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Archivo del 27 de abril de 2019

Abr

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Cosas del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en El Universo dinámico    ~    Comentarios Comments (0)

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Astronomía
Crónica del Cosmos
Descubren el primer enlace molecular del universo primitivo

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Tras décadas de intentos, los astrónomos han detectado la emisión del ion hidruro de helio, la primera especie molecular que se formó en el universo primitivo

 

 

El ión hidruro de helio detectado en la nebulosa NGC7027. NASA/SOFIA/ R. Güsten et al.

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.

Tras décadas de intentos, los astrónomos han detectado la emisión del ion hidruro de helio (HeH+), la primera especie molecular que se formó en el universo primitivo.

Química primordial

 

Poco después del big bang, hace 13.800 millones de años, el universo no era más que una masa de gas hidrógeno con trazas de helio y otros elementos ligeros. Una de las principales tareas del astrónomo actual es comprender cómo, a partir de esta sopa elemental, el universo fue evolucionando para formar la complejidad de planetas, estrellas y galaxias que lo componen hoy.

Recreación del ión hidruro de helio detectado en el espacio.SOFIA/ R. Güsten et al.

La temperatura media del universo primordial era muy alta pero, según el espacio se expande de forma adiabática, ha ido decreciendo desde entonces hasta enfriarse considerablemente. Unos 700.000 años después del big bang, cuando esta temperatura media bajó a unos 4000 grados, los átomos pudieron empezar a combinarse formando los primeros enlaces que, según predice la teoría, debieron estar constituidos por un átomo de hidrógeno y otro de helio.

A partir del ión HeH+ se debió formar la molécula de hidrógeno puro (H2), una especie fundamental cuya abundancia creciente fue dando lugar a la creación de nubes interestelares densas constituidas principalmente por tales moléculas. Estas nubes son los únicos lugares capaces de formar estrellas y fueron, por tanto, un ingrediente clave en la constitución del universo actual.

Terahercios

 

Resultado de imagen de Terahercios

 

Tratando de verificar estas ideas teóricas, los astrónomos llevan décadas buscando la emisión de HeH+ en el espacio, pero hasta ahora de manera infructuosa. El ión fue primero producido de manera artificial en laboratorios terrestres en 1925 lo que permitió medir las longitudes de onda de sus emisiones. En las condiciones del medio interestelar actual, tales emisiones se concentran en el infrarrojo lejano, concretamente en torno a 149 micras y 75 micras (frecuencias de 2 y 4 terahercios) que, en la jerga espectroscópica, corresponden a las dos líneas rotacionales J=1-0 y J=2-1. Las medidas de estas emisiones resultaban extremadamente difíciles, y por eso han sido imposibles durante décadas debido a tres razones principales:

El telescopio SOFIA a bordo del jumbo 747.NASA/DLR/SOFIA

1. Son emisiones muy débiles pues el ión HeH+, formado a partir de un gas noble (muy poco reactivo) como el helio, es muy frágil y, por tanto, muy poco abundante. En el espacio interestelar se destruye rápidamente mediante su combinación con un electrón, lo que da lugar a un átomo neutro de hidrógeno y otro de helio (HeH+ + e- -> He + H).

2. Esta región del infrarrojo lejano, en torno a las 100 micras de longitud de onda (3 terahercios de frecuencia) resulta muy difícil de observar desde tierra, pues la atmósfera la apantalla completamente. Sin embargo, el telescopio superligero SOFIA que va montado en un avión jumbo Boeing 747, y del que ya hemos hablado en estas Crónicas del Cosmos, permite situarse por encima de la pantalla atmosférica para medir así en esta región del espectro electromagnético.

El espectrómetro GREAT montado en SOFIA.NASA/DLR/SOFIA

3. La tecnología necesaria para estas medidas suponía otro reto que ha podido ser superado gracias al espectrómetro GREAT (German REceiver for Astronomy at Terahertz Frequencies) que cubre las longitudes de onda del lejano infrarrojo y que ha sido instalado recientemente en el telescopio SOFIA.

Rompecabezas químico

 

 

El ion hidruro de helio detectado en la nebulosa NGC7027.NASA/SOFIA/ R. Güsten et al.

Ralf Güsten, del Instituto Max-Planck de Radioastronomía (Alemania), y su equipo de colaboradores han superado todas estas dificultades apuntando el telescopio SOFIA hacia la nebulosa planetaria NGC7027. Ésta es una nebulosa muy compacta, formada hace tan solo unos 600 años, a partir de la explosión de una estrella de tipo solar.

El residuo estelar que ha quedado en el centro de la nebulosa es una enana blanca cuya temperatura superficial alcanza los 200.000 grados, por lo que emite una intensa radiación ultravioleta que, al alcanzar el gas de la nebulosa, arranca fácilmente los electrones de los átomos como el hidrógeno y el helio. La zona en la que el helio está ionizado es ligeramente mayor que la del hidrógeno ionizado, por lo que queda una zona en la que coexiste el helio ionizado con el hidrógeno neutro. Ahí puede tener lugar la reacción de asociación radiativa que forma el ión de hidruro de helio.

Resultado de imagen de el ión de hidruro de helio.

Estas medidas permiten estimar los mecanismos por los que se forma y destruye el HeH+, incluyendo las tasas de producción y destrucción. Se logra así identificar una pieza muy importante del puzle de la química primordial, pues estas reacciones son el pilar sobre el que reposa gran parte de nuestro conocimiento sobre la evolución química del universo.

