Recordemos a un personaje, unos hechos

El concepto mismo de “singularidad” desagradaba a la mayoría de los físicos, pues la idea de una densidad infinita se alejaba de toda comprensión.  La naturaleza humana está mejor condicionada a percibir situaciones que se caracterizan por su finitud, cosas que podemos medir y pesar, y que están alojadas dentro de unos límites concretos; serán más grande o más pequeñas pero, todo tiene un comienzo y un final pero… infinito, es difícil de digerir.  Además, en la singularidad,  según resulta de las ecuaciones, ni existe el tiempo ni existe el espacio. Parece que se tratara de otro universo dentro de nuestro universo toda la región afectada por la singularidad que, eso sí, afecta de manera real al entorno donde está situada y además, no es pacífica, ya que se nutre de cuerpos estelares circundantes que atrae y engulle.

Arriba (derecha) un agujero negro engulle una estrellas, según transmiten o indican las emisiones de rayos Gamma.

La noción de singularidad empezó a adquirir un mayor crédito cuando Robert Oppenheimer, junto a Hartlan S. Snyder, en el año 1.939 escribieron un artículo anexo de otro anterior de Oppenheimer sobre las estrellas de neutrones. En este último artículo, describió de manera magistral la conclusión de que una estrella con masa suficiente podía colapsarse bajo la acción de su propia gravedad hasta alcanzar un punto adimensional; con la demostración de las ecuaciones descritas en dicho artículo, la demostración quedó servida de forma irrefutable que una estrella lo suficientemente grande, llegado su final al consumir todo su combustible de fusión nuclear, continuaría comprimiéndose bajo su propia gravedad, más allá de los estados de enana blanca o de estrella de neutrones, para convertirse en una singularidad.

Los cálculos realizados por Oppenheimer y Snyder para la cantidad de masa que debía tener una estrella para terminar sus días como una singularidad estaban en los límites másicos de M =~ masa solar, estimación que fue corregida posteriormente por otros físicos teóricos que llegaron a la conclusión de que sólo sería posible que una estrella se transformara en singularidad, la que al abandonar su fase de gigante roja retiene una masa residual como menos de 2 – 3 masas solares.

La figura representa a la nube de polvo en colapso de Oppenhieimer y Snyder, que ilustra una superficie atrapada

 

El modelo de Oppenhieimer y Snyder posee una superficie atrapada, que corresponde a una superficie cuya área se irá reduciendo a lo largo de los rayos de luz que son inicialmente ortogonales a ella.

El modelo de Oppenhieimer y Snyder posee una superficie atrapada, que corresponde a una superficie cuya área se iOppenheimer y Snyder desarrollaron el primer ejemplo explícito de una solución a las ecuaciones de Einstein que describía de manera cierta a un agujero negro, al desarrollar el planteamiento de una nube de polvo colapsante. En su interior, existe una singularidad, pero no es visible desde el exterior, puesto que está rodeada de un horizonte de suceso que no deja que nadie se asome, la vea, y vuelva para contarlo. Lo que traspasa los límites del horizonte de sucesos, ha tomado el camino sin retorno. Su destino irreversible, la singularidad de la que pasará a formar parte.

Desde entonces, muchos han sido los físicos que se han especializado profundizando en las matemáticas relativas a los agujeros negros. John Wheeler (que los bautizó como agujeros negros), Roger Penrose, Stephen Hawking, Kip S. Thorne, Kerr y muchos otros nombres que ahora no recuerdo, han contribuido de manera muy notable al conocimiento de los agujeros negros, las cuestiones que de ellas se derivan y otras consecuencias de densidad, energía, gravedad, ondas gravitacionales, etc, que son deducidas a partir de estos fenómenos del cosmos.”

Fuente: La ciencia de la Mula Francis

Sigamos

Se afirma que las singularidades se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, pero para un observador, en esencia, no puede ver nunca la singularidad desde el exterior. Específicamente implica que hay alguna región incapaz de enviar señales al infinito exterior. La limitación de esta región es el horizonte de sucesos, tras ella se encuentra atrapado el pasado y el infinito nulo futuro. Lo anterior nos hace distinguir que en esta frontera se deberían reunir las características siguientes:

• Debe ser una superficie nula donde es pareja, generada por geodésicas nulas;
• contiene una geodésica nula de futuro sin fin, que se origina a partir de cada punto en el que no es pareja, y que
• el área de secciones transversales espaciales jamás pueden disminuir a lo largo del tiempo.

