Cuando un astrofísico mira una galaxia que está a 1.000 millones de años-luz de nosotros, está mirando el pasado. La galaxia que ve es la galaxia que fue hace 1.000 millones de años, que es el tiempo que ha tardado su imagen en llegar a nosotros viajando a la velocidad de la luz. No estamos capacitados de ninguna manera para poder observar esa galaxia tal y como es ahora; la distancia que la separa de nosotros tiene que ser recorrida, y el viaje duró mil millones de años, así que cuando lleguemos allí, la galaxia habrá evolucionado y será muy diferente a como era cuando iniciamos el viaje. Incluso, si pudiéramos contemplar esa galaxia ahora mismo, se podría dar el caso de que, se hubiera fusionado con otra galaxia y se hayan transformado en una galaxia gigante.

La galaxia del Molinete fotografiada por el ‘Hubble’. (Foto: NASA)

El rayo de luz que es atraído por un agujero negro y desaparece en la singularidad, no puede volver para que lo podamos ver de nuevo. ¿que hay dentro de esa singularidad? ¿En qué se ha convertido la materia de esa estrella masiva que formó el Agujero Negro? Con razón, la Relatividad General de Einstein, deja de tener valor cuando llega a ese punto de la Singularidad, en ese momento, sólo nos vale una Teoría de la Gravedad Cuántica, y, eso, aún no existe…¡el misterio continúa!

La Entropía en el Universo es irreversible; el deterioro de los sistemas cerrados es imparable. Todo se transforma para convertir las cosas en otras diferentes. Son las leyes del universo, y a nosotros, simples mortales, sólo nos queda tratar de comprenderlas para obtener de ellas “tal como son” el mayor beneficio posible. Sin embargo, un día llegará en el que nuestra especie habrá alcanzado un grado de conocimiento y tecnología capaz de cambiar algunas cosas tales como, hacer habitables planetas que ahora están yermos, sin atmósfera y sus condiciones naturales son imposibles.

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El Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA capturó esta nube ondulante de gas interestelar frío y polvo emergiendo de una tempestuosa “guardería” estelar situada en la Nebulosa Carina, a 7500 años luz de distancia en la constelación austral de Carina. Esta columna de polvo y gas sirve como incubadora de nuevas estrellas y está repleta de actividad asociada a la formación estelar.

Estrellas calientes y jóvenes erosionan y esculpen las nubes en este paisaje de fantasía mediante el envío de intensos vientos estelares y abrasadora radiación ultravioleta. Las regiones de baja densidad de la nebulosa se destruyen mientras que las partes más densas resisten la erosión y se mantienen como gruesos pilares. En el interior oscuro y frío de estas columnas, nuevas estrellas continúan formándose.

En el proceso de formación de estrellas, un disco alrededor de la protoestrella acrece lentamente sobre la superficie de la estrella. Parte del material es expulsado a lo largo de los jets perpendicular al disco de acreción. Los jets tienen una velocidad de varios cientos de kilómetros por segundo. A medida que estos jets interaccionan con la nebulosa circundante, se crean pequeñas nebulosidades que brillan intensamente, llamados objetos Herbig-Haro (HH).

En la parte superior derecha de la imagen largas serpentinas de gas pueden ser vistas saliendo disparadas en direcciones opuestas del pedestal. Otro par de jets es visible en un pico en la parte superior del centro de la imagen. Estos chorros (conocido como HH 901 y HH 902, respectivamente) son las firmas comunes en los nacimientos de nuevas estrellas.

Esta imagen celebra el 20 aniversario del lanzamiento del Hubble y su puesta en órbita alrededor de la Tierra. La Camara 3 de Amplio Campo del Hubble ha observado el pilar de los días 1-2 de febrero 2010. Los colores de esta imagen compuesta se corresponden con el oxígeno (azul), hidrógeno y nitrógeno (verde) y azufre (rojo). Hay que reconocer que nuestro Universo es, ¡Una maravilla!

