran precisión uno de los fenómenos astrofísicos más esquivos. El equipo de expertos, que ha bautizado esta emisión de rayos gamma como “GRB160625B”, obtuvo detalles clave sobre su fase inicial “rápida” de ráfagas, así como de la evolución de los grandes chorros de materia y energía que generan esas primeras explosiones.

“Las ráfagas de rayos gamma son eventos catastróficos, vinculados a las explosiones de estrellas enormes, cincuenta veces más grandes que nuestro sol”, explica en un comunicado Eleonora Troja, del departamento de astronomía de la UMD. Si se elaborase una lista de las explosiones más poderosas ocurridas en el Universo, indica la experta, las de rayos gamma se situarían “justo por detrás del Big Bang”.

El telescopio robótico del Teide MASTER-IAC fue el primero de mundo que captó la alerta y apuntó hacia el lugar del parto, teniendo la oportunidad providencial de vivir en el primer instancia, es decir, en los primeros segundos, qué ocurre cuando tal fenómeno se origina. Así pudo comprobar por primera vez que cuando la estrella colapsa y el agujero negro está en fase embrionaria se desata un fuerte chorro de material y energía, equivalente a toda la energía que libera el sol a lo largo de toda su existencia. Lo que es más importante del descubrimiento del telescopio del IAC es que pudo presenciar que en ese primer instante se origina un campo magnético, extremo desconocido hasta ahora, que condiciona la polarización de la luz. “El descubrimiento nos llena de orgullo, pero sobre todo es una gran aportación a la ciencia”, declaró a DIARIO DE AVISOS el director de IAC, Rafael Rebolo. “Nuestro pequeño telescopio robótico ha tenido el honor de captar la alerta y medir por primera vez en la historia la polarización de la energía, y averiguar cómo es el campo magnético en ese momento. Esto no es cualquier cosa, sino un gran avance, porque nos permitirá seleccionar los modelos para posteriores estudios de agujeros negros, pudiendo ir a partir de ahora con más precisión que nunca”.

El hallazgo del telescopio robótico de la Universidad de Moscú instalado en el Observatorio del Teide en Tenerife constituye toda una sorpresa para los investigadores especializados en agujeros negros. El pequeño instrumento inaugurado hace dos años por el rey Felipe VI consiguió este éxito mundial en junio del año pasado, y ahora ha trascendido en vísperas de su publicación mañana en la prestigiosa revista científica ‘Nature’.

Un satélite de la NASA, llamado Fermi (en honor de uno de los físicos italianos más relevantes del siglo XX) dio la alerta sobre el nacimiento d un agujero negro. El telescopio tinerfeño fue el primero en detectar esa señal y dirigir su ojo hacia el lugar de los hechos. Pudo observar el chorro de materia y radiación que se produce en ese primer instante. Fue testigo excepcional porque se había producido una primer micro estallido de la superestrella que de inmediato fue seguido por otro estallido que duró más tiempo (medido en apenas segundos).

El robot pudo medir la polarización de la luz (filtrado de las ondas) y determinó que se genera un campo magnético. El chorro de partículas de radiación está muy polarizada ya en ese momento inicial, algo inédito hasta ahora. “Es como un cañón de altísima energía, más propio de la ficción de la Guerra de las Galaxias, pero sí ocurre en la realidad”, bromeó Rafael Rebolo, director del IAC en declaraciones a DIARIO DE AVISOS. Según Rebolo, en otras observaciones hasta ahora se sabía que había una gran explosión de rayos gamma (un estallido super masivo que se dirigió hasta nuestro Sistema Solar), pero esta vez ha sido tan intenso que cabría afirmar que es la primera vez que se ha podido divisar de modo visible.

Hace 2 días

Se trata de una medición de radiación visible. En pocos segundos se desató una liberación de energía tal que equivaldría a la del sol en toda su vida. “Hemos podido ser los primeros y afinar en la medición sobre no de los fenómenos más importantes en el Universo actual”, declaró Rebolo.

“Con telescopios pequeños se puede hacer también ciencia de primera línea”, señaló Rebolo sobre este aparato robótico de pequeñas dimensiones el MASTER-IAC de la Universidad de Moscú, instalado en el Teide y autor del hallazgo. Su especialidad es la búsqueda de fenómenos energéticos del Universo. Esta ha sido una especia de debut milagroso del telescopio según el máximo responsable del IAC. El hallazgo se produjo en junio de 2016 y se conoce ahora en vísperas de su publicación mañana en la revista ‘Nature’.

