El Universo…Siempre el Universo.

Conozcamos a nuestras vecinas

Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia satélite de nuestra propia Vía Láctea, es una de las maravillas del firmamento del hemisferio sur. Esta pequeña galaxia (la cual recibió su nombre en honor al navegante portugués del s. XVI Fernando de Magallanes) forma parte de la constelación del Tucán; más concretamente, se encuentra en una de las “alas” del pájaro. Las imágenes de sus estrellas, así como del gas y el polvo que contiene, son un objetivo frecuente de los telescopios ópticos.

Sorprendentemente, esta galaxia también tiene una cola. Como como podemos ver en esta imagen mosaico del telescopop espacial Spitzer, coloreada artificialmente, la cola se extiende hacia la derecha hasta el límite del ala del tucán. Probablemente, esta cola se formó debido a que las mareas gravitatorias arrancaron polvo, gas, y algunas estrellas recien nacidas de la masa principal de la galaxia. Dos cúmulos de dichas estrellas se pueden apreciar como puntos rojos en la cola, calentando las nubes de polvo donde se originaron.

Esta Imagen nos permite dar una nueva mirada a nuestra antigua compañera, la Gran Nube de Magallanes.

11 Septiembre, 2006 Spitzer/NASA – CA) Astrónomos captaron esta imagen de la galaxia vecina Gran Nube de Magallanes mediante el Telescopio Espacial Spitzer, que ve el cielo en infrarrojo. Aquí pueden seguir el proceso de cómo el polvo estelar es reciclado en las galaxias.El retrato cósmico muestra esta galaxia enana e irregular, que lleva el nombre del explorador portugués Fernando de Magallanes, el primer explorador europeo en observar esta difusa luminosidad durante su viaje alrededor del mundo hace casi 500 años.Es justamente el ciclo del polvo estelar, lo que estudian los astrónomos con este instrumento en esta galaxia. El polvo es formado en las estrellas y expulsado al espacio en sus ciclos finales, donde mezclado con nubes de gases es reciclado en nuevas estrellas y posiblemente en planetas como el nuestro.

Una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea, en la que se aprecian cúmulos globulares y brillantes explosiones de supernovas.

La Gran Nube de Magallanes (GNM) está en la constelación El Dorado y se encuentra a sólo 160.000 años luz de nuestra Vía Láctea, muy cerca en escala cósmica, lo que permite estudiarla con detalle, según explica la ESO en un comunicado.
Es además una de las galaxias que forman el Grupo Local que rodea a la Vía Láctea, y aunque es enorme en escala humana, es considerada enana, ya que posee una décima parte de la masa de nuestra galaxia y abarca sólo 14.000 años luz, comparados con los 100.000 años luz de nuestra Vía Láctea.

La Gran Nube de Magallanes ha experimentado espectaculares muertes de estrellas, como se vislumbra en la parte superior de la fotografía, donde aparece el vestigio de una supernova, una tenue nube de gas ardiente llamada DEM L 190, que posee unos 30 años luz de extensión.

En el centro, donde alguna vez ardió la estrella, ahora hay una estrella de neutrones, con un campo magnético extremadamente poderoso.

En la imagen también se aprecian vastos cúmulos globulares, que son colecciones de cientos de miles de estrellas unidas por la gravedad en forma casi esférica, abarcando unos pocos años luz de extensión. Uno de ellos es el blanco y borroso cúmulo ovalado de estrellas que aparece en la parte superior central de la fotografía.

Se trata de NGC 1978, un cúmulo globular inusualmente masivo que se cree que sólo tiene 3500 millones de años.
La presencia de un objeto de este tipo en la GNM lleva a los astrónomos a pensar que esta galaxia tiene una historia de activa formación estelar más reciente que nuestra Vía Láctea.

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 solo 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 continua expandiéndose.

La expansión del joven Universo continuó imparable, la temperatura fue descendiendo y la simetría se rompió lo que dio lugar a que dónde 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, 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.

Es una estrella gigante que se apagó hace 13.000 millones de años y cuyo último resplandor llegó a la Tierra hace apenas una decena de meses (NATURE).

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, berilio, Litio, carbono, oxigeno, magnesio, neón,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 cargadas de materiales complejos que, se dispersó por el 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 y bioquímicos de los que estamos hechos, no estaríamos aquí. Debajo podeís ver una conocida Nube interestelar bien conocida de todos en la que, estrellas nuevas radiantes, nace cada día para durar miles de millones de años y, posiblemente, dar la vida a algún planeta con la suerte de “nacer” en el lugar adecuado.