En el espacio profundo,en regiones lejanas estarán, situados otros mundos, en los que la vida surgirá. No es la Tierra el único planeta, dónde bullen los pensamientos, en otros mundos y otras “Tierras”, también bullen los sentimientos.

Los seres humanos no pudieron investigar el espacio interestelar hasta que comprendieron que el Sol es simplemente una estrella entre muchas, así también la comprensión de que vivimos en un Universo de galaxias dispersas por enormes extensiones de espacio exigió primero la comprensión del carácter de las nebulosas. Esto impliocaba comprender, no sólo la aparicnecia de las Nebulosas, sino así mismo conocer su composición química que nos llevó al origen de las ciencias espectroscópicas y a la astrofísica. Así supimios como se formaban las nuevas estrellas y también los mundos nuevos.

Estos lugares de inmensa belleza como el de la Nebulosa Eta Carinae, no se debe confundir con la nebulosa Homúnculo Eta Carinae. La Nebulosa de Carina (también conocida como la Gran Nebulosa de Carina, la nebulosa de Eta Carina, o NGC 3372) es una nebulosa brillante grande que rodea a varios cúmulos abiertos de estrellas. Eta Carinae y HD 93129A, dos de las estrellas más masivas y luminosas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, son algunas de ellas. La nebulosa se ​​encuentra a una distancia estimada entre 6.500 y 10.000 años luz de la Tierra. Al parecer, en la constelación de Carina, y está situado en el brazo de Carina-Sagitario. La nebulosa contiene varias estrellas de tipo O-.

La nebulosa es una de las mayores nebulosas difusas en nuestros cielos. Aunque es casi cuatro veces tan grandes y aún más brillante que la famosa Nebulosa de Orión, la Nebulosa de Carina es mucho menos conocido, debido a su ubicación lejos en el hemisferio sur. Fue descubierto por Nicolas Louis de Lacaille en 1751-52, desde el Cabo de Buena Esperanza.

Una estrella candente (más de 120.000 grados en su superficie, comparados con los 6.000 grados de nuestro Sol) calienta el centro de esta nebulosa. El color malva indica las zonas más calientes, que llegan a varias decenas de miles de grados. © ESO. Las estrellas de gran masa y calientes influyen enormemente su propio entorno, modelando el medio interestelar y sembrando el Universo de elementos químicos pesados, que encontramos actualmente a nuestro alrededor. Incluso son capaces de modificar la “estructura de las galaxias

Decimos que la ciencia camina sobre dos piernas, una Teórica (o dicho vagamente, la deducción) y la otra la Observación y la Experimentación (o inducción). Pero su progreso a menudo es menos un avance decidido que un movimiento vacilante. El caminar de la ciencia se parece a veces, al de un trovador ambulante que al de la trayectoria recta de unabanda militar. El desarrollo de la Ciencia recibe la influencia de las modas intelectuales, a menudo depende del desarrollo de la tecnología y, en cualquier caso, muy pocas veces puede ser planificado de antemano.pues su destino por lo común se desconoce. En el caso de la exploración del espacio intergaláctico, el primer paso lo dieron los teóricos -el filósofo Immanuel Kant y el matemático Johann Lambert-, a los que siguieron las observaciones del presciente astrónomo aficionado William Herschel.

Cuando Kant esribió por primera vez sobre cosmología aín no era Kant, el titán intelectual cuya unificación del empirismo y el racionalismo iba a iluminar y animar la filosofía del todo el mundo. Un día Kant leyó un libro: Una teoría original o nueva hipótesis sobre el universo, de un topógrafo y filósofo de la naturaleza inglés llamado Tomas Wright que, según él mismo decía, había aprendido astronomía para estar más cerca de Dios y sus libros y conferencias estaban llenos de lecciones morales y teológicas.

Las especulaciones cosmológicas de semejante pensador, de alguna manera, llev´ço a Kant a pensar y desarrollar sus ideas sobre un cosmos lleno de galaxias, o, Universos Islas como él las llamó: Un disco aplanado de estrellas, por eso Kant supuso que las estrellas de la Vía Láctea estaban dispuestas sobre un volumen de espacio en forma de disco. Tan estusiasmado estaba con la idea que escribió un libro.

