En esto de divulgar la ciencia en los apartados de la física o la astronomía, así como el recordar suscesos e historias antiguas, me viene a la memoria aquel dicho de Edith Wharton:

“Hay dos maneras de difundir la luz: ser la vela encendida o el espejo que la refleja.”

 

 

Las branas son entidades físicas conjeturadas por la teoría M y su vástago, cosmología de branas.  En la teoría M, se postula la existencia de p-branas y d-branas (ambos nombres provienen parasintéticamente de “membrana”). Las p-branas son objetos de dimensionalidad espacial p (por ejemplo, una cuerda es una 1-brana). En cosmología de branas,  el término “brana” se utiliza para referirse a los objetos similares al universo cuadridimensional que se mueven en un sustrato de mayor dimensión. Las d-branas son una clase particular de p-branas.

                              Aquí estaría representada la membrana y la “materia oscura“.

Según la teoría de cuerdas, las membranas existen en la undécima dimensión,   en realidad son infinitas. Se dice que cada membrana corresponde a un un universo,  por ejemplo a nuestro universo le corresponde una membrana y las otras membranas serían universos paralelos.  Según algunos físicos el universo es una membrana esférica, los bordes de las membranas forman ondulaciones  las cuales están en constante movimiento, se dice que estas membranas se mueven con “forma de olas” en esta dimensión (11ª). Esta dimensión es sumamente delgada e infinitamente larga, estas membranas están en movimiento como las olas en el mar, es decir, las membranas serían burbujas en olas de mar que al chocar inician el big bang; es decir, el big bang es un fenómeno que ocurre una y otra vez.

     Hasta el momento parece que sólo en el cerebri existen esas 11 dimensiones

En el marco de la teoría de cuerdas,  la membrana(M) es un conjunto de dimensiones presente, ampliando sus límites.  Se ha llegado a explicar la causa del “Big Bang”por el choque de dos membranas, así, la explosión producida sería la causa del nacimiento y expansión del universo. La materia y la energía sólo puede transmitirse a través de las cuatro primeras dimensiones excepto la gravedad,  que puede difundirse en las once. La materia de una puede alterar el espaciotiempo de otra paralela. De hecho, fenómenos similares fueron los que indujeron la teoría.

                             Hiperbólico (silla de montar)

Las membranas podrían estar separadas por distancias pequeñísimas unas de otras, incluso, según resultados experimentales, a millonésimas de milímetro. Gracias a este hecho se intentaría explicar por qué la gravedad parece menos fuerte de lo que en realidad es. Las formas más postuladas son la de membranas planas y paralelas entre sí y la de paraboloide hiperbólico  (silla de montar).

Si las membranas son planas y paralelas, la gravedad quedaría encajonada entre ambas, fluctuando entre una y la otra, pero siempre manteniéndose constante. Por el contrario, si las membranas adoptaran la forma de silla de montar, irían perdiendo paulatinamente energía y, por tanto, materia, hasta desaparecer sumido en la difusión por las once dimensiones.

 

                                                El modelo Steinhardt–Turok

En este modelo cíclico basado en la cosmología de branas, rival del modelo inflacionario, dos láminas tridimensionales o 3-branas colisionan periódicamente. Según esta teoría la parte visible del universo de cuatro dimensiones representa una de esas branas, quedando la otra brana oculta a todas las fuerzas de la naturaleza excepto la gravedad. Cada ciclo consiste en que cada una de las branas dentro de un espacio-tiempo tetradimensional y separadas por una dimensión espacial muy corta y seis enrolladas chocan con cierta periodicidad creando condiciones parecidas a las del big bang del modelo inflacionario.

Según la teoría, después de millones de años, al aproximarse el final de cada ciclo la materia y la radiación se diluyen a casi cero debido a una expansión acelerada del universo alisando las dos branas pero con pequeños rizos o fluctuaciones cuánticas aún presentes que imprimirán en el próximo choque con no uniformidades que crearán grumos o cúmulos que generarán estrellas y galaxias.

             Cuando todo termina se dan las circunstancias necesarias para que todo comience de nuevo. La explosión Supernova que se produce al final de la vida de una estrella masiva, deja en el Espacio Interestelar una gran Nebulosa de la que, muchos miles o millones de años más tarde, surgen nuevas estrellas y nuevos mundos.

Pero sigamos con las dimensiones y las consecuencias más interesantes de añadir dimensiones espaciales extra que hacen posible que cambien las constantes de la Naturaleza observadas. Si el mundo tiene realmente cuatro dimensiones espaciales, entonces las verdaderas constantes de la Naturaleza existen en cuatro dimensiones. Si nosotros nos movemos sólo en tres de esas dimensiones, veremos y sentiremos sólo “sombras” tridimensionales de las auténticas constantes tetradimensionales.

En un lugar de más dimensiones que no vemos, el espacio y el tiempo pueden ser encubiertos y podría dar lugar a que se formen galaxias en un plano de sombras que no podemos alcanzar a ver en nuestro mundo tridimensional. sería como si un universo paralelo al nuestro estuviera llevando un ritmo en el que, las cosas podrían ser iguales pero distintas.

