Los dos grandes retos que los Astrónomos habían tenido desde siempre habían sido medir las distancias a las estrellas y averiguar su composición. Como sabéis, el primero de los problemas se solucionó al utilizar las Cefeidas, estrellas de brillo variable, como estándares. Estas estrellas habían sido estudiadas por la americana Henrietta Leavitt, y en 1912 había conseguido relacionar la magnitud absoluta (brillo intrínseco de una estrella) con el período de su oscilación luminosa. Para llegar al lugar de Observación, las cosas no eran fáciles y, los caminos que llevaban hasta el Observatorio eran peligrosos.

                                      Post Card

         P-69 Mount Wilson Observatory, CA

Teniendo en cuenta esta Ley, Edwin Hubble había detectado en 1925 en el Mount Wilson Observatory doce cefeidas en la “Nebulosa” de Andrómeda que las situaban a una distancia mayor que el tamaño de nuestra Galaxia. Esto rompía todas las expectativas, ya que en ese momento se pensaba que todo el Universo estaba contenido en la Vía Láctea.

Cada elemento químico (como el hidrógeno, mercurio y neón en la figura) tiene un espectro único. La identificación de las líneas en los espectros de objetos …

        Harlow Shapley

Así que el segundo reto había llevado a los astrónomos a estudiar el espectro de la luz que emiten las estrellas. Aunque en esa época la técnica espectroscópica era muy rudimentaria, comenzó a dar sus frutos. Uno de ellos vino de la mano de Vesto Slipher, quien en la conferencia que impartió en el Lowell Observatory de Flagstaff (Arizona), en junio de 1925, anunció que el espectro de la luz que había recogido en la mayor parte de las galaxias estaba desplazado hacia el rojo. No se sabía a ciencia cierta lo que esto podía significar, pero Harlow Shapley, apoyado en el Efecto Doppler, consideró que ese corrimiento hacia el rojo era consecuencia de que las galaxias se desplazaban.

Un Universo eterno en su evolución

Georges Lamaìtre irrumpió en ese escenario tímidamente, como un estudiante de postgrado. Había nacido a finales del siglo XIX en el sur de Bélgica. Era el mayor de cuatro hermanos. Su padre había estudiado Derecho en la Universidad de Louvain y tenía una fábrica de vidrio. Georges comenzó la carrera de Ingeniero de Minas en Lovaina, pero sus estudios se vieron interrumpidos al estallar la Primera Guerra Mundial, en la que participó como artillero. Al acabar el conflicto bélico, regreso a las Aulas, pero no para continuar sus estudios de Ingeniería, sino que, se matriculó de en el segundo ciclo de Física y Matemáticas. A su término, ingresó en el Seminario de Malinas y en 1923 recibió las Órdenes sagradas.

Georges Lemaître en 1933, durante una de sus exposiciones.

Su condición de sacerdote no le impidió continuar en su carrera científica y pidió ser admitido como estudiante investigador de Astronomía en el Royal Observatory de Greenwich para el curso 1923-24. Allí fue alumno de Eddintong, que le enseñó a conjugar la Astronomía con la Teoría de la Relatividad. No dejó de estar al día con todos y cada uno de los adelantos y experimentos que se realizaban en aquel campo de la Astronomía Cosmológica.

En 1926, el Jurado de su Doctorado le comunicó que su tesis contenían todos y cada uno de los requisitos exigidos para su admisión y, resaltaban su grado de madurez matemática. En 1927, publicó un trabajo en el que presentaba una solución a las ecuaciones de la Relatividad general y que explicaba el Universo en su Conjunto.

Cuando escribió el trabajo no tenía noticias de trabajos previos de Friedmann, pues estaban escritos en ruso o alemán, y ninguno de los modelos ni soluciones que conocía hasta entonces le convencían: el de Einstein contenía materia, pero era estático; el de De Sitter ajustando la constante cosmológica: un universo de simetría esférica era dinámico pero carecía de materia. Al considerar que la densidad de materia podía variar en el tiempo, Lamaítre propuso una solución intermedia entre la de Einstein y la de De Sitter ajustando la constante cosmológica: un universo de simetría esférica, eterno y en evolución. Con ese modelo no sólo buscaba una solución matemática correcta, sino que fuera compatible con la Física, al dar explicación a las observaciones astronómicas.

          Edwin Hubble

Años más tarde, Hubble hizo la misma propuesta que hoy conocemos como  Constante de Hubble. Así que, el trabajo de Lemaitre pasó muy desapercibido y ello, le obligó a darlo a conocer para que, al menos, se le diera el mérito a que era acreedor por justicia. Lemaitre consideró que el universo estaba en expansión exponencial con un pasado infinito, donde su tamaño, era casi constante en un primer momento, para luego crecer rápidamente.

Hubble era un hombre alto , elegante e imperioso, con una elevada opinión de su lugar potencial en la historia. Hubble lograba que todo lo que hacía pareciera hacerlo sin esfuerzo -había sido una gran figura del atletismo en pista, boxeador, becario en Oxford y abogado antes de ser astrónomo-, y una de las cosas que menor esfuerzo le costaba era enfurecer a Shapley. Hubble sacó docenas de fotografías de M33 y su vecina M31, la espiral de Andrómeda, y halló en ellas lo que más tarde llamó “densos enjambres de imágenes que en ningún aspecto difieren de las estrellas ordinarias”.

                     Queremos configurar el universo y hacemos mapas de las galaxias…

La cosmología, a pesar del paso del tiempo, continúa siendo una disciplina interesante, basada en la astronomía y la física. Tenemos la necesidad de saber cómo es nuestro mundo (el universo), incluso si esa visión es inexacta o incompleta. Los antiguos indúes, babilonios y mayas combinaron la ciencia con la religión y las estructuras sociales para completar la imagen. Pensar que ahora nosotros, hacemos algo diferente es, engañarnos a nosotros mismos. Si la cosmología moderna parece ajena a la religión, esto es porque las hemos convertido en una auténtica religión secular. Ahora, el sitio de los dioses, es ocupado por el Universo mismo, la Naturaleza sabia que tratamos de comprender.

A diferencia de los físicos o los químicos que aceptan gustosos los desafíos de sus paradigmas, los cosmólogos modernos son lagashianos, es decir, defienden el modelo que ellos han elegido frente a cualquier prueba que vaya contra él. Como dijo el físico ruso Lev Landau: “Los cosmólogos caen a menudo en errores, pero nunca dudan”.

El mundo de la cosmología ortodoxa del big bang no soporta a los disidentes y, desde luego, hay muchos y la historia nos habla de ellos. Por poner un ejemplo, me referiré al conocido protegido de Hubble, Halton Arp, educado en Harvard y Caltech que nunca renunció al rigor intelectual de su mentor y, en consecuencia, sostenía que los corrimientos hacia el rojo no demostraban necesariamente la existencia de un universo en expansión. Todos conocemos la calidad que como astrónomo tenía Arp y de sus renombrados descubrimientos que, en su día, llenaron las primeras portadas de toda la prensa.

Arp 147 es una pareja de galaxias en fuerte interacción localizada a unos 430 millones de años luz de la Tierra sobre la constelación de Cetus. La colisión entre ambos objetos, que una vez fueron una típica galaxia elíptica y una típica galaxia espiral, ha generado una onda expansiva de formación estelar intensa en lo que era la galaxia espiral, deformando este objeto de tal forma que ahora tiene una estructura claramente anular.

A veces, los objetos en el cielo que aparecen extraños o diferentes de lo normal, tienen una historia que contar que puede ser científicamente valioso. Esta fue la idea del catálogo de Halton Arp de Galaxias Peculiares que apareció en los años 1960. Uno de los raros objetos listados es Arp 261, que ahora ha sido fotografiado con mayor detalle que nunca usando el instrumento FORS2 en el Telescopio Muy Grande de ESO. La imagen contiene varias sorpresas.

Arp 261 yace a 70 millones de años luz de distancia en la constelación de Libra. Su caótica y muy inusual estructura es creada por la interacción de dos galaxias. Aunque las estrellas individuales es muy raro que colisionen en este evento, ya que están muy alejadas unas de otras, las enormes nubes de gas y polvo ciertamente chocan a gran velocidad, lo que provoca nuevos cúmulos de calientes estrellas. Las órbitas de las estrellas existentes son dramáticamente alteradas, creando los remolinos que se extienden en la parte superior izquierda e inferior derecha de la imagen. Ambas galaxias eran probablemente enanas, no muy distintas que las Nubes de Magallanes que orbitan nuestra galaxia.

                                    Las Nubes de Magallanes la grande y la pequeña

Viendo esas imágenes de increíble misterio, toda vez que esconden historias que tenemos que deducir de sus configuraciones, nos hacen caer en la cuenta de que, en realidad, todas nuestras cosmologías, desde las cosmologías sumerias y maya hasta la de los “expertos” actuales, están limitadas por una falta de visión que conlleva una enorme carencia de conocimientos. El que sabe, tiene una panorámica visual de la mente mucho más amplia que el que no tiene los conocimientos y, gritemos fuerte y claro: ¡Aún no sabemos! Innegable es que vamos avanzando y mucho pero, de ahí a decir que conocemos lo que el Universo es… hay un enorme abismo que necesita del puente del conocimiento para poder pasar al otro lado.

