miércoles, 02 de abril del 2025 Fecha
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¡Aquellos primeros momentos!

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (3)

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Frente de ionización en la Nebulosa del Pelícano

 

Aquí podemos contemplar una enorme región ionizada en la Nebulosa del Pelícano. Estrellas nuevas emiten potente radiación ultravioleta que ataca el espesor de la Nebulosa molecular y hace que, el gas se ionice fuertemente creando una luminosidad que “viste” de azul claro todo el contorno que circunda el radio de acción de las estrellas.

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Antes de que la imagen de arriba fuese una realidad tuvieron que pasar muchos miles y millones de años. Hasta donde sabemos y el origen más aceptado para nuestro Universo es el de una inmensa explosión proveniente de una singularidad en la que la densidad y la energía eran “infinitas” y a partir de ahí, comenzó la gran aventura:

¡El Universo!

Antes de alrededor de un minuto y cuarenta segundos desde el comienzo del tiempo,  no hay núcleos atómicos estables.  El nivel de energía en el ambiente es mayor que la energía de unión nuclear. Por consiguiente, todos los núcleos que se forman, se destruyen de rápidamente.

Alrededor de un segundo desde el comienzo del tiempo, llegamos a la época de desacoplamiento de los neutrinos.  Aunque en esa época el Universo es más denso que las orcas (y tan caliente como la explosión de una bomba de hidrógeno), ya ha empezado a parecer vacío a los neutrinos.  Puesto que los neutrinos sólo reaccionan a la fuerza débil, que tiene un alcance extremadamente corto, pueden escapar de sus garras y volar indefinidamente sin experimentar ninguna otra interacción.

Aunque parezca mentira, al día de hoy no sabemos, a ciencia cierta, como se formaron las galaxias

Así, emancipados, en lo sucesivo son libres de vagar por el Universo a su manera indiferente, volando a través de la mayor   de la materia como sino existiese. (Diez trillones de neutrinos atravesarán sin causar daños el cerebro y el cuerpo del lector en el tiempo que le lleve leer esta frase.  Y en el tiempo en que usted haya leído esta frase estarán más lejos que la Luna).

En menos de un siglo, el neutrino pasó de una partícula fantasma – propuesta en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958) a explicar el balance de energía en una forma de radioactividad,  el llamado decaimiento beta, en una sonda capaz de escrutar el interior de estrellas y de la propia Tierra.

De esa manera, oleadas de neutrinos liberados en un segundo después del big bang persiste aún después, formando una radiación cósmica de fondo de neutrinos semejante a la radiación de fondo de microondas producida por el desacoplamiento de los fotones.

Si estos neutrinos “cósmicos” (como se los llama para diferenciarlos de los neutrinos liberados más tarde por las supernovas) pudiesen ser observador por un telescopio de neutrinos de alguna clase, proporcionarían una visión directa del Universo cuando sólo tenía un segundo.

A medida que retrocedemos en el tiempo, el Universo se vuelve más denso y más caliente, y el nivel de  estructura que puede existir se hace cada vez más rudimentario.

Por supuesto, en ese tiempo, no hay moléculas, ni átomos, ni núcleos atómicos, y, a 10-6 (0.000001) de segundo después del comienzo del tiempo, tampoco hay neutrones ni protones.  El Universo es un océano de quarks libres y otras partículas elementales.

Si nos tomamos el de contarlos, hallaremos que por cada mil millones de antiquarks existen mil millones y un quark.  asimetría es importante.  Los pocos quarks en exceso destinados a sobrevivir a la aniquilación general quark-antiquark formaran todos los átomos de materia del Universo del último día.  Se desconoce el origen de la desigualdad; presumiblemente obedezca a la ruptura de una simetría materia antimateria en alguna etapa anterior.

Nos aproximamos a un tiempo en que las estructuras básicas de las leyes naturales, y no sólo las de las partículas y campos cuya conducta dictaban, cambiaron a medida que evolucionó el Universo.

La primera transición semejante se produjo en los 10-11 de segundo después del comienzo del tiempo, cuando las funciones de las fuerzas débiles y electromagnéticas se regían por una sola fuerza, la electrodébil.  hay bastante energía ambiente para permitir la creación y el mantenimiento de gran de bosones w y z.

