No varían con el paso del Tiempo. Existen muchas constantes físicas; algunas de las más conocidas son la constante de Planc racionalizada , la constante de gravitación , la velocidad de la luz , la permitividad en el vacío , La constante de estructura fina α, la permeabilidad magnética en el vacío y la carga elemental . Todas éstas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Según todos los indicios de los que podemos disponer, si esas constantes hubieran tenido variables, en tan sólo unas simples fracciones infinitesimales de millonésimas, la vida, no habría podido surgir en nuestro planeta.

Muchos han sido los que se han sentido atraídos por las posibles consecuencias biológicas de las teorías cosmológicas en que las “constantes” tradicionales cambian con el paso del tiempo o donde los procesos gravitatorios se despliegan de acuerdo con un reloj cósmico diferente del de los procesos atómicos (¿será precisamente por eso que la relatividad general – el cosmos –, no se lleva bien con la mecánica cuántica – el átomo –?).

La radiactividad natural es el proceso de emisión espontánea de radiaciones por parte de núcleos atómicos inestables, que se fisionan y se transforman en otros núcleos. No hace mucho tiempo que sabemos de ella. Las radiaciones nos llegan de distintas fuentes,  estamos constantemente expuestos  a radiaciones naturales.

Universos de dos tiempos habían sido propuestos por Milne y fueron las primeras sugerencias de que G podría no ser constante. Unos procesos, como la desintegración radiactiva o los ritmos de interacción molecular, podrían ser constantes sobre una escala de tiempo pero significativamente variables con respecto a la otra. Esto daba lugar a un escenario en el que la bioquímica que sustentaba la vida sólo se hacía posible después de una particular época cósmica, y, algunos, como Haldane,  han sugerido que:

“Hubo, de hecho, un momento en el que se hizo posible por primera vez la vida de cualquier tipo, y las formas superiores de vida sólo pueden haberse hecho posibles en una fecha posterior.  Análogamente, un cambio en las propiedades de la materia puede explicar algunas de las peculiaridades de la geología precámbrica.”

Este imaginativo escenario no es diferente del que ahora se conoce como “equilibrio interrumpido”, en el que la evolución ocurre en una sucesión discontinua de brotes acelerados entre los que se intercalan largos periodos de cambio lento. Sin embargo, Haldane ofrece una explicación para los cambios.

Lo que tienen en común todas estas respuestas a las ideas de Eddington y Dirac es una apreciación creciente de que las constantes de la naturaleza desempeñan un papel cosmológico vital en el Universo para todo lo que contiene y, sobre todo, para la vida de las estrellas y, también, para la vida de seres como nosotros que, con unas constantes diferentes, simplemente no estaríamos aquí.

El mayor misterio que rodea a los valores de las constantes de la naturaleza es sin duda la ubicuidad de algunos números enormes que aparecen en una variedad de consideraciones aparentemente inconexas. El número de Eddington es un ejemplo notable. El número total de protones que hay     dentro del alcance del universo observable esta próximo al número

10⁸⁰

Si preguntamos ahora por la razón entre las intensidades de las fuerzas electromagnéticas y gravitatoria entre dos protones, la respuesta no depende de su separación, sino que es aproximadamente igual a

10⁴⁰

Es un misterio. Es bastante habitual que los números puros que incluyen las constantes de la naturaleza difieran de 1 en un factor del orden de 10², ¡pero 10⁴⁰, y su cuadrado 10⁸⁰, es rarísimo! Y esto no es todo. Si seguimos a Max Planck y calculamos en valor estimado para la “acción” del universo observable en unidades fundamentales de Planck para la acción, obtenemos.

10¹²⁰

Existe un lazo entre la estructura del universo en conjunto y las condiciones locales internas que se necesitan para que la vida se desarrolle y persista. Si las constantes tradicionales varían, entonces las teorías astronómicas tienen grandes consecuencias para la biología, la geología y la propia vida.

No podemos descartar la idea ni abandonar la posibilidad de que algunas “constantes” tradicionales de la naturaleza pudieran estar variando muy lentamente durante el transcurso de los miles de millones de años de la historia del universo. Es comprensible por tanto el interés por los grandes números que incluyen las constantes de la naturaleza. Recordemos que Newton nos trajo su teoría de la Gravedad Universal, que más tarde mejora Einstein y que, no sería extraño, en el futuro mejorará algún otro con una nueva teoría más completa y ambiciosa que explique lo grande (el cosmos) y lo pequeño (el átomo), las partículas (la materia) y la energía por interacción de las cuatro fuerzas fundamentales.