Aparte de estas nebulosas, Orión contiene muchísimas más,es una región muy rica, el sueño de cualquier astrónomo que, sin moverse de ahí en toda su vida propfecional, podría aprender muchísimo de los mecanismos de los que se vale el Universo para conformar sus maravillosos objetos “inertes” y, también “vivientes”.

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 (bueno, todos no) para atender a la lógica y a la realidad de los hechos. Aprendimos de nuestros propios errores y de la Naturaleza.

¿Qué podrían sentir, aquellos primeros seres humanos, ante cielos como el que arriba podemos contemplar? Si mentalmente nos trasladamos a aquel tiempo, veremos con toda normalidad que, acudiéramos a las divinidades para explicar aquellas inmensas manifestaciones de la naturaleza.

Como ya se dijo en otras ocasiones, ahora sabemos (más o menos) de donde vinimos, qué debemos hacer para continuar aquí sin estropearlo todo, y, seguramente, con poco margen de error, podríamos decir también hacia donde nos dirigimos. Claro que, para que ello sea posible, habrá que continuar con el estudio del Universo por medio de la Astronomía, la Astrofísica y la Cosmología, ciencias que, con la ayuda de la Física y de las Matemáticas, de seguro, que nos llevará a la meta soñada: ¡Conocer el Universo!

Nuestro Modelo más aceptado nos dice que el Big Bang surgió de una singularidad de energía y densidad infinitas que, al explotar, se expandió y creó el tiempo, el espacio y la materia. Claro que, esa explicación es simple y no nos dice nada. El desarrollo de lo que conocemos como Universo es complejo y, poder pormenorizarlo aquí, sería imposible. Sabemos que existe algo llamado Entropía que, con el paso del Teimpo, lo va deteriorando todo, es decir, en un Sistema Cerrado (el Universo se podría considerar Así) todo se va desgastando y cada vez, hay menos energía para realizar el trabajo que se necesita para continuar la evolución. Y, si eso es así, parece que el destino del Universo será la muerte por esa falta de actividad.

Diagrama de Hertzsprung-Russell. Las enanas blancas son las más próximas a la esquina inferior izquierda porque tienen poca masa y muy poca luminosidad. El origen de estos cuerpos es progresivo y suave. En las estrellas maduras las capas más exteriores están muy expandidas en sus transformaciones a estrellas de la rama asintótica gigante y poco a poco se desprenden de su agotado núcleo. Cuando finalizan las reacciones de fusión, el núcleo se contrae y se calienta aunque sin llegar a la temperatura de ignición de la siguiente fase. Antes de llegar a dicha temperatura los electrones se degeneran y detienen el proceso.

Se forma así una enana blanca con una temperatura de partida en su núcleo de entre 100 y 200 millones de grados que se irá enfriando paulatinamente. El material desprendido formará, a su vez, una nebulosa planetaria en cuyo centro estará la enana blanca. La enana blanca, una vez formada, va enfriándose y apagándose paulatinamente, de un color azul intenso pasará a un color rojizo, y después pasará al infrarrojo, con el tiempo la temperatura se igualará con la radiación de fondo del Universo hasta, hipotéticamente, terminar siendo una enana negra, y vagar por el espacio indefinidamente. Para tomar conciencia de la lentitud del enfriamiento de las enanas blancas, cabe tener presente que el universo continúa expandiéndose, y se estima que en cuestión de 10¹⁹ a 10²⁰ años, las galaxias se desvanecerán, ya que las estrellas de las que están formadas se dispersarán por el espacio intergaláctico. Pues bien, se piensa que las enanas blancas sobrevivirán a este hecho, aunque bien es cierto que una colisión fortuita entre enanas blancas podría dar lugar a una estrella capaz de producir reacciones de fusión nuclear (fusionando helio ó carbono en vez de hidrógeno), o a una enana blanca muy masiva que diera lugar a una supernova del tipo IaSe cree que el tiempo de vida de una enana blanca es similar al tiempo de vida media del protón, que se estima desde los 10³² a los 10⁴⁹ años según algunas teorías de la gran unificación. Si estas teorías fueran erróneas, el protón debería decaer mediante complejos procesos nucleares, o formando agujeros negros virtuales mediante procesos de gravedad cuántica, y en este caso la vida media del protón se situaría sobre los 10²⁰⁰ años. Si tomamos como cierto que los protones se desintegran, la masa de la enana blanca disminuiría muy lentamente a causa de la desintegración de sus núcleos atómicos, hasta llegar a tal punto en el que se convertiría en un pedazo de materia no degenerada, y finalmente desaparecería por completo.