Claro que esas sombras de las que hablo, no tienen por qué ser constantes. Si la dimensión extra aumenta en tamaño, igual que se están expandiendo nuestras tres dimensiones del Universo, entonces nuestras constantes tridimensionales decrecerán al mismo ritmo. Esto nos dice inmediatamente que si algunas dimensiones extra están cambiando, deberán hacerlo de una forma bastante lenta; de lo contrario nosotros no las hubiéramos llamado “constantes” en absoluto.

        La constante de estructura fina ha sido medida de mil manera

Tomemos  una constante tradicional de la Naturaleza, como la constante de estructura fina, normalmente representada por el símbolo , es la constante física fundamental  que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética.  Es una cantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico es independiente del sistema de unidades usado.

La expresión que la define es:

donde es la carga elemental,  la  es la constante reducida o racionalizada de Planck, es la velocidad de la luz  en el vacío, y psilon_0″ /> es la permitividad del vacío. Si el tamaño de la dimensión extra del espacio es R, entonces el valor de la “constante” de estructura fina tridimensional α, variaría en proporción a 1/R² cuando cambia R.

Imaginemos que estamos en un universo en expansión de cuatro dimensiones pero sólo podemos movernos en tres de ellas. Las fuerzas de la electricidad y el magnetismo pueden “ver” las cuatro dimensiones y encontraremos que nuestra parte tridimensional de ellas se debilitará cuando la cuarta dimensión se haga mayor.

Sabemos que si la constante de estructura fina tridimensional está cambiando no puede hacerlo en ninguna parte tan rápido como se expande el Universo. Esto nos dice que cualquier cuarta dimensión debe ser muy diferentes de las otras. La idea de Klein consistía en que es a la vez muy pequeña y estática y que está confinada en el límite de Planck. Alguna fuerza extra atrapa las dimensiones extra y las mantiene pequeñas. Si no cambian de tamaño de forma significativa no tenemos por qué ver ninguna de nuestras constantes cambiando.

Un escenario posible imagina que el Universo empieza con todas sus dimensiones espaciales comportándose de una manera democrática, pero luego, algunas de las dimensiones quedan atrapadas y permanecen compactadas de manera tal que son infinitesimales, están el el límite de Planck y permanecen, como digo, estáticas y muy pequeñas desde entonces en ese lugar invisible al que no podemos llegar y que se denota con:

La estabilización del vacío cuántico y las dimensiones enrolladas en… La

Lp =

(Gh/c3) ½ =

4’13 × 10-33 centímetros

Las otras tres dimensiones que sí consiguieron expandirse, son las que vemos y en las que vivímos, las que forman y hacen de nuestro universo el que podemos observar hoy, en el que se han conformado las galaxias y los mundos que, en alguna ocasión, han podido surgir criaturas que, como ha pasado aquí en la Tierra, hablen de estas cuestiones complejas que no llegan a entender… del todo.

Como no dejamos de pretender alcanzar lo “inalcanzable”, allá por el año 1982, los teóricos de cuerdas sugirieron por primera vez una respuesta a un viejo problema: cómo casar la teoría cuántica con la teoría de la gravedad de Einstein. Todos los intentos previos habían fracasado miserablemente. Predecían invariablemente que alguna cantidad medida debería ser infinita. Estos “infinitos” plagaban todas las teorías con sólo tres dimensiones de espacio y una de tiempo. Sin embargo, en 1984 Michael Green y John Wchwarz demostraron que este problema podía subsanarse combinando dos ideas radicales.

Einstein, desde donde se pueda encontrar, estará sonriendo al comprobar con satisfacción que sus ecuaciones de campo de la relatividad general, sin que nadie las llame y como por arte de magia, surgen de la Teoría M de cuerdas en la que subyacen sus ideas. Y, al contemplar, no sin cierto grado de asombro cómo se pueden unir las dos teorías (la suya y la de Planck, la de lo muy grande y lo muy pequeño), los que le siguieron habían conseguido lo que él mismo persiguió, sin conseguirlo durante más de treinta años.

Green y Wchwarz sugerían que, si se abandona la idea de que las entidades más básicas son puntuales (se referían a las partículas subatómicas), con tamaño cero, y se permite que haya más de tres dimensiones espaciales, entonces los infinitos desaparecen milagrosamente, cancelándose. Como sucede con la anterior teoría de Kaluza-Klein. Es apasionante y misterioso el hecho de que, en esa escala tan pequeña de 10^-33 cm, la longitud fundamental de Planck, se puedan encontrar “escondidas” las dimensiones que nos permiten unificar las dos teorías más importantes de nuestro tiempo.

                                 ¿Habrá un Universo en la sombra que no podemos ver?

Claro que, tendremos que poner los pies en el suelo y centrarnos en lo que “sabemos” y “vemos”: Neutrinos, fotones, quarks, leptones, hadrones: bariones y mesones, todos, en definitiva son lo mismo, distintos estados de la materia que conforman unos y otros en determinadas ocasiones, y, en cada momento, ocupan el lugar que les destina en Universo adoptando la forma que en ese preciso instante les corresponde. Claro que, todos estos, son objetos de nuestro Universo luminoso, el otro, el Universo en la Sombra, ni sabemos si puede estar realmente ahí.