En los lejanos confines del Universo, a casi 13 mil millones años luz de la Tierra, unas extrañas galaxias yacen escondidas. Envueltas en polvo y atenuadas por la enorme distancia, ni siquiera el Telescopio Espacial Hubble es capaz de reconocerlas. Tendremos que esperar a su sustituto el James Webb.

Pronto será una realidad y nos mostrará un nuevo Universo

James Webb Space Telescope (JWST) artist’s conception (NASA). Sabiendo todo lo que nos ha traído el Hubble, esas imágenes que nos ejaron literalmente con la boca abierta por el asombro, ¿qué no podrá traernos este nuevo ingenio que supera en mucho al anterior? Su nombre es en honor al segundo administrador de la NASA y, sus objetivos:

• Buscar la luz de las primeras estrellas y galaxias formadas tras el supuesto big bang
• Estudiar la formación y evolución de las galaxias
• Comprender mejor la formación de estrellas y planetas
• Estudiar los sistemas planetarios y los orígenes de la vida

En su obra Cosmos, Carl Sagan describe varios mitos antiguos de la creación, que son, según escribe este autor, “un tributo a la audacia humana”. Al tiempo que llama al big bang “nuestro mito científico moderno”, señala una diferencia crucial en el sentido de que “la ciencia se plantera así misma preguntas y podemos realizar experimentos y observaciones para tratar de comprobar nuestras teorías”.

Sin embargo, lo que está claro es que Sagan, se sentía muy atraído por la cosmología cíclica hindú, en la cual Brahma, el gran dios creador, consigue que un universo llegue a existir cuando el lo sueña

      ¿Qué universos soñaría Brahma? ¿Sería como este nuestro? ¿Tendrían vida?

Según el experto en religiones Mircea Eliade, durante cada día brahmánico, 4.320 millones de años para ser exactos, el universo sigue su curso. Pero, al comienzo del anochecer brahmánico, el dios se cansa de todo esto, bosteza y cae en un profundo sueño. El universo se desvanece, disolviendo los tres dominios materiales que son la Tierra, el Sol y los cielos, que contiene la Luna,  los planetas y la estrella Polar. (Hay cuatro dominios superiores a éstos que no se destruyen en este ciclo). La noche va pasando; entonces Brahma empieza a soñar de nuevo y otro universo empieza a existir.

Este ciclo de creación y destrucción continúa eternamente, lo cual se pone de manifiesto en el dios hinfú Siva, señor de la danza que , que sostiene en su mano derecha el tambor que anuncia la creación del universo y en la mano izquierda la llama que. mil millones de años después, destruirá este universo. Hay que decir tambien que Brahma no es sino uno de los muchos dioses que también sueñan sus propios universos, es decir, ya por aquel entonces, se hablaba y creía en los multiversos.

Alrededor de todas aquellas configuraciones del Cosmos, como era de esperar, tenían muchos rituales y celebraciones. Cinco días después de terminar Sat Chandi Mahayajna, culto a la Energía Cósmica, empezará Yoga Poornima que es el culto a su contraparte, la Consciencia Cósmica, Shiva. Así, ambos eventos, cada uno único en su forma, rinden tributo a la figura materna y paterna del universo y crean un círculo completo de experiencia total. Al término de ambos eventos uno se siente saciado, completo y pleno.

Los 8.640  millones de años que constituyen el ciclo completo de un día y una noche en la vida de Brahma vienen a ser aproximadamente la mitad de la edad del Universo según los cálculos actuales. Los antiguos hindúes creían que cada día brahmánico duraba un kalpa, 4.320 millones de años, siendo 72.000 kalpas un siglo brahmánico, en total 311.040.000 millones de años. El hecho de que los hindúes fueran capaces de concebir el universo en miles  de millones de años (en ves de hablar de los miles de millones que se solían barajar en las culturas y doctrinas religiosas primitivas occidentales) fue, según Sagan, “sin duda una casualidad”. Desde luego es posible que fuera sólo cuestión de suerte. No obstante, la similitud entre la cosmología hindú y  la cosmología actual no me parece a mí una casualidad, ahñi subyace un elevado conocimiento.

Es posible que, aquellas teorías que si las trasladamos a este tiempo, en algunos casos no podríamos discernir si se trata de las ideas de entonces o, por el contrario son nuestras modernas ideas, con esos ciclos alternos de destrucción y creación, pudieran estar conectados y fuertemente ligados a nuestra psique humana que, al fin y al cano, de alguna manera que no hemos podido llegar a entender, está, ciertamente, conectada con el universo del que forma parte. Claro que, debemos entender y saber extrapolar los mensajes de entonces y transplantarlos al aquí y ahora, y, aquellos redobles del tambor de Siva que sugieren el inmenso impulso energético repentino, podría ser muy bien lo que provocó nuestro big bang.

                           Si es cierto, ¿qué clase de objetos habrá en ese otro universo?

Recientemente, un prestigioso físico afirma haber hallado evidencias de un Universo anterior al nuestro, mediante la observación del fondo cósmico de microondas. Esto significaría que nuestro Universo no es único, sino que han existido otros universos con anterioridad, quizás un número infinito. Es un ciclo que hasta ahora solo se creía teórico, sin ningún tipo de prueba que lo respalde. Ahora parece haberse encontrado la primera.

                 En el Universo, que es casi infinito para nosotros, existen muchas cosas que debemos conocer

El descubrimiento son unos extraños patrones circulares que pueden encontrarse en la radiación de fondo de microondas del WMAP (Imagen arriba), según un artículo recientemente publicado en ArXiv.org, donde Penrose explica el fenómeno, tras analizar los datos extraídos de estas anomalías. Concluye que es una clara prueba de que el espacio y el tiempo existen desde mucho antes de nuestro Big Bang hace 13.700 millones de años, que provienen de anteriores universos que podríamos llamar “eones”, de un ciclo que se lleva repitiendo desde el infinito.

Nos podemos imaginar, en un largo viaje en el tiempo hacia el pasados, todo lo que allí, en aquellas civilizaciones de pensaba acerca del Cosmos, las leyendas que se contaban para explicar los sucesos y con detalles, narrar lo que era el “mundo-universo” que ellos, en su ya inmensa imaginación, “dibujaban” de una forma muy similar a la nuestra (salvando las distancias), toda vez que, en lo esencial, muchas son las coincidencias de ayer y hoy. ¿Quiere eso decir que hemos adelantado muy poco? Todo lo contrario, hemos adelantado muchísimo para poder comprobar que, muchos de aquellos postulados, de hace miles de años, eran ciertos y apuntaban en la correcta dirección.

emilio silvera

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Muchos son aún los secretos que esconden los Agujeros negros. Nadie sabe de qué clase de materia está hecha la singularidad y, tampoco a dónde ha ido y va a parar toda esa materia que atrae hacia sí y que ni el principio de exclusión de Pauli puede evitar que caiga en ese “pozo negro” que, según algunos, la transporta hacia otros universos mediante la expulsión por lo que se llaman agujero blanco.

Hay quien ha llegado a exponer una teoría en la que, de cada agujero negro que se forma y de toda la materia que atrae, en otro lugar, vuelve a surgir como por arte de magia, un nuevo universo que da comienzo a algo nuevo, a nuevas leyes fundamentales y a nuevas constantes de la Naturaleza y, en algunos, incluso sería posible que también, pudiera surgir la vida.

Ideas como esa de arriba de Arthur Clarke, nos brotan de la mente al imaginar fantásticos sucesos que podrían pasar desapercibidos a nuestras limitadas condiciones físicas de percepción del “mundo” y a la -todavía- insuficiente tecnología que nos permita ir más allá de las teorías actuales que nos tienen anclados en las ideas de finales del siglo XIX y principios del XX. No podemos desarrollar esas teorías que, como la de supercuerdas, necesitan de las energías de Planck (10¹⁹ GeV) para poder verificarlas y, tales energías, no están disponible spara nosotros.

Hasta nuestra época actual nos hemos contentado con crear conjuntos de otros universos y otros mundos a partir del nuestro propio, es decir, hemos observado nuestro Universo y nuestro mundo y hemos imaginado lo que podría ser si… Y, a partir de ese si con puntos suspensivos, surge un rico abanico de variantes que, en múltiples e infinitos estados de las cosas y en presencia de fuerzas, constantes y energías que podrían ser, le damos existencia en nuestras mentes a esos universos y esos mundos que, en otros lugares aparte de nuestro lugar, podrían estar esperando a que, nuestro propio mundo evolucione para poder llegar a ellos y entonces, poder ver, que como en las galaxias las estrellas, también los universos proliferan dentro de un multiespacio mayor que acoge a infinidad de universos que pueden tener muy distinta, parecida, o, en su caso, la misma condición del nuestro.

No me parece extraña la idea de que nuestro Universo tenga una propiedad reproductora y de él, puedan surgir nuevos universos. Con las estrellas pasa precisamente eso: Tienen un ciclo que se cumple en el tiempo y, llegado su momento, riegan el espacio del material necesario para que aparezcan nuevas y más vigorosas estrellas con mundos nuevos a su alrededor.