Las estrellas de Neutrones, siguen el mismo procedimiento de las enanas blancas y parten de una estrella más masiva. Allí, al final de sus vidas, cuando toda la estrella moribunda queda a merced de la Gravedad que la quiere comprimir más y más, los electrones y protones se ven estrujados los unos contra los otros y, siguiendo el Principio de exclusión de Pauli (los fermiones no pueden ocupar el mismo lugar) el electrón y el protón se fusionan y se convierten en Neutrones que, al ser literalmente aplastado los unos contra los otros, se degeneran hasta el punto de que, son capaces de hacer frente a la gravedad que detienen y la estrella de Neutrones queda, así, estabilidad. Este tipo de estrella de densidad considerable, es digna de erstudio por los campos magnéticos que genera.

De los Agujeros Negros que se forman a partir de estrellas masivas que, al final de sus vidas explosionan en supernovas o hipernovas, ni la degeneración de electrones o neutrones pueden frenar a la Gravedad, la inmensa masa gana la partida y la Gravedad contrae y contrae a la estrella original hasta el punto de hacerla desaparecer de nuestra vista cuando alcanza el punto de la singularidad. Los demás detalles uya os son conocidos.

Como contraposición a estas enormes densidades de las enanas blancas, estrellas de neutrones y Agujeros Negros, existen regiones del espacio que contienen menos galaxias que el promedio o incluso ninguna galaxia; a estas regiones las conocemos como vacío cósmico. Han sido detectados vacíos con menos de una décima de la densidad promedio del Universo en escalas de hasta 200 millones de años luz en exploraciones a gran escala.

Estas regiones son a menudo esféricas. El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra aproximadamente 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacios no es sorprendente, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes.

Mientras que en estas regiones la materia es muy escasa, en una sola estrella de neutrones, si pudiéramos retirar 1 cm³ de su masa, obtendríamos una cantidad de materia increíble. Su densidad es de 10¹⁷ kg/m³, los electrones y los protones estan tan juntos que se combinan y forman neutrones que se degeneran haciendo estable la estrella de ese nombre que, después del agujero negro, es el objeto estelar más denso del Universo.

Es interesante ver cómo a través de las matemáticas y la geometría, han sabido los humanos encontrar la forma de medir el mundo y encontrar las formas del Universo. Pasando por Aristarco, Arquímedes, Euclides, Pitágoras, Newton o Gauss, Riemann (entre otros), siempre hemos tratado de buscar las respuestas de las cosas por medio de las matemáticas.

                                                                               Nos gustaría saber cómo llegan esas ideas a nuestras mentes.

Arthur Clarke nos hablaba de las nuevas tecnologías como una especie de magia. Pero también es magía el hecho de que, en cualquier tiempo y lugar, de manera inesperada, aparezca una persona dotada de condiciones especiales que le permiten ver, estructuras complejas matemáticas que hacen posible que la Humanidad avance considerablemente a través de esos nuevos conceptos que nos permiten entrar en espacios antes cerrados, ampliando el horizonte de nuestro saber.

Recuerdo aquí uno de esos extraños casos que surgió el día 10 de Junio de 1.854 con el nacimiento de una nueva geometría: La teoría de dimensiones más altas que fue introducida cuando Georg Bernhard Riemann dio su célebre conferencia en la facultad de la Universidad de Gotinga en Alemania. Aquello fue como abrir de golpe, todas las ventanas cerradas durante 2.000 años, de una lóbrega habitación que, de pronto, se vé inundada por la luz cegadora de un Sol radiante. Riemann regaló al mundo las sorprendentes propiedades del espacio multidimensional.