Durante mucho tiempo, los físicos han sabido que toda reacción entre partículas elementales obedece a una simetría que llamamos CPT. Esto significa que si miramos la partícula de una reacción, y luego vemos la misma reacción cuando (1) la miramos en un espejo, (2) sustituimos todas las partículas por antipartículas y (3) hacemos pasar la partícula hacia atrás, los resultados serán idénticos. En este esquema la P significa paridad (el espejo), la C significa conjugación de carga (poner las antipartículas) y T la reserva del Tiempo (pasar la partícula al revés).

Claro que, todo lo anteriormente expuesto son sólo sugerencias del momento y que duran y tienen vigencia durante un tiempo impredecible, ya que, el tiempo sigue su marcha, el universo continúa expandiéndose y, nuestras mentes evolucionan para poder “ver” otras teorías y otros horizontes nuevos y más avanzados, complejos y profundos que nos acercan a la verdadera naturaleza del Universo que no comprendemos…, lo suficiente.

emilio silvera

 

Tenemos que imaginar como es, ya que, no hemos podido (todavía) tomar una imagen real de la Vía Láctea. Sin embargo, en las noticias del País nos dicen:

La imagen de arriba es la primera entrega del mayor mapa que elaborará la humanidad en mucho tiempo. Ha sido tomada por la misión espacial Gaia y retrata la Vía Láctea, la galaxia que habitamos, al completo. La imagen comprende más de 1.000 millones de estrellas. La mayoría se agrupa cerca del plano galáctico horizontal en el centro de la imagen. Las manchas negras que salpican la imagen son nubes de gas y polvo que se interponen entre la cámara de Gaia y otras muchas estrellas que hay al otro lado.

En la parte inferior, a la derecha, destacan las dos nubes de Magallanes, dos galaxias satélites de la nuestra y que solo son visibles en el cielo nocturno del hemisferio sur. Para llegar a la mayor de ellas, la Gran Nube de Magallanes, habría que viajar durante más de 150.000 años a la velocidad de la luz.

                             Esta es la Gran Nube de Magallanes, galaxia satélite de la Vía Láctea

“Esta es la primera imagen real que tenemos de la Vía Láctea y también la de mayor resolución”, explica a Materia José Hernández, ingeniero de operaciones y calibraciones de esta misión de la Agencia Espacial Europea. Es una representación en dos dimensiones de toda la esfera celeste y se ha compuesto juntando una a una 1.100 millones de estrellas observadas por Gaia hasta el momento.

Las bandas negras que se observan en algunas zonas son partes aún no cartografiadas por Gaia. Lanzado en 2013, este telescopio va equipado con el equipo fotográfico de mayor resolución jamás enviado el espacio. Desde su posición en el punto de Lagrange 2, a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, el observatorio irá completando su mapa de la galaxia en tres dimensiones que elaborará con una precisión 100 veces mayor que cualquier otro instrumento.

Esta primera imagen es el resultado de los primeros 14 meses de observaciones. Gaia observa cada día 50 millones de estrellas, un proceso que se repetirá durante cinco años. Todo el mapa completo que elaborará Gaia, y que se completará en 2021, supondrá solo el 1% de la galaxia.

“Conocemos poquísimo de nuestra galaxia, pero lo importante es que este mapa va a ser como un sondeo sin sesgos, no es perfecto, pero será bastante representativo de la realidad”, señala Hernández. Una vez finalizado, este atlas va a permitir conocer mejor cómo nacen y evolucionan las estrellas. También permitirá reconstruir la historia completa de la Vía Láctea y “saber cuántas otras galaxias ha absorbido desde su nacimiento, pues cada vez que esto sucede quedan trazas visibles en el movimiento de las estrellas”, concluye Hernández.

Fuera del Reportaje:

Lo cierto es que, para poder ver nuestra Galaxia a imagen completa, la única manera que existe es salir de ella y tomar una instantánea de su imagen desde cierta distancia, como solemos hacer con las demás galaxias que están alejadas de la nuestra y, precisamente por eso, podemos tomar sus imágenes.

Uno de los últimos estudios sobre la Vía Láctea nos dicen que no es plana y que está retorcida y deformada

“Para los antiguos griegos, la Vía Láctea era el vestigio de las conjuras y traiciones del Olimpo: leche gloriosa de Hera que el bebé Hércules le sacó de una bocanada sin misericordia.

Los vikingos, en cambio creían que cada una de sus luces era un alma perdida, mientras para los peregrinos que desandaban las rutas a Compostela en la España medieval, era el mapa celeste que conducía a la tumba del Apóstol Santiago.”

Como podréis ver, en cada Tiempo hemos conjeturado sobre lo que era realmente nuestra Galaxia, y, aunque ahora estamos más cer4ca de la verdad, tener lo que se dice su imagen real… ¡No la podemos tener!

Apunte de emilio silvera