                                               Mirando la imagen me viene a la Mente la palabra “Creación”

Hablamos de ciclos o rebotes que se producen cada cierto tiempo y del que, un universo llega a su fin para que pueda surgir otro nuevo. Jhon Wheeler llegó a sugerir que cada vez que eso se producía, los valores de las constantes de la Naturaleza se volvían a barajar y, de ser así, eso crearía una secuencia inacabable de universos en expansión y contracción en los que las constantes son diferentes. Sólo podríamos existir en aquellos ciclos en los que el “acuerdo” de las constantes da una permutación que permite la presencia de la vida.

Claro que, según lo que ahora sabemos, cuando tratamos con las propiedades del Universo como un todo, hay un factor grande que desempeña un papel dominante. Si las constantes cambian en una de esas hipotéticas permutaciones que no permite que el universo colapse de nuevo en un Big Crunch, el suceso de los ciclos terminará y el universo quedará atascado con un puñado de constantes que nunca volverían a negociar una situación nueva. Evidentemente y hasta donde podemos saber, este es, el escenario más probable con el que se podrá encontrar nuestro universo en el futuro, toda vez que parece que el devenir nos lleva a la muerte térmica de un universo siempre en expansión en el que, la entropía ganará la última batalla.

Un viaje lleno de peligros y aventuras, saliendo de nuestro entorno conocido para encontrar otro habitat

No sabemos si algún día podremos encontrar el camino pero, si nuestro universo como parece tiene el final que todos los datos nos hacen presentir, entonces, si es que para ese Tiempo venidero, la vida sigue presente en el Cosmos, tendrá que buscar ese camino que le permita, situarse en otros universos que, como ahora el nuestro, tenga la posibilidad de albergar la vida en sus múltiples formas conocidas y aquellas que están y no cocemos también.

Hiperespacio, agujeros de gusano y otras ocurrencias que germinaron en nuestras mentes, ¿por qué no?, se podrían hacer realidad cuando llegado el momento, tengamos esos conocimientos que para nuestra salvación se requieren y, una condición será, la existencia del multiverso. Es decir, muchos universos dentro de un conjunto mayor en el que, la Naturaleza tenga diseñado el espacio necesario y con las condiciones exigidas para que la vida sea posible y siga generando ideas y pensamientos, a la vez que,   la evolución en el Tiempo nos lleve a comprender que formamos parte de ese todo infinito que finalmente es la luz, el estado más evolucionado de la materia con la que, finalmente, nos tendremos que fundir algún día.

¿Qué se esconde en el borde del Universo observable? En realidad… ¿Tiene un borde el Universo, o, por el contrario en ese final presentido, está unido a otro universo? ¿Cómo todo está tan lejos de nosotros que nos parece físicamente inalcanzable y nos tenemos que valer de los telescopios que, al captar las luz de las galaxias lejanas, nos hablan de lo que ahí fuera existe?¿Será ésta la única manera que tendremos de mirar hacia atrás en el tiempo para ver lo que fue el pasado del Universo. Lo cierto es que, son tan grandes las distancias que, al menos de momento, la única forma de “ver” lo que existió lejos de nosotros, es captar la luz que nos envió desde el pasado. No podemos contemplar esas galaxias como son hoy si es que aún siguen siendo.

                            Algunos tuvieron un sueño que les llevó a pensar en la energía libre

Lo cierto es que, ideas son muchas y preguntas muchas más pero, son aún más las respuestas que no se dieron y el resultado final es siempre dejar al Universo atrapado en un océano de interrogantes que no sabemos despejar. Un fino equilibrio lo mantiene todo al borde del Caos y, sin embargo, el Universo perdura a pesar de todo dentro de ese fino equilibrio de las constantes de la Naturaleza y de las Fuerzas fundamentales que lo rigen y que hacen posible, que la materia dentro del espacio y del tiempo, evolucione hasta alcanzar su cota más interesante de producir la conciencia que nos permite (a nosotros y seguramente a otros muchos seres en nuestro universo), pensar en todas estas cuestiones que han golpeado la mente del ser humano desde tiempos muy lejanos, incluso aquel tiempo en el que no se sabía que la Tierra era un simple mundo entre una infinidad de ellos en la miríada de estrellas que, cada noche, podían contemplar al mirar  el cielo.

 

 

 

“La Revolución Científica, como ya hemos dichos en posts anteriores, es un fenómeno netamente europeo surgido en los siglos XVI y XVII. Se caracteriza en términos simplistas por nuevas ideas y nuevos y avanzados conocimientos en el terreno de la astronomía, la física, la química y varias otras materias. En términos más amplios por la aparición en el mundo de una nueva cosmovisión y por un salto cualitativo respecto a lo que el hombre pensaba y creía en la época medieval inmediatamente anterior.”

 

 

Todos aquellos adelantos y nuestra ignorancia nos llevó a pensar que éramos nosotros lo importante pero, a medida que nuestros conocimientos avanzaron, nos fuimos dando cuenta de que, lo importante, estaba en la Naturaleza a la que comenzamos observando de manera trivial hasta que nos pudimos dar cuenta de que, en ella, residían todas las respuestas que necesitábamos para saber, no ya del mundo y del Universo, sino de nosotros mismos.

        Supimos desentrañar secretos de la luz, de la Gravitación universal, de las matemáticas…

De la misma manera que llegamos a poder explicar los fenómenos que se podían observar en la Naturaleza, también pudimos descubrir patrones sobrehumanos y universales que marcaban el ritmo de un Universo mayor y menos localista que el de los clásicos griegos que tenían la Tierra como el centro de todo, cuando en realidad, era simplemente un mundo más de una infinidad de mundos.

Nuestro descubrimiento de las pautas con las que funciona la Naturaleza y las reglas por las que cambia nos llevó hasta los misteriosos números que definen la fábrica de todo lo que existe. Las Constantes de la Naturaleza dan a nuestro Universo su sensación y su existencia. Sin ellas, las fuerzas de la Naturaleza no tendrían intensidades; las partículas elementales de materia no tendrían masa; el Universo no tendría tamaño. Así que, las Constantes de la Naturaleza son el último baluarte contra un relativismo desenfrenado.

Si entráramos en contacto con otras inteligencias presentes en el Universo, miraríamos primero hacia las constantes de la Naturaleza para buscar un punto de unión, una base común mediante la cual llegar a un entendimiento inteligente que nos uniera y, hablaríamos primero sobre esas cosas que las constantes de la naturaleza definen. Las sondas que hemos enviado hacia los confines del Sistema solar y más allá en el espacio profundo, llevan información sobre nosotros y sobre nuestro lugar en el Universo, así como también las longitudes de onda que definen el átomo de Hidrógeno para decir dónde estamos y también, lo que sabemos.

     Tenemos herramientas para que sirvan de lenguaje de entendimiento con otros seres inteligentes

“Una de las principales suposiciones de la física moderna es que las leyes de la naturaleza son idénticas en todos los lugares del universo observable. En particular, se asume que los parámetros fundamentales que rigen dichas leyes, como la velocidad de la luz,la constante de Planck o la carga del electrón, son fijos.”

Las constantes de la Naturaleza son, seguramente, la mayor experiencia física que pueden compartir seres inteligentes sin importar de qué parte del Universo puedan ser, toda vez que, los seres conscientes de inteligencias evolucionadas, al igual que nosotros aquí, habrán hallado esos misteriosos números que definen un Universo para todos en el que, lo primero que hay que comprender es que, no hay supremacía de nadie sobre nadie, la inteligencia es igual en todas partes y todos, sin excepción, tendremos que compartir la misma Naturaleza.

emilio silvera

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La ilustración muestra un cuásar, uno de los objetos más brillantes del Universo, emitiendo chorros de energía – ABC Ciencia emite el presente reportaje.

¡Sorpresa! El poder de la energía oscura aumenta a medida que el Universo envejece.

Un equipo de investigadores logra medir con una precisión sin precedentes la tasa de expansión del Universo primitivo

Puede que una de las mayores sorpresas que se hayan llevado nunca astrónomos y cosmólogos fue la comprobación, en 1998, de que el Universo en que vivimos no solo se expande, esto es, se hace cada vez más grande, sino que lo hace cada vez más deprisa. La idea de esta « expansión acelerada», comprobada ya en múltiples ocasiones, llevó a los científicos a preguntarse qué tipo de fuerza o energía podría ser tan inconcebiblemente grande como para someter al Universo entero a esta aceleración. Fue así como nació el concepto de « energía oscura», algo que sabemos que constituye casi el 70% de la masa total del Universo, pero de cuya naturaleza seguimos, 20 años después, sin tener la menor idea.

Pero, ¿cómo de rápido exactamente se expande el Universo? Se trata de una pregunta que los científicos aún no han logrado responder con precisión. Sí que tenemos una magnitud para referirnos a la tasa de expansión universal, la constante de Hubble, pero las diferentes mediciones hechas a lo largo de los años arrojan valores diferentes, de forma que la cuestión sigue estando, después de décadas enteras de investigación, abierta. Y el debate continúa.