Estas partículas – las mismas cuya aparición en el acelerador del CERN verificó la teoría electrodébil – son las mediadoras intercambiables en las interacciones de fuerzas electromagnéticas y débiles, lo que las hace indistinguibles.  En ese tiempo, el Universo está gobernando sólo por tres fuerzas: la gravedad, la interacción nuclear fuerte y la electrodébil.

Más atrás de ese tiempo nos quedamos en el misterio y envueltos en una gran nebulosa de ignorancia.  Cada uno se despacha a su gusto para lanzar conjeturas y teorizar sobre lo que pudo haber sido.   Seguramente, en el futuro, será la teoría M (de supercuerdas) la que contestará esas preguntas sin respuestas ahora.

En los 10-35 de segundo desde el comienzo del tiempo, entramos en un ámbito en el que las cósmicas son aún menos conocidas.  Si las grandes teorías unificadas son correctas, se produjo una ruptura de la simetría por la que la fuerza electronuclear unificada se escindió en las fuerzas electrodébil y las fuertes.  Si es correcta la teoría de la supersimetría, la transición puede haberse producido antes, había involucrado a la gravitación.

En el universo temprano la primera materia (hidrógeno y Helio) era llevada por la fuerza de gravedad a conformarse en grandes conglomerados de gas y polvo que interacioban, producían calor y formaron las primeras estrellas.

Elaborar una teoría totalmente unificada es tratar de comprender lo que ocurrió en ese tiempo remoto que, según los últimos estudios está situado entre 15.000 y 18.000 millones de años, cunado la perfecta simetría que, se pensaba, caracterizó el Universo, se hizo añicos para dar lugar a los simetrías rotas que hallamos a nuestro alrededor y que, nos trajo las fuerzas y constantes Universales que, paradójicamente, hicieron posible nuestra aparición para que , sea posible que, alguien como yo esté contando lo que pasó.

Pero hasta que no tengamos tal teoría no podemos esperar comprender lo que realmente ocurrió en ese Universo bebé.  Los límites de nuestras conjeturas actuales cuando la edad del Universo sólo es de 10-43 de segundo, nos da la única respuesta de encontrarnos ante una puerta cerrada.

Del otro lado de esa puerta está la época de Plank, un tiempo en que la atracción gravitatoria ejercida por cada partícula era comparable en intensidad a la fuerza nuclear fuerte.

Atomos-y-electricidad-7.jpg

La fuerza nuclear fuerte hizo posible la existencia de los núcleos que atraían electrones para formar átomos

Así que, llegados a este punto podemos decir que la clave teórica que podría abrir esa puerta sería una teoría unificada que incluyese la gravitación, es decir, una teoría cuántica-gravitatoria que uniese, de una vez por todas, a Planck y Einsteins que, aunque eran muy amigos, no parecen que sus teorías (la Mecánica Cuántica) y (la Relatividad General) se lleven de maravilla.

Es sorprende ver, como funbciona la Naturaleza.

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 caracterísiticas 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 otro Universo, tenemos que imaginarlos y basados en la realidad del nuestro, hacemos conjeturas y comparaciones con otros que podrìan ser. ¿Quién puede asegurar que nuestro Universo es único? Realmente nadie puede afirmar tal cosa e incluso, estando limitados a un mundo de cuatro dimendiones 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 m´sas allá de nuestro alcance. Sin embnargo, 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.

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¿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.

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.

Estrella se encuentra a 15 millones de años luz de la Tierra. Foto: NASA

El Hubble captó una estrella “muriendo” con el núcleo expuesto a 15 millones de años-luz

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 oxígeno, el oxigeno en carbono, 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 654.600.000 toneladas de hidrógeno en 650.000.000 toneladas de helio  (las 4.600.000 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 encuenta 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”, le resulte 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 Poseidon

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.

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?

emilio silvera

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Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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La Terrible Belleza de Medusa

 

 

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Utilizando el Very Large Telescope de ESO, en Chile, un equipo de astrónomos ha captado la imagen más detallada jamás tomada de la nebulosa Medusa. Las estrellas que se encuentran en el corazón de esta nebulosa ya iniciaron su transición hacia la jubilación, arrojando sus capas externas al espacio y formando esta colorida nube. La imagen augura el destino final del Sol, el cual, finalmente, también se convertirá en un objeto de este tipo.

