Hoy dedicaremos el comentario a las Nebulosas, esas nubes de gas y polvo que abarcan extensiones de años-luz y que pueblan el cielo. Son en realidad, criaderos de estrellas y de sistemas solares y, en sus entrañas, pueden estar escondidas las estrellas enanas blancas, de neutrones e oncluso, agujeros negros que, son el residuo de la estrella que fueron antes de agotar sus combustibles nucleares y quedar bajo el dominio de la Gravedad que, mediante eyeccciones de materia de las capas exteriores, o, mediante explosiones de supernovas, transforman el panorama original en este otro distintos que dan lugar a nuevos comienzos.

Nebulosas extrañas como esta de la Burbuja proliferan por el Cosmos

Aunque ya en épocas en que se confundían con las galaxias los astrónomos griegos anotaron en sus catálogos la existencia de algunas nebulosas, las primeras ordenaciones exhaustivas se realizaron a finales del siglo XVIII, de la mano del francés Charles Messier y del británico William F. Herschel.

En el siglo XX, el perfeccionamiento de las técnicas de observación y la utilización de dispositivos de detección e ondas de radio y rayos X de procedencia no terrestre completaron un detallado cuadro de Nebulosas, claramente diferenciadas en origen y características de las galaxias y los cúmulos de estrellas, lo que hizo posible estudiar sus propiedades de forma sistemática.

En la Tabla de Objetos Messier, existen clasificadas muchas de ellas, y, entre las más conocidas podríamos citar a las siguientes:

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Existe evidencia creciente de que el espacio puede estar lleno de una “materia oscura” invisible que puede constituir muchas veces la masa total de las galaxias visibles. Eso al menos es lo que deducen los científicos de sus obervaciones y, no encuentran otra explicación a lo que ven y a los resultados obtenidos por medio de precisas y exactas máquinas de última tecnología que hacen las mediciones. Algo que ellos han dado en llamar la ” materia oscura”, dicen que es la responsable de la aceleración constante del Universo. Claro que, saber, lo que se dice saber, lo que la materia oscura es, nadie lo sabe.

Los colores pueden ser debidos a la ionización de elementos

Hace algún tiempo, la NASA nos dejó ésta Imagen de arriba, y nos decía que las regiones azuladas correspondían a la materia oscura presente en aquel lugar. Mientras que la roja, era materia ordinaria. Una cosa chacaba en todo esto, ¿si la materia oscura es mucho más abundante que la bariónica, cómo aquí resultaba ser lo contrario?.

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Nebulosa de Orión, M42 que es de relativa reciente creación. Al principio todo era opacidad, las estrellas no llegaron al Universo hasta después de pasados 200 millones de años desde el comienzo del Tiempo, y, hasta que no se liberaron los fotones, no se hizo la luz.

Al principio, cuando el universo era simétrico, sólo existía una sola fuerza que unificaba a todas las que ahora conocemos, la gravedad, las fuerzas electromagnéticas y las nucleares débil y fuerte, todas emergían de aquel plasma opaco de alta energía que lo inundaba todo. Más tarde, cuando el universo comenzó a enfriarse, se hizo transparente y apareció la luz, las fuerzas se separaron en las cuatro conocidas, emergieron las primeras quarks para unirse y formar protones y neutrones, los primeros núcleos aparecieron para atraer a los electrones que formaron aquellos primeros átomos.  Doscientos millones de años más tarde, se formaron las primeras estrellas y galaxias.

Con el paso del tiempo, las estrellas sintetizaron los elementos pesados de nuestros cuerpos, fabricados en supernovas que estallaron, incluso antes de que se formase el Sol. Podemos decir, sin temor a equivocarnos, que una supernova anónima explotó hace miles de millones de años y sembró la nube de gas que dio lugar a nuestro sistema solar, poniendo allí los materiales complejos y necesarios para que algunos miles de millones de años más tarde, tras la evolución, apareciéramos nosotros.

Las estrellas evolucionan desde que en su núcleo se comienza a fusionar hidrógeno en helio, de los elementos más ligeros a los más pesados.  Avanza creando en el horno termonuclear, cada vez, metales y elementos más pesados. Cuando llega al hierro y explosiona en la forma explosiva de  una supernova. Luego, cuando este material estelar es otra vez recogido en una nueva estrella rica en hidrógeno, al ser de segunda generación (como nuestro Sol), comienza de nuevo el proceso de fusión llevando consigo materiales complejos de aquella supernova.

