La Naturaleza hace cosas que son difíciles de explicar

Es una de las nebulosas más brillantes que existen Está situada a 76 años luz de la Tierra, y posee un diámetro aproximado de 24 años luz. El material que la conforma se va constituyendo en arabescas figuras formadas por el empuje de los vientos solares provenientes de jóvenes estrellas que radían en el ultravioleta. Es estas Nubes Moleculares gigantes es donde se crean las estrellas y los mundos… Y también, la Vida.

Sharpless 2-106, S106 o más popularmente conocida como ángel de nieve cósmico, es una región de formación estelar bipolar cuya forma da la apariencia de un ángel celestial con sus “alas” desplegadas de aproximadamente 2 años luz de extensión. Se encuentra a unos 2 000 años-luz  de la Tierra, en un sector relativamente aislado de la Vía Láctea, en la región HII de la Constelación del Cisne.

 Los científicos suelen combinar el poder de observación de varios tipos de telescopios para desvelar los secretos del Universo. … caliente de alta energía que fue expulsado desde el centro de Hércules A, en un proceso controlado por un agujero negro super-masivo oculto en el corazón de la galaxia.

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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 características 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 otros Universos, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrían 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.

Un equipo de astrónomos han estado durante meses estudiando la expansión del Universo y han observado (más bien detectado) los límites de esta gran Burbuja de maravillas a la que llamamos Universo, y, sorprendidos, han podido captar señales inequívocas de un enorme “cuerpo” que generaba Gravedad y tiraba de nuestro Universo.

     De los univ3ersos paralelos dicen que son más que probables pero inalcanzables

Los diferentes universos dentro del multiverso son a veces llamados universos paralelos. En otros contextos, también son llamados «universos alternativos», «universos cuánticos», «dimensiones inter-penetrantes», «mundos paralelos», «realidades alternativas» o «líneas de tiempo alternativas».

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.

                  Experimento de Rutherford

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 ligerísimos, 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.

El Sol, cuando agote su combustible nuclear de fusión, se convertirá en Gigante Roja. Entonces crecerá hasta engullir al planeta Mercurio y Venus, la Tierra, probablemente quedará muy cerca y, sus temperaturas subirán hasta el extremo de evaporar los océanos, y, la vida, tal como la conocemos desparecerá.

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.

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 Poseidón

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.

                            El pequeño Mercurio soporta temperaturas extremas por la cer4canía al Sol

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?

En pocas palabras, sin estrellas, simplemente no existiríamos. De hecho, probablemente no habría ningún tipo de vida. Pero, ¿por qué son tan importantes las estrellas?

La respuesta más simple es, por supuesto, energía. Las estrellas producen la energía necesaria para la vida mediante el mecanismo de fusión nuclear. Si no hubiese estrellas en el Universo, habría una eterna oscuridad y unas temperaturas inimaginables, cercanas al cero absoluto (-273 ˚C). Nuestro Sol libera miles de millones de vatios de potencia y ayuda a calentar la Tierra, de forma que ésta tenga la temperatura adecuada para el que el agua sea líquida y consecuentemente para la vida.

Sin embargo, tal vez lo más importante es que las estrellas crean mucho de los elementos esenciales necesarios para la vida. La mayor parte de las moléculas importantes de nuestros cuerpos están hechas de carbón. También necesitamos el oxígeno del agua, el calcio de nuestros huesos, el hierro de nuestra sangre, etc. Todos estos elementos se crean en el interior de las estrellas. Cuando las estrellas mueren liberan todos estos elementos al espacio para que posteriormente se vuelvan a juntar para formar casi todo lo que conocemos en la Tierra. ¡Estamos hechos literalmente de estrellas!

emilio silvera

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En ciencias se entiende por constante física el valor de una magnitud física cuyo valor, fijado un sistema de unidades, permanece invariable en los procesos físicos a lo largo del tiempo. Todas estas, por ser tan fundamentales, son llamadas constantes universales.

Constantes universales VI

Constantes universales VII

Constantes Universales VIII

“Es difícil formular cualquier teoría sobre las etapas primitivas del Universo porque no sabemos si hc/e²  es constante o varía proporcionalmente a log (t). Si hc/e²  fuera un entero tendría que ser una constante, los experimentadores dicen que no es un entero, de modo que podría estar variando. Si realmente varía, la química de las etapas primitivas sería completamente diferente, y la radiactividad estaría afectada.”

                               ¿Por qué es así el Universo que conocemos?