El nombre de esta hermosa nebulosa planetaria proviene de una horrible criatura de la mitología griega: la gorgona Medusa. También es conocida como Sharpless 2-274 y se encuentra en la constelación de Géminis (los gemelos). La extensión de la Nebulosa Medusa es de, aproximadamente, cuatro años luz, y se encuentra a una distancia de unos 1.500 años luz. A pesar de su tamaño es extremadamente débil y difícil de observar.

Medusa era una criatura horrible con serpientes en lugar de cabellos. Estas serpientes estarían representadas por los filamentos serpentinos de gas brillante de esta nebulosa. El resplandor rojizo del hidrógeno y la emisión verde, más débil, del oxígeno en forma de gas, se extienden mucho más allá de esta imagen, formando en el cielo una figura en forma de media luna. La eyección de masa de las estrellas en esta etapa de su evolución suele ser intermitente, lo cual puede dar lugar a estas fascinantes estructuras dentro de las nebulosas planetarias.

 

 

 

Imágenes de la nebulosa Medusa captadas por el telescopio Very Large Telescope de ESO
Imágenes de la nebulosa Medusa captadas por el telescopio Very Large Telescope de ESO. Image Credit: ESO

Durante decenas de miles de años, los núcleos estelares de las nebulosas planetarias permanecen rodeados por nubes de gas espectacularmente coloridas. Luego, tras unos pocos miles de años, el gas se dispersa lentamente en su entorno. Esta es la última etapa de la transformación de estrellas como nuestro Sol antes de terminar su vida activa como enanas blancas. La etapa de nebulosa planetaria en la vida de una estrella es una pequeña fracción de su vida útil total — comparada con una vida humana, sería un breve instante, equiparable al tiempo que tarda un niño en hacer una burbuja de jabón y verla alejarse a la deriva.

http://www.astroyciencia.com/wp-content/uploads/2011/10/nebulosa-medusa.jpg

La hostil radiación ultravioleta de la estrella muy caliente que se encuentra en el centro de la nebulosa, hace que los átomos del gas que se mueve hacia las zonas exteriores, pierdan sus electrones, dejando tras de sí un gas ionizado. Los colores característicos de este gas brillante pueden utilizarse para identificar objetos. En particular, la presencia de la luz verde procedente del oxígeno doblemente ionizado ([O III]) se utiliza como herramienta para detectar nebulosas planetarias. Mediante la aplicación de filtros adecuados, los astrónomos pueden aislar la radiación del gas brillante y hacer que las débiles nebulosas puedan discernirse mejor contra un fondo más oscuro.

Cuando se observó por primera vez la emisión verde del [O III]  de las nebulosas, los astrónomos creían haber descubierto un nuevo elemento, apodado nebulium. Más tarde, descubrieron que era simplemente una longitud de onda de radiación poco conocida procedente de la forma ionizada de un elemento conocido: el oxígeno.

http://www.levinor.es/wp-content/uploads/2013/05/abell_21_Crawford.jpg

La nebulosa también se conoce como Abell 21 (formalmente PN A66 21), ya que fue el astrónomo estadounidense George O. Abell quien descubrió este objeto en 1955. Durante algún tiempo, los científicos debatieron si la nube podría ser el remanente de una explosión de supernova. En la década de 1970, sin embargo, los investigadores fueron capaces de medir el movimiento y otras propiedades del material de la nube e identificarlo claramente como una nebulosa planetaria.

Nota: La primera, tercera y cuarta imagen, son de la misma Nebulosa tomada en otras regiones para verla de otras perspectivas.

El ‘Hubble’ capta la ‘cruz de Einstein’

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (0)

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El telescopio espacial fotografía por primera vez una imagen múltiple de una supernova

 

  • El ‘Hubble’ fotografía una supernova que sorprende por su brillo 

 

La galaxia está a una distancia de unos 5.000 millones de años luz de la Tierra.

El telescopio espacial Hubble ha fotografiado un sorprendente fenómeno: una lejana explosión de supernova multiplicada por cuatro debido a que su luz se curva por el efecto gravitatorio de una galaxia masiva, que está un grupo galáctico también masivo interpuesto en la línea de visión desde la Tierra. Es la primera vez que se capta este efecto, denominado la Cruz de Einstein, con una supernova, aunque se conocía ya en decenas de casos de cuásares y de galaxias, anuncia la Agencia Europea del Espacio (ESA).