Los brazos espirales de este tipo de galaxias son producidos por por la luz de millones de jovenes estrellas gigantes que arden intensamente y radian el el ultravioleta. Es cierto, como nos decía Kant que, las galaxias son como pequeños universos. La imagen que nosotros tenemos de Universo es reciente. En 1924 Edwin Hubble realizó la demostración definitiva de que las nebulosas espirales cantidades enormes de estrellas similares a nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las galaxias siendo inestables se revelan como estructuras fluidas en una transformación permanente. En 1960 se descubrieron los cuásares, este descubrimiento conllevó a un reto nuevo para comprender el Universo y afirmó la evolución de sus unidades básicas, las galaxias.

Un equipo encabezado por astrónomos chilenos encontró el cúmulo de galaxias más grande y poderoso del universo lejano. Esto valida el modelo de investigación cosmológico actual y da pistas para el entendimiento de fenómenos como la expansión y edad del universo.

Las galaxias tienden a agruparse, los grupos que se forman se denominan cúmulos. Estos cúmulos pueden ser de dos tipos, abiertos y globulares. (Nuestro grupo es conocido como grupo local, está compuesto por 27 miembros, de los cuales solo dos tienen tamaño apreciable)

Las galaxias se han formado a partir de una nube gaseosa protogaláctica. Debido al efecto de la propia gravedad de las galaxias, cualquier movimiento se aumenta debido a la ley de conservación del momento angular. Si la nube produce una rotación lenta, sus reservas de gas se transforman en estrellas y la galaxia que se origina tendría forma de elipsoide, dando lugar a una galaxia elíptica. Al contrario ocurre si el achatamiento de la galaxia es rápido, se creará un disco galáctico que formará nuevas estrellas en el futuro.

Un grupo de astrónomos europeos han empleado el ESO’s Very Large Telescope (European Southern Observatory) para descubrir y estudiar el cuásar más lejano encontrado hasta la fecha. Un quasar (acrónimo en inglés de quasi-stellar radio source) es una fuente astronómica de energía electromagnética, que incluye radiofrecuencias y luz visible. Actualmente pensamos que los cuásares son galaxias muy distantes y brillantes que están alimentadas por un gran agujero negro en su centro. Los resultados de este descubrimiento se publicaran en la edición de junio de la revista Nature.

Hoy nos parece normal que podamos señalar con cierta precisión las distancias a las que están situadas las estrellas y las galaxias pero, no siempre fue así y, en astronomía, las aproximaciones eran el pan de cada día. Calcular distancias con variables de hasta miles de años-luz era lo normal, no se contaba con las herramientas adecuadas para poder fijar con exactitud la situaci´çon de objetos lejanos.

El el añi 1952, el año anterior a la muerte de Hubble, Walter Baade anunció un una reunión de la Unión Astronómica Internacional celebrada en Roma que había descubierto un error en la determinación del valor período-luminosidad de las cefeidas, y la corrección de tal error hacía duplicar la escala de distancias cósmica. Posteriormente, el ex ayudante de Hubble, Allan Sandage, en colaboración con el astrónomo suizo Gustav Tammann, logró nuevos refinamientos de la escala de distancias, lo cual permitió a los astrónomos medir distancias de galaxias situadas a centenares y miles de millones de años-luz.

Los telescopios Subaru y Keck han hallado una nueva galaxia situada a 12.900 millones de años luz, lo que la convierte en la más lejana jamás observada. La luz de la galaxia, llamada SXDF-NB1006-2, ha tardado tanto tiempo en llegar hasta los telescopios terrestres, que lo que se está observando actualmente sólo tiene unos pocos miles de millones de años desde el Big Bang, es decir, probablemente sea una de las primeras galaxias que se formaron tras la creación del Universo.

El Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA ha encontrado dos agujeros negros supermasivos que crecen a un ritmo más rápido que sus galaxias. Este hallazgo, que será publicado en ‘The Astrophysical Journal’, desafía a las teorías actuales que señalan que estos agujeros negros crecen en el centro de las galaxias y al mismo ritmo que éstas.

