Feb
13
La Gravedad…¡Esa fuerza misteriosa!
por Emilio Silvera ~ Clasificado en La ignorancia nos acompaña siempre ~ Comments (1)
Hace ya algún tiempo que nuevos estudios realizados por investigadores de Australia, Austria y Alemania pusieron en entredicho la en la que entendemos la física de la gravedad. Los descubrimientos, publicados en las revistas Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se basan en observaciones de galaxias enanas satélite o galaxias más pequeñas que se encuentran en el extrarradio de la gran galaxia espiral que es la Vía Láctea.
La Ley de la gravitación universal de Newton, publicada en 1687, sirve explicar cómo actúa la gravedad en la Tierra, por ejemplo por qué cae una manzana de un árbol. El profesor Pavel Kroupa del Instituto de Astronomía Argelander de la Universidad de Bonn (Alemania) explicó que «a pesar de que su ley describe los efectos cotidianos de la gravedad en la Tierra, las cosas que podemos ver y medir, cabe la posibilidad de que no hayamos sido capaces de comprender en absoluto las leyes físicas que rigen realmente la fuerza de la gravedad».
La ley de Newton ha sido puesta en entredicho por distintos cosmólogos modernos, los cuales han redactado teorías contradictorias sobre la gravitación que intentan explicar la gran cantidad de discrepancias que se dan las mediciones reales de los sucesos astronómicos y las predicciones basadas en los modelos teóricos. La idea de que la «materia oscura» pueda ser la responsable de estas discrepancias ha ganado muchos adeptos durante los últimos . No obstante, no existen pruebas concluyentes de su existencia.
En investigación, el profesor Kroupa y varios colegas examinaron «galaxias enanas satélite», cientos de las cuales deberían existir en la cercanía de las principales galaxias, incluida la Vía Láctea, según indican los modelos teóricos. Se cree que algunas de estas galaxias menores contienen tan sólo unos pocos millares de estrellas (se estima que la Vía Láctea, por ejemplo, contiene más de 200.000 millones de estrellas).
No obstante, a día de hoy sólo se ha logrado detectar treinta de estas galaxias alrededor de la Vía Láctea. Esta situación se atribuye al hecho de que, al contener tan pocas estrellas, su luz es demasiado débil como para que podamos observarlas una distancia tan lejana. Lo cierto es que este estudio tan detallado ha deparado resultados sorprendentes.
«En primer lugar, hay algo extraño en su distribución», indicó el profesor Kroupa. «Estas galaxias satélite deberían estar distribuidas uniformemente alrededor de su galaxia madre, no es el caso.»
Los investigadores dicen que descubrieron que la totalidad de los satélites clásicos de la Vía Láctea (las once galaxias enanas más brillantes) están situados prácticamente en un mismo plano que dibuja una especie de disco. También observaron que la mayoría de estas once galaxias rotan en la misma dirección en su movimiento circular alrededor de la Vía Láctea, de muy similar a como lo hacen los planetas alrededor del Sol.
Grupo Local de Galaxias
La explicación de los físicos a estos fenómenos es que los satélites debieron surgir de una colisión galaxias más jóvenes. «Los fragmentos resultantes de un acontecimiento así pueden formar galaxias enanas en rotación», explicó el Dr. Manuel Metz, también del Instituto de Astronomía Argelander. Éste añadió que «los cálculos teóricos nos indican la imposibilidad de que los satélites creados contengan materia oscura».
Estos cálculos contradicen otras observaciones del equipo. «Las estrellas contenidas en los satélites que hemos observado se mueven a mucha más velocidad que la predicha por la Ley de la gravitación universal. Si se aplica la física clásica, esto sólo atribuirse a la presencia de materia oscura», aseveró el Dr. Metz.
Este enigma nos indica que quizás se hayan interpretado de incorrecta algunos de los principios fundamentales de la física. «La única solución posible sería desechar la Ley de la gravitación de Newton», indicó el profesor Kroupa. «Probablemente habitemos un universo no Newtoniano. De ser cierto, nuestras observaciones podrían tener explicación sin necesidad de recurrir a la materia oscura.»