                                                                                                       Gravitación universal de Isaac Newton.

Aquí, hablamos de lo que pasaría con la vida en caso de que esas constantes universales pudieran variar con el tiempo, y, según todos los indicios, la cosa no pinta nada bien.

La Carga del electrón, la Constante de Planck, la Constante Gravitacional, la masa en reposo del electrón, protón o neutron, o, la velocidad de la luz, se tienen todas por constantes de la naturaleza, es decir, no varían con el paso del tiempo, y, los cálculos que se han realizado en el sentido de una pequeña variación en alguna de ellas, son catastróficas, por ejemplo, si la carga del eletrón, variará, tan solo una diez millónesima, sería más que suficiente para que no se conformaran los átomos y, la materia no podría existir tal como la conocemos y, siendo así (que lo es) ¿qué pasaría con la vida?

Bueno, el cambio de las constantes no es que pusiera el mundo del revés, sino que, simplemente, el mundo tal como lo conocemos, no sería. Igualmente, el Universo sería también distinto y, vaya usted a saber que clase de universos y mundos serían. ¿Un electrón diferente? ¿Qué pasaría con los átomos y la materia, y las estrellas y…nosotros?

El Universo es como es gracias a equilibrios entre fuerzas y, por ejemplo, en un átomo la carga negativa de los electrones es similar a la carga positiva de los protones, y, tal equilibrio de fuerzas hace posible la estabilidad para que se formen y se junten para formar moléculas y materia. En las estrellas, una fuerza, la fusión tienede a expandir a la estrella, otra fuerza, la de Gravedad, tiende a comprimirla, y, de esta manera, aparece el equilibrio necesario para que las estrellas brillen durante miles de millones de años y lancen al espacio interestelar su luz y su calor, creen elementos complejos, y, en su final, hagan que sea posible sembrar de materiales diversos en inmensas nubes la materia primigenia para la vida, y, todo ello, en presencia de las fuerzas fundamentales y las constantes de la naturaleza.

Así que, sería preferible que las constantes de la Naturaleza se queden tal cual. ¿Qué ganaríamos nosotros si cambiaran? ¿Desaparecer? No gracias. Aunque no como quisieramos pero, estamos bien aquí, al menos hay una oportunidad para cambiar las cosas.

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Todos los días podemos sorprendernos de los hallazgos y logros de nuestros ingenios que, tanto aquí como en el espacio, están continuamente trabajando para que nosotros conozcamos el Universo y los objetos que lo pueblan. De momento (somos aún muy jóvenes), estamos algo limitados en Ciencia y Tecnología para que, seámos nosotros mismos los que vayamos a buscar esas emocionantes sensaciones in situ. Así que, enviamos a nuestras sondas robóticas para que lo hagan por nosotros que, en la distancia, nos sorprendemos y maravillamos de lo que vamos descubriendo por ahí fuera.

Plutón es un planeta enano del sistema solar, que forma parte de un sistema planetario doble con su satélite Caronte.

Las últimas noticias sobre el proyecto han salido en los medios y, en cualquiera de ellos (pongo el siguiente al azar), podemos leer cosas como estas:

“La nave New Horizons, que salió hacia plutón y que llegará a aquel mundo en 2015, se ha acercado lo suficiente para fotografiar su luna Caronte por primera vez.

Plutón, el objeto más brillante en el centro, y Caronte, más débil cerca de su posición a las once en punto

Lanzada en 2006, la nave espacial New Horizons de la NASA llegará a Plutón en abril de 2015. Cuando sobrevuele este mundo enano, estimará sus contornos, temperatura, composición atmosférica y otras características, además de tomar imágenes de las cinco lunas que lo rodean. En realidad, la sonda ya ha comenzado el trabajo y ha utilizado su cámara telescópica de mayor resolución para fotografiar por primera vez la luna más grande del sistema, Caronte, un mundo cubierto de hielo.