Una región H II es una nube de gas y plasma brillante que puede alcanzar un tamaño de varios cientos deañosañuzy en la cual se forman estrellas masivas. Dichas estrellas emiten copiosas cantidades de ultravioleta extrema (con longitudes de onda inferiores a 912 Ångströms) que ionizan la nebulosa a su alrededor.

Puesto que el peso promedio de los protones en los productos de fisión, como el cesio y el kriptón, es menor que el peso promedio de los protones de uranio, el exceso de masa se ha transformado en energía mediante  E = mc². Esta es la fuente de energía que subyace en la bomba atómica.

Así pues, la curva de energía de enlace no sólo explica el nacimiento y muerte de las estrellas y la creación de elementos complejos que también hicieron posible que nosotros estemos ahora aquí y, muy posiblemente, será también el factor determinante para que, lejos de aquí, en otros sistemas solares a muchos años luz de distancia, puedan florecer otras especies inteligentes que, al igual que la especie humana, se pregunten por su origen y estudien los fenómenos de las fuerzas fundamentales del universo, los componentes de la materia y, como nosotros, se interesen por el destino que nos espera en el futuro.

Cuando alguien oye por vez primera la historia de la vida de las estrellas, generalmente (lo sé por experiencia), no dice nada, pero su rostro refleja escepticismo. ¿Cómo puede vivir una estrella 10.000 millones de años? Después de todo, nadie ha vivido tanto tiempo como para ser testigo de su evolución.

Sin embargo, tenemos los medios técnicos y científicos para saber la edad que tiene, por ejemplo, el Sol.

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Eso podría resolver el problema de las grandes estructuras del Universo. Si en verdad, pudiéramos constatar la existencia de la “Materia Oscura” podríamos asegurar que la mayor parte del Universo estaría compuesto de una clase de materia que no podemos ver. Y, sería lo más natural preguntar, entonces, qué efecto debe tener este descubrimiento sobre el problema de explicar la estructura a gran escala.

 Debajo de esta imagen nos dicen:

“Se llama Materia Oscura a la materia que no emite ni refleja suficiente radiación electromagnética para ser detectada con los medios técnicos actuales pero cuya existencia puede deducirse a partir de los efectos gravitatorios que causa en la materia visible.”

Se ha medido la masa total de muchas galaxias y también se ha medido la velocidad a la que giran y parece que lo hacen tan rápido que su masa aparente es insuficiente para mantenerlas sin que se deshagan. Es más, la velocidad de giro de las estrellas es casi constante a partir de cierta distancia del núcleo galáctico e independiente de ésta.  Las estrellas situadas en los bordes galácticos giran casi a la misma velocidad que las que están más cerca del núcleo.

                                Si es como nos dicen, la “materia oscura” estaría permeando todo el Universo

Esto sólo es posible si hay mucha más materia en las galaxias (de la que podemos detectar) y que está más uniformemente repartida y no concentrada en su núcleo como parece.

Por lo tanto deben tener más masa de la que observamos para que la fuerza centrífuga no acabe por desperdigar las estrellas en todas direcciones. Se calcula que la Vía Láctea tiene unas 10 veces más materia oscura que materia ordinaria.

Lo mismo ocurre con las velocidades orbitales de los cúmulos de galaxias. Son excesivas para las masas que les atribuimos.”

“3 marzo 2012. Los astrónomos que usan datos del Telescopio Hubble de la NASA han observado lo que parece ser un grupo de materia oscura que es parte de restos de un naufragio entre los cúmulos masivos de galaxias. El resultado podría desafiar las teorías actuales sobre la materia oscura que predicen que las galaxias deberían estar ancladas a la sustancia invisible, incluso durante el choque de una colisión.

Abell 520 es una fusión gigante de cúmulos de galaxias situadas a 2,4 mil millones de años luz de distancia. La materia oscura no es visible, aunque su presencia y la distribución se encuentra indirectamente a través de sus efectos. La materia oscura puede actuar como una lupa, curvar la luz y causar la distorsión de las galaxias y cúmulos detrás de ella. Los astrónomos pueden usar este efecto, llamado lente gravitacional, para inferir la presencia de materia oscura en los cúmulos de galaxias masivas.”

