En el universo en que vivimos, nada desaparece; con el tiempo se cumplen los ciclos de las cosas y se convierten en otra distinta, es un proceso irreversible.

En lo concerniente a cambios y transformaciones, el que más me ha llamado siempre la atención es el de las estrellas que se forman a partir de gas y polvo cósmico. Nubes enormes de gas y polvo se van juntando. Sus moléculas cada vez más apretadas se rozan, se ionizan y se calientan hasta que en el núcleo central de esa bola de gas caliente, la temperatura alcanza millones de grados. La enorme temperatura hace posible la fusión de los protones y, en ese instante, nace la estrella que brillará durante miles de millones de años y dará luz y calor. Su ciclo de vida estará supeditado a su masa. Si la estrella es supermasiva, varias masas solares, su vida será más corta, ya que consumirá el combustible nuclear de fusión (hidrógeno, helio, litio, oxígeno, etc) con más voracidad que una estrella mediana como nuestro Sol, de vida más duradera.

Una estrella, como todo en el universo, está sostenida por el equilibrio de dos fuerzas contrapuestas; en este caso, la fuerza que tiende a expandir la estrella (la energía termonuclear de la fusión) y la fuerza que tiende a contraerla (la fuerza gravitatoria de su propia masa). Cuando finalmente el proceso de fusión se detiene por agotamiento del combustible de fusión, la estrella pierde la fuerza de expansión y queda a merced de la fuerza de gravedad; se hunde bajo el peso de su propia masa, se contrae más y más, y en el caso de estrellas súper masivas, se convierten en una singularidad, una masa que se ha comprimido a tal extremo que acaba poseyendo una fuerza de gravedad de una magnitud difícil de imaginar para el común de los mortales.

Para hacernos una idea y entender algo mejor la fuerza de gravedad que puede generar la singularidad de un agujero negro (que es el destino final las estrellas súper masivas), pongamos el ejemplo de un objeto más cercano, el planeta Tierra.

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Un gigante detector de partículas atómicas ubicado en Suiza, comenzó a registrar lo que ha sido un misterio de casi cien años para la ciencia: los rayos cósmicos.

El detector fue sellado y comenzó a detectar rayos cósmicos.

La compleja maquinaria (CMS por sus siglas en inglés para Compact Muon Solenoid) fue puesta en funcionamiento recientemente en el CERN, el centro de la Organización Europea para la Investigación Nuclear en Suiza.

Se trata de uno de los cuatro grandes detectores que se integrarán al Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo cuya inauguración está prevista para noviembre del año próximo.

El LHC, cuyo costo se estima en US$1.000 millones, tratará de responder preguntas fundamentales sobre el Universo y el origen y composición de la materia.

El verdadero misterio está en la receta que uno tendría que usar si quiere fabricar un Universo. Menos de un 1% es materia como la nuestra, el 29% es algo misterioso que sabemos que está allí y se llama ‘materia oscura’ y el otro 70% es algo todavía más misterioso que se llama la ‘energía del vacío’

Álvaro de Rújula, CERN

Se trata por otro lado de una imponente túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia extendido entre el territorio de Francia y Suiza, por donde se harán girar las partículas millones de veces por segundo para estudiar su comportamiento.

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Hace mucho tiempo ya que los físicos tratan de idear instrumentos que les posibilite oír las sinfonías que, las ondas gravitatorias, nos transportan hasta la Tierra desde los lejanos Agujeros negros en colisión y también desde otros objetos cosmológicos cuya densidad, son la fuente de esos mensajes que ahora no sabemos leer. El día que eso sea posible, seguramente conoceremos un nuevo Universo.

Puesto que la curvatura espacio-temporal es similar o lo mismo que la gravedad, estas ondulaciones de curvatura son realmente ondas de gravedad, u ondas gravitatorias. La teoría de la relatividad general de Einstein predice, de forma inequívoca, que tales ondas gravitatorias deben producirse siempre que dos agujeros negros orbiten uno en torno al otro; y también siempre que dos estrellas orbiten una en torno a la otra.