Ahora, y por primera vez, un equipo de astrónomos de las universidades de Florencia y Durham, en Reino Unido, anuncia en un artículo recién publicado en Nature Astronomy que ha conseguido usar lejanos cuásares del Universo primitivo (poco después del Big Bang), para medir con una precisión sin precedentes la tasa de expansión del Universo en aquellos tiempos lejanos. Un esfuerzo descomunal que, sin embargo, ha puesto ante nuestros ojos un misterio aún mayor del que ha conseguido resolver.

Medir la constante de Hubble

“La constante de Hubble, representada comúnmente como H, especifica la velocidad a la que se está expandiendo el Universo. A través de ella, y una asumido un cierto modelo cosmológico, también podemos estimar el tamaño y la edad del Universo. Por este motivo, muchos investigadores defienden que la determinación experimental de la constante de Hubble es el proyecto más importante de la cosmología observacional”.

La forma en que hasta ahora se ha medido la constante de Hubble es observando fuentes de luz distantes, normalmente supernovas del tipo 1A o estrellas variables, conocidas como « candelas estandar», cuya distancia de nosotros se puede calcular y que permiten medir con bastante precisión el «corrimiento hacia el rojo» de la luz que emiten, lo que determina la velocidad a la que esos objetos se alejan de nosotros.

Sin embargo, hacer esas mediciones no resulta fácil. Y hagan lo que hagan los astrónomos, nunca consiguen llegar a un valor único, sino a un rango de valores diferentes. La tasa de expansión se mide en kilómetros por segundo por Megaparsec (km/s/Mpc). Un «parsec» es una unidad de medida cuyo nombre deriva de «paralaje de un segundo de arco» y que corresponde a 3,26 años luz. Un Megapársec, por lo tanto, equivale a un millón de veces esa distancia, es decir, 3.26 millones de años luz.

La incómoda cuestión es que los valores obtenidos hasta el momento con los diferentes métodos de medición oscilan entre los 67 y los 77 kilómetro por segundo por Megapársec. En otras palabras, eso significa que dos puntos en el espacio que estén separados por un Megapársec se alejan el uno del otro a una velocidad de entre 67 y 77 km/s. Para explicar estas diferencias, se ha llegado a proponer que quizá la velocidad de expansión no haya sido la misma a lo largo de toda la historia del Universo, sino que ésta ha ido cambiando a lo largo del tiempo. Algo que invalidaría la idea misma de una constante (la de Hubble) y que nadie ha conseguido demostrar hasta ahora. Para eso habría que ser capaces de medir el valor de la constante de Hubble a muchos miles de millones de años de distancia, y no existían candelas estándar lo suficientemente lejanas como para permitir esos cálculos.

Una diferencia incómoda

La diferencia entre 67 y 77 km/s puede no parecer tanta, pero la Ciencia se resiste a aceptar un rango de valores para algo que debería tener un valor concreto. De modo que los investigadores siguen probando diferentes métodos para medir la constante de Hubble y tratar de llegar de una vez a un valor definitivo.

La cuestión tiene mucha más importancia de la que parece a simple vista. De hecho, sin un valor preciso, los astrónomos son incapaces de determinar con precisión, por ejemplo, los tamaños de galaxias muy lejanas, la edad exacta del Universo o la historia de su expansión a partir del Big Bang.

Pero el nuevo método desarrollado por los investigadores de Florencia y Durham ha permitido, por primera vez, medir la constante de Hubble en los lejanos tiempos cercanos al Big Bang. Y los resultados han sido toda una sorpresa.

En busca de cuásares

Cuatro imágenes cuásar rodean una lente galáctica

Los cuásares fueron los primer AGN que se descubrieron. Existe una variedad de tipos de AGN según sus propiedades observaciones, pero los cuales se cree que …

El método se basa en los cuásares, objetos muy lejanos y también ultrabrillantes, también llamados «núcleos galácticos activos». Son los objetos más brillantes de todo el Universo y se cree que su brillo procede de la actividad de los agujeros negros supermasivos que hay en el centro de la mayoría de las galaxias. La intensa radiación electromagnética que emiten es causada por el disco de acreción, formado por los materiales que giran alrededor del agujero negro, atraídos por su gravedad. A medida que el disco de materia acelera, emite una enorme cantidad de energía. Tanta, que deslumbra a los telescopios de la Tierra, a miles de millones de años luz de distancia.

                 Científicos descubren el cuásar más lejano observado hasta la fecha.

“Un equipo de científicos de la Institución Carnegie ha descubierto el cuásar más lejano detectado hasta la fecha. Los resultados, publicados en la revista Nature, nos permiten comprender cómo era el universo en su ‘infancia’. La razón es que el cuásar se originó cuando el cosmos presentaba una antigüedad de tan solo 690 millones de años. “Nos ofrece una fotografía de cómo era el universo cuando este tenía solo 5% de su edad actual”, explica a Hipertextual Eduardo Bañados, primer autor del trabajo e investigador en el observatorio de la Institución Carnegie.”

Hace ya unos años, otro equipo de astrónomos consiguió medir la distancia a la que estaban ciertos cuásares. Y resulta, además, que los cuásares también emiten rayos X y luz ultravioleta. Ahora, tal y como explican en su estudio Guido Risaliti, de la Universidad de Florencia, y Elisabeta Russo, de la de Durham, los investigadores han conseguido descubrir que la relación entre estas dos diferentes longitudes de onda emitidas por un cuásar varía en función de su luminosidad en el ultravioleta. Y una vez conocida esa luminosidad, cosa que los investigadores consiguieron a partir de esa relación, resulta que el cuásar puede ser utilizado como cualquier otra candela estándar. Solo que muchísimo más lejana que cualquiera de las supernovas o las de estrellas variables utilizadas hasta ahora.

En otras palabras, por primera se ha conseguido encontrar la forma de medir la constande de Hubble en el remoto pasado del Universo. Según Elisabeta Luso, «el uso de los cuásares como candelas estándar tiene un gran potencial, ya que ahora podemos observarlos a distancias mucho mayores que las supernovas del Tipo IA, y utilizarlas para investigar épocas mucho más tempranas en la historia del Universo».

Inmersión en el Universo primitivo

De esta forma, el equipo de investigadores recopiló datos de 1.598 cuásares situados a distancias entre 12.600 y 11.400 millones de años luz de nosotros, poco después del Big Bang (que fue hace unos 13.700 millones de años). Y usaron esas distancias para calcular, por primera vez, la tasa de expansión del Universo primitivo y comprobar si, efectivamente, era distinta de la actual.

Los científicos también compararon sus resultados con los obtenidos durante años de supernovas del tipo IA, que cubren los 9.000 millones de años más recientes, y encontraron que, a las distancias en que los resultados se superponen, éstos son muy similares. Pero en el Universo temprano, donde sólo los cuásares pueden facilitar mediciones, había una notable diferencia entre lo que observaron y lo que predice el modelo cosmológico vigente.

«Observamos cuásares hasta apenas mil millones de años después del Big Bang -explica Guido Risaliti- y encontramos que la tasa de expansión del Universo en la actualidad es más rápida de lo que era antes. Y eso puede significar que la energía oscura se está haciendo más y más fuerte a medida que el Universo envejece».

Las implicaciones de este hallazgo son tremendas. Si efectivamente la densidad de la energía oscura aumenta con el tiempo, entonces la constante de Hubble no sería «constante», sino que variaría a lo largo del tiempo. y posiblemente eso bastaría para explicar las discrepancias encontradas en las diferentes mediciones llevadas a cabo hasta ahora.

Pero hay otra cuestión. Si bien es cierto que el trabajo de este equipo de investigadores podría ayudar resolver la espinosa cuestión del auténtico valor de la constante de Hubble, también lo es que coloca sobre el tapete un misterio aún mayor: ¿Cómo es posible que la energía oscura se vaya haciendo más fuerte a medida que el Universo envejece?

«Algunos científicos -concluye Risaliti- sugirieron en el pasado que podría ser necesaria una nueva Física para explicar las discrepancias encontradas hasta ahora, incluída la posibilidad de que la fuerza de la energía oscura esté aumentando. Y nuestros resultados parecen confirmar esa sugerencia».

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« Scarbourogh Fair (Una historia de desamor)

La Ciencia nos indica la manera de crear nuevos caminos que nos lleven hacia esa armonía que buscamos

Desde que Einstein en 1.905 nos dijo que el Tiempo no es un reloj universal que marcha al mismo ritmo para todos, y que un gemelo que parte en un viaje al espacio a gran velocidad no envejerá tanto como el otro que se queda en casa, nada ha sido lo mismo. Esa paradoja la  entendemos y nos parece escandalosamente increíble, y pese a todo es correcta. Cosas así despiertan la imaginación de las personas curiosas que, de alguna manera, despiertan a otra realidad y constatan que sus conceptos del “mundo” estaban equivocados.

Muchos de los grandes pensadores nos dijeron que el Tiempo no existe, que es una abstracción de la Mente. Sin embargo, yo veo claramente los efectos de su transcurrir inexorable que, con ayuda de la entropía hace que todo cambie y nada permanezca.

                  La imagen de arriba nos habla del paso del Tiempo, y, desde luego, nos dice que sí existe

Estar equivocados nos sorprende y, al mismo tiempo, nos enseña algo sobre nosotros mismos. No solo hay cosas que no sabemos, sino que las cosas que creemos saber pueden no ser ciertas. Como nos dice la filosofía, nada es como se ve a primera vista, todo depende bajo el punto de vista desde el que miremos las cosas y, si es el correcto, estaremos en esa verdad que incansables buscamos.