“El Universo es todo lo que podemos tocar, sentir, percibir, medir o detectar. Abarca los cosas vivas, los planetas, las estrellas, las galaxias, las nubes de polvo, la luz e incluso el tiempo. Antes de que naciera el Universo, no existían el tiempo, el espacio ni la materia.”

                              Poco a poco pudimos ir conociendo los secretos del Universo

 

Sí, nosotros también hemos llegado a saber que con el paso del tiempo, aumenta la entropía y las cosas cambian.  Sin embargo, algunas cosas no cambian, continúan siempre igual, sin que nada les afecte.  Esas, precisamente, son las constantes de la naturaleza que, desde mediados del siglo XIX, comenzó a llamar la atención de físicos.

Las partículas forman los átomos, éstos las moléculas, las moléculas se juntan forman células, y, por fin, las células forman los cuerpos conformados en objetos de distintas naturalezas según el cometido que cada uno de ellos tenga asignado en la Naturaleza, en el Universo.

El profesor alemán Ulf-G Meissner, catedrático de Física Teórica en el Instituto Helmholtz de la Universidad de Bonn, aporta en un artículo recién publicado en Science Bulletin una serie de hallazgos que apoyan el Principio Antrópico, es decir, la idea de que el Universo es como es porque en él hay seres capaces de preguntarse por qué es así.

Durante el último medio siglo, los físicos teóricos han ido descubriendo que muchas de las constantes y reglas fundamentales de la Física parecen estar finamente “sintonizadas” para permitir que la vida surja en el Universo. Por ejemplo, las constantes que contiene el Modelo Estándar de la Física de Partículas permitieron, por un margen muy estrecho, que se formaran núcleos de hidrógeno tras el Big Bang, y después átomos de carbono y oxígeno que, juntos, se fusionaron en los núcleos de la primera generación de estrellas masivas que, a su vez, estallaron como supernovas; explosiones que prepararon finalmente la escena para que surgieran sistemas solares y planetas capaces de sustentar vida basada en el carbono y altamente dependiente del agua y el oxígeno.

La cuestión es que todos estos hallazgos parecen apoyar el famoso Principio Antrópico formulado en 1973 por el físico Brandom Carter y según el cual el mero hecho de que nosotros estemos aquí supone que el Universo, necesariamente, tiene que ser como es, porque si fuera diferente en algo no existiríamos.

En su célebre “Historia del Tiempo”, el físico británico Stephen Hawking también se refiere al Principio Antrópico: “vemos el Universo tal y como es porque nosotros existimos”. Es decir, que si el Universo no fuese como es, o no hubiese evolucionado exactamente de la forma en que lo hizo, ninguno de nosotros existiría, por lo que preguntarse el por qué de nuestra existencia es algo que, para Hawking, no tiene sentido alguno.

Los experimentos de Meissner

En su estudio, titulado “Consideraciones antrópicas en Física nuclear”, Meissner analiza el Principio Antrópico a la luz de la Astrofísica y la Física de Partículas: “De hecho, es posible llevar a cabo experimentos científicos concretos que apoyen esta declaración bastante abstracta (el Principio Antrópico), como por ejemplo con los procesos específicos que hicieron posible la generación de elementos”.

Para Meissner, esto puede conseguirse “con la ayuda de computadoras de alto rendimiento, que nos permiten simular universos en los que los parámetros fundamentales que subyacen a la Física nuclear toman valores diferentes de los que vemos en la Naturaleza”.

“Se trata de una expresión acuñada por el astrónomo Brandon Carter en 1974. El enunciado general de ese principio dice que “lo que podemos esperar observar tiene que estar limitado por las condiciones necesarias para nuestra presencia como observadores” (Carter 1974, 291).”

Cuando Brandom Carter formuló su Principio Antrópico, afirmó que el Universo (y por lo tanto sus parámetros fundamentales) deberán ser tales que permitan, en algún momento, que en él surjan observadores. Y esto es así porque, efectivamente, en el Universo ya existen observadores (nosotros) que se preguntan por su origen y evolución.

La expansión tras el Big Bang

 

Hawking, por su parte, esbozaba en su “Breve Historia del Tiempo” una serie de fenómenos astrofísicos que parecen apoyar el Principio Antrópico y se preguntaba: “¿Por qué tuvo que empezar el Universo con una tasa de expansión tan cercana al punto crítico que separa los modelos en que ese Universo colapsa de los que le permiten expandirse para siempre y que aún hoy, más de 10.000 millones de años más tarde, aún sigue expandiéndose casi a esa velocidad crítica?”.