La imagen representa un importante hito en el viaje de nueve años y medio de la nave espacial y, en cierto sentido, inicia el estudio del sistema de Plutón. Caronte orbita a más de 19.000 kilómetros de distancia del propio Plutón. «La imagen en sí misma puede no parecer muy impresionante para el ojo inexperto, pero en comparación con las imágenes del descubrimiento de Caronte desde la Tierra, son fantásticas», afirma el científico del proyecto New Horizons Hal Weaver, de la Universidad Johns Hopkins. «Estamos muy emocionados de ver a Plutón y Caronte como objetos separados por primera vez para New Horizons».

Allí donde se decía

La nave se encontraba todavía a 550 millones de millas de Plutón, una distancia aún mayor que la que separa a la Tierra de Júpiter, cuando su cámara de largo alcance logró un total de seis imágenes: tres el 1 de julio y tres más el 3 de julio. La excelente sensibilidad y resolución espacial del instrumento revelaron que Caronte se encuentra exactamente a la distancia de Plutón anunciada en su descubrimiento hace 35 años.

«Estamos emocionados de tener nuestro primer píxel de Caronte», afirma Alan Stern, «pero dentro de dos años, cuando estemos a punto de la máxima aproximación, tendremos casi un millón de píxeles de Caronte». Además de ser un logro técnico, estas nuevas imágenes ya pueden ayudar a los científicos a conocer algo más sobre las propiedades de la superficie de Caronte y Plutón, quizás la existencia de una capa superpuesta de partículas finas.”

Lo cierto es, amigo míos, que cuando nos empeñamos en alguna cosa y ponemos el punto de mira en algo, más tarde o más temprano lo conseguiremos y, una de las cosas que nos traemos entre manos mes conocer, primero nuestro entorno más cercano (El Sistema solar), y, más tarde, daremos el salto hacia las estrellas.

Plutón, el último y más pequeño de los nueve planetas -ahora planeta enano- del sistema solar, es muy extraño. Ni es un cuerpo rocoso como la Tierra, Marte o Venus, ni un gigante gaseoso como Júpiter o Saturno. Además, sigue una órbita muy elíptica alrededor del Sol, de 248 años, situándose en determinados periodos más cerca de la estrella que de Neptuno. Los astrónomos dudan si realmente es un planeta o un cuerpo del cinturón de Kuiper, la remota región poblada por miles de pequeños cuerpos helados. New Horizons estudiará un mundo único, y por ahora sólo cabe imaginar lo que podremos aprender de él.

El objetivo de la misión, un viejo sueño de la exploración espacial que tardó años en concretarse dadas las dificultades que entrañaba, es pasar muy cerca de Plutón, a sólo 10.000 kilómetros de su superficie, haciendo observaciones científicas durante unos meses para poder saber de él, de lo que es en realidad y de lo que ocurre en sus alrededores. Poco a poco, vamos consiguiendo que las distancias no sean un abstáculo para nosotros.

Plutón es difícil de observar desde la Tierra, por su pequeño tamaño (2.360 kilómetros de diámetro, o dos tercios del de la Luna) y por lo lejos que está (5.900 millones de kilómetros de distancia media del Sol, frente a los 150 millones de kilómetros de distancia de la Tierra al Sol). En el cielo, ese pequeño cuerpo helado con una temperatura de 233 grados bajo cero se ve 50.000 veces más apagado que Marte. Cuando llegue, los instrumentos de la nave New Horizons verán Plutón 10.000 veces mejor que el telescopio Hubble.

Esperémos a ver que nos envía, en 2.015, la nave New Horizons.

emilio silvera

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En la imagen podemos contemplar  lo que se clasifica como NGC 3603,  es un cúmulo abierto de estrellas en una vasta región estelar, rodeada de una región H II (una enorme nube de gas y plasma en el que constantemente están naciendo estrellas), situado en el brazo espiral Carina de la Vía Láctea, a unos 20.000 años-luz de distancia en la constelación de Carina. Es uno de los jóvenes cúmulos de estrellas más luminosas e impresionante en la Vía Láctea, y la concentración más densa de estrellas muy masivas conocidas en la galaxia. Se estima que se ha formado hace alrededor de un millón de años. Las estrellas azules calientes en el núcleo son responsables de la fuerte radiación ultravioleta y los vientos estelares, tallando una gran cavidad en el gas.