Cuando parten hacia el espacio exterior, las ondas gravitatorias producen una reacción sobre los agujeros de la misma forma que una bala hace retroceder el fusil que la dispara. El retroceso producido por las ondas aproxima más los agujeros y les hace moverse a velocidades mayores; es decir, hace que se muevan en una espiral que se cierra lentamente y se vayan acercando. Al cerrarse la espiral se libera poco a poco  energía gravitatoria, una mitad de la cual va a las ondas y la otra mitad va a incrementar las velocidades orbitales de los agujeros.

Finalmente, cuando los agujeros adquieren una velocidad que es una fracción considerable de c, los horizontes se tocan y terminan por fusionarse, donde una vez hubo dos agujeros ahora sólo hay uno. El horizonte del agujero giratorio queda perfectamente liso y con su sección ecuatorial circular, con la forma descrita precisamente por la solución de Kerr a la ecuación de campo de Einstein.

Sin embargo, la historia del suceso no se ha perdido por completo: ha quedado un registro codificado en las ondulaciones de la curvatura espacio-temporal que emitieron los agujeros coalescentes. Dichas ondulaciones de curvatura son muy parecidas a las ondas sonaras de una sinfonía y, de la misma manera que las ondas sonaras llevan su sinfonía codificada desde la orquesta hasta la audiencia, también las ondulaciones de curvatura llevan su historia codificada desde los agujeros fusionados hasta el Universo distante.

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Poco después de la muerte del profeta Mahoma en el año 632, los musulmanes establecieron una especie de commanwealth o comunidad de naciones desde España h

asta Asia Central. Llevaron a todas las tierras conquistadas una astronomía popular árabe que era una mezcla de la hindú, persa y griega que se unificaba con la local de cada lugar de conquista, y, hasta el siglo X no adquirió las características distintivas propias. A partir de entonces y hasta el siglo XV los expertos musulmanes fueron inigualables en sus conocimientos de astronomía que, en sus fundamentos más profundos estaba presente el legado de la antigua Mesopotamia.

En sus formas más tardías los zijs llegaron a ser unos documentos formados por varios cientos de páginas de textos y tablas. Algunos aspectos de la astronomía matemática que se podía encontrar en un zij típico incluían: trigonometría; astronomía esférica; ecuaciones solares, lunares y planetarias; latitudes lunares y planetarias; posiciones planetarias; paralajes; visibilidad solar y planetaria; geografía matemática (lista de ciudades con sus coordenadas geográficas correspondientes) con lo que se determina la dirección de la Meca; uranometría (tablas de estrellas fijas con sus coordenadas), y, no en menor proporción, astrología matemática.

En uno de estos zij, el famoso astrónomo egipcio Ibn Yunus describe cuarenta conjunciones planetarias y treinta eclipses lunares. Aplicando lo que sabemos actualmente sobre las posiciones de los planetas, se llega a la conclusión de que los resultados de Yunus son absolutamente correctos.

Aunque la religión no fue la única fuerza impulsora que espoleó el crecimiento de la astronomía en el mundo islámico –el hecho de ser una sociedad tolerante, multirracial y de una gran erudición, con una lengua predominante, el árabe, también fomentó este crecimiento-, las cuestiones sacras desempeñaron asimismo un importante papel.

El Islam necesitaba resolver de algún modo el problema de orientar exactamente hacia La Meca todas sus estructuras sagradas, así como a las personas que realizaban los cultos diarios. La cartografía de los cielos surgió de esta necesidad de fijar las coordenadas de los lugares santos y la dirección correcta,  o gibla, de la orientación hacia la Cava, el altar de La Meca hacia el cual se vuelven los musulmanes cinco veces al día para rezar sus oraciones.