Universo sin la materia oscura
Hasta , la Ley de la gravitación de Newton sólo ha sido modificada en tres ocasiones: incluir los efectos de las grandes velocidades (la teoría especial de la relatividad), la proximidad de grandes masas (la teoría general de la relatividad) y las escalas subatómicas (la mecánica cuántica). Ahora, las graves inconsistencias reveladas por los obtenidos sobre las galaxias satélite respaldan la idea de que hay que adoptar una «dinámica newtoniana modificada» (MOND) para el espacio.
Según un nuevo análisis, unos datos recientes sobre galaxias ricas en gas coinciden exactamente con la predicción hecha por una teoría conocida como MOND, la cual constituye una modificación de la gravedad con respecto a los planteamientos teóricos más aceptados.
predicción, la última de varias hechas a la luz de esta teoría y que han tenido acierto, despierta nuevas dudas sobre la precisión del modelo cosmológico hoy vigente del universo.
La teoría MOND, propuesta en 1981, modifica la segunda ley de la dinámica de Newton para que con ella se pueda explicar la rotación a velocidad uniforme de las galaxias, que contradice las predicciones newtonianas que afirman que la velocidad de los objetos separados del centro será menor.
Después de la colisión de los dos grupos, en la teoría MOND, la masa está en la nube de gas en el centro (arriba). Con la materia oscura, …
Imagen: Después de la colisión de los dos grupos, en la teoría MOND, la masa está en la nube de gas en el centro (arriba). Con la materia oscura, la masa está en las burbujas grises (parte inferior).
Crédito imagen : Conferencia 5 de abril 2011 de Nathalie Palanque-Delabrouille astrofísica CEA (Saclay).
Los nuevos descubrimientos poseen implicaciones de gran calado para la física fundamental y para las teorías sobre el Universo. Según el astrofísico Bob Sanders de la Universidad de Groningen (Países Bajos), «los autores de artículo aportan argumentos contundentes. Sus resultados coinciden plenamente con lo predicho por la dinámica newtoniana modificada, pero completamente contrarios a la hipótesis de la materia oscura. No es normal encontrarse con observaciones tan concluyentes.»
Claro que, todos estos nuevos derroteros y atisbos de teorías (hay algunas más circulando por ahí), no son más que demostraciones de la insatisfacción que algunos sienten al comprender que…, ¡falta algo! y, yo personalmente en mi modestia y con humildad, me decanto por el simple hecho de que aún, no conocemos a fondo eso que llamamos Gravitación que debe ser mucho más amplia de lo que nos dijo Einstein y, no me extrañaría que, incluso eso que llamamos “materia oscura” no sea otra cosa que un continuo de esa Gravedad, es decir, la desconocida y que, al ser ignorantes de su existencia, nos hemos inventado “la materia oscura” que nos cuadren los números.
Para más información, consulte:
Instituto Argelander de Astronomía:
http://www.astro.uni-bonn.de
Astrophysical Journal:
http://www.iop.org/EJ/journal/apj
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society:
http://www.wiley.com/bw/journal.asp?ref=0035-8711
Feb
13
Venus, un planeta imposible para la Vida
por Emilio Silvera ~ Clasificado en ¡Noticias! ~ Comments (0)
La NASA «cambia» Star Trek por Mad Max para conseguir explorar Venus
Diseña un vehículo totalmente mecánico y sin apenas electrónica para resistir las infernales condiciones del planeta vecino
El rover mecánico para recorrer la ardiente superficie de Venus – NASA/JPL-Caltech
Reportaje de ABC-Ciencia
Las duras condiciones del espacio pueden llegar a ser un infierno para las naves y sondas que transitan por él. Especialmente para los delicados sistemas informáticos y el software con el que van equipadas las misiones actuales.
Por eso, un equipo de ingenieros de la NASA ha pensado que quizá lo mejor sería retroceder en el tiempo y sustituir, para determinadas misiones, la electrónica avanzada por la vieja mecánica de toda la vida. De esta forma, la agencia espacial norteamericana está terminando de diseñar un nuevo Rover que parece más inspirado en Mad Max que en Star Trek. Uno de sus objetivos principales sería, por ejemplo, recorrer la ardiente superficie de Venus.
Desde luego, el planeta gemelo de la Tierra no es lugar para débiles. Sobre su superficie, en efecto, la temperatura media es de 462 grados centígrados, suficiente para fundir el plomo, lo que hace de él el mundo más caliente de todo el Sistema Solar.