(Esta forma causa un fenómeno denominado efecto de lente gravitatoria. Por suerte, entre la Tierra y un quásar situado a 8.000 millones de años luz hay una galaxia que está a 400 millones de años luz. La fuerza de la gravedad de la galaxia actúa como una lente enorme pero imperfecta que encamina en trayectorias diferentes la luz del quásar, que es como un punto; así se producen las cuatro imágenes que hay en torno a la galaxia.
En este caso el efecto lente gravitatoria produce una cruz simétrica porque la galaxia que actúa como lente se halla casi exactamente en nuestra linea de visión del quásar. Esta forma de cruz lleva el nombre de Albert Einstein, cuya teoría de la relatividad predecía este fenómeno. La imagen fue obtenida por el telescopio espacial Hubble.) -Esta explicación no forma parte del artículo ni la imagen tampoco-.

La galaxia que actúa como lente gravitacional para la supernova (bautizada por los científicos Refsdal) está a una distancia de unos 5.000 millones de años luz de la Tierra y la explosión estelar, a unos 9.500 millones de años luz. La gran masa galáctica curva el espacio-tiempo y, por tanto, la luz de la supernova lejana al pasar junto a ella, formándose así, para el observador terrestre, las cuatro imágenes separadas de la explosión estelar con su luz magnificada.

“Fue una completa sorpresa”, explica Patrick Kelly, investigador de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) y miembro del equipo GLASS que da a conocer el hallazgo esta semana en la revista Science, en una sección especial dedicada al centenario de la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Kelly, en concreto, fue quien halló la supernova multiplicada por cuatro analizando datos tomados por el Hubble (de la NASA y la ESA) en noviembre de 2014. “Es un descubrimiento maravilloso: llevamos 50 años buscando una supernova con un fuerte efecto de lente gravitacional y ahora hemos encontrado una”, añade Alex Filippenko, de la Universidad de California en Berkeley. “Además de ser realmente genial, puede proporcionar mucha información astrofísica importante”, recalca.

La supernova se ve unas 20 veces más brillante que su brillo natural”

 

“La supernova se ve unas 20 veces más brillante que su brillo natural”, añade Jens Hjorth, del Dark Cosmology Centre (Dinamarca), otro de los autores de la investigación. “Eso se debe al efecto combinado de dos lentes superpuestas: el masivo grupo galáctico enfoca la luz de la supernova en tres rutas diferentes y una de ellas está precisamente alineada con una galaxia elíptica del grupo, y se produce un segundo efecto de lente gravitatoria”. Se crean así las cuatro imágenes.

En el proceso de curvatura del espacio-tiempo que desvía la luz está implicada la materia ordinaria de esas galaxias, pero también la enigmática materia oscura que supone el 27% del universo y que nadie sabe qué es, señalan los investigadores. Por ello, la imagen multiplicada de la supernova no solo es un hallazgo atractivo sino que puede ayudar a estimar la cantidad y la distribución de dicha materia oscura en el grupo galáctico.

Cruz de Einstein

La Teoría de la Relatividad de Einstein predice que las densas concentraciones de masa en el universo curvan la luz como una lente, magnificando los objetos que están detrás de dicha al ser observados desde la Tierra, explican los expertos de la Universidad de California en Berkeley. La primera lente gravitacional se descubrió en 1979.

Así, cuando la luz de objeto lejano pasa por una masa interpuesta, como una galaxia individual o un grupo galáctico, la luz se curva. En el caso de que el objeto del fondo, la masa interpuesta y el observador no estén perfectamente alineados, la luz del primero pasa lejos de la segunda y se produce una lente débil que distorsiona la imagen del objeto lejano. También sucede esto si la masa no es muy grande. Pero cuando el objeto del fondo es extenso, como una galaxia, y está justo detrás de la masa interpuesta, o casi, el efecto de lente gravitacional fuerte puede generar un aro luminoso, denominado Anillo de Einstein. La lente gravitacional fuerte y las fuentes luminosas puntuales a menudo producen múltiples imágenes, como la de la supernova que se ve cuatro veces formando una Cruz de Einstein ahora captada por el Hubble, concluyen los científicos de Berkeley.”