NGC 3603 alberga miles de estrellas de todo tipo: la mayoría tienen masas similares o menores a la de nuestro Sol, pero las más espectaculares son algunas de las estrellas muy masivas que están cerca del final de sus vidas. Ahí están presentes algunas estrellas  supergigantes que se agolpan en un volumen de menos de un año luz cúbico, se han localizado en la misma zona a tres llamadas Wolf-Rayet, estrellas muy brillantes y masivas que expulsan grandes cantidades de material antes de convertirse en supernovas.

Una de estas estrellas (NGC 3603-A1), una estrella doble azul que orbita alrededor de la otra una vez cada 3,77 días, es la estrella más masiva conocida hasta ahora en la Vía Láctea. La más masiva de estas dos estrellas tiene una masa estimada de 116 masas solares, mientras que su compañera tiene una masa de 89 masas solares.

Las estrellas supermasivas cuando colapsan forman extrañas y, a veces, fantásticas imágenes que podemos captar por nuestros más sofisticados telescopios.  Hace veinte años, los astrónomos fueron testigos de uno de los más brillantes explosiones estelares en más de 400 años. La supernova titánica, llamada SN 1987A, ardió con la fuerza de 100 millones de soles durante varios meses después de su descubrimiento el 23 de febrero de 1987.

Las observaciones de SN 1987A, hechas en los últimos 20 años por el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA y muchos otros grandes telescopios terrestres y espaciales, han servido para cambiar la perspectiva que los astrónomos tenían de cómo las estrellas masivas terminan sus vidas.Estudiando estos sucesos desde sus comienzos se pueden ver los detalles más significativos del acontecimiento, cosa que, estuadinado los remanentes de supernovas muy antiguas no se podían ver.

             Arriba podemos contemplar observaciones realizadas en distintas fechas que nos muestran la evolución de los anillos de SN 1987 A

El clúster abierto NGC 3603 contiene a Sher 25, una super gigante B1a que inevitablemente morirá en un masivo suceso supernova en los próximos 20,000 años. ¡Esto emitirá una luz tan potente que competirá en el cielo con el planeta Venus! Un detalle muy emocionante es que Sher 25 presenta anillos similares a los que dejó la supernova SN 1987 A.

Cuando colapsa el núcleo de una estrella, como ocurre en la formación de una estrella de neutrones, es preciso que la estrella esté evolucionada hasta el punto de que su núcleo esté compuesto completamente por hierro, que se niega a ser quemado en reacciones nucleares, no se puede producir la fusión y, por tanto, no produce la energía suficiente como para soportar la inmensa fuerza de gravedad que propia masa de la estrella genera y que, solamente era frenada por la energía que produce la fusión nuclear que tiende a expandir la estrella, mientras que la gravedad tiende a contraerla.

El núcleo entonces se contrae, liberando energía potencial gravitatoria, se rompen los núcleos de los átomos de hierro en sus protones y sus neutrones constiituyentes. A medida que aumenta la densidad, los protones se combinan con los electrones para formar neutrones. El colapso sólo se detiene cuando la presión de degeneración del gas de neutrones compensa el empuje  hacia adentro de la Gravedad. El proceso completo hasta que se forma la estrella de neutrones dura menos de un segundo.

                                      Otra perspectiva del remanente de la supernova por colapso de núcleo SN 1987A.

Han sido muy variados los grupos de astrónomos investigadores que han realizado observaciones durante largos períodos de tiempo para llevar a cabo la no fácil tarea de comprender cómo se forman las estrellas de neutrones y púlsares cuando estrellas masivas llegan al final de sus vidas y finalizan el proceso de la fusión nuclear, momento en el que -como explicaba antes- la estrella se contrae, implosiona sobre sí misma, se produce la explosión supernova y queda el remanente formado por material más complejo en forma de gases que han sido expulsados por la estrella en este proceso final en el que, las capas exteriores de la estrella, forman una nebulosa y la estrella en sí misma, al contraerse y hacerse más densa, es decir de 10¹⁷ kg/m³.

Se ha podido llegar a saber que las supernovas por colapso de núcleo suelen ocurrir en los brazos de galaxias espirales, así como también en las regiones HII, donde se concentran regiones de formación estelar. Una de las consecuencias de esto es que las estrellas, con masas a partir de 8 veces la masa del Sol, son las estrellas progenitoras de estos estos sucesos cósmicos. También es muy interesante y se está estudiando ahora cómo se forman los inmensos campos magnéticos alreddor de estas estrellas de neutrones y púlsares para que se conviertan en magnétares.

