Curvatura del Espacio-Tiempo

Hay que entender que el espacio-tiempo es la descripción en cuatro dimensiones del universo en la que la posición de un objeto se especifica por tres coordenadas en el espacio y una en el tiempo.

De acuerdo con la relatividad especial, no existe un tiempo absoluto que pueda ser medido con independencia del observador, de manera que eventos simultáneos para un observador ocurren en instantes diferentes vistos desde otro lugar. El tiempo puede ser medido, por tanto, de manera relativa, como lo son las posiciones en el espacio (Euclides) tridimensional, y esto puede conseguirse mediante el concepto de espacio-tiempo. La trayectoria de un objeto en el espacio-tiempo se denomina por el nombre de línea de universo. La relatividad general nos explica lo que es un espacio-tiempo curvo con las posiciones y movimientos de las partículas de materia.

La curvatura del espacio-tiempo es la propiedad del espacio-tiempo en la que las leyes familiares de la geometría no son aplicables en regiones donde los campos gravitatorios son intensos. La relatividad general de Einstein, nos explica y demuestra que el espacio-tiempo está íntimamente relacionado con la distribución de materia en el universo, y nos dice que el espacio se curva en presencia de masas considerables como planetas, estrellas o galaxias (entre otros).

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La hipótesis de la existencia de la Materia de Quarks Extraña, formada por quarks u, d y s, como el estado más fundamental de la materia (Bodmer 1971, Witten 1984), constituye una de las especulaciones más excitantes de la Física del siglo XX. Si dicha hipótesis fuese correcta, la materia de quarks sería absolutamente estable, conformaría el núcleo de objetos compactos como las estrellas de neutrones y podría formar objetos aún más exóticos como las estrellas de Quarks.

Debido al régimen de alta densidad y baja temperatura al que se encuentran sometidas estas estrellas es posible que la interacción atractiva de los quarks, a través del intercambio de gluones, favorezca la aparición de una fase superconductora de “color”, modificando significativamente la ecuación de estado del sistema.

Así, las estrellas de quarks y los núcleos de objetos compactos, donde las densidades de partículas son extremadamente grandes (varias veces la densidad de equilibrio nuclear) y los campos magnéticos extraordinariamente intensos (10¹⁷ – 10¹⁹ G), serían candidatos naturales para la “verificación” de la existencia de la superconductividad de color.

Hace ya tres décadas que T.D. Lee (Premio Nobel de Física) y G. Wick apuntaron la posibilidad de explorar una nueva Física distribuyendo una densidad de materia nuclear grande o una densidad de energía grande en un volumen relativamente grande. Ellos pretendían restablecer simetrías rotas del vacío físico y crear nuevos estados anormales de materia nuclear densa.

Enseguida se vio que la libertad asintótica en Cromodinámica Cuántica (QCD), en aquel tiempo recién descubierta, implicaba la existencia de una forma de materia nuclear muy densa formada por Quarks y Gluones deconfinados, que posteriormente se llamó plasma de Quarks y Gluones.

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El tiempo y el espacio nacieron juntos cuando nació el universo en el Big Bang, llevan creciendo unos 13.700-18.000 millones de años y, tanto el uno como el otro, son enormes, descomunalmente grandes para que nuestras mentes lo asimilen de forma real.

La estrella más cercana a nosotros, Alfa Centauri, está situada a una distancia de 4’3 años luz. El año luz es la distancia que recorre la luz, o cualquier otra radiación electromagnética, en un año trópico a través del espacio. Un año luz es igual a 9’4607×10¹² Km, ó 63.240 unidades astronómicas, ó 0’3066 parsecs.

La luz viaja por el espacio a razón de 299.792.458 m/s, una Unidad Astronómica es igual a 150 millones de Km (la distancia que nos separa del Sol). El pársec es una unidad galáctica de distancias estelares, y es igual a 3’2616 años luz o 206.265 unidades astronómicas. Existen para las escalas galácticas o intergalácticas, otras medidas como el kiloparsec (Kpc) y el megaparsec (Mpc).