Informes recientes nos dicen que  la “materia oscura” nunca estuvo aquí, según un nuevo artículo de investigadores del Instituto de Estudio Avanzado (IAS).

Un grupo de astrónomos que utilizó telescopios de ESO anunció en abril una sorprendente falta de “materia oscura” en la galaxia dentro de la vecindad del Sistema Solar.

Lo de “falta” es un decir, ya que, si nunca existió tampoco puede faltar

Un equipo internacional de científicos ha conseguido identificar directamente el primer filamento de materia oscura entre dos agrupaciones de galaxias, la Abell 222 y la Abell 223. Texto completo en: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/48568-Autopistas-intergal%C3%A1cticas-detectan-hilo-de-materia-oscura-que-une-a-galaxias

El descubrimiento es un paso clave  para entender cómo la “materia oscura”, una sustancia invisible que impregna nuestro universo, contribuyó al nacimiento de las galaxias masivas en el universo temprano. La belleza de esta idea es que toma dos problemas -la ventana del tiempo inadecuada para formación de galaxias y la existencia de materia oscura– y los une para conformar una solución al problema central de la estrucutra del Universo. “La Materia Oscura” por hipótesis, tiene una ventana de tiempo mucho más larga que la materia ordinaria, porque se despareja más pronto en el Big Bang. Tiene mucho tiempo para cumularse antes de que la materia ordinaria sea libre para hacerlo. El hecho de que la materia ordinaria caiga entonces en el agujero gravitatorio creado de este modo sirve para explicar porque encontramos galaxias rodeadas por un halo de materia oscura.  La hipótesis mata dos pájaros de un tiro.

Pero debemos recordar que en este punto sólo tenemos una idea que puede funcionar, no una teoría bien construida. Para pasar de la idea a la teoría, tenemos que responder dos preguntas importantes y difíciles:

1. ¿Cómo explica la estructura la materia oscura?

2. ¿Qué es la materia oscura?

Debajo de esta imagen, sin ningún pudor, nos ponen:

“La detección de estos fósiles estelares inmensa confirma las predicciones del modelo de la materia oscura fría de la cosmología, que propone que la actual gran diseño de las galaxias espirales se formaron a partir de la fusión de sistemas estelares menos masivos.

La estructura de escombros envuelve a la galaxia NGC 5907, situada a 40 millones de años luz de la Tierra y formada a partir de la destrucción de una de sus galaxias enanas satélites por lo menos cuatro mil millones de años. Según el equipo de investigación, la galaxia enana ha perdido la mayor parte de su masa en forma de estrellas, cúmulos estelares y materia oscura, que ha quedado distribuido a lo largo de su órbita, dando lugar a un conjunto complicado de entrecruzamiento los fósiles galácticos cuyo radio supera los 150 000 años luz.”

Nos hablan de materia oscura fría y caliente en función (según dicen) de a qué velocidad se muevan las partícuals: Los neutrinos podrían formar parte de la “materia oscura caliente”. Sin embargo, nos encontramos que, según parece, estas partículas no tienen masa, o, apenas la tienen, lo que platea un gran problema para rellenar tan ingente cantidad de materia como dicen que es la que está presente en el Universo.

Energía oscura. Desde que hace 13.700 millones de años nació en una gran explosión, el universo se expande, como un globo que se hincha, y las galaxias se alejan unas de otras. Así seguiría hasta que, si hubiera suficiente masa, la atracción gravitatoria haría que en algún momento empezara a replegarse y acabaría de nuevo todo comprimido. Caso de no haber suficiente masa en el cosmos, la expansión no cesaría nunca. Hace 14 años, unos científicos se llevaron la gran sorpresa: la expansión del universo, en lugar de ralentizarse, se acelera. Los datos vencieron el escepticismo inicial, y hasta tal punto el descubrimiento se considera sensacional que se llevó el último Premio Nobel de Física. Se ha denominado la energía oscura, pero nadie sabe qué es lo que está actuando para producir esa aceleración de la expansión.