Todos lo concerniente a los agujeros negros genera una gran expectación en el mundo entero. El físico teórico Stephen Hawking mostró su interés y fascinación por los mismo durante su visita a la sede del IAC y departió sobre el fenómeno con uno de sus máximos expertos, Rafael Rebolo, uno de los directores de la investigación ahora dada a conocer. Hasta ahora se sabía que la energía estaba polarizada en etapas avanzadas de la generación de un agujero negro, “pero se desconocía que también se produjera tan temprana”.

Para Rebolo uno de los aspectos más positivos de este descubrimiento es que la alerta de estallidos de rayos gamma la produjo un satélite de la NASA (Estados Unidos) y el primer telescopio en captarla fue este pequeño instrumento robótico de la Universidad de Moscú instalado en Tenerife. “Entre Estados Unidos y Rusia hemos estado nosotros, el IAC, lo que significa un tanto para Canarias y España y demuestra que en ciencia puede establecerse una colaboración noble sin fronteras. Solo el tiempo dirá”, señaló el alcance de este hallazgo en el historia del IAC, pero ya supone la primera investigación de este año para la ciencia mundial de los agujeros negros.

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En una supernova, en orden decreciente tenemos la secuencia de núcleos H, He, O, C, N, Fe, que coincide bastante bien con una ordenación en la tabla periódica que es:

            H, He, (Li, Be, B) C, N, O… Fe

No pocas veces hemos referido aquí el maravilloso suceso que está presente en las estrellas que mediante la fusión nuclear, transforma los elementos sencillos en otros más complejos y, cuando agotado el ciclo y no pueden continuar fusionando los materiales pesados que les quedan, dependiendo de sus masas se transforman en gigantes rojas y finalmente en enanas blancas (como le pasará a nuestro Sol), dejando una bonita Nebulosa Planetaria, y, si la estrella es masiva, su final será mediante la explosión como Supernova que regará el espacio interestelar con el remanente de materiales pesados y la estrella, en su mayor parte, se convertirá en una estrella de Neutrones, o, si es una supermasiva, en Agujero Negro.

Lo curioso y asombroso del caso es que, a partir de esos materiales, se forman nuevas estrellas y nuevos mundos y, en algunos de esos mundos que se sitúan en la zona adecuada para la habitabilidad, donde el agua corre líquida y se ha formado una atmósfera adecuada y océanos, con el paso del tiempo, esa materia primordial se acomoda en estructuras complejas y surge la Vida.

La imagern de arriba, SN 1987A, es la descomunal explosión de supernova, cuando ocurrió, la potencia de miles de soles cambió, momentáneamente, la región del espacio conocida como Nube Mayor de Magallanes, a muchos años luz de la Tierra.

¡Qué maravilla!  Las estrellas brillan en el cielo para hacer posible que nosotros estemos aquí descubriendo los enigmas del universo y… de la vida inteligente que esas mismas estrellan han posibilitado, creo que, en muchos mundos que son en las galaxias del universo.

Pero está claro que todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo desde el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas solares hasta los planetas, la Tierra en particular, en cuyo medio ígneo describimos la formación de las estructuras de los silicatos, desplegándose con ello una enorme diversidad de composiciones, formas y colores, asistiéndose, por primera vez en la historia de la materia, a unas manifestaciones que contrastan con las que hemos mencionado en relación al proceso de las estrellas.

Desde el punto de vista del orden es la primera vez que nos encontramos con objetos de tamaño comparables al nuestro, en los que la ordenación de sus constituyentes es el rasgo más característico.

Al mismo tiempo nos ha parecido reconocer que esos objetos, es decir, sus redes cristalinas “reales”, almacenan información (memoria) que se nos muestra muy diversa y que puede cobrar interés en ciertos casos, como el de los micro-cristales de arcilla, en los que, según Cairns-Smith, puede incluso llegar a transmitirse.

Porque, ¿qué sabemos en realidad de lo que llamamos materia inerte? Lo único que sabemos de ella son los datos referidos a sus condiciones físicas de dureza, composición, etc; en otros aspectos ni sabemos si pueden existir otras propiedades distintas a las meramente físicas.