Pueden existir agujeros negros  supermasivos (de 10⁵ masas solares) en los centros de las galaxias activas. En el otro extremo, mini agujeros negros con un radio de 10^-10 m y masas similares a las de un asteroide pudieron haberse formado en las condiciones extremas que se dieron poco después delBig Bang. Diminutos agujeros negros podrían ser capaces de capturar partículas a su alrededor, formando el equivalente gravitatorio de los átomos.

Todo esto ha sido demostrado matemáticamente por Israel, 1.967; Carter, 1.971; Robinson, 1.975; y Hawking, 1.978 con límite futuro asintótico de tal espacio-tiempo como el espacio-tiempo de Kerr, lo que resulta notable, pues la métrica de Kerr es una hermosa y exacta formulación para las ecuaciones de vacío de Einstein y, como un tema que se relaciona con la entropía en los agujeros negros.

No resulta arriesgado afirmar que existen variables en las formas de las singularidades que, según las formuladas por Oppenheimer y su colaborador Snyder, después las de Kerr y más tarde otros, todas podrían existir como un mismo objeto que se presenta en distintas formas o maneras.

Ahora bien, para que un ente, un objeto o un observador pueda introducirse dentro de una singularidadcomo un agujero negro, en cualquiera que fuese su forma, tendría que traspasar el radio de Schwarzschild (las fronteras matemáticas del horizonte de sucesos), cuya velocidad de escape es igual a la de la luz, aunque esta tampoco puede salir de allí una vez atrapada dentro de los límites fronterizos determinados por el radio. Este radio de Schwarzschild puede ser calculado usándose la ecuación para la velocidad de escape:

Para el caso de fotones u objeto sin masa, tales como neutrinos, se sustituye la velocidad de escape por la de la luz c². “En el modelo de Schrödinger se abandona la concepción de los electrones como esferas diminutas con carga que giran en torno al núcleo, … Es cierto que en mecánica cuántica quedan muchos enigmas por resolver. Pero hablando de objetos de grandes masas, veamos lo que tenemos que hacer para escapar de ellos.

Podemos escapar de la fuerza de gravedad de un planeta pero, de un A.N., será imposible.

La velocidad de escape está referida a la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional. El objeto que escapa puede ser cualquier cosa, desde una molécula de gas a una nave espacial. Como antes he reflejado está dada por , donde G es la constante gravitacional, M es la masa del cuerpo y R es la distancia del objeto que escapa del centro del cuerpo del que pretende escapar (del núcleo). Un objeto que se mueva a velocidad menor a la de escape entra en una órbita elíptica; si se mueve a una velocidad exactamente igual a la de escape, sigue una órbita parabólica, y si el objeto supera la velocidad de escape, se mueve en una trayectoria hiperbólica.

Así hemos comprendido que, a mayor masa del cuerpo del que se pretende escapar, mayor será la velocidad que necesitamos para escapar de él. Veamos algunas:

Como se ve en el cuadro anterior, cada objeto celeste, en función de su masa, tiene su propia velocidad de escape para que cualquier cosa pueda salir de su órbita y escapar de él. El caso de la singularidad, es decir, la inmensa masa que está presente en las entrañas de un Agujero negro, genera una fuerza de gravedad tal que, nada está a salvo en sus inmediaciones, cualquier objeto, sea estrella, polvo estelar, planeta o lo que pudiera ser, será engullido por el “monstruo”, sin que nada pueda evitarlo.

La excepción está en el último ejemplo, la velocidad de escape necesaria para vencer la fuerza de atracción de un agujero negro que, siendo preciso superar la velocidad de la luz 299.792’458 Km/s, es algo que no está permitido, ya que todos sabemos que conforme determina la teoría de la relatividadespecial de Einstein, la velocidad de la luz es la velocidad límite en nuestro universo; nada puede ir más rápido que la velocidad de la luz, entre otras razones porque el objeto sufriría la transformación de Lorentz y su masa sería infinita.