Su ensayo de profunda importancia y elegancia excepcional, “sobre las hipótesis que subyacen en los fundamentos de la geometría” derribó pilares de la geometría clásica griega, que habían resistido con éxito todos los asaltos de los escépticos durante dos milenios. La vieja geometría de Euclides, en la cual todas las figuras geométricas son de dos o tres dimensiones, se venía abajo, mientras una nueva geometría riemanniana surgía de sus ruinas. La revolución riemanniana iba a tener grandes consecuencias para el futuro de las artes y las ciencias. En menos de tres decenios, la “misteriosa cuarta dimensión” influiría en la evolución del arte, la filosofía y la Literatura en toda Europa. Antes de que hubieran pasado seis decenios a partir de la conferencia de Riemann, Einstein utilizaría la geometría riemanniana tetradimensional para explicar la creación del Universo y su evolución mediante su asombrosa teoría de la relatividad general

Einstein andaba ya un poco agotado cuando, la suerte, le trajo a sus manos la Conferencia de Riemann.

Para asombro de Einstein, cuando tuvo ante sus ojos la conferencia de Riemann de 1.854, que le había enviado su amigo Marcel Grossman, rápidamente se dio cuenta de que allí estaba la clave para resolver su problema. Descubrió que podía incorporar todo el cuerpo del trabajo de Riemann en la reformulación de su principio. Casi línea por línea, el gran trabajo de Riemann encontraba su verdadero lugar en el principio de Einstein de a relatividad general. Esta fue la obra más soberbia de Einstein, incluso más que su relatividad especial que, de esta manera quedaba ampliada y completa, ahora la descripción del Cosmos sería completa.

La relatividad general, sus ecuaciones de campo, superaba a la celebrada ecuación E=mc². La reinterpretación física de la famosa conferencia de Riemann se denomina ahora relatividad general, y las ecuaciones de campo de Einstein se sitúan entre las ideas más profundas de la historia de la ciencia.

La Astronomía y la Astrofísica son tan importantes que sin ellas, nunca podríamos descubrir los grandes misterios que la humanidad tiene planteados, ni contestar preguntas como:

¿Qué es y donde está la energía y la materia oscura?

Sí, sabemos que su presencia puede ser inferida por sus efectos sobre los movimientos de las estrellas y galaxias, aunque no puede ser observada directamente debido a que emite poca o ninguna radiación. Se piensa que algo más del 90% de la masa del Universo se encuentra en alguna forma de materia oscura. Existen evidencias de materia oscura en las galaxias espirales en sus curvas de rotación. La existencia de materia oscura en los cúmulos ricos de galaxias puede ser deducida por el movimiento de las galaxias constituyentes.

Una parte de esta materia oscura puede encontrarse en forma de estrellas poco masivas u objetos con masa del orden de la Júpiter; dicha materia normal se describe como bariónica (los bariones son los protones, neutrones y otras partículas formadoras de materia que podemos ver). Por otra parte, también puede existir materia oscura en el espacio entre galaxias, ese espacio que llamamos vacío y que en realidad está abarrotado de partículas virtuales que aparecen sin saber de donde y en manos de una millonésima de segundo desaparece sin que sepamos a donde, y que, podría hacer aumentar la densidad media del Universo hasta la Densidad Crítica requerida para invertir la expansión actual.

Si la teoría del Bing Bang es correcta, como parece que lo es, debe de existir una gran proporción de materia oscura en forma no bariónica (que no podemos ver), quizás axiones, fotinos o neutrinos masivos, supervivientes de las etapas tempranas del Big Bang y, ¿ por qué no ?, también podríamos suponer que la materia oscura que tanto nos preocupa pudiera estar encerrada dentro de las singularidades de tantos y tantos Agujeros Negros que se han debido formar a lo lardo de los 13.500 millones de años que es la edad del Universo.

Los agujeros negros, cuya existencia se dedujo por Schwrrschild en 1.916, a partir de las ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general, son objetos supermasivos, invisibles a nuestra vista (de ahí su nombre) del que no escapa ni la luz, tal es la fuerza gravitatoria que generan, incluso se engullen la materia de sus vecinas, objetos estelares como estrellas que osan traspasar el cinturón de seguridad que llamamos horizonte de sucesos.

Pués bien, si en el Universo existen innumerables agujeros negros, por qué no creer que es uno de los candidatos más firmes para que sea la buscada “materia oscura”.

Se han expuesto una variada cantidad de teorias sobre la procedencia y el lugar en el que habita la materia oscura, todas ellas (como ocurre con las teorías no comprobadas) tratan de dar ideas.