Cuando hace unos pocos años se descubrió la estrella de neutrones SGR0418, poco podían pensar los astrónomos que su funcionamiento alteraría todas las teorías existentes hasta ahora acerca del funcionamiento de los magnétares. Sin embargo es así, ya que funciona como uno de éstos y no como sería propio de su condicción. Este hallazgo obliga a la ciencia a replantearse las teorías que se manejaban hasta ahora acerca del origen y evolución de los magnétares.

 El “universo” de los procesos que siguen al colapso de los núcleos de las estrellas masivas es fascinante. Así, cuando se forma un púlsar que es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma a una gran velocidad y tambien una fuente de ondas de radio que vibran con periodos regulares, este tipo de estrellas tan extrañas son fruto -como antes decía- de una supernova o por consecuencías de la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios. Una enana blanca que también es muy masiva, si tiene una estrella compañera cercana, como genera mucha fuerza gravitatoria comienza a tirar del material de la estrella vecina y se lo queda hasta tal punto que, se transforma en una estrella de neutrones en una segunda etapa en la que se producen nuevos procesos de implosión.

La densidad de estas estrellas es increiblemente grande, tanto que un cubo de arena lleno del material de una estrella de neutrones tendría un peso parecido al de la montaña mas grande de la tierra, el monte Everest. Los púlsares fueron descubiertos en 1970 y hasta ahora solo se conece unas 300 estrellas de este tipo. Sin embargo, se calcula que sólo en nuestra Galaxia podrían ser un millón. La rápida rotación de los pùlsares los mantiene fuertemente magnetizados y sus rotaciones vertiginosas generan y son inmensas fuentes de electricidad. Llegan a producir mil millones de millones de voltios. Cuando nustros aparatos los observan y estudian detectan intensos haces de radiación en toda la gama del espectro (radio, luz, rayos X, Gamma).

Imagen de rayos-X en falso color de la región del cielo alrededor de SGR 1627-41 obtenida con XMM-Newton. La emisión indicada en rojo procede de los restos de una estrella masiva que estalló. Cubre una región más extendida de lo que se deducía anteriormente de las observaciones de radio, alrededor del SGR. Esto sugiere que la estrella que estalló fue el progenitor del magnetar. Crédito: ESA/XMM-Newton/EPIC (P. Esposito et al.)

 Por ahora se conoce que de cada diez supernovas una se convierte en magnetar,  si la supernova posee entre 6 y 12 masas solares, se convierte en una estrella de neutrones de no más de 10 a 20 km de diámetro. En el caso de las estrellas supermasivas de decenas de masas solares, el resultado es muy diferente y nos encontramos con los agujeros negros, esos monstruos del espacio devoradores de materia.

Cuando una estrella supermasiva muere, las consecuencias energéticas son inmensas. Ahí, en esa explosión se producen transiciones de fase que producen materiales pesados y complejos. 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 de elementos.

La explosión de una estrella gigante y supermasiva hace que esta brille más que la propia galaxia que la acoge y, en su ese tránsito de estrella a púlsar o agujero negro, se forman elementos que, como el oro o el platino, se riegan por el espacio interestelar en las inmensas nebulosas de las que, más tarde, naceran nuevas estrellas y nuevos mundos.

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. Porque, en última instancia, debemos ser conscientes de un hecho cierto: En las estrellas se ¡ “fabrican los materiales que darán lugar al surgir de la vida”!.

Es posible que lo que nosotros llamamos materia inerte, no lo sea tanto, y, puede que incluso tenga memoria que transmite por medios que no sabemos reconocer. Esta clase de materia, se alía con el tiempo y, en cada momento adopta una forma predeterminada y de esa manera sigue evolucionando hasta llegar a su máximo ciclo o nivel en el que, de “materia inerte” llega a la categoría de “materia viva”, y, por el camino, ocupará siempre el lugar que le corresponda. No olvidemos de aquel sabio que nos dijo: “todas las cosas son”. El hombre, con aquellas sencillas palabras, elevó a todas las cosas a la categoría de ¡SER!

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

Claro que, 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.

Según expliqué muchas veces, los quarks u y d 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. 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).

Bueno, otra vez, como tantas veces me pasa, me desvío del camino que al principio del trabajo me propuse seguir y me pierdo en las elucubraciones que imaginan mis pensamientos. Mejor lo dejamos aquí.

emilio silvera

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