Podría continuar explicando otros aspectos que rodean a los agujeros negros, pero estimo que el objetivo que perseguía de hacer conocer lo que es un agujero negro y el origen del mismo, está sobradamente cumplido.

Existen aspectos del A.N. que influyen en el mundo cuántico.

que equivale a unos 10-³³ centímetros. Esta distancia se conoce como longitud de Planck y es la única unidad de distancia que se puede construir con las tres constantes fundamentales de la naturaleza: G, h y c. La longitud de Planck es tan extremadamente pequeña (10²° veces menor que el radio de un electrón) que debe ser la distancia característica de otro nivel de la naturaleza, subyacente al mundo subatómico, donde rigen las leyes aún desconocidas de la gravedad cuántica.

Así como el océano presenta un aspecto liso e inmóvil cuando se observa desde una gran distancia, pero posee fuertes turbulencias y tormentas a escala humana, el espacio-tiempo parece “liso” y estático a gran escala, pero es extremadamente turbulento en el nivel de la longitud de Planck, donde los hoyos negros se forman y evaporan continuamente. En el mundo de Planck, las leyes de la física deben ser muy distintas de las que conocemos hasta ahora.

La estructura macroscópica del espacio-tiempo parece plana, pero éste debe ser extremadamente turbulento en el nivel de la escala de Planck. Escala en la que parece que entramos en otro mundo… ¡El de la mecánica cuántica! que se aleja de ese mundo cotidinao que conocemos en el que lo macroscópico predomina por todas partes y lo infinitesimal no se deja ver con el ojo desnudo.

¡Existen tantos secretos! ¡Es tan grande nuestra ignorancia!

El texto tiene su origen en distintas fuentes pero, destaco las ideas de Kip Thorne

Publica: emilio silvera

Hagamos un alto en el camino para hacer justicia y dar al Cesar lo que es del Cesar, es decir, el mérito del descubrimiento de las estrellas Cefeidas.

“Henrietta Swan Leavitt (Lancaster, Massachusetts, 4 de julio de 1868 – 12 de diciembre de 1921) fue una astrónoma estadounidense.

Leavitt estudió las estrellas variables Cefeidas, cuyo brillo varía a periodos regulares, en el Observatorio del Harvard College. Descubrió y catalogó estrellas variables en las Nubes de Magallanes, lo que le permitió descubrir en 1912 que las Cefeidas de mayor luminosidad intrínseca tenían largos periodos, mostrando una la relación entre ambos.

 

Un año después, Ejnar Hertzsprung determinó la distancia de unas pocas Cefeidas lo que le permitió calibrar la relación Periodo-Luminosidad. Por lo tanto, a partir de entonces, observando el periodo de una Cefeida se podría conocer su luminosidad (y magnitud absoluta) que comparándola con la magnitud aparente observada permitiría establecer la distancia a dicha Cefeida. Este método podría utilizarse también para obtener la distancia a otras galaxias en las que se observasen estrellas Cefeidas, tal y como lo hizo Edwin Hubble en los años 1920 con la galaxia de Andrómeda.”

Cada elemento tiene su propio espectro, su huella dactilar

Mira la estrella cometa

        Durante una exploración del universo en luz ultravioleta, el telescopio espacial de la NASA Galaxy Evolution Explorer escaneó la conocida ´gigante roja´ denominada ´Mira´, que ha llamado la atención de los astrónomos desde hace 400 años. Este análisis permitió ver cómo de la misma se desprende una enorme cola, similar a la que ofrecen los cometas, formada por “semillas” de nuevos sistemas planetarios. Este material se extiende a lo largo de nada menos que trece años luz, o 20.000 veces la distancia que separa a Plutón del Sol.

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 sumerios, hindúes, 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.

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, lo decimos 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.

Teníamos ganas de ver lo que nos podía enseñar éste nuevo ingenio del hombre

James Webb Space Telescope (JWST 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, ahi 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 traerlos 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 V.