Pero ¿hacia donde está La Meca? Probablemente en los primeros tiempos las autoridades religiosas determinaron la gibla observando ciertos cuerpos celestes, tales como la estrella de Belén, que estaban en la dirección que en general tomaban los peregrinos cuando caminaban hacia La Meca. La propia Cava está alineada con unas direcciones específicas; su eje principal (meridional) se sitúa hacia el punto por donde sale la estrella Canope; su eje secundario, el de las fachadas este u oeste. Se alinea con el punto por donde el Sol sale el  solsticio de verano y se pone en el solsticio de invierno. Un experto situado en un altar distante tenía que idear algún procedimiento para orientarse hacia el segmento de la Cava correspondiente a su ubicación, como si realmente se encontrara frente a ese segmento del perímetro de la Cava.

Al llegar el siglo IX, los astrónomos ya utilizaban instrumentos de cálculo trigonométrico y de otros tipos para determinar la gibla a partir de coordenadas geográficas. El enigma se convirtió muy pronto en un problema de astronomía esférica que utilizaba el cenit de la localidad en cuestión. En el tratado de geografía matemática de al-Biruni, por ejemplo, el objetivo era determinar la gibla correspondiente a Ghazni, Afganistán.

En el siglo IX, el gran mecenas de la ciencia el califa abasí al-Mamun, reunió a varios astrónomos en Bagdad para crear la casa de la Sabiduría (Bait al-Hikmah). Allí los astrónomos llevaron a cabo observaciones del Sol y de la Luna, con el fin de determina la latitud y la longitud locales para fijar la gibla. Recopilaron algunos de los mejores resultados de un zij titulado “Lo Comprobado” (al-Mumtahan).

Al-Biruni desarrolló técnicas para medir la Tierra y las distancias sobre ella utilizando la triangulación. Descubrió que el radio de la Tierra era 6.339,6 Kilómetros, un valor que no se obtuvo en Occidente hasta el siglo XVI. Uno de sus zijs contiene una tabla que da las coordenadas de seiscientos lugares, casi todos conocidos por él directamente.

Sin embargo, no todas las mediciones fueron hechas por el propio Biruni, sino que algunas las tomó de una tabla similar realizada por al-Jwarizmi (Parece ser que al-Biruni se dio cuenta de que, por lo que respecta a los lugares medidos tanto por al-Jwarismi como por Tolomeo, los valores obtenidos por al-Jwarismi eran los más precisos. Este personaje realizó también mediciones sobre la velocidad de la luz y constató que ésta, era inmensa si la comparaba con la del sonido.

La fascinación árabe por los aparatos mecánicos fomentó el desarrollo de la primera colección importante de instrumentos astronómicos diseñados para conseguir datos precisos sobre el tiempo, así como sobre el movimiento y la posición de los cuerpos celestes.

Lo dejo aquí, ya que, hablar de la Astronomía del Islam requeriría todo un tratado y una lista interminable de personajes que, como Thabit ibn Qurrah que realizó observaciones en la fundación de al-Mamun en Bagdad y en el siglo XI Ibn Yunus dirigió un equipo de observadores en El Cairo. En un Observatorio palaciego de Ghazni, en Afganistán, al Biruni consiguió y suministró unos datos que formaron la base sobre la que se realizaron los zijs más importantes de la astronomía islámica.

Tycho Brahe siempre ha sido presentado ante los estudiantes occidentales como el maestro de la creación y utilización de instrumentos anteriores al telescopio. La realidad es que al-Mamun construyó en el año 829 un esplendido observatorio y lo equipó con un sextante de piedra cuyo radio media unos 17 metros y con un cuadrante de 6 metros de radio. Este cuadrante era mayor que el famoso instrumento construido por Tycho Brahe siete siglos más tarde. Los sextantes de Beg  llegaban a tener un radio de hasta 55 metros y se decía que el margen de error de sus instrumentos era tan aceptable, o más, que el de los instrumentos de Tycho Brahe construido un siglo más tarde. La obra teórica de los árabes fue también superior. Tycho Brahe llegó a la conclusión de que la Tierra no hacía movimiento de rotación alguno, haciendo así que la astronomía retrocediera varios siglos.