A esto se añade una presión atmósférica 90 veces superior a la terrestre, y todo ello regado con abundantes lluvias de ácido sulfúrico, procedentes de una capa de nubes corrosivas a las que muy pocos ingenios hechos por el hombre han podido resistir. Por ejemplo, un rover como el Curiosity, que lleva varios años recorriendo Marte sin demasiadas complicaciones, apenas sobreviviría unos pocos minutos si tuviera que enfrentarse a estas durísimas condiciones.
El “Rover Automático para Ambientes Extremos” (AREE), fue concebido en 2015 por Jonathan Sauder, ingeniero mecánico del Jet Propulsion Laboratory, de la NASA, quien afirma que “Venus es demasiado inhóspito para la clase de complejos sistemas de control que tenemos en los rover marcianos. Pero con un vehículo totalmente mecánico, podríamos sobrevivir allí durante todo un año”.
Un año recorriendo Venus es muchísimo más de lo que se había conseguido hasta ahora. En 1967, el Venera 7, lanzado por Rusia, fue la primera nave que consiguió enviar datos a la Tierra mientras entraba en la atmósfera venusina. Tres años después, el Venera 7 consiguió aterrizar en el ardiente planeta vecino, pero dejó de transmitir apenas 23 minutos después de tocar el suelo.
Rusia lo siguió intentando y en 1975 envió el Venera 9, equipado con un nuevo sistema de refrigeración que le permitió resistir 53 minutos tras el aterrizaje y enviar unas pocas imágenes en blanco y negro de la superficie.
Pero hasta ahora, el auténtico campeón en la exploración de Venus ha sido el Venera 13, que en 1982 consiguió resistir durante dos horas completas y envió 14 imágenes en color, 8 en blanco y negro e incluso llevó a cabo un análisis de varias rocas de la superficie.
Desde ese momento y a lo largo de las últimas tres décadas, la superficie de Venus ha sido relativamente ignorada por los diseñadores de rovers de exploración, y su estudio se ha ido dejando, cada vez más, en manos de instrumentos de análisis a bordo de sondas orbitales.
Nuevas posibilidades
Pero esta nueva forma de pensar de la NASA podría cambiar la situación de aquí en adelante. “Cuando piensas en algo tan extremo como Venus -afirma Evan Hilgemann, otro de los ingenieros del JPL que participan en el diseño de AREE- tienes que pensar también en una forma diferente de llegar allí. Y no sabemos sobre su ambiente mucho más de lo que se pudo ver en las imágenes de la era soviética”.
AREE representa un retroceso hasta los viejos dispositivos de cálculo del siglo XIX, y se parece más al antiguo mecanismo de Anticitera, con cuyos engranajes los griegos modelaron los movimientos celestes, que a cualquier instrumento científico moderno.
Así, mientras que la mayoría de los planes convencionales para futuras misiones de aterrizaje en Venus se basarían en sistemas avanzados de refrigeración y otras tecnologías complejas, de costoso desarrollo y pocas garantías de éxito, AREE tiene como principal objetivo reducir, siempre que sea posible, la dependencia de sistemas y componentes electrónicos, sustituyéndolos con motores de cálculo basados en engranajes.
La atmósfera y la superficie de venus no ofrece muchas esperanzas para la vida
Por si eso no fuera suficiente, AREE podría llegar, incluso, a comunicarse enviando señales luminosas a un orbitador, abriendo y cerrando un obturador, para que éste envíe después la información a la Tierra.
Para desplazarse a través de la espesa atmósfera, la máquina sería accionada por una turbina eólica, y una vez sobre el terreno se desplazaría por medio de una serie de orugas similares a las de los tanques.
Sin embargo, y aunque es perfectamente posible construir un rover totalmente mecánico, los ingenieros de la NASA piensan que sería más práctico un vehículo “híbrido”, en el que la electrónica y la mecánica se combinen de la forma más eficaz posible.
Las imágenes conseguidas hasta el momento de la superficie venusina… No dan muchas esperzanzas
En la actualidad, la propuesta de Sauder se encuentra en su segunda fase de desarrollo, en el programa de Conceptos Avanzados (NIAC) de la NASA, donde se estudian uno por uno los diferentes problemas y sus posibles soluciones.
Cuando esté listo, AREE podrá desplazarse durante un año entero por Venus, y otras versiones del vehículo podrían utilizarse también para explorar, sobre el terreno, los lagos de hidrocarburos de Titán, los océanos subterráneos de Europa o la superficie de Mercurio. Lugares todos que hacen que la superficie de Marte, en comparación, parezca un simple campamento de vacaciones.