Claro que de todo esto, con tántas implicaciones inmersas en el problema, tendríamos que estar años discutiendo y observando, programando modelos cada vez más certeros, sofisticados y reales que, nos dijeran ¿cuánta materia materia realmente tiene que haber en el Universo? y, sabiendo cuánta es la Bariónica, por eliminación, sabríamos la cantiodad exacta de la “otra” si es que, realmente existe.

Además de los neutrinos masivos, yo también descartaría a los WIMPs como candidatos a esa “materia oscura” que tanto se pregona pero que nadie encuentra. El estado de la cuestión es que, difícilmente podríamos encontrar a un cosmólogo que no fuera partidario de la existencia de la materia oscura pero, el problema es adjudicar la autoria de la misma a ¿qué candidato? En este caso, nos aparecen los Axiones y fotinos…acompañados de muchos más.  Y, en esa tesitura, debemos concluir que, la “materia oscura” si es que existem debe estar conformada de alguna manera que desconocemos y, lo mismo que se buscaron a los neutrinos masivos, también se inventaron a los WIMPs (Partícula Masiva de Interacción Débil). Claro que, el mayor número de candidatos para la materia oscura surge de un principio comocido como supersimetría.

                                   ¿Partículas de “materia oscura? ¿Donde?

Las teorías que presuponen la supersimetría son aquellas que unifican las cuatro fuerzas; las teorías últimas que gobiernan el primer instante de la vida del Universo (TOE o Teoría de todas las Cosas). Pero, ¿qué es la supersimetría? Cuando la materia se rompe en sus constituyentes últimos, reconocemos dos tipos de partículas elementales. En primer lugar están los Quarks y partículas como el Electrón (leptones) que constituyen la materia sólida. Estas partículas están agrupadas bajo el término general de “fermiones”. Se caracterizan por el hecho de que giran alrededor de sus ejes de rotación a ritmos que son fracciones semienteras de una unidad básica de rotación. En otras palabras, tienen un espín 1/2,  3/2, etc., pero nunca 1, 2, …

La segunda clase de partículas se llaman Bosones y su espines son 0, 1, 2, etc. Ya hemos explicado aquí muchas veces sus propiedades y particularidades que, ahora, para este cometido de la materia oscura, no viene al caso. El caso es que, en mundo donde los fermiones y los bosones se rigieran por las mismas reglas, sería supersimétrico. Sería un mundo de simplicidad total, porque sólo habría un tipo de partícula, y constituiría la estructura como la fuerza. El modo más prometedor de comprender los orígenes del universo parece implicar teorías que postulan que todo comenzó en un estado supersimétrico.

                             En realidad, la supersimetría está presente por todo el Universo

¿Habrá un Universo en la sombra?

             Las cuerdas podrían estar presentes por todo el Universo ramificadas por el espacio

Me ha quedado por explicar alguna cosa sobre otro candidato a “materia oscura”  La Cuerda Cósmica que, en sí misma, requiere un capítulo para ella sola. Es un objeto surgido en los primeros momentos del Big bang, cuando el universo sólo tenía una edad de 10^-35 segundos, cuando la fuerza fuerte se congeló y el universo se infló. Las cuerdas podrían ser un subproducto del proceso mismo de congelación.

La gran masa de esas cuerdas nos dice que se tuvo que formar en los primeros instantes, cuando la temperatura era muy grande y las enegías inmensas como para poder crear objetos exóticos que, como las cueras cósmicas pudieran tener unas densidades “infinitas” y estar situadas a lo largo de todo el universo como filamentos entre galaxias conectándolas las unas a las otras. En primer lugar, las cuerdas son muy masivas y muy delgadas; la anchura de una cuerda es mucho menor que la de un protón, pongamos por caso. Las cuerdas no llevan carga eléctrica, así que no interaccionan con la radiación como las partículas ordinarias. Aparecen en todas las formas; largas líneas ondulantes, lazos vibrantes, espirales tridimensionales, etc. Está claro que las cuerdas son candidatos perfectos para la msteria oscura.  Ejercen una atracción gravitatoria, pero no pueden ser rotas por la presión de la radiación en los inicios del universo.

¡Es todo tan complejo! ¡Sabemos aún tan poco! Y, precisamente esa falta de conocimiento nos lleva (lleva a algunos) a elucubrar con la existencia de bosones que venden materia y “materia” que nadie ha visto ni se conoce como la más presente y abundante en nuestro Universo. ¡Qué cosas!

emilio silvera

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