¿Qué buscará en su nueva etapa el LHC?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Astronomía y Astrofísica    ~    Comentarios Comments (2)

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 Ciencia / la nueva física
El LHC se despierta para comenzar la caza del Universo más desconocido.
JOSÉ MANUEL NIEVES / MADRID

El mayor acelerador de partículas del mundo calienta motores tras dos años de reparaciones. Halló la «partícula de Dios» y ahora busca la materia oscura

 

 El LHC se despierta para comenzar la caza del Universo más desconocido

El corazón del LHC, instalado en Ginebra

En febrero de 2013, y tras el histórico descubrimiento del bosón de Higgs, la última pieza del Modelo Estandar de la Física, el mayor acelerador de partículas del mundo fue «desconectado» para ser sometido a una complicada y larga «operación quirúrgica». Durante los dos últimos años, en efecto, prácticamente todos los sistemas y experimentos del LHC han sido mejorados, aumentados, actualizados y perfeccionados. Durante su segunda fase de actividad, que comienza ahora, el gran acelerador será capaz de alcanzar energías de colisión de hasta 13 TeV (teraelectronvoltios), prácticamente el doble de la potencia de la fase anterior (7-8 TeV). Y eso implica que podrá cruzar, por vez primera, una puerta hacia terrenos absolutamente desconocidos.

La cacería, pues, se reanuda. Y con objetivos mucho más ambiciosos que cualquiera de los conseguidos hasta ahora. ¿La razón? El bosón de Higgs era, hasta cierto punto, una consecuencia lógica de todo lo que ya se sabía. De alguna forma, el Higgs «tenía que existir» para que el Modelo Estandar, el «catálogo» de todo lo que se sabe sobre los componentes de la materia, fuera válido. La existencia del Higgs fue predicha hace ya décadas, igual que muchas de sus características. Su «casilla» en el Modelo Estandar ya existía y se trataba de ser capaces de encontrar, en los experimentos del LHC, una partícula que encajara con las predicciones teóricas.

En las puertas de la nueva física

 

 

 

Pero ahora la cosa es muy diferente. De hecho, las nuevas capacidades del gran acelerador suponen, por primera vez, la posibilidad de adentrarse en un terreno totalmente nuevo y desconocido. Ni siquiera los físicos más brillantes se atreven a asegurar qué podría haber «al otro lado», ni qué clase de sorpresas nos encontraremos al cruzar el umbral de lo que muchos ya denominan «nueva Física». «Lo más excitante -dice por ejemplo Rolf Landua, físico del CERN- es que realmente no sabemos lo que vamos a encontrar».

No olvidemos que el Modelo Estandar es una teoría que explica (y con grandes éxitos, por cierto), solo la materia ordinaria, esa de la que está hecho todo lo que podemos ver, desde nosotros mismos a los planetas, estrellas y miles de millones de galaxias que existen «ahí fuera». Sin embargo, la Física sabe también que la suma de toda esa materia visible apenas si da cuenta de algo menos del 5 por ciento de la masa total del Universo. Lo cual nos deja con un enorme 95 por ciento del que aún no sabemos prácticamente nada.

El 70% de la materia del universo es totalmente desconocida

 

 

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Ahí está, por ejemplo, la materia oscura, esa «otra» forma de materia que, a diferencia de la ordinaria, no emite ningún tipo de radiación y resulta, por lo tanto, indetectable para cualquiera de nuestros instrumentos. Conocemos su existencia solo por los efectos gravitatorios que provoca en la materia ordinaria, la que sí podemos ver, ya que la obliga a moverse de formas que no pueden explicarse solo por la influencia de lo que vemos a su alrededor. Los cálculos más recientes, basados en los movimientos «anómalos» de decenas de miles de galaxias, apuntan a que la materia oscura es cinco veces más abundante que la ordinaria, y que por sí sola da cuenta de cerca de otro 24 por ciento de la masa del Universo. Lo que sumado a «nuestro» 4,5 por ciento supone algo menos del 30 por ciento del total. El restante 70 por ciento resulta, si cabe, aún más misterioso, y los investigadores lo atribuyen a la existencia de una «energía oscura» de la que nada sabemos aún.