Feb
13
Las simetrías “biológicas” del Universo
por Emilio Silvera ~ Clasificado en Física Cuántica ~ Comments (0)
En cualquier sitio que miremos nos dirán que la supersimetría en la física de partículas es: Una simetría hipotética propuesta que relacionaría las propiedades de los Bosones y los Fermiones. Aunque todavía no se ha verificado experimentalmente que la supersimetría sea una simetría de la naturaleza, es parte fundamental de muchos modelos teóricos, incluyendo la teoría de supercuerdas. La sipersimetría La también es conocida por el acrónimo inglés SUSY.
La Supersimetría tiene unas matemáticas muy bellas y por esa razón los artículos sobre el tema están llenos de ellas. Como ha sucedido antes, por ejemplo, cuando se propuso la teoría de Yang–Mills, tenemos un esquema matemático brillante que aún no sabemos como encajar en el conjunto de las leyes naturales. No tiene ningún sentido, todavía, pero esperamos que lo tenga en un tiempo futuro.
“Se llama óptica de transformación al uso de metamateriales para modular las propiedades de la luz. Gracias a ella se pueden construir multitud de análogos físicos, por ejemplo, de teorías gauge abelianas y no abelianas.” (La Mula Franciss)
Teorías gauge de las fuerzas entre partículas elementales …
“Apesar de constituir la pieza central del paradigma de la física de interacciones fundamentales basado en teorías relativistas cuánticas de campos, las teorías gauge no abelianas presentan a los 50 años de su descubrimiento por Yan y Mills numerosos interrogantes que afectan incluso a su propia consistencia. La importancia de resolver alguno de estos problemas impulsó al Instituto Clay a considerarlos como uno de los retos matemáticos del nuevo milenio. El planteamiento del problema requiere elementos de las teorías físicas de la relatividad especial y la mecánica cuántica al mismo tiempo que campos de matemática como la teoría de probabilidades, geometría diferencial y análisis funcional
Hay otro escenario mucho más atractivo para nuestra imaginación. Hemos podido ver que los átomos están formados por pequeños constituyentes, los fotones, neutrones y electrones. Luego descubrimos que esos constituyentes, a su vez, tienen una subestructura: están formados de quarks y gluones. ¿Por qué, como probablemente hayas pensado tú antes, el proceso no continúa así? Quizñá esos Quarks y Gluones, e igualmente los electrones y todas las demás partículas aún llamadas “elementales” en el Modelo Estándar, estén también construidas de unos granos de materia aún menores y, finalmente, toda esa materia, si seguimos profundizando, nos daría la sorpresa de que toda ella es pura luz, es decir, la esencia de la materia.
Yo he tenido esa idea muy frecuentemente, nadie me quita de la cabeza que la materia, en lo más profundo de su “ser”, es la luz congelada en trozos de materia que, cuando llegan los sucesos, las transiciones de fase, se deja ver y sale a la “luz” del mundo para que la podamos contemplar.
Simetría es nuestra presencia aquí como observadores, la concha de un caracol, una galaxia, una flor y también las estrellas y los mundos, todo forma un conjunto armónico que hace ese todo en el que nosotros, inmersos en tanta grandeza, no acabamos de asimilar lo mucho que la Naturaleza nos quiere transmitir y, al formar parte de ella, nos cuesta más mirarla desde “fuera” para entenderla, sin ser conscientes que, en realidad, la debemos mirar desde dentro, ahí es donde estamos. ¡Dentro de ella! Siempre hay algo más allá:
The Scale of the Universe 2 – HTwins.net
¿Quieres darte una vueltecita por el universo, en un tiempo razonable y entre las escalas de lo más inimaginablemente grande y lo infinitesimalmente pequeño? Prueba The Scale of the Universe 2, segunda parte de un interactivo similar que hace tiempo estuvo circulando por la Red, y a disfrutar. Basta mover la barra de desplazamiento o usar la rueda del ratón, y también se puede hacer clic sobre los objetos para aprender algo sobre ellos.