No resulta nada fácil descubrir los caminos por los que deambula la Naturaleza y las razones que ésta tiene para recorrerlos  de la manera que lo hace y no de otra. Una cosa es cierta, la Naturaleza siempre trata de conseguir sus fines con el menor esfuerzo posible y, cuestiones que nos parece muy complicadas, cuando profundizamos en ellas como la ciencia nos exige, llegan a parecernos más sencillas y comprensibles. Todas las respuestas están ahí, en la Naturaleza.

 

“Este es un ensayo de Viktor Frankl neurólogo, psiquiatra, sobreviviente del holocausto y el fundador de la disciplina; que conocemos hoy como Logoterapia.

No eres Tú, soy Yo…

¿Quién te hace sufrir? ¿Quién te rompe el corazón? ¿Quién te lastima? ¿Quién te roba la felicidad o te quita la tranquilidad? ¿Quién controla tu vida?…

¿Tus padres? ¿Tu pareja? ¿Un antiguo amor? ¿Tu suegra? ¿Tu jefe?…

Podrías armar toda una lista de sospechosos o culpables. Probablemente sea lo más fácil. De hecho sólo es cuestión de pensar un poco e ir nombrando a todas aquellas personas que no te han dado lo que te mereces, te han tratado mal o simplemente se han ido de tu vida, dejándote un profundo dolor que hasta el día de hoy no entiendes.”

No veo que profesor pregunte por qué el llegar a saber también, nos puede hacer sufrir. Estamos en aquello de…, ” ojos que no ven, corazón que no siente”.

Claro que, no siempre, cuando alcanzamos las respuestas y el saber llega a nosotros, podemos sentir felicidad, toda vez que, al ser consciente de la realidad, no pocas veces sufrimos. Existen mundos imposibles en los que, criaturas inimaginables pudieran estar gestando el venir a visitarnos para acabar con nuestra especie. ¿Nos gustaria saber de su existencia? ¿O, el amigo que no fue digno de tu confianza? ¡La cruda realidad no siempre es de nuestro agrado, y, sin embargo, yo la prefiero!

Alguna vez me he preguntado si el conocimiento nos puede traer la felicidad y, la respuesta no es nada sencilla. Muchas veces he podido sentir cómo al adquirir un nuevo conocimiento he sentido dolor por comprender lo que hay detrás de ese conocimiento. Otras veces, el dolor lo he sentido al ver a tantas criaturas faltas de conocimiento, no le dieron ninguna oportunidad. ¿Otra paradoja? ¿Como se puede sentir lo mismo, en este caso dolor, por una cosa y la contraria? ¡Qué compleja es nuestra mente!

Algún pensador ha dicho:

“La paradoja de nuestro tiempo en la historia es que  tenemos edificios más altos pero temperamentos más cortos,  autopistas más anchas, pero puntos de vista más estrechos.  Gastamos más pero tenemos menos, compramos más, pero gozamos menos.  Tenemos casas más grandes y familias más pequeñas, más conveniencias, pero menos tiempo.  Tenemos más grados y títulos pero menos sentido,  más conocimiento, pero menos juicio,  más expertos, sin embargo más problemas,  más medicina, pero menos bienestar. “

 

¿No será que no hemos aprendido a determinar lo que realmente tiene algún valor? Somos tan torpes que elegimos aquello que nos cuesta mucho dinero y sacrificio conseguir y, no le damos importancia a esa mirada, la caricia del auténtico Amor, la risa de los niños.

Bueno, para no variar comencé un viaje hacia el “universo de Einstein” y llegué a un extraño mundo que no estaba en el mapa de mis pensamientos primeros, así que regreso sobre mis pasos y retomo el sendero que dejé para continuar comentándoles a ustedes algunas cuestiones.

Como algunos recordaréis, Albert Einstein fue escogido por la Revista Time (el nombre resulta irónico en ese caso concreto) como la personalidad del siglo XX. Precisamente comenzó ese siglo de manera impresionante en su año milagroso de 1.905. En ese año, inspirado en el trabajo de Planck del cuanto y yendo un poco más allá, dio la demostración estadística de la naturaleza atómica de la materia y, con su explicación de los fotones que inciden en superficies metálicas, que le valió el Nobel de Física , ayudó a poner en marcha la revolución cuántica con la que nunca se sintió cómodo. Claro que, no fue aquello lo que le llevó a la popularidad. La fama de Einstein le vino de la mano de la “relatividad”, la teoría de la estructura del espacio-tiempo, la geometría del Universo.

El espacio-tiempo de Einstein situó al ser humano en lugar más cercano al Universo.  Le hizo comprender que era una parte de la Naturaleza,  la que piensa. Y, pensando, llegamos a saber lo que el espacio-tiempo es, que los átomos son demasiado pequeños, los fotones demasiados y que, en realidad, no podemos tener opiniones firmes sobre estas cosas. Cuando recibimos noticias sobre ellas, las aceptamos como parte del progreso periódico y metódico de la ciencia. La materia está hecha (de tipos de) unidades indivisibles; la luz tiene una naturaleza de onda y partícula a la vez. Quien no es científico no tiene pruebas para contradecir el primer enunciado y ninguna comprensión clara sobre lo que se entiende sobre el segundo. Pero en 1.905 Einstein nos dijo también que el Tiempo es distinto para cada uno de nosotros dependiendo de un ritmo que lo hace relativo.

 Mientras que para ellos el tiempo vuela, las horas son efímeros momentos….

para el enfermo pasando dolor en la cama de un hospital… el Tiempo se hace eterno.

La relatividad, o la física del espaciotiempo, con su aura de los agujeros negros y un universo en expansiòn, capta nuestra atención porque es la materia de la vida diaria –espacio y tiempo- hecha exótica, como si el Asesor Fiscal condujera un Ferrari vestido con una túnica indonesia. Esto explica (de alguna manera) la constancia y fijación, la constante fascinación  que ejerce sobre los legos con algunos conocimientos científicos.

                  El Tiempo parece que se para en la travesía del desierto y sin agua.

También explica la importancia de la relatividad para aquellos con demasiada poca paciencia y quizá demasiado autoconfianza. Cualquier físico relativista ha pasado por la experiencia de recibir, varias veces al año, una nueva teoría de la relatividad remitida por un pensador no-tradicional con inclinaciones técnicas que no ha “leído todos los libros” pero donde estaba equivocado Einstein.

Es curioso como otros (que sí han leído todos los libros) que trabajan cada día con los detalles finos de las matemáticas aplicadas, haciendo un trabajo honesto  y dirigiendo todos los esfuerzos a lo que podría ocurrir en una colisión de dos agujeros negros masivos, el asombro que al principio pudiera sentir con los resultados, quedan diluidos con la familiariadad del trabajo cotidiano que nos lleva a entender aquellos “asombrosos” resultados como más cercanos y menos extraño. El conocimiento aleja el asombro.

 Si tratamos de saber… Alejamos de nosotros la ignorancia y el asombro, del libro sale la luz que nos inunda, nos da el conocimiento que no teníamos, y, finalmente nos hace comprender aquello que era un gran misterio para nosotros.

Este pequeño librito es una buena introducción a la Relatividad Especial y el ideal para consultas, escrito por Edwon Taylor y Jhon Wheeler nos lleva a dar un paseo por las intrincadas carreteras del espacio-tiempo, por la verdadera naturaleza del espacio y el tiempo que no siempre podemos llegar a comprender. El espacio y el tiempo son tan viejos (más) como el pensamiento humano. Los pensadores clásicos ya tuvieron mucho que decir sobre el tema. Algo de ello parece ahora curiosamente  ingenuo, y algo de ello sigue siendo impresionante profundo (fijaos en Zenón, ¿no os parece que ha sabido envejer de la manera más adecuada).

Claro que, las ideas modernas han necesitado miles de años para evolucionar y que encuentran su ubicación precisa en las matemáticas, el lenguaje del que finalmente, se vale la ciencia para explicar lo que las palabras no pueden. Por otra parte, es una sorpresa agradable que las claves de una discusión tan moderna de conceptos científicos incluídos en la relatividad, sean accesibles a quiénes no teniendo una formación matemática y física, asimile cuestiones algunas veces complejas pero, si se explican bien…

El libro de Taylor y Wheeler comienza con la historia de una persona que cruza un pequeño puerta que cruza un río recto y estrecho que corre por un paisaje llano. Aquella persona mira directamente río arriba y quiere dar una descripción cuantitativa de la localización de los lugares de interés, como el campanario de la Iglesia.

Podría hacerlo de muchas formas diferentes. Podría decir que el campanario está a 24 metras de ella, y en una dirección a un ángulo de 30 grados a la  izquierda. Alternativamente podría advertir que la campana está a 800 metros “hacia delante” (en dirección río arriba) y 462 metros “a la izquierda” (lo que significa 462 metros a la izquierda del río. Lo que es común a ambos métodos de descripción (y a cualquier otro método) es que debe especificar dos números. Por esa razón decimos que el conjunto de localizaciones en el paisaje es un mundo bidemensional. En física se suele decir que las medidas están hechas por un “observador” y el método de localizar puntos en un “sistema de referencia” asociado al observador. Los números concretos a los que llega el observador (tales como 800 metros y 462 metros) se denominan “coordenadas” de una localización.