Partículas supersimétricas

 

 

 

Durante esta segunda etapa de actividad del LHC, pues, los físicos buscarán pruebas de esa «nueva Física» capaz de explicar, por lo menos, una parte de lo que hay «más allá» del Modelo Estandar. Ya existen algunas ideas al respecto, y quizá la más popular de todas sea la (por ahora hipotética) existencia de partículas «supersimétricas». La supersimetría puede considerarse como una «extensión» del Modelo Estandar.

Conocida como Susy por sus siglas en inglés (Supersymmetry), la Supersimetría es una hipotética forma de simetría del Universo según la cual las propiedades de las dos familias fundamentales de partículas (fermiones y bosones) podrían estar relacionadas. Los fermiones son las partículas básicas de la materia: quarks (que se unen para formar protones) y leptones (como el electrón), mientras que los bosones (como el fotón) son las partículas que transmiten la unidad mínima de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y gravedad).

Si las teorías supersimétricas son correctas, todas las partículas de cada una de las dos familias (fermiones y bosones) deberían tener una «compañera supersimétrica» en la otra familia. De forma que cada fermión tendría una «supercompañera bosón» y viceversa. Todas las «supercompañeras» de los fermiones, pues, serían bosones, y se las conoce por el mismo nombre al que se añade la letra «s» (la «supercompañera» del electrón sería el «selectrón»). De la misma forma, todas las «supercompañeras» de los bosones serían fermiones, aunque en este caso a sus nombres se les añade la terminación «ino» (la supercompañera del fotón, por ejemplo, sería el fotino).

Aunque aún no se ha podido comprobar experimentalmente, la Supersimetría ha demostrado, en teoría, ser capaz de resolver algunos de los problemas a los que se enfrenta la Física, y además proporciona buenos candidatos para explicar la materia oscura. Sin embargo, el hecho de que hasta ahora ningún experimento haya logrado producir partículas supersimétricas ha supuesto que un buen número de físicos piensen que sería mejor abandonar esa teoría y buscar en otra parte. Muchos otros, sin embargo, están convencidos de que en esta segunda etapa, la potencia duplicada del LHC conseguirá, por fin, sacarlas a la luz.

El gluino podría ser la primera partícula supersimétrica en aparecer

 

 

 

 

El hallazgo, según ha declarado a la BBC la profesora Beate Heinemann, portavoz del experimento Atlas del LHC «podría producirse este mismo año, tal vez a finales del verano, si tenemos mucha suerte». Algunos apuntan incluso a que la primera partícula supersimétrica en aparecer será el «gluino», la «supercompañera» del gluón, que es la partícula (un bosón) portadora de la fuerza nuclear fuerte, la que permite a los quarks estar unidos para formar protones y neutrones. Los cálculos, en efecto, indican que el nuevo rango de energías del que será capaz el LHC coinciden con los dominios en los que los teóricos creen que el gluino podría manifestarse como producto de las colisiones dentro del acelerador.

También podría aparecer el neutralino, una «superpartícula» que los investigadores han propuesto como firme candidato a ser el principal constituyente de la materia oscura. Incluso el bosón de Higgs podría tener su propia partítula supersimétrica, lo cual, en palabras del director general del CERN, Rolf Heuer «puede que esconda muchas puertas cerradas que pueden ser abiertas hacia una nueva Física, a una mejor comprensión del Modelo Estándar… pero también más allá de ese modelo».

Completamente de acuerdo se muestra también el físico británico Stephen Hawking, quien en una reciente conferencia aseguró que «creo que el descubrimiento de las parejas supersimétricas de las partículas conocidas revolucionará nuestra comprensión del Universo».

Por supuesto, también existe la posibilidad de que, después de todo, las partículas supersimétricas finalmente no aparezcan. Y eso es algo con lo que los físicos cuentan. «Entramos en terreno desconocido y todo es posible allí -asegura el físico John Ellis, uno de los diseñadores del LHC-. Descubramos o no la supersimetría, existe el potencial para descubrir todo un espectro de nuevas partículas en el LHC».

Fuente: CIENCIA.