Nos podríamos entretener para hallar la distancia que nos separa de un sistema solar con posibilidad de albergar vida y situado a 118 años luz de nosotros. ¿Cuándo llegaríamos allí?

Nuestros ingenios espaciales que enviamos a las lunas y planetas vecinos, viajan por el espacio exterior a 50.000 Km/h. Es una auténtica frustración el pensar lo que tardarían en llegar a la estrella más cercana Alfa Centauri a más de 4 años luz.

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La idea de que Agujeros negros gigantes podían activar los cuásares y las radiogalaxias fue concebida por Edwin Salpeter y Yakov Borisovich Zel´dovich en 1964. Esta idea era una aplicación obvia del descubrimiento de dichos personajes de que las corrientes de gas, cayendo hacia un agujero negro, colisionarían y radiarían.

Una descripción más completa y realista de la caída de corriente de gas hacia un agujero negro fue imaginada en 1969 por Donald Lynden-Bell, un astrofísico británico en Cambridge. Él argumentó convincentemente, que tras la colisión de las corrientes de gas, estas se fundirían, y entonces las fuerzas centrífugas las harían moverse en espiral dando muchas vueltas en torno al agujero antes de caer dentro; y a medida que se movieran en espiral, formarían un objeto en forma de disco, muy parecidos a los anillos que rodean el planeta Saturno: Un disco de Acreción lo llamó Lynden-Bell puesto que el agujero está acreciendo (todos hemos visto la recreación de figuras de agujeros negros con su disco de acreción).

En Cygnus X-1, en el centro galáctico, tenemos un Agujero Negro modesto que, sin embargo, nos envía sus ondas electromagnéticas de rayos X. En el disco de acreción, las corrientes de gas adyacentes rozarán entre sí, y la intensa fricción de dicho roce calentará el disco a altas temperaturas.

En los años ochenta, los astrofísicos advirtieron que el objeto emisor de luz brillante en el centro de 3C273, el objeto de un tamaño de 1 mes-luz o menor, era probablemente el disco de acreción calentado por la fricción de Lynden-Bell.

Normalmente pensamos que la fricción es una pobre fuente de calor. Sin embargo, puesto que la energía gravitatoria es enorme, mucho mayor que la energía nuclear, la fricción puede realizar fácilmente la tarea de calentar el disco y hacer que brille con un brillo 100 veces mayor que la galaxia más luminosa.

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Algunos datos relativos a la Nebulosa que hoy nos visita que he recogido de diversas fuentes para ustedes.

En el País.

La Nebulosa Roseta (NGC 2237) es una nebulosa de emisión que se encuentra a unos 3.000 años luz de distancia. Está en la constelación del Unicornio. Es una de las nebulosas más grandes y masivas conocidas. Debe su nombre a su forma evidente de una rosa. Su color rojizo es debido a la abundancia del hidrógeno que posee. La nebulosa Roseta es de difícil observación debido a su extensión y luminosidad.

En su centro se aprecia un grupo de estrellas que forman el cúmulo NGC 2244, también se puede observar la ausencia de materia, debido al agotamiento de la misma para la formación de las estrellas de NGC 2244. Este cúmulo abierto de estrellas se puede distinguir a simple vista.

En AstroMia.

¿Podría la Nebulosa Roseta tener cualquier otro nombre que luzca así de dulce? La sosa designación por parte del Nuevo Catálogo General de NGC 2237 no aparece disminuir la apariencia de esta floreada nebulosa de emisión.

Dentro de la nebulosa yace un cúmulo abierto de brillantes estrellas jóvenes designada como NGC 2244 Estas estrellas, formadas hace cuatro millones de años a partir de material nebular y vientos estelares, son claramente visibles en un agujero en el centro de la nebulosa, aislada por una capa de polvo y gas caliente. La luz ultravioleta que viene del cúmulo caliente causa en la nebulosa que lo rodea el brillo de ésta.

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