La existencia y la importancia de estos términos especiales sugiere correctamente que puede haber otros observadores y otros sistemas de referencia. De hecho, de esto es de lo que trata la relatividad: de relación entre medidas (es decir, coordenadas) en diferentes sistemas de referencia. Es crucial, entonces, que tengamos otro observador y que nuestros observadores discrepen en las medidas.

Provistos de una jerga bastante especial podemos ahora meter la punta del lápiz en el espacio-tiempo. (Igual que las localizaciones son los lugares de un paisaje, los “sucesos” son los lugares en el espaciotiempo. Un suceso en cierto lugar u cierto tiempo. Es una posición en el tiempo tanto como en el espacio. Evidentemente el mundo de tales sucesos -el mundo que llamaremos espacio-tiempo es tetradimensional. Se necesitan tres coordenadas para especificar el “donde” de un suceso, y una coordenada para especificar el “cuando”.

En eso de que todo es relativo, acordaos de aquel Jefe de Estación que miraba pasar el tren y veía, como desde una de las ventanillas, un niño arrojaba una pelota de goma a una velocidad de 20 Km/h. El tren marchaba a 100 Km/h. Resulta que el padre del niño, sentado junto a él, llevaba una máquina que media la velocidad a la que se desplazaba la pelota y, el Jefe de Estación, parado en el Anden, tenía otra igual que también la media. El resultado de ambas mediciones era discrepante. Al padre del niño le daba una medida de 20 Km/h, mientras que al Jede de Estación le dió una medida de 120 Km/h. ¿cómo podía ser eso? Lo cierto es que, el padre del niño que portaba la máquina, también estaba en movimiento a 100 Km/h que la máquina no media, dado que ella, también se movía y sólo media la velocidad de la pelotita. El Jefe de Estación parado en el Anden, midió que la pelota corría hacia adelante a 120 Km/h,. es decir, la máquina había sumado los 20 Km/h con los que el niño impulso a la pelota más los 100 Km/h a los que marchaba el tren.

Así, el mismo suceso, medido por dos observadores diferentes y con sistemas de referencias diferentes, no podían dar, el mismo resultado. Claro que, ejemplos de la relatividad especial podríamos dar muchos que han sido confirmados y que, al no estar familiarizados con ellos, nos llevarían hacia el asombro que todo ignorante siente ante hechos incomprensibles pero, maravillosos.

La relatividad tanto especial como general, nos trajeron muchas cosas y, sobre todo, muchas promesas que no todas se han cumplido (aún). En relación a una de ellas, alguien ha pronosticó que entre 2,.010 y 2.015, un detector de ondas gravitatorias en vuelo espacial llamado LISA nos revelerá la distorsión del espaciotiempo alrededor de muchos agujeros negros masivos en el universo lejano, y cartografiará dicha distorsión con exquisito detalle  -los tres aspectos de la distorsión:  la curvatura del espacio, la distorsión del tiempo y el torbellino del espaciotiempo alrededor del horizonte.

               Se denomina EGS-zs8-1 y es la galaxia más lejana y la Nebulosa más bella

En nuestro Universo ocurren sucesos que no hemos sabido detectar y que, de alguna manera, nos mostrarían otra clase de Universo, es decir, el Universo sería el mismo pero, lo veríamos de otra manera. Hasta el momento el Universo que conocemos es ese que nos han posibilitado los fotones. Las ondas de luz captadas por los potentes telescopios que nos traen hasta nosotros a las más lejanas galaxias, los cúmulos y a las más bellas Nebulosas. Sin embargo, ahí fuera, ocurren otras muchas cosas que no podemos ver. ¿Qué pasará realmente con el espacio-tiempo en presencia de esas inmensas densidades de materia que viven dentro de los agujeros negros gigantes y, que pasará, cuando dos ellos chocan?

                               Es cierto, como nos dicen los del Instituto de Astrofíca de Andalucía:

“CASI TODO LO QUE SABEMOS DEL COSMOS LO HEMOS APRENDIDO mediante el análisis de la luz que nos llega de él.

Con mayor generalidad deberíamos referirnos a la observación de la radiación electromagnética, de la que la luz visible es solo una parte. Y decimos “casi todo” porque los rayos cósmicos y los neutrinos nos aportan también importantes claves. En cualquier caso, nuestro modelo del universo más allá de la Tierra es, en buena medida, una imagen tallada con herramientas electromagnéticas. Un modelo muy rico, sin duda alguna. Pero quizá, por estar esencialmente construido a partir de estas proyecciones sobre nuestros muros de luces y sombras solo electromagnéticas, podría ser también un modelo sesgado. ¿Cómo saberlo? ¿Disponemos de alguna manera independiente para evaluar, y en su caso enriquecer, este modelo de génesis electromagnética? La respuesta es sí: las denominadas ondas gravitatorias nos proporcionan lo que podemos considerar como otra luz con la que observar el cosmos, complementaria e independiente a la luz electromagnética.”

 

 

Montserrat Villar, fue la coordinadora del Año Internacional de la Astronomía en España y es investigadora del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC). Una científica muy bien preparada a la que el mundo (aunque no siempre es consciente de ello), le debe algunos favores. Su entrega más allá del deber… ¡La hace muy especial!

Mi amiga Montserrat, estando juntos en la celebración del Año Internacional de la Astronomía medijo:

“”La auténtica revolución para el ser humano sería encontrar vida fuera de la Tierra” Y, desde luego, ese es el sueño de muchos Astrónomos y Astrofísicos que piensan en la inmensa posibilidad que existe de que, la Vida, pulule por todo el Universo. Sin embargo, son las distancias por una parte y el tiempo por la otra, las que nos ponen muros por delante que, al menos de momento, no podemos franquear.

                             Las sofisticadas instalaciones de LIGO al fín las pudieron captar

En cuanto a las Ondas gravitacionales (OG) es una de las predicciones más importantes de la Teoría de la Relatividad General de Einstein. A nivel mundial, se está realizando un gran esfuerzo para descubrir la radiación gravitacional, ya que su detección será la prueba contundente para verificar la teoría de Einstein. El estudio de las OG se realiza desde el punto de vista teórico, numérico y experimental. Se espera que pronto tengamos algunos resultados muy fiables que vengan a confirmar (como ya pasó con otros aspectos de la teoría) que lo que nos dicen las ecuaciones de campo de la relatividad general, es un fiel reflejo de lo que el Universo es.

Sólo de ese ejercicio activo la Humanidad podrá comprender de dónde viene, qué hace aquí y hacia dónde se dirige. Las cosas unitarias no admiten comparación alguna, y, nosotros, que no somos una excepción, necesitamos de otras especies con las que compararnos.

Pero sigamos.

Una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fue predicha por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. Aunque la radiación gravitacional no ha sido medida directamente, su existencia se ha demostrado indirectamente, y se piensa que podría estar ligada a violentos fenómenos cósmicos. Una sofisticada antena interferométrica espacial llamada LISA, que será puesta en órbita en la próxima década, se dedicará a detectar y analizar las ondas gravitacionales.

                                     ¿Qué son las ondas gravitacionales?

Una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fue predicha por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. Aunque la radiación gravitacional no ha sido medida directamente, su existencia se ha demostrado indirectamente, y se piensa que podría estar ligada a violentos fenómenos cósmicos. Una sofisticada antena interferométrica espacial llamada LISA, se dedicará a detectar y analizar las ondas gravitacionales.

      ¿Qué pasa cuando chocan dos agujeros negros?

Cuando dos galaxias se unen, sus agujeros negros supermasivos (miles de millones el tamaño del sol) eventualmente tienen que interactuar, ya sea en un violento impacto directo o acercándose hacia el centro hasta tocarse uno con otro. Y es ahí donde las cosas se ponen interesantes. En vez de acercase de buena manera, las fuerzas de ambos monstruos son tan extremas que uno de ellos es pateado fuera de la galaxia recién unida a una velocidad tan tremenda que nunca puede regresar. Por su parte, el agujero que da la patada recibe una enorme cantidad de energía, que inyecta en el disco de gas y polvo que lo rodea. Y entonces este disco emite un suave resplandor de rayos X que dura miles de años. El choque de dos agujeros negros es un suceso rarísimo y, como de manera directa nunca lo hemos podido observar, aquí dejamos una referencia de lo que creemos que podría ser.

No son pocos los sucesos que están presentes en el Universo y de los que no tenemos ni idea y otros, que sabemos que están ahí pero, son también unos completos desconocidos. Es mucho lo que nos queda por andar en este inmenso campo que, no está precisamente llano y, en el largo camino de la ciencia, nos encontramos con grandes inconvenientes que sirven de freno a nuestras ansias de saber.

           ¿Qué pasa cuando chocan dos galaxias?