¿No os hace pensar que nosotros estemos hechos, precisamente, de lo que llamamos materia inerte?

Pero el mundo inorgánico es sólo una parte del inmenso mundo molecular. El resto lo constituye el mundo orgánico, que es el de las moléculas que contienen carbono y otros átomos y del que quedan excluidos, por convenio y características especiales, los carbonatos, bicarbonatos y carburos metálicos, los cuales se incluyen en el mundo inorgánico.

                          En Titán existen moléculas de Carbono necesarias para la vida

Según decía en algún trabajo anterior, los quarks up y down se hallan en el seno de los nucleones (protones y neutrones) y, por tanto, en los núcleos atómicos. Hoy día, éstos se consideran como una subclase de los hadrones. Sin embargo, debemos tener claro que toda la materia del Universo (al menos la conocida), está conformada por Quarks y Leptones.

La composición de los núcleos (lo que en química se llama análisis cualitativo) es extraordinariamente sencilla, ya que como es sabido, constan de neutrones y protones que se pueden considerar como unidades que dentro del núcleo mantienen su identidad. Tal simplicidad cualitativa recuerda, por ejemplo, el caso de las series orgánicas, siendo la de los hidrocarburos saturados la más conocida. Recordad que su fórmula general es C_nH_2n+2, lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).

El número de protones y neutrones determina al elemento, desde el hidrógeno (el más simple), al uranio (el más complejo), siempre referido a elementos naturales que son 92; el resto son artificiales, los conocidos transuránicos en cuyo grupo están el einstenio o el plutonio, artificiales todos ellos.

Científicos descubrieron posibles cráteres que expulsan hielos, llamados criovolcanes. (15 Diciembre, 2010 NASA – CA) Con el sistema de radar e imágenes infrarrojas de la sonda Cassini, que orbita Saturno, científicos han encontrado evidencias de lo que podría ser un volcán de hielo en Titán. Este pequeño mundo haría las delicias de cualquier químico de la Tierra y, no digamos de los geólogos. (4 Enero 2007 – NASA/Agencias – CA) Fue comprobada la predicción sobre la existencia de lagos de metano líquido en Titán.

Pero, si hablamos de los núcleos, como sistemas dinámicos de nucleones, pertenecen obviamente a la microfísica y, por consiguiente, para su descripción es necesario acudir a la mecánica cuántica. La materia, en general, aunque presumimos de conocerla, en realidad, nos queda mucho por aprender de ella.

Hablemos un poco de moléculas.

Molécula de fullereno, dinitrógeno, agua y la representación poliédrica del anión de Keggin, un polianión  molecular

El número de especímenes atómicos es finito, existiendo ciertas razones para suponer que hacia el número atómico 173 los correspondientes núcleos serían inestables, no por razones intrínsecas de inestabilidad “radiactiva” nuclear, sino por razones relativistas. Ya antes me referiría a las especies atómicas, naturales y artificiales que son de unos pocos millares; en cambio, el número de moléculas conocidas hasta ahora comprende varios millones de especímenes, aumentando continuamente el número de ellas gracias a las síntesis que se llevan a cabo en numerosos laboratorios repartidos por todo el mundo.

Una molécula es una estructura con individualidad propia, constituida por núcleos y electrones. Obviamente, en una molécula las interacciones deben tener lugar entre núcleos y electrones, núcleos y núcleos y electrones y electrones, siendo del tipo electromagnético.

Debido al confinamiento de los núcleos, el papel que desempeñan, aparte del de proporcionar la casi totalidad de la masa de la molécula, es poco relevante, a no ser que se trate de moléculas livianas, como la del hidrógeno. De una manera gráfica podríamos decir que los núcleos en una molécula constituyen el armazón de la misma, el esqueleto, cuya misión sería proporcionar el soporte del edificio. El papel más relevante lo proporcionan los electrones y en particular los llamados de valencia, que son los que de modo mayoritario intervienen en los enlaces, debido a que su energía es comparativamente inferior a la de los demás, lo que desempeña un importante papel en la evolución.