Como habréis podido deducir por todo lo anteriormente expuesto y dicho, el Universo es algo inmenso que no deja de dar sorpresas y nos habla de lugares donde las energías de las estrellas ionizan regiones de años-luz de expansión, donde habitan agujeros negros masivos, en los que quásares de inmensas luminosidades destacan más que las propias galaxias que los contienen, donde Nebulosas de gran belleza generan nuevas estrellas y nuevos mundos al mismo tiempo que, las transiciones de fase que allí se producen, transmutan los elementos sencillos y más simples del Universo en otros más complejos y pesados. El Universo en fin, es ese “todo” dinámico en el que, reunidos en una gran familia, cohabitan las estrellas y los mundos junto con la vida que, con asombro, contempla todo este carrusel de energía luminosa en contínua transformación.

emilio silvera

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Este archivo es de dominio público porque fue creado por la NASA y,  «el material de la NASA no está protegido con copyright a menos que se indique lo contrario». Lo que veis está situado a unos doscientos kilómetros de Port Augusta en Australia del Sur, dentro de la accidentada región interior y en el límite de la llanura de Nullarbor, hay un gran lago seco.

De forma aproximadamente circular, el lago Acraman tiene un diámetro de unos treinta kilómetros. Aunque se parece a otras muchas cuencas saladas en esa parte de Australia, el Lacraman no es un lecho lacustre ordinario. Hace unos seiscientos millones de años un meteoro gigante cayó del cielo y abrió un enorme agujero en lo que ahora es la península Eyre. El agujero original media al menos noventa kilómetros de diámetro y varios kilómetros de profundidad. El lago Acraman de hoy es todo lo que queda de aquella monstruosa cicatriz, un testigo mudo de un antiguo cataclismo de proporciones inimaginables.

La erosión del cráter no ha permitido a los científicos calcular su diámetro exacto aunque las cifras que se manejan hablan de entre 85 y 90 kilómetros. En cuanto a su antigüedad, el impacto se data hace 590 millones de años. Estamos tranquilos en nuestros quehaceres del día a día, o, en nuestras casas ocupados en los más variados menesteres: una lectura, una película, charlando mientras nos tomamos un café… Y, pocas veces pensamos que, estamos expuestos a situaciones que, como la de arriba, pudiera acabar con nuestras esperanzas de futuro.

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Las reacciones de fusión son curiosamente escalonadas. . La reacción protón-protón empieza con el choque, en lo profundo del Sol, de dos protones que tienen la suficiente velocidad y buena suerte como para penetrar en la barrera de Coulomb. Si la colisión logra transformar uno de los protones en un neutrón -otro suceso bastante improbable, que requiere una interacción de fuerza débil llamada desintegración beta-, el resultado será un núcleo de hidrógeno pesado. La interacción libera un neutrino, que escapa del Sol, y un positrón que se sumerje en el gas circundante y de este modo ayuda a calentar el Sol. El protón medio del centro del Sol debe esperar más de treinta millones de años antes de tener la oportunidad de experimentar esta breve fiesta.

Pero el paso siguiente llega rápidamente. A los pocos segundos, el núcleo de hidrógeno pesado atrapa otro protón, transformandose en Helio 3 y liberando un fotón que aporta más energía al gas circundante. Los núcleos  de Helio 3 son raros, por lo que la mayoría deben esperar algunos millones de años más para encontrar un segundo núcleo de Helio 3. Entonces, los dos núcleos pueden fusionarse, formando un núcleo de helio estable y dos protones, que a su vez quedan libres para incorporarse al baile.

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Imaginemos una mente tan inteligente que, en todo instante, pudiera tener conocimiento de todas las fuerzas que controlan la Naturaleza y también, de las condiciones en que se encuentran en cada instante todas las entidades e consta el Cosmos “infinito”. Si esta mente tuviera una inteligencia suficiente para analizar todos esos datos, podría abarcar con una sola fórmula los movimientos de los cuerpos de mayor tamaño del universo y, los de los átomos más ligeros; para ella nada sería incierto; el futuro y el pasado estarían ambos ante sus ojos, no habría secretos ni misterios para ella y, si eso fuese posible…¿sería una mente feliz?