Es muy común que las galaxias choquen e interactúen unas con otras. De hecho, se cree que las colisiones y uniones entre galaxias son uno de los principales procesos en su evolución. La mayoría de las galaxias han interactuado desde que se formaron. Y lo interesante es que en esas colisiones no hay choques entre estrellas. La razón es que el tamaño de las estrellas es muy pequeño comparado con la distancia entre ellas. En cambio, el gas y el polvo sí interactúan de tal manera que incluso llegan a modificar la forma de la galaxia. La fricción entre el gas y las galaxias que chocan produce ondas de choque que pueden a su vez iniciar la formación de estrellas en una región dada de la galaxia.

El texto de arriba es algo contradictorio como muchos otros que sobre el Universo podemos leer. Si resulta que el choque de galaxias es de lo más normal en el Universo (como de hecho sabemos), ¿cómo pueden decirnos más arriba que el choque de agujeros negros es muy raro, si resulta que en “casi” todas las galaxias, en sus núcleos, residen grandes agujeros negros, al colisonar éstas es lógico pensar que, sus agujeros negros, también lo hagan.

                Debido a un error de medición creyeron detectar neutrinos más veloces que los fotones

El Universo de Einstein…, al menos hasta el momento, ha resultado ser cierto y, aunque los científicos del Proyecto OPERA se empeñaran en hacer correr a los neutrinos algo más que a los fotones (el límite marcado por Einstein para la velocidad que se puede alcanzar en el Universo, es decir, la Luz, c, que en el vacío alcanza los 299.792.458 metros por segundo), lo cierto es, que todo fue un equívoco y, el fotón, sigue firme como el Peñón de Gibraltar como diría Dirac.

Lo cierto es que, saber, lo que se dice saber…sabemos algo pero muy poco como para poder sacar pecho y pasear por ahí pavoneándonos de los listos que somos. Es mejor admitir nuestra gran ignorancia y, siendo conscientes de ello, luchar con más fuerza por erradicarla. ¡Ah! Pero una cosa que estamos repitiendo una y otra vez, resulta ser falsa: El saber si ocupa lugar. Lugar en el espacio (tengo la librweria a doble hilera y me cuesta encontrar lo que necesito), de tiempo, buscar información sobre los temas tratados se lleva un gran período de tiempo al tener que hacer los apartados más convenientes para el trabajo que se desea presentar y, por último, algún que otro dinero que, se nos va cuando podemos ver este o aquel nuevo libro que nos promete emociones nuevas.

emilio silvera

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               En cualquier galaxia pueden existir más de cien mil millones de estrellas

El Universo (al menos el nuestro), nos ofrece algo más, mucho más que grandes espacios vacíos, oscuros y fríos. En él podemos ver muchos lugares luminosos llenos de estrellas, de mundos y… muy probablemente de vida. Sin embargo, tenemos la sospecha de que, aparte del nuestro, otros universos podrían rondar por ahí y conformar un todo de múltiples Universos de caracterísiticas diversas y no en todos, serían posible la formación de estrellas y como consecuencia de la Vida.

Cuando me sumerjo en los misterios y maravillas que encierra el Universo, no puedo dejar de sorprenderme por sus complejas y bellas formaciones, la inmensidad, la diversidad, las fuerzas que están presentes, los objetos que lo pueblan, la sorprendente presencia de formas de vida y su variedad, y, sobre todo, que esa materia animada pudiera llegar hasta la consciencia, emitir ideas y pensamientos.

                ¿Qué “escalera” habrá que subir para llegar a ese otro universo?

Como nunca nadie pudo estar en otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimensiones espacio-temporales, no contamos con las condiciones físico-tecnológicas necesarias para poder captar (si es que lo hay), ese otro universo paralelo o simbiótico que presentimos junto al nuestro y que sospechamos que está situado mucho más allá de nuestro alcance. Sin embargo, podríamos conjeturar que, ambos universos, se necesitan mutuamente, el uno sin el otro no podría existir y, de esa manera, estaríamos en un universo dual dentro de la paradoja de no poder conocernos mutuamente, al menos de momento, al carecer de los conocimientos necesarios para construir esa tecnología futurista que nos llevaría a esos otros horizontes.

                                                ¿Quién sabe lo que en otros mundos podremos encontrar?

¡Oh mundo de muchos mundos!

¡Oh vida de vidas!

¿Cuál es tu centro?

¿Dónde estamos nosotros?

¿Habrá algo más de lo que vemos?

¿Debemos prestar atención a las voces que oímos en nuestras mentes?

¿Cómo pudimos llegar a saber de lo muy pequeño y de lo muy grande?

Pensemos por ejemplo que un átomo tiene aproximadamente 10^-8 centímetros de diámetros. En los sólidos y líquidos ordinarios los átomos están muy juntos, casi en contacto mutuo. La densidad de los sólidos y líquidos ordinarios depende por tanto del tamaño exacto de los átomos, del grado de empaquetamiento y del peso de los distintos átomos.

De los sólidos ordinarios, el menos denso es el hidrógeno solidificado, con una densidad de 0’076 gramos por cm³. El más denso es un metal raro, el osmio, con una densidad de 22’48 gramos/cm³.

Si los átomos fuesen bolas macizas e incompresibles, el osmio sería el material más denso posible, y un centímetro cúbico de materia jamás podría pesar ni un kilogramo, y mucho menos toneladas.

Pero los átomos no son macizos. El físico neozelandés experimentador por excelencia, Ernest Ruthertord, demostró en 1.909 que los átomos eran en su mayor parte espacio vacío. La corteza exterior de los átomos contiene sólo electrones ligerisimos, mientras que el 99’9% de la masa del átomo está concentrada en una estructura diminuta situada en el centro: el núcleo atómico.

El núcleo atómico tiene un diámetro de unos 10^-15 cm (aproximadamente 1/100.000 del propio átomo). Si los átomos de una esfera de materia se pudieran estrujar hasta el punto de desplazar todos los electrones y dejar a los núcleos atómicos en contacto mutuo, el diámetro de la esfera disminuiría hasta un nivel de 1/100.000 de su tamaño original.

De manera análoga, si se pudiera comprimir la Tierra hasta dejarla reducida a un balón de núcleos atómicos, toda su materia quedaría reducida a una esfera de unos 130 metros de diámetro. En esas mismas condiciones, el Sol mediría 13’7 km de diámetro en lugar de los 1.392.530 km que realmente mide. Y si pudiéramos convertir toda la materia conocida del universo en núcleos atómicos en contacto, obtendríamos una esfera de sólo algunos cientos de miles de km de diámetro, que cabría cómodamente dentro del cinturón de asteroides del Sistema Solar.

Si la estrella tiene la masa del Sol “muere” para convertirse en una nebulosa planetaria y en una enana blanca. Si la estrella que agota su combustible nuclear de fusión es más masiva en varias masas solares, el resultado es el de una Estrella de Neutrones, y, si es súper-masiva, será un agujero negro su destino final.

El calor y la presión que reinan en el centro de las estrellas rompen la estructura atómica y permiten que los núcleos atómicos empiecen a empaquetarse unos junto a otros. Las densidades en el centro del Sol son mucho más altas que la del osmio, pero como los núcleos atómicos se mueven de un lado a otros sin impedimento alguno, el material sigue siendo un gas.  Hay estrellas que se componen casi por entero de tales átomos destrozados.  La compañera de la estrella Sirio es una “enana blanca” no mayor que el planeta Urano, y sin embargo tiene una masa parecida a la del Sol.

Los núcleos atómicos se componen de protones y neutrones. Ya hemos dicho antes que todos los protones tienen carga eléctrica positiva y se repelen entre sí, de modo que en un lugar dado no se pueden reunir más de un centenar de ellos. Los neutrones, por el contrario, no tienen carga eléctrica y en condiciones adecuadas pueden estar juntos y empaquetados un enorme número de ellos para formar una “estrella de neutrones”. Los púlsares, según se cree, son estrellas de neutrones en rápida rotación.

Estas estrellas se forman cuando las estrellas de 2 – 3 masas solares, agotado el combustible nuclear, no pueden continuar fusionando el hidrógeno en helio, el helio en carbono, el carbono en oxígeno, etc, y explotan en supernovas. Las capas exteriores se volatilizan y son expulsados al espacio; el resto de la estrella (su mayor parte), al quedar a merced de la fuerza gravitatoria, es literalmente aplastada bajo su propio peso hasta tal punto que los electrones se funden con los protones y se forman neutrones que se comprimen de manera increíble hasta que se degeneran y emiten una fuerza que contrarresta la gravedad, quedándose estabilizada como estrella de neutrones.

Si el Sol se convirtiera en una estrella de neutrones, toda su masa quedaría concentrada en una pelota cuyo diámetro sería de 1/100.000 del actual, y su volumen (1/100.000)³, o lo que es lo mismo 1/1.000.000.000.000.000 (una milmillonésima) del actual. Su densidad sería, por tanto, 1.000.000.000.000.000 (mil billones) de veces superior a la que tiene ahora.

                               Nuestro Sol es la estrella más estudiada en nuestro mundo

La densidad global del Sol hoy día es de 1’4 gramos/cm³. Una estrella de neutrones a partir del Sol tendría una densidad que se reflejaría mediante 1.400.000.000.000.000 gramos por cm³. Es decir, un centímetro cúbico de una estrella de neutrones puede llegar a pesar 1.400.000.000 (mil cuatrocientos millones de toneladas). ¡Qué barbaridad! Sin embargo, en el contexto del Universo eso no supone nada si pensamos en su inmensidad. Si eso es así (que lo es), ¿qué somos nosotros comparados con toda esa grandeza? Bueno, si dejamos aparte el tamaño, creo que somos la parte del universo que piensa, o, al menos, una de las partes que puede hacerlo.