Si existe, ¿Cómo será esa 5ª Dimensión?

Para mí particularmente, sin descartar absolutamente nada de lo anterior ( cualquier teoría podría ser la cierta ), incluso que la denominada Materia Oscura este situada en la Quinta Dimensión y, nos llegan sus efectos a través de fluctuaciones del ” vacío ” que, de alguna manera, deja pasar a los gravitones que transportan la fuerza gravitacional que emite dicha materia y, sus efectos, se dejan sentir en nuestra parte del Universo haciendo que las Galaxias se alejan las unas de las otras a mayor velocidad que la que tendrían si el Universo estuviera poblado sólo de la matería bariónica que nos rodea.

Claro que, mi pensamiento, es eso, una teoría más de las muchas que circulan. A veces, me sorprendo al escuchar como algunos Astrofísicos de reconocido nombre, sin pudor alguno, dogmatizan hablando de estas cuestiones sobre las que no tienen la menor certeza.

Es difícil para los Astrónomos explicar como se formaron las estrellas, la expansión de Hubble lo hace imposible, ya que, toda la materia se habría expandido a grandes distancias sin dar lugar a la opción de la formación de las estrellas y las galaxias. Sin embargo, ocurrió, las estrellas y las galaxias se pudieron formar. Eso, al menos para mí, quiere decir que en el lugar estaba presente una forma de materia que sí generaba fuerza de gravedad, que hizo posible el milagro. Era (creo) la “Materia Oscura” que, estaba allí la primera, antes de que la que conocemos como bariónica, emisora de radiación, hiciera acto de presencia en el Universo.

De todas las maneras, incluso la denominación dada: “Materia Oscura”, delata nuestra ignorancia.

La primera revolución de la Física se produjo en 1.905, cuando Albert Einstein con su relatividad especial nos ayudo en nuestra comprensión de las leyes que gobiernan el Universo. Esa primera revolución nos fue dada en dos pasos: 1905 la teoría de la relatividad especial y en 1.915, diez años después, la teoría de la relatividad general. Al final de su trabajo relativista, Einstein concluyó que el espacio y el tiempo están distorsionados por la materia y la energía, y que esta distorsión es la responsable de la gravedad que nos mantiene en la superficie de la Tierra, la misma que mantiene unidos los planetas del Sistema Solar girando alrededor del Sol y, también la que hace posible la existencia de las Galaxias.

Nos dio un conjunto de ecuaciones a partir de los cuales se puede deducir la distorsión del tiempo y del espacio alrededor de objetos cósmicos que pueblan el Universo y que crear esta distorsión en función de su masa. Se han cumplido 100 años desde entonces y miles de físicos han tratado de extraer las predicciones encerradas en las ecuaciones de Einstein (sin olvidar a Riemann ) sobre la distorsión del espaciotiempo.

Ahora, es tiempo ya, de que pronto aparezca alguien que revolucione de nuevo la Astrofísica y la Cosmología con el descubrimiento de nuevos secretos que el Universo encierra que, como la “Materia Oscura” nos tiene en una zona de penumbra de la que es imperioso salir, y, eventos como el año Internacional de la Astronomía 2009, que en España se denomina AIA-IYA2009, son del máximo interés para que ello pueda suceder.

Así que:

El Universo real está constituido en su mayoría por espacios aparentemente vacíos, existiendo materia concentrada en galaxias formadas por estrellas y gas (también planetas, quásares, púlsares, cometas, estrellas enanas blancas y marrones, estrella de neutrones, agujeros negros y otros muchos objetos espaciales). El Universo se esta expandiendo, las galaxias se alejan continuamente los unas de las otras. Existe una evidencia creciente de que existe una materia oscura invisible, no bariónica, que puede constituir muchas veces la masa total de las Galaxias visibles. El concepto más creíble del origen del Universo, es la teoría del Big Bang de acuerdo con la cual el Universo se creó a partir de una singularidad infinita de energía y densidad a inmensas temperaturas de millones de grados K, hace ahora unos 15.000 millones de años.

Los científicos y estudiosos del Universo han especulado mucho con la clase de Universo que nos acoge, y para ello, han realizado las más diversas teorías de universo abierto, universo cerrado, universo estacionario, universo en expansión, inflacionario, estático, oscilatorio.. Pero, ¿Cuál tenemos?

emilio silvera

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