Una molécula de Agua y otra de Amoníaco

Hemos llegado a poder discernir la relación directa que vincula el tamaño, la energía de unión y la edad de las estructuras fundamentales de la Naturaleza. Una molécula es mayor y más fácil de desmembrar que un átomo; lo mismo podemos decir de un átomo respecto al núcleo atómico, y de un núcleo con respecto a los quarks que contiene.

La cosmología  sugiere que esta relación resulta del curso de la historia cósmica, que los quarks se unieron primero, en la energía extrema del big bang original, y que a medida que el Universo se expandió, los protones y neutrones compuestos de quarks se unieron para formar núcleos de átomos, los cuales, cargados positivamente, atrajeron a los electrones cargados con electricidad negativa estableciéndose así como átomos completos, que al unirse formaron moléculas.

Si es así, cuanto más íntimamente examinemos la Naturaleza, tanto más lejos hacia atrás vamos en el tiempo.   Alguna vez he puesto el ejemplo de mirar algo que nos es familiar, el dorso de la mano, por ejemplo, e imaginemos que podemos observarlo con cualquier aumento deseado.

Con un aumento relativamente pequeño, podemos ver las células de la piel, cada una con un aspecto tan grande y  complejo como una ciudad, y con sus límites delineados por la pared celular.  Si elevamos el aumento, veremos dentro de la célula una maraña de ribosomas serpenteando y mitocondrias ondulantes, lisosomas esféricos y centríolos, cuyos alrededores están llenos de complejos órganos dedicados a las funciones respiratorias, sanitarias y de producción de energía que mantienen a la célula.

Ya ahí tenemos pruebas de historia.  Aunque esta célula particular solo tiene unos pocos años de antigüedad, su arquitectura se remonta a más de mil millones de años, a la época en que aparecieron en la Tierra las células eucariota o eucarióticas como la que hemos examinado.

Para determinar dónde obtuvo la célula el esquema que le indicó como formarse, pasemos al núcleo y contemplemos los delgados contornos de las macromoléculas de ADN segregadas dentro de sus genes.  Cada una contiene una rica información genética acumulada en el curso de unos cuatro mil millones de años de evolución.

Almacenado en un alfabeto de nucleótidos de  cuatro “letras”- hecho de moléculas de azúcar y fosfatos, y llenos de signos de puntuación, reiteraciones para precaver contra el error, y cosas superfluas acumuladas en los callejones sin salida de la historia evolutiva-, su mensaje dice exactamente cómo hacer un ser humano, desde la piel y los huesos hasta las células cerebrales.

Si elevamos más el aumento veremos que la molécula de ADN está compuesta de muchos átomos, con sus capas electrónicas externas entrelazadas y festoneadas en una milagrosa variedad de formas, desde relojes de arena hasta espirales ascendentes como largos muelles y elipses grandes como escudos y fibras delgadas como puros.  Algunos de esos electrones son recién llegados, recientemente arrancados átomos vecinos; otros se incorporaron junto a sus núcleos atómicos hace más de cinco mil millones de años, en la nebulosa de la cual se formó la Tierra.

Si elevamos el aumento cien mil veces, el núcleo de un átomo de carbono se hinchará hasta llenar el campo de visión.   Tales núcleos átomos se formaron dentro de una estrella que estalló mucho antes de que naciera el Sol.  Si podemos aumentar aún más, veremos los tríos de quarks que constituyen protones y neutrones.

Los quarks han estado unidos desde que el Universo sólo tenía unos pocos segundos de edad y ahora están en nosotros y en todos los objetos del universo, chicos o grandes, todo lo material está hecho de Quarks y Leptones desde una bacteria hasta una galaxia. Por supuesto, también nuestro cerebro y las neuronas que crean pensamientos.

Al llegar a escalas cada vez menores, también hemos entrado en ámbitos de energías de unión cada vez mayores.  Un átomo puede ser desposeído de su electrón aplicando sólo unos miles de electrón-voltios de energía.  Sin embargo, para dispersar los nucleones que forman el núcleo atómico se requieren varios millones de electrón-voltios, y para liberar los quarks que constituyen cada nucleón se necesitaría cientos de veces más energía aún.

Introduciendo el eje de la historia, esta relación da testimonio del pasado de las partículas: las estructuras más pequeñas, más fundamentales están ligadas por niveles de energía mayores porque las estructuras mismas fueron forjadas en el calor del big bang.