            Ahí se producen las transiciones de fase que transmutan la materia sencilla en la compleja

Objetos como estos pueblan el universo, e incluso más sorprendentes todavía, como es el caso de los agujeros negros explicado en páginas anteriores de este mismo trabajo. Cuando hablamos de las cosas del universo estamos hablando de cosas muy grandes. Cualquiera se podría preguntar, por ejemplo: ¿hasta cuándo podrá mantener el Sol la vida en la Tierra? Está claro que podrá hacerlo mientras radie energía y nos envie luz y calor que la haga posible tal como la conocemos.

Como ya explicamos antes, la radiación del Sol proviene de la fusión del hidrógeno en helio. Para producir la radiación vertida por el sol se necesita una cantidad ingente de fusión: cada segundo tienen que fusionarse 4.654.600.000 toneladas de hidrógeno en 4.650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600 toneladas restantes se convierten en energía de radiación y las pierde el Sol para siempre. La ínfima porción de esta energía que incide sobre la Tierra basta para mantener toda la vida en nuestro planeta).

Nadie diría que con este consumo tan alto de hidrógeno por segundo, el Sol pudiera durar mucho tiempo, pero es que ese cálculo no tiene en cuenta el enorme tamaño del Sol. Su masa totaliza 2.200.000.000.000.000. 000.000.000.000 (más de dos mil cuatrillones) de toneladas. Un 53% de esta masa es hidrógeno, lo cual significa que el Sol contiene en la actualidad una cantidad de 1.166.000.000.000.000.000.0000.0000.000 toneladas.

En resumen, la masa del Sol supone el 99,9 % de toda la masa del Sistema solar.

Para completar datos diré que el resto de la masa del Sol es casi todo helio. Menos del 0’1 por 100 de su masa está constituido por átomos más complicados que el helio. El helio es más compacto que el hidrógeno. En condiciones idénticas, un número dado de átomos de helio tiene una masa cuatro veces mayor el mismo número de átomos de hidrógeno. O dicho de otra manera: una masa dada de helio ocupa menos espacio que la misma masa de hidrógeno. En función del volumen – el espacio ocupado -, el Sol es hidrógeno en un 80 por ciento.

Si suponemos que el Sol fue en origen todo hidrógeno, que siempre ha convertido hidrógeno en helio al ritmo dicho de 4.654.000  toneladas  por segundo y que lo seguirá haciendo hasta el final, se calcula que ha estado radiando desde hace unos 4.000 millones de años y que seguirá haciéndolo durante otros cinco mil millones de años más.

Pero las cosas no son tan simples. El Sol es una estrella de segunda generación, constituida a partir de gas y polvo cósmico desperdigado por estrellas que se habían quemado y explotado miles de millones de años atrás.  Así pues, la materia prima del Sol contenía ya mucho helio desde el principio, lo que nos lleva a pensar que el final puede estar algo más cercano.

Por otra parte, el Sol no continuará radiando exactamente al mismo ritmo que ahora. El hidrógeno y el helio no están perfectamente entremezclados. El helio está concentrado en el núcleo central y la reacción de fusión se produce en la superficie del núcleo.

A medida que el Sol siga radiando, irá adquiriendo una masa cada vez mayor ese núcleo de helio y la temperatura en el centro aumentará. En última instancia, la temperatura sube lo suficiente como para transformar los átomos de helio en átomos más complicados. Hasta entonces el Sol radiará más o menos como ahora, pero una vez que comience la fusión del helio, empezará a expandirse y a convertirse poco a poco en una gigante roja. El calor se hará insoportable en la Tierra, los océanos se evaporarán y el planeta dejará de albergar vida en la forma que la conocemos.

La esfera del Sol, antes de explotar para convertirse en una enana blanca, aumentará engullendo a Mercurio y a Venus y quedará cerca del planeta Tierra, que para entonces será un planeta yermo.

Los astrónomos estiman que el Sol entrará en esta nueva fase en unos 5 ó 6 mil millones de años. Así que el tiempo que nos queda por delante es como para no alarmarse todavía. Sin embargo, el no pensar en ello… no parece conveniente.

Espero que al lector de este trabajo, encargado por la Asociación Cultural “Amigos de la Física 137, e/hc”, les esté entreteniendo y sobre todo interesando los temas que aquí hemos tratado, siempre con las miras puestas en difundir el conocimiento científico de temas de la naturaleza como la astronomía y la física. Tratamos de elegir temas de interés y aquellos que han llamado la atención del público en general, explicándolos y respondiendo a preguntas que seguramente les gustaría conocer, tales como: ¿por qué la Luna muestra siempre la misma cara hacia la Tierra?

La atracción gravitatoria de la Luna sobre la Tierra hace subir el nivel de los océanos a ambos lados de nuestro planeta y crea así dos abultamientos. A medida que la Tierra gira de oeste a este, estos dos bultos – de los cuales uno mira hacia la Luna y el otro en dirección contraria – se desplazan de este a oeste alrededor de la Tierra.

Al efectuar este desplazamiento, los dos bultos rozan contra el fondo de los mares poco profundos, como el de Bering o el de Irlanda. Tal rozamiento convierte energía de rotación en calor, y este consumo de la energía de rotación terrestre hace que el movimiento de rotación de la Tierra alrededor de su eje vaya disminuyendo poco a poco. Las mareas actúan como freno sobre la rotación de la Tierra, y como consecuencia de ello, los días terrestres se van alargando un segundo cada mil años.

Pero no es sólo el agua del océano lo que sube de nivel en respuesta a la gravedad lunar. La corteza sólida de la Tierra también acusa el efecto, aunque en medida menos notable. El resultado son dos pequeños abultamientos rocosos que van girando alrededor de la Tierra, el uno mirando hacia la Luna y el otro en la cara opuesta de nuestro planeta. Durante ese desplazamiento, el rozamiento de una capa rocosa contra otra va minando también la energía de rotación terrestre. (Los bultos, claro está, no se mueven físicamente alrededor del planeta, sino que a medida que el planeta gira, remiten en un lugar y se forman en otro, según qué porciones de la superficie pasen por debajo de la Luna y sean atraídas por su fuerza de gravedad).

La Luna no tiene mares ni mareas en el sentido corriente. Sin embargo, la corteza sólida de la luna acusa la fuerte atracción gravitacional de la Tierra, y no hay que olvidar que ésta es 80 veces más grande que la Luna. El abultamiento provocado en la superficie lunar es mucho mayor que el de la superficie terrestre. Por tanto, si la Luna rotase en un periodo de 24 horas, estaría sometida a un rozamiento muchísimo mayor que la Tierra. Además, como nuestro satélite tiene una masa mucho menor que la Tierra, su energía total de rotación sería, ya de entrada, para periodos de rotación iguales, mucho menor.

                                               Luna roja sobre el Templo de Poseidon

Así pues, la Luna, con una reserva inicial de energía muy pequeña, socavada rápidamente por los grandes bultos provocados por la Tierra, tuvo que sufrir una disminución relativamente rápida de su periodo de rotación.  Hace seguramente muchos millones de años debió de decelerarse hasta el punto de que el día lunar se igualó con el mes lunar. De ahí en adelante, la Luna siempre mostraría la misma cara hacia el planeta Tierra.

                      Siempre nos muestra la misma cara

Esto, a su vez, congela los abultamientos en una aposición fija. Unos de ellos miran hacia la Tierra desde el centro mismo de la cara lunar que nosotros vemos, mientras que el otro está apuntando en dirección contraria desde el centro mismo de la cara lunar que no podemos ver. Puesto que las dos caras no cambian de posición a medida que la Luna gira alrededor de la Tierra, los bultos no experimentan ningún nuevo cambio ni tampoco se produce rozamiento alguno que altere el periodo de rotación del satélite. La luna continuará mostrándonos la misma cara indefinidamente; lo cual, como veis, no es ninguna coincidencia, sino la consecuencia inevitable de la gravitación y del rozamiento. La Luna es un caso relativamente simple. En ciertas condiciones, el rozamiento debido a las mareas puede dar lugar a condiciones de estabilidad más complicadas.

Durante unos ochenta años, por ejemplo, se pensó que Mercurio (el planeta más cercan al Sol y el más afectado por la fuerza gravitatoria solar) ofrecía siempre la misma cara al Sol, por el mismo motivo que la Luna ofrece siempre la misma cara a la Tierra. Pero se ha comprobado que, en el caso de este planeta, los efectos del rozamiento producen un periodo estable de rotación de 58 días, que es justamente dos tercios de los 88 días que constituyen el período de revolución de Mercurio alrededor del Sol.

Hay tantas cosas que aprender que el corto tiempo que se nos permite estar aquí es totalmente insuficiente para conocer todo lo que nos gustaría. ¿Hay algo más penoso que la ignorancia? ¿Hay algo más excitante que el descubrir y saber?

emilio silvera

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