Todos sabemos de las grandes estructuras (inertes o vivas) que, en su inmensidad, transportan dentro de ellas o en la misma superficie, otras estructuras más pequeñas que, no por ello, dejan de ser también complejas. Grandes pulgas transportan pequeñas pulgas en su piel y, al igual que nosotros, llevan en ellas mismas a otros animáculos más pequeños, o, infinitesimales que, también, como nosotros, animales más grandes, tienen una misión encomendada sin la cual, seguramente nosotros, ni podríamos ser. Así que, tenemos que prestar mucha atención a lo que creemos “ínfimo” y que, en la mayoría de las veces, resulta ser más importante de lo que podemos llegar a imaginar.
Si miramos a los Quarks de un protón, por ejemplo, la mecánica cuántica (esa teoría maravillosa que controla todo el micromundo con increíble precisión), exige que el producto de la masa por la velocidad, el llamado “momento”, debe ser inversamente proporcional al tamaño de la “caja” en la cual ponemos nuestro sistema. El protón puede ser considerado como una de tales cajas y es tan pequeño que los quarks en su interior tendrían que moverse con una velocidad cercana a la de la luz. Debido a esto, la masa efectiva de los quarks máss pequeños, u y d, es aproximadamente de 300 MeV, que es mucho mayor que el valor que vemos en las Tablas de Partículas; eso también expñlica porque la masa del Protón es de 900 MeV, mucho mayor que la suma de las masas en reposo de los quarks /y Gluones).
Sí, dentro de los protones y neutrones, seguramente pueda haber mucho más de lo que ahora podemos vislumbrar. Nuestros aceleradores de partículas han podido llegar hasta ciertos límites que nos hablan de Quarks y ahora se buscan partículas supersimétricas o bosones traficantes de masa (como diría Ton Wood), y, nosotros, no sabemos si esos objetos existen o si podremos llegar a encontrarlos pero, por intentarlo… No dudamos en gastar ingentes cantidades y en utilizar cuantos recursos humanos sean precisos. El conocimiento de la Naturaleza es esencial para que, el futuro de la Física, sea la salvación de la Humanidad o, en su caso, de la raza que vendrá detrás de nosotros.
Algunas Teorías, como todos conocemos, han intentado unificar teorías de color con las de supersimetría. Quizá los nuevos Aceleradores de Hadrones (LHC) y otros similares que estarán acabamos poco después de estas primeras décadas del siglo XXI, nos puedan dar alguna pista y desvelar algunos de los nuevos fenómenos asociados a los nuevos esquemas que se dibujan en las nuevas teorías.
Los astrofísicos están muy interesados en estas ideas que predicen una gran cantidad de nuevas partículas superpesadas y, también varios tipos de partículas que interaccionan ultradébilmente. Estas podrían ser las “famosas” WIMPs que pueblan los huecos entre galaxias para cumplir los sueños de los que, al no saber explicar algunas cuestiones, acudieron a la “materia oscura” que, como sabeis, les proporcionó el marco perfecto para ocultar su inmensa ignorancia. “¡La masa perdida!” ¿Qué masa es esa? Y, sin embargo, los Astrofísicos, incansables, se aferran a ella y la siguen buscando…¡Ilusos!
¡El Universo! ¡Son tantas cosas! Desde nosotros los observadores, hasta la más ínfima partícula de materia, o la mayor de las galaxias.
Yo, en mi inmensa ignorancia, no puedo explicar lo que ahí pueda existir. Sin embargo, sospecho que, deberíamos ahondar algo más en esa fuerza que llamamos Gravedad y que, me da la sensación de que nos esconde secretos que aún no hemos sabido desvelar. Y, por otra parte, tengo la sospecha de que la Luz, es más de lo que podemos suponer.
“Se analizan las interacciones electromagnéticas y nucleares débiles utilizando el principio fundamental de simetría en espacios abstractos denominados teoría de campos de Yang-Mills, también conocidos como campos de norma (gauge fields) y el mecanismo de Higgs. Los campos de norma actúan como mediadores de las interacciones, cuyo alcance está determinado de manera directa por la masa. Por este motivo los campos de norma se unen al mecanismo de Higgs que genera masa a los portadores de las interacciones, manteniendo la teoría invariante bajo una transformación de norma. Esto se logra a través de un rompimiento espontaneo de simetría para finalmente aplicar esta metodología con la finalidad de unificar las teorías de las interacciones considerando el modelo estándar de Weinberg-Salam.”
emilio silvera