Elequivalente de esa mente poderosa podría ser un superordenador que conocería las posiciones y las velocidades de todaslas partículas del universo, y pudiera utilizar las leyes de Newton y las que describen las fuerzas de la Naturaleza (como la Gravedad y el electromagnetismo), no solo para predecir la trayectoria futura de cada partícula, sino para averiguar toda la historia de su procedencia -porque en las leyes de Newton no hay nada que revele la dirección del tiempo y funcionan de la misma manera si éste transcurre en sentido contrario, como podemos ver fácilmente si nos imaginamos el proceso inverso del hipotético choque entre dos mundos, o, si invertimos los mocimientos orbital de todos los planetas del Sistema solar-.

No exioste flecha del tiempo en las leyes de Newton y, según Laplace y muchos otros, estas leyes parecen describir un mundo completamente determinista en el cual el pasado y el futuro están fijados de una manera rígida y no existe lugar para el libre Albedrío.

Lo que ninguno de estos científicos parece haber observado es que el argumento fundamental se desploma si, en cualquier momento y lugar del universo, se produce una colisión simultánea entre tres partículas -aunque la valoración si esto sería suficiente para restablecer el libre albedrío es una cuestión cuya discusión prefiero dejar a los filósofos.

Según las leyes de Newton, las colisiones entre pares de objetos son perfectamente reversibles. La imagen resulta igualmente plausuble con independencia de cómo tracemos la “Flecha del Tiempo”.

Este mismo problema relativo al Tiempo se planteó a partir de uno de los mayores triunfos de la física del siglo XIX: la investigación de la naturaleza de la luz y de otras formas de radiación electromagnética, que tuvo su momento culminante en la obra del escocés James Clerk Maxwell. La explicación dada por Maxwell sobre la radiación electromagnética se basaba en la obra de Michael Faraday que fue el primero en proponer la existencia de un “campo” eléctrico y magnético que surgían en torno a imanes y objetos que poseyeran carga eléctrica.

Fue Faraday el que propuso que la luz podía estar producida por algún tipo de vibración de las lineas de fuerzas asociadas con umánes y partículas cargadas, que vibrarían como lo hacen las cuerdas de un violún al ser pulsadas. Faraday, un esencial experimentador, carecía de los conocimientos necesarios para formular las ecuaciones que expresaran sus ideas.  La llegada de Maxwell solucionó aquel problema y, viendo con diáfana claridad todo lo que Faraday había hecho y lo que sus propuestas implicaban, desarrollo el trabajo que termino en 1860 y, mediante cuatro ecuciones vectoriales, demostró al mundo que, todos los fenómenos eléctricos y magnéticos conocidos en aquella época, incluído el comportamiento de la luz, podían describirse mediante su conjunto de su cuatro ecuaciones. Estas ecucianes eran para las radiaciones y para los campos electromagnéticos lo que las leyes de Newton para la materia sólida.

Entre los dos, Newton y Maxwell aportaron el conjunto de herramientas matemáticas para controlar todo lo que la Física conocía a mediados del siglo XIX. Por otra parte, lo más maravilloso de las ecuaciones de Maxwell era que, sin que se hubiera pedido, proporcionaba una descripción de la luz -las ecuciones se crearon para describir otros fenómenos electromagnéticos, pero incluían en sí misma una solución que describía las ondas electromagnéticas que se desplazaban por el espacio as cierta velocidad-. Esta velocidad es, exactamente, la velocidad de la luz, es decir 299.792,458 k/s que, ya había quedado bien determinada en la década de 1860 y pronto se podría medir con una precisión aún mayor que nos llevó a la que hoy conocemos y que arriba dejo reseñada.