Los resultados de Ralf Güsten y colaboradores han sido publicados en el último número de la prestigiosa revista Nature.

Noticia de prensa.
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¡Cuánto cuanto!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (0)

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El CCCB expone cómo el arte ayuda a explicar la compleja física cuántica y su impacto en la vida cotidiana. Lo que se puede observar en éste ámbito de lo muy pequeño, es incomprensible en nuestro “macromundo”, allí, en el ámbito infinitesimal, ocurren cosas fantásticas que sobrepasan la imaginación.

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'Cascada', de Yunchul Kim (2018), creada a base de fluidos amorfos y muones que puede verse en el CCCB dentro de la exposición Cuántica.

‘Cascada’, de Yunchul Kim (2018), creada a base de fluidos amorfos y muones que puede verse en el CCCB dentro de la exposición Cuántica. Massimiliano Minocri

Hasta que el hombre encontró una explicación científica a fenómenos naturales como llover, rayos y terremotos, todo era voluntad divina. La ciencia nació en el momento en el que el hombre necesitó conocer el porqué de todo lo que acontecía a su alrededor, desvinculado con los dioses. La ciencia, de todas formas, está en su fase inicial, y la cuántica, una de las disciplinas más complejas que estudia las partículas fundamentales y pequeñas de la materia, ocultas a nuestros sentidos, como son los átomos, protones, cuantos de luz y fotones de energía, no ha hecho nada más que comenzar.

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“De hecho, de las 50.000 generaciones de homo sapiens, solo tres han convivido con ella”, explica el catedrático José Ignacio Latorre, uno de los comisarios (junto a Mónica Bello, directora del Arts at CERN) de la exposición Cuánticaque abre sus puertas en el CCCB hasta el 24 de septiembre, para divulgar esta disciplina nacida tímidamente a comienzos del siglo XX, pero que hoy está presente en nuestras vidas más de lo que somos conscientes. Desde los primeros transistores de los años cuarenta, hasta la tecnología láser, los GPS, los relojes atómicos y las resonancias magnéticas. Unas partículas que hasta hace muy poco nadie podía ni imaginar, pero que ahora todos quieren controlar.

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                 Esta disciplina estudia las partículas más pequeñas y ocultas

 

 

Como en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) de Ginebra, uno de los centros de investigación más importante del mundo, que ha invitado a artistas para residir en sus instalaciones y establecer un diálogo con ingenieros y físicos. Fruto de este encuentro son 10 de las propuestas que pueden verse en el CCCB que dejan claro que la física cuántica va más allá del dominio de la ciencia y cómo las prácticas artísticas pueden ayudar a comprender la ciencia.

Parte de un telescopio de San Roque de los Muchachos (La Palma) para buscar partículas del cosmos.
Parte de un telescopio de San Roque de los Muchachos (La Palma) para buscar partículas del cosmos. Massimiliano Minocri

 

“Los mecanismos de la física cuántica contradicen nuestra experiencia de la realidad a escala humana”, recuerda Judit Carrera, directora del CCCB, que valora muy positivamente acoger esta exposición, que tras Liverpool viajará a Bruselas y Nantes.

Entre las obras expuestas, Supralunar, un acercamiento poético a la materia oscura que está detrás de la formación de las galaxias, de Juan Cortés; Choque cósmico, de Lea Porsager que invita a observar con gafas 3D los neutrinos, unas de las partículas más presentes en el Universo; Estado de pecado, de James Bridle, que explora la pertinencia del azar para preservar la diversidad o La teoría holográfica del universo de la historia del arte, de Suzanne Treister en la que proyecta más de 25.000 imágenes cronológicas (25 por segundo) de obras de arte creadas por la humanidad, que remite, visualmente, a la velocidad de las partículas del CERN.

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      Junto a 10 obras creadas en el CERN se explica cómo la investigación avanza

 

 

Estas propuestas pueden verse de forma paralela a otras tantas “estaciones” que introducen y divulgan la investigación en el laboratorio y muestran como la física cuántica representa una ruptura con siglos de conceptos científicos y filosóficos. Lo hace a partir de conceptos como el de escala, estado cuántico, superposición, entrelazamiento (que permite mandar partículas de luz desde un satélite a varios continentes a la vez), indeterminación (en la cuántica es imposible medirlo todo con certeza), ciencia abierta (donde se explica como el trabajo científico siempre ha sido una tarea colectiva y para todos: como el Genoma Humano, el propio CERN o la Red Informática mundial, WWW, que usamos todos de forma abierta en internet).

Vida cotidiana

 

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También se abordan los conceptos de Azar y la Cuántica cotidiana, con una enorme pantalla en la que se proyecta una espléndida animación de Alex Pasad y MID Studio. La exposición se cierra con un mapamundi donde están los 70 grupos científicos que trabajan para conseguir el primer ordenador cuántico. “Es una barbaridad intelectual, pero al mismo tiempo una amenaza a las comunicaciones de la Tierra, incluidos mensajes y correos encriptados. La ciencia es poder. Ocurrió cuando se inventó el fuego e Internet”, explicó Latorre.

La diferencia entre el método científico basado en el método de prueba y error y el de la física cuántica (y el cambio que se avecina) se ilustra con el ejemplo de que según la física clásica de Newton, para abrir con éxito una cerradura con una llave que está junto a un millón de llaves, hay que probar una a una. Con la cuántica se crea una superposición de llaves y se prueban todas a la vez. Esta es la base de los nuevos ordenadores cuánticos. Quién consiga sacarlo adelante tendrá la llave y el poder.

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