Para Hawking, “si la tasa de expansión un segundo tras el Big Bang hubiera sido menor, incluso en una parte en cien mil millones de millones, el Universo se habría vuelto a colapsar mucho antes de haber alcanzado su tamaño actual”.

Explosiones supernovas y creación de nuevas estrellas en Nebulosas Moleculares gigantes

En palabras de Meissner, “El Universo en que vivimos se caracteriza por ciertos parámetros que tienen unos valores específicos que parecen estar perfectamente sintonizados para que la vida, y la Tierra, sean posibles. Por ejemplo, la edad del Universo tiene que ser lo suficientemente larga como para permitir la formación de galaxias, estrellas y planetas, y también estrellas de segunda y tercera generación (como el Sol) que incorporen el carbono y el oxígeno liberado al espacio por las primeras estrellas que estallaron”.

Para Meissner, “incluso en la escala microscópica, ciertos parámetros fundamentales del Modelo Estándar, como la masa de los quarks o la fina estructura de las constantes electromagnéticas, deben tener valores que permitan la formación de neutrones, protones y núcleos atómicos”. Condiciones, por supuesto, esenciales para que el Universo sea tal y como lo vemos en la actualidad.

De esta forma, mientras que la nucleosíntesis del Big Bang dio origen a los núcleos de hidrógeno y a las partículas alfa (núcleos de helio 4), otros elementos generalmente tarde, en el interior de estrellas muy masivas que ardieron muy intensamente y que murieron pronto, muchas en forma de supernovas que, al estallar, propagaron estos elementos y los dejaron a disposición de las siguientes generaciones de sistemas estelares.

En una serie de experimentos basados en complejas simulaciones informáticas, Meissner y sus colegas alteraron los valores de la masa de los quarks que vemos en la Naturaleza para determinar qué grado de variación se necesita para impedir la formación de carbono y oxígeno en el interior de la primera generación de estrellas. Y sus resultados indican que habría bastado con una variación de un 2 ó un 3% en la masa de esos quark para que ninguno de esos dos elementos esenciales para nosotros hubiera existido jamás.

Incluso antes, durante el propio Big Bang, cuando se crearon los núcleos de los dos primeros elementos de la tabla periódica (Hidrógeno y Helio), una leve variación en la masa de los quarks habría impedido su formación, lo que habría significado que esa primera generación de estrellas jamás habría llegado a formarse. “La nucleosíntesis del Big Bang -afirma Meissner- establece unos límites muy apretados, y un ajuste tan extremo apoya la visión antrópica de nuestro Universo”.

“Por supuesto -añade el investigador- podemos pensar en la existencia de múltiples universos, un multiverso en el que los distintos parámetros fundamentales toman valores diferentes y llevan a la creación de universos muy distintos unos de otros”.

                             ¿Un Universo sin vida? ¿Qué clase de Universo sería?

También Stephen Hawking dijo en una ocasión que incluso las más ligeras alteraciones de las constantes de la física fundamental en este hipotético multiverso “llevaría a universos que, aunque podrían ser muy hermosos, no contendrían a nadie capaz de maravillarse ante tanta belleza”.

El Universo es como es… ¡Para que estemos aquí! Un Universo con ausencia de Inteligencia… ¿Quién lo podría admirar? Sería un Universo muerto, sin sentido.

Una declaración, por cierto, con la que Meissner está muy de acuerdo: “En ese sentido, nuestro Universo goza de un estatus preferente, y esa es la base del Principio Antrópico”.

Publica emilio silvera

Fuente: Reportaje en ABC Ciencia

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Constantes Universales

Está muy claro que, nuestro mundo es como es, debido a una serie de parámetros que, poco a poco, hemos ido identificando y hemos denominado Constantes de la naturaleza.  Esta colección de números misteriosos son los culpables, los responsables, de que nuestro Universo sea tal como lo conocemos que, a pesar de la concatenación de movimientos caóticamente impredecibles de los átomos y las moléculas, nuestra experiencia es la de un mundo estable y que posee una profunda consistencia y continuidad.

Sí, nosotros también hemos llegado a saber que con el paso del tiempo, aumenta la entropía y las cosas cambian.  Sin embargo, algunas cosas no cambian, continúan siempre igual, sin que nada les afecte.  Esas, precisamente, son las constantes de la naturaleza que, desde mediados del siglo XIX, comenzó a llamar la atención de físicos como George Johnstone Stoney (1826-1911, Irlanda).