Esta nebulosa llena de color, denominada NGC 604, es uno de los mayores y mejores ejemplos de nacimiento estelar en una galaxia cercana. La nebulosa NGC 604 es semejante a otras regiones de formación de estrellas en la Vía Láctea que nos resultan familiares, como la nebulosa de Orión, pero en este caso nos hallamos ante una enorme extensión que contiene más de 200 brillantes estrellas azules inmersas en una resplandeciente nube gaseosa que ocupa 1.300 años-luz de espacio, unas cien veces el tamaño de la Nebulosa de Orión, la cual aloja exactamente cuatro estrellas brillantes centrales. Las luminosas estrellas de NGC 604 son extremadamente jóvenes, ya que se han formado hace tres millones de años.

Las moléculas diatómicas de hidrógeno abundan en el espacio interestelar. NGC 604, una enorme región de hidrógeno ionizado en la Galaxia del Triángulo. Son muchas las moléculas descubiertas en estas nebulosas y se cree que son el material que más tarde forman los mundos y, si tienen la suerte de caer en la zona habitable de la estrella que les dará luz y calor, esas moléculas se unirán para construir estructuras más complejas que las lleven hasta la vida.

Desde las moléculas más sencilla, como la del hidrógeno con un total de 2 electrones, hasta las más complejas, como las de las proteínas con muchos miles de ellos, existe toda una gama, según decía, de varios millones. Esta extraordinaria variedad de especies moleculares contrasta con la de las especies nucleares e incluso atómicas.

Sin entrar en las posibles diferencias interpretativas de estas notables divergencias, señalaré que desde el punto de vista de la información, las especies moleculares la poseen en mucho mayor grado que las nucleares y atómicas.

¿La molécula sintética más grande del mundo? Bueno, en la naturaleza existen muchas moléculas de gran tamaño, un claro ejemplo son las proteínas o el ADN, y son grandes debido a que están formados por la unión de muchas moléculas más pequeñas. Las proteínas están formadas por la unión de aminoácidos, y el ADN por la unión de nucleótidos.

Dejando aparte los núcleos, la información que soportan los átomos se podría atribuir a la distribución de su carga eléctrica, y en particular a la de los electrones más débilmente ligados. Concretando un poco se podría admitir que la citada información la soportan los orbitales atómicos, pues son precisamente estos orbitales las que introducen diferencias “geométricas” entre los diferentes electrones corticales.

Justamente esa información es la que va a determinar las capacidades de unión de unos átomos con otros, previo el “reconocimiento” entre los orbitales correspondientes. De acuerdo con la mecánica cuántica, el número de orbitales se reduce a unos pocos. Se individualizan por unas letras, hablándose de orbitales s, p,d, f, g, h. Este pequeño número nos proporciona una gran diversidad.

                                           De los orbitales hablamos aquí extensamente muy a menudo

La llamada hibridación (una especie de mezcla) de orbitales es un modo de aumentar el número de mensajes, esto es, la información, bien entendido que esta hibridación ocurre en tanto y en cuanto dos átomos se preparan para enlazarse y formar una molécula. En las moléculas, la información, obviamente, debe abarcar todo el edificio, por lo que en principio parece que debería ser más rica que en los átomos. La ganancia de información equivale a una disminución de entropía; por esta razón, a la información se la llama también negantropía.

En términos electrónicos, la información se podría considerar proporcionada por un campo de densidad eléctrica, con valles, cimas, collados, etc, es decir, curvas isoelectrónicas equivalentes formalmente a las de nivel en topografía. Parece razonable suponer que cuanto más diverso sean los átomos de una molécula, más rica y variada podrá ser su información, la información que pueda soportar.

La enorme variedad de formas, colores, comportamientos, etc que acompaña a los objetos, incluidos los vivientes, sería una consecuencia de la riqueza en la información que soportan las moléculas (y sus agregados) que forman parte de dichos objetos. Ello explicaría que las moléculas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromoléculas). La inmensa mayoría de ellas contiene carbono. Debido a su tetravalencia y a la gran capacidad que posee dicho átomo para unirse consigo mismo, dichas moléculas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos átomos.

El carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Próximos al carbono en la tabla periódica, el silicio, fósforo y boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. De todas las maneras y, sin descartar nada, creo que las formas de vida que podamos encontrar en el Universo, al menos la mayoría, estarán basadas, como nosotros, en el Carbono que, por sus características especiales, es el más idóneo para la vida.

emilio silvera

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