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Dr. Omar López Cruz

 

El proyecto fue liderado por el investigador mexicano Omar López-Cruz

 

                                               Ilustración de un agujero negro. / nasa

Son objetos que no se detectan directamente, existen gracias a estudios teóricos y hasta infringen principios de la física. Aunque todavía quede mucho por conocer acerca de los agujeros negros—concentraciones de materia con un campo gravitacional capaz de atrapar a cualquier partícula, hasta a los fotones (luz)—, un equipo liderado por el astrofísico mexicano Omar López-Cruz ha anunciado este jueves haber descubierto al más grande del universo conocido, es decir, hasta 2.000 millones de años luz.

Con una masa 10.000 millones de veces superior a la del Sol, el objeto supermasivo recién hallado se encuentra en el centro de la supergalaxia Holm 15A. “Decimos que es el más grande del Universo cercano pero podría ser el más grande de la historia”, cuenta al otro lado del teléfono López-Cruz, investigador del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México (INAOE). Explica que podría tratarse de un agujero negro binario, es decir, conformado por dos cuerpos que orbitan uno alrededor del otro dentro de la galaxia, pero advierte de que “todavía hay muchas incógnitas”.

El académico recuerda que, en 2012, dos astrónomos estadounidenses anunciaron que la galaxia más luminosa del cúmulo Abell 2266 poseía el core [la parte aplanada central de la distribución de la luminosidad de una galaxia] más grande jamás observado. “Entonces recordé que había estudiado las características de Holm 15A durante mi trabajo doctoral. Le pedí al profesor Christopher Añorve, que había sido mi estudiante en el INAOE, que la volviera a medir”, cuenta el científico: “La sorpresa fue grandiosa”.

López-Cruz y Añorve descubrieron que el core de Holm 15A era un 42% más grande que el de la galaxia de Abell 2266. A partir de ese momento, empezaron a estudiar detenidamente el caso e invitaron a otros científicos a participar, entre ellos a Juan Pablo Torres Papaqui de la Universidad de Guanajuato y a Héctor Ibarra Medel, estudiante de doctorado en el INAOE. Más tarde se unieron también Marc Birkinshaw y Diana Worral de la Universidad de Bristol y Verónica Motta de la Universidad de Valparaíso. Dentro de un mes, la revista Astrophysical Journal Letters publicará su investigación.

¿Pero qué significa este descubrimiento para la ciencia? “Va a conducir a muchos otros estudios, en primer lugar, porque hay un rompimiento de la ley de escalamiento, que relaciona el crecimiento de la masa de los agujeros negros con las propiedades de la galaxia en la que se encuentran”, asegura López-Cruz. Pero el investigador pone una cota superior: “Apunta a que estos objetos cobran cada vez más importancia en el modelo de formación de las galaxias, cuando estuvimos 50 años pensando que eran cosas raras y exóticas”.

Hasta aquí la Noticia de el Pais.

Arriba: Representación artística de un agujero negro supermasivo absorbiendo materia de una estrella cercana. Abajo: imágenes de un supuesto agujero negro supermasivo devorando una estrella en la galaxia RXJ 1242-11. Izq.: en rayos x; Der.: en luz visible. Lo cierto es que, se sospecha y en algunos casos ha sido confirmado que, todas las grandes galaxias tienen un Agujero negro masivo en el centro galáctico. Así lo confirman las observaciones y la emisión masiva de Rayos X que son det4ctados en dichos lugares.

Estudios científicos sugieren fuertemente que la Vía Láctea tiene un agujero negro supermasivo en el centro galáctico, llamado Sagitario A. Se cree que muchas, si no todas las galaxias, albergan un agujero negro supermasivo en su centro. De hecho, una de las teorías más extendidas en los últimos tiempos es la de suponer que todas las galaxias elípticas y espirales poseen en su centro un agujero negro supermasivo, el cual generaría la gravedad suficiente para mantener la unidad.

Las observaciones más recientes han  mostrado que la masa de Sgr A* era aproximadamente 4.1 millones de veces la masa solar de volumen con un radio no mayor que 6.25 horas-luz (45 UA) o 6.700 millones de kilómetros. También determinaron que la distancia entre la Tierra y el centro de la galaxia (el centro rotacional de la Vía Láctea) era de 26.000 años-luz o 8.0 ± 0.6 × 103  pársecs. Las ondas de radio e infrarrojo detectadas provienen del gas y polvo calentado a millones de grados en su caída hacia el agujero negro. Este último tan solo emite radiación Hawking a una baja temperatura del orden de 10-14 K.

Publica: emilio silvera