Esto implica que los aceleradores de partículas, como los telescopios, funcionen como máquinas del tiempo.  Un telescopio penetra en el pasado en virtud del tiempo que tarda la luz en desplazarse entre las estrellas; un acelerador recrea, aunque sea fugazmente, las condiciones que prevalecían en el Universo primitivo.

Hemos llegado a dominar técnicas asombrosas que nos facilitan ver aquello que, prohibido para nuestro físico, sólo lo podemos alcanzar mediante sofisticados aparatos que bien nos introduce en el universo microscópico de los átomos, o, por el contrario nos llevan al Universo profundo y nos enseña galaxias situadas a cientos y miles de millones de años-luz de la Tierra.

Cuando vemos esos objetos cosmológicos lejanos, cuando estudiamos una galaxia situada a 100.000 mil años-luz de nosotros, sabemos que nuestros telescopios la pueden captar gracias a que la luz de esa galaxia, viajando a 300.000 Km/s llegó a nosotros después de ese tiempo, y, muchas veces, no es extraño que el objeto que estamos viendo ya no exista o si existe, que su conformación sea diferente habiéndose transformado en diferentes transiciones de fase que la evolución en el tiempo ha producido.

       Todo lo que ahí podemos ver está formado por pequeños átomos hechos de Quarks y Leptones

        Todo lo grande está hecho de “cosas” pequeñas que interaccionan entre ellas y con las fuerzas

En el ámbito de lo muy pequeño, vemos lo que está ahí en ese momento pero, como se explica más arriba, en realidad, también nos lleva al pasado, a los inicios de cómo todo aquello se formó y con qué componentes que, en definitiva, son los mismos de los que están formadas las galaxias, las estrellas y los planetas, una montaña y un árbol y, cualquiera de nosotros que, algo más evolucionado que todo lo demás, podemos contarlo aquí.

Estas y otras muchas maravillas son las que nos permitirán, en un futuro relativamente cercano, que podamos hacer realidad muchos sueños largamente dormidos en nuestras mentes.

emilio silvera

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Científicos investigan unas señales de rayos X en torno a un gigantesco agujero negro.

El 22 de noviembre de 2014, astrónomos detectaron un suceso raro en el Universo: un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia, a casi 300 millones de años luz de la Tierra, engullendo una estrella. El evento creó una enorme explosión de actividad de rayos X cerca del centro de la galaxia. Desde entonces, una gran cantidad de observatorios han centrado sus investigaciones en este suceso para tratar de aprender más sobre los agujeros negros.

Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), en Estados Unidos, y en otros lugares han aportado nuevos datos: tras revisar las observaciones de varios telescopios, han descubierto señales de rayos X curiosamente intensas, estables y periódicas. Las señales emanan de un área muy cercana al horizonte de eventos del agujero negro, el punto a partir del cual el agujero negro engulle toda la materia a su alrededor, incluida la luz.

La señal parece iluminarse y desaparecer periódicamente cada 131 segundos y persiste durante al menos 450 días. Los científicos creen que la fuente de esta señal está orbitando el agujero negro justo fuera del horizonte de eventos, en la denominada Órbita Circular Estable Inferior, o ISCO, la órbita más pequeña en la que una partícula puede viajar con seguridad alrededor de un agujero negro sin caer en él.

Siguiendo esta hipótesis, los científicos han establecido que el agujero negro, de una masa un millón de veces mayor que la del sol, está girando a aproximadamente el 50 por ciento de la velocidad de la luz.

El primer autor del estudio, Dheeraj Pasham, dice que la mayoría de los agujeros negros supermasivos están inactivos. Solo ocasionalmente lanzan una explosión de actividad, como cuando las estrellas se acercan lo suficiente para que los agujeros negros las devoren. Por ello, estos datos son clave para conocer algo más sobre estos fenómenos.

Según el escenario que maneja el equipo para explicar las señales, el agujero negro estaría siendo orbitado por una enana blanca. En algún momento, una segunda estrella pasó lo suficientemente cerca del sistema para que el agujero negro la destrozara, lo que generó una enorme cantidad de radiación de rayos X.

Cuando el agujero negro empujó este material hacia el interior, algunos de los escombros estelares permanecieron fuera, en la misma órbita que la enana blanca. Al entrar en contacto la estrella con este material, es probable que lo arrastrara consigo, lo que hizo que generara una intensa cantidad de rayos X perceptible por los telescopios cada vez que rodea el agujero negro, en intervalos regulares de 131 segundos.

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