Las estrellas, surgidas de enormes “grumos” de gas y polvo creadas por la Gravedad y convertidas en plasma luminoso que, desde su nacimiento, producen energía por la fusión nuclear del Hidrógeno para formar Helio, Carbono, Oxígeno, Nitrógeno y otros elementos más complejos.

          En el núcleo la temperatura muy alta hace que comience la fusión nuclear entre protones

El termino “estrella”, por tanto, no solo incluye estrellas como el Sol, que están en la actualidad quemando Hidrógeno, sino también proto-estrellas, aún no lo suficientemente calientes como para que dicho combustión haya comenzado, y varios tipos de objetos evolucionados como las estrellas gigantes y supergigantes, que están quemando otros combustibles nucleares más complejos que el hidrógeno, o las enanas blancas y las estrellas nucleares, que están formadas por combustibles nuclear gastado.

En la imagen podemos ver el comienzo del final de una estrella como nuestro Sol. Finalizado el consumo del combustible nuclear y, en la fase de Gigante roja, comienza a expulsar las capas exteriores al espacio para formar una Nebulosa Planetaria. Mientras, en el centro, la estrella se contrae hasta convertirse en una densa enana blanca que radia con violencia en el ultravioleta ionizando las partículas circundantes.

La masa máxima de una estrella es de unas 150 masas solares (ahora se cree que podrían llegar hasta las 300 masas solares), por encima de la cual sería destruida por su propia radiación. La masa mínima está calculada en 0’80 masas solares; por debajo de ella, los objetos no serían lo suficientemente calientes en sus núcleos como para que comience la combustión del hidrógeno, y se convertirían en enanas marrones.

                             El cúmulo de estrellas masivas descubierto por el Hubble. NASA

Astrónomos británicos han identificado un grupo de nueve estrellas 30 millones de veces más brillantes que el Sol, el mayor cúmulo estelar masivo identificado hasta ahora, según publica hoy la Royal Astronomical Society británica

Las luminosidades de estrellas varían desde alrededor de medio millón de veces la luminosidad del Sol para las más calientes hasta menos de una milésima de la del Sol para las enanas más débiles. Aunque las estrellas más prominentes visibles a simple vista son más luminosas que el Sol, la mayoría de las estrellas son en realidad más débiles que este y, por tanto, imperceptibles a simple vista.

Una estrella que tenga una masa cercana a las 100 masas solares está en peligro y le puede ocurrir como a la que, arriba en la imagen podemos ver, será destruida por su propia radiación y, ni la fuerza de Gravedad,  puede mantenerla estable.

Las estrellas brillan como resultado de la conversión de masa en energía por medio de reacciones nucleares, siendo los más importantes los que involucran al hidrógeno. Por cada kilogramo de hidrógeno quemado de esta manera, se convierte en energía aproximadamente siete gramos de masa (el 7‰). De acuerdo a la famosa ecuación E=mc², los siete gramos equivalen a una energía de 6’3×10¹⁴ julios. Las reacciones nucleares no solo aportan el calor y la luz de las estrellas, sino que también producen elementos más pesados y complejos que el hidrógeno y el helio.

La energía presente en las estrellas es la que hace posible las distintas fases de la materia que, a partir del Hidrogeno se van convirtiendo, mediante el proceso de fusión nuclear, en elementos cada vez más complejos y pesados hasta conseguir completar la larga lista de elementos que en la Tierra conocemos.

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¿Quién no conocía al cosmólogo Stephen Hawking que, privado de sus cuerdas vocales, incapaz de sujetar un lápiz, utiliza dispositivos mecánicos para comunicarse y realiza todos los cálculos en su cabeza?

Pues, este señor en sillita de ruedas no solo llevaba a la practica un intenso programa de investigación, sino que, además, le queda tiempo libre para escribir libros de éxito, tales como Historia del Tiempo y otros, además de dar conferencias por todo el mundo y ocupar la cátedra  lucasiana de Cambridge que un día fue de Isaac Newton, donde imparte clases de física.

Hawking, junto con su amigo Kip S. Thorne, es uno de los mayores expertos mundiales en el conocimiento de la relatividad general y de los agujeros negros.

Tampoco Stephen Hawking, como antes le ocurrió a Einstein ha podido resistir la tentación de embarcarse en la mayor búsqueda jamás soñada por un físico, la unificación final de la teoría de la gravedad de Einstein y la teoría cuántica.   Como resultado, también él se ha sentido maravillado por la coherencia de la teoría deca-dimensional, y de hecho cierra su conocido libro con un análisis de la misma.

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¡El Espacio Profundo!

“La infinitud de la creación es suficientemente grande como para hacer que un mundo, o una Vía Láctea de mundos, parezca en comparación con ella, lo que una flor o un insecto en comparación con la Tierra.” Así quería expresar,  Immanuel Kant la grandeza que se podía contemplar en los cielos. William Herschel, con razón, dijo una vez: “He observado más lejos en el espacio que ningún ser humano antes que mí.”

Immanuel Kant

Immanuel Kant fue un filósofo prusiano de la Ilustración.​​​​ Fue el primero y más importante representante del criticismo y precursor del idealismo alemán. Es considerado como uno de los pensadores más influyentes de la Europa moderna y de la filosofía universal.

Una gran galaxia puede medir 100.000 años-luz de diámetro y contener cientos de miles de millones de estrellas. Del mismo modo que los seres humanos no pudieron investigar el espacio interestelar hasta que comprendieron que el Sol es una estrella entre muchas, así también la comprensión de que vivimos en un Universo de galaxias dispersas por enormes extensiones de espacio exigió primero la comprensión del carácter de las “nebulosas”. Esto involucraba comprender, no sólo la apariencia de las “nebulosas”, sino así mismo conocer su composición química, esfuerzo que dio origen a las ciencias de la espectroscopia y la astrofísica.

La experimental obtiene los datos y la información del universo, que pueden ser analizados, mientras que la teórica ofrece explicaciones para estos datos y sugiere entonces otras formas de adquirirlos o de preparar los experimentos

Se dice que la ciencia avanza sobre dos piernas, una teórica (o, dicho vagamente, la deducción) y otra la observación y experimentación (o inducción). El desarrollo de la ciencia recibe influencia de las modas intelectuales, a menudo depende del desarrollo de las tecnologías y, en cualquier caso, muy pocas veces puede ser planificado de antemano, pues su destino por lo común se desconoce. En el caso de la exploración del espacio intergaláctico, el primer paso lo dieron teóricos que, por no remontarnos muy lejos en el tiempo, lo dejamos en el filosofo Immanuel Kant y el matemático Johan Lambert, a los que siguieron las observaciones de astrónomo William Herschel.

Kant fue el que acuño la expresión de Universo Isla para las galaxias que, por aquel entonces llamaron “nebulosas”.  Kant, habiendo leído las diferentes teorías e hipótesis que circulaban sobre el Cosmos, lanzó la suya propia que se convirtió en el primer atisbo que hubo en nuestro mundo del universo de las galaxias.

Kant fue capaz de dar un salto al universo de las galaxias. Sabía por sus lecturas de las observaciones del astrónomo francés Pierre-Louis de Maupertuis que se habían encontrado dispersas en el cielo “nebulosas elípticas”. Una de ellas, la nebulosa Andrómeda, podía verse a simple vista; otras sólo eran visibles a través del telescopio. Kant comprendió que si el Universo estaba compuesto por muchos agregados con la forma de discos de estrellas –galaxias, como diríamos hoy- entonces las nebulosas elípticas podían ser otras galaxias de estrellas como la misma Vía Láctea.

Universos Islas (galaxias como universos)

Allí quedó abierto el camino para comprender las galaxias, y, sin duda alguna, el hombre importante para la campaña de observaciones (también de las que arriba podemos contemplar hoy) fue William Herschel, el primer astrónomo que llevó a cabo observaciones agudas y sistemáticas del universo más allá del Sistema solar, donde está la mayor parte de lo que existe.

Herschel nació en Hannover el 15 de noviembre de 1738, hijo de un músico de intelecto activo que enseñó a sus seis hijos a pensar por sí mismos, estimulando acaloradas discusiones en la mesa sobre ciencia y filosofía, y llevándoles al aire libre las noches despejadas para enseñarles las constelaciones.

Aunque no todos lo saben, Herschel fue nombrado Organista de la Capilla de Bath, un distinguido puesto en el que podía permanecer el resto de su vida. Sin embargo, halló su plenitud siguiendo el camino  de Kepler y Galileo a través del puente que lleva de la música a la astronomía.

        Los Herschel, una dinastía de astrónomos

El apellido Herschel es cuatro veces conocido en la historia de la astronomía. William y su hermana Caroline descubrieron el planeta Urano, numerosos cometas y perfeccionaron la óptica de los telescopios. Su familia continuó la tradición astronómica durante otras dos generaciones.

Su inmensa labor ha quedado registrada en los libros y, todos nosotros, nuevas generaciones de su futuro que no llegó a conocer, podemos vanagloriarnos hoy de conocimientos que, nunca hubieran llegado a nosotros sin su talento y su enorme y sacrificado trabajo.

Dejemos el presente y breve trabajo como un humilde homenaje al personaje con el que siempre, estaremos en deuda.

emilio silvera

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                                          Todos los asientos ocupados, ni una silla libre

      El Sol es la fuente de Luz y Calor que necesita la Tierra para la presencia de la Vida

    Sin las estrellas la Vida nunca habría surgido en ningún planeta del Universo

Antes del comienzo todos charlaban entre ellos,,, En la Conferencia… ¡Todos dormidos!

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La Mente de los individuos de nuestra especie, cuando evolucionó y tuvo consciencia de Ser, comenzó a conjeturar el por qué se sucedían aquellos fenómenos que veían a su alrededor, y, después de algunos cientos de miles de años, se pudo llegar desde el átomo a las galaxias lejanas, de lo muy pequeño hasta lo muy grande. Y, a su manera acorde a los conocimientos del momento, dejaron huellas de lo que  creían saber o imaginar.

               

                                  Lo cierto es que, una galaxia es un universo en miniatura

 En 1755, el filósofo Immanuel Kant publicó una teoría según la cual nuestro sistema solar pertenecería a un sistema estelar más grande, en forma de disco aplanado; las “nebulosas” observadas con los telescopios serían así sistemas estelares parecidos que él bautizó “Universos Isla”

Entró en escena William Herschel, el primer astrónomo que llevó a cabo observaciones agudas y sistemáticas del universo más allá del Sistema solar, donde está la mayor parte de lo que existe. De hecho, en la primera parte del siglo XIX, miles de galaxias fueron identificadas y catalogadas por William y Caroline Herschel, y John Herschel. 1900, se han descubierto en exploraciones fotográficas gran cantidad de galaxias. Éstas, a enormes distancias de la Tierra, aparecen tan diminutas en una fotografía que resulta muy difícil distinguirlas de las estrellas. La mayor galaxia conocida tiene aproximadamente trece veces más estrellas que la Vía Láctea.

 

 

 

El observatorio espacial Herschel ha facilitado a un grupo de astrónomos observar cinco galaxias muy lejanas gracias al efecto lente gravitatoria. Así, de alguna manera, y en memoria de Herschel, el Telescopio que lleva su nombre continua su visión que fue fundamental

 

 

 

En 1912 el astrónomo estadounidense Vesto M. Slipher, trabajando en el Observatorio Lowell de Arizona (EEUU), descubrió que las líneas espectrales de todas las galaxias se habían desplazado la región espectral roja. Su compatriota Edwin Hubble interpretó esto como una evidencia de que todas las galaxias se alejaban unas de otras y llegó a la conclusión de que el Universo se expandía. No se sabe si continuará expandiéndose o si contiene materia suficiente para frenar la expansión de las galaxias, de forma que éstas, finalmente, se junten de , parece que ésto último no sucederá nunca. La materia del Universo parece estar aproximadamente en la tasa del la Densidad Crítica. Si es así, el Universo se expandirá para siempre y tendrá una muerte térmica: El frío desolador del Cero Absoluto (^–273 ºC) donde ni los átomos se mueven.

Es curioso como Herschel, encontró su camino la plenitud siguiendo las huellas de Kepler y Galileo a través del puente que lo llevó de la Música a la Astronomía. La habilidad de Herschel como observador era también muy refinada; sabía utilizar los telescopios. Él decía: “Ver es un arte que es necesario aprender”.

 

                         

 

“La luz de las estrellas fijas es de la misma naturaleza [que] la luz del Sol” nos decía Newton, mientras que E. Hubble, comentaba que: “Las observaciones siempre involucran una teoría”. Ambos llevaban razón. Surgieron dos escuelas de pensamiento sobre la naturaleza de las “nebulosas elípticas” que predominaron en el siglo XIX. Una de ellas, la teoría del universo-isla de Kant y Lambert- la expresión es de