La Astronomía árabe fue muy importante para que Occidente saliera del oscurantismo cosmológico.

emilio silvera

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Es sorprendente el mundo de la nueva cosmología y su hito principal: la evolución y la estructuras coherentes del universo. El Universo es mucho más complejo de lo que ninguno de los poetas o místicos se haya atrevido a imaginar. Estas son algunas de las observaciones enigmáticas que han surgido del estudio y la observación:

• El universo “plano”: en ausencia de materia, el espacio-tiempo se vuelve “plano” o “euclidiano” (ese tipo de espacio donde la distancia más corta entre dos puntos es la línea recta), en lugar de curvado (donde la distancia más corta entre dos puntos es una curva). Sin embargo, esto significa que el “Big Bang” que originó nuestro universo experimentó un ajuste fino sorprendente, en caso de que hubiera producido sólo una mil millonésima más de materia de lo que lo hizo, o una mil millonésima menos, se habría curvado.
• La “masa perdida” del universo: hay más fuerza gravitatoria en el cosmos de la que puede responsabilizarse la materia visible; todavía se cree que la materia por sí misma tiene masa para ejercer la fuerza gravitatoria. Incluso cuando los cosmólogos permiten una variedad de la materia “oscura” (ópticamente invisible), queda todavía una gran porción de materia (y por lo tanto de masa) pérdida.
• La expansión acelerada del cosmos: las galaxias distantes tienen más velocidad según se alejan unas de otras, aunque deberían estar decelerándose, ya que la fuerza de Gravedad frena la fuerza del Big Bang que las lanzó.
• La coherencia de algunos parámetros cósmicos: la masa de las partículas elementales, el número de partículas y las fuerzas que existen entre ellas se ajustan misteriosamente a ciertos parámetros que se repiten una y otra vez.
• El problema del horizonte: las galaxias y otras macroestructuras del universo evolucionan casi uniformemente en todas las direcciones desde la Tierra, incluso a través de distancias tan grandes que las estructuras no pueden haber estado conectadas por la luz, y por eso no podrían haberse correlacionados entre ellas a través de señales llevadas por la luz (de acuerdo con la teoría de la relatividad, ninguna señal puede viajar más rápida que la luz).
• El ajuste fino de las constantes universales: los parámetros clave se han ajustado de una manera increíblemente fina para producir ratios armónicos no recurrentes, pero también las condiciones (esa es la sensación que percibimos), por lo demás extremadamente improbables, bajo las cuales la vida puede emerger y evolucionar en el cosmos que, finalmente, resultará ser un suceso ordinario y corriente que emerge bajo ciertas condiciones presentes en muchos planetas del Universo.

Está claro que hablamos de la edad del Universo y nos referimos a esos 13.500 millones de años que, en realidad, es el “límite” al que hemos podido llegar en nuestras obervaciones pero, ¿quién asegura que ese supuesto límite no está mucho más allá? y, si eso fuera así, ¿qué edad tendría realmente el universo?

Las dudas son muchas, las certezas son pocas, y, como hacía ayer mismo el amigo Jipi, hay que desconfiar del mismísimo Big Bang que, aunque hasta el momento ha sido una buena herramienta para explicar lo que pasó, también es verdad que tiene muchas zonas en sombras que nos impide “ver” lo que realmente pudo pasar. Nadie, con certeza, nos puede explicar esos primeros segundos.

Tenemos que seguir investigando, observando, experimentando para que, finalmente, obtengamos las respuestas que nos puedan contestar a todas estas preguntas que, de momento, sólo son enigmas sin resolver.

emilio silvera

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