                             Stoney identificó las unidades naturales de las cantidades físicas.

Parece, según todas las trazas, que el Universo, nuestro Universo, alberga la vida inteligente porque las constantes de la naturaleza son las que aquí están presentes, cualquier ligera variación en alguna de éstas constantes habría impedido que surgiera la vida en el planeta que habitamos. El Universo con las constantes ligeramente diferentes habría nacido muerto, no se hubieran formado las estrellas ni se habrían unido los quarks para construir nucleones (protones y neutrones) que formarán los núcleos que al ser rodeado por los electrones construyeron los átomos que se juntaron para formar las células que unidas dieron lugar a la materia.  Esos Universos con las constantes de la naturaleza distintas a las nuestras, estarían privados del potencial y de los elementos necesarios para desarrollar y sostener el tipo de complejidad organizada que nosotros llamamos vida.

El electrón tiene una carga eléctrica de −1,6 × 10−19 C y una masa de 9,1 × 10-31 kg , que es aproximadamente 1.800 veces menor que la masa del protón o a la del neutrón. El electrón es una partícula elemental (o al menos eso pensamos hoy en día), lo cual significa que no posee ningún tipo de subestructura.

La constante de gravitación universal (G) es una constante física obtenida de forma empírica, que determina la intensidad de la fuerza de atracción gravitatoria de los cuerpos.

La constante de Planck es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, el físico y matemático alemán Max Planck, uno de los padres de la teoría cuántica. Se denota como h, y, se define como el cuanto de acción.

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“La constante de estructura fina de Sommerfeld (símbolo α) es la constante física fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Es una cantidad sin dimensiones, por lo que su valor numérico es independiente del sistema de unidades usado.”

La expresión que la define y el valor recomendado por CODATA 2002 es:

Nadie ha sabido responder a la pregunta de si las constantes de la naturaleza son realmente constantes o llegará un momento en que comience su transformación.  Hay que tener en cuenta que para nosotros, la escala del tiempo que podríamos considerar muy grande, en la escala de Tiempo del Universo podría ser ínfima.  El Universo, por lo que sabemos, tiene 13.500 millones de años.  Antes que nosotros, el reinado sobre el planeta correspondía a los Dinosaurios, amos y señores durante150 millones de años, hace ahora de ello 65 millones de años.  Mucho después, hace apenas 2 millones de años, aparecieron nuestros antepasados directos que, después de una serie de cambios evolutivos desembocó en lo que somos hoy.

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En su charla de la Reunión de Belfast, Stoney se refirió al electrón como el “electrino” y dio el primer cálculo de su valor esperado.  Demostró que el trío mágico de G, c y e podía combinarse de una manera, y sólo de una, de modo que a partir de ellas se creaban una unidad de masa, una unidad de longitud y una unidad de tiempo.   Para la velocidad de la luz utilizó un promedio de las medidas existentes, metros por segundo; para la constante de gravitación de Newton utilizó el valor obtenido por John Herschel, Fórmula, y para la unidad de carga del “electrino” utilizó amperios.  Estas fueron las inusuales nuevas unidades que él encontró, en términos de las constantes e, c y G, y en términos de gramo, metros y segundos:

Se anulan todas las fórmulas.

Estas son cantidades extraordinarias.  Aunque una masa de 10^-7 gramos no es demasiado espectacular – es similar a la de una mota de polvo las unidades de longitud y tiempo de Stoney eran muy diferentes de cualquiera que hubieran encontrado antes los científicos.  Eran fantásticamente pequeñas, rozando lo inconcebible.  No había (y sigue sin haber) ninguna posibilidad de medir directamente tales longitudes y tiempos.  En cierto modo, esto es lo que se podría haber esperado.  Estas unidades no están construidas deliberadamente a partir de dimensiones humanas, por conveniencia humana o para utilidad humana.  Están definidas por la propia fábrica de la realidad física que determina la naturaleza de la luz, la electricidad y la Gravedad.  No se preocupan de nosotros.  Stoney triunfó de un modo brillante en su búsqueda de un sistema de unidades sobrehumanas.

“La ciencia no puede resolver el misterio final de la Naturaleza.  Y esto se debe a que, en el último análisis, nosotros somos parte del misterio que estamos tratando de resolver.”

Max Planck

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