¿Qué es lo que dicen en conjunto? Son la descripción del campo electromagnético: el campo eléctrico, el campo magnético, su origen, comportamiento y relación entre ellos, incluyendo las ondas electromagnéticas como la luz. Básicamente, con estas ecuaciones es posible saber cómo va ser y cómo va a comportarse el campo electromagnético en una región determinada, a partir de las cosas que hay allí. La contrapartida, es decir, qué le pasa a las cosas que hay allí a partir del campo electromagnético, está descrita por la fuerza de Lorentz, de la que no vamos a hablar hoy. El conjunto de estas ecuaciones describe cosas como la corriente eléctrica, los imanes, los rayos, la electricidad estática, la luz, las microondas, la radio… vamos, son un filón.

Hay un par de cosas más que es conveniente saber sobre estas cuatro ecuaciones. La primera es que, expresadas matemáticamente o en lenguaje común, representan leyes físicas. No tienen demostración, sino que juntas constituyen una teoría que ha sido verificada experimentalmente. Dicho de otro modo, si alguien realizase experimentos que nos demuestren que estas ecuaciones son una estupidez, las tiraríamos a la basura y a otra cosa, mariposa. Sin embargo, esto no ha sucedido así ni es probable que suceda: más bien hemos ido comprobando aspectos en los que se acercan a la realidad pero fallan ligeramente, de modo que las hemos ido modificando para tener en cuenta cosas como la cuántica o la relatividad. Eso sí, el espíritu y el significado último siguen siendo básicamente los mismos.

                   Ampère, Coulomb, Gauss, Ørsted, Faraday (escondido, su timidez no le deja asomarse).

El segundo detalle a tener en cuenta es que, como veremos en el siguiente epígrafe, las ecuaciones originales no eran cuatro y las que usamos hoy en día no son exactamente las mismas que propuso James Clerk Maxwell. El bueno de James utilizó algunas otras magnitudes diferentes, y unas cuantas ecuaciones más, mientras que fue Oliver Heaviside quien hizo un pulido, remodelación y lavado de cara que nos proporcionó lo que ves arriba y sus otros equivalentes matemáticos.

Es más, de las cuatro ecuaciones de arriba, la única en la que Maxwell hizo una contribución concreta y novedosa es la última, de modo que cada una de las cuatro ecuaciones llevan el nombre de otro científico –quien propuso cada una–, con el propio Maxwell compartiendo honor en esa última. Puede que al leer esto hagas una mueca de desdén a este escocés genial, pero creo que sería una equivocación: a menudo, el genio está en sintetizar, no en crear. Como veremos en un momento, muchos científicos habían ido descubriendo pinceladas del comportamiento eléctrico y magnético de las cosas, pero eran eso, retazos. Hacía falta un auténtico genio para relacionar unas ideas con otras y mirar las cosas como un todo, y ese genio fue Maxwell. Pero veamos, brevemente, cómo sucedió todo.

A pesar de que Eddington se refiere a la dirección del tiempo desde un punto de vista netamente relacionado con la física,  nuestra experiencia diaria no puede escapar a su razonamiento. Supongamos observamos una copa de cristal que cae de una mesa, y al llegar al piso se rompe en mil pedazos que se esparcen por varios metros cuadrados del piso. Nuestra experiencia indica que la “copa entera” pertenece al pasado, y que la dirección en que fluye el tiempo es la contiene en su futuro una copa hecha añicos. Si alguien filmase ese evento  y nos proyectase la película en sentido inverso, cuando viésemos un montón de trozos de vidrio que salen disparados en la misma dirección, chocan y se funden creando una copa que salta hacia arriba de la mesa, sabríamos de inmediato que algo está mal. Ese tipo de acontecimiento -en general- no tiene lugar en nuestro universo.

Podríamos estar hablando de conceptos aparentemente inconexos y, no tendríamos tiempo, durante todo el día, para finalizar lo que nos dictan los pensamientos que acuden en tropel a nuestras mentes, así que, lo dejaremos aquí por hoy y,lo que hemos tratado quizá, con userte, haga pensar a alguno de ustedes lectores que, quisiera profundizar más sobre los conceptos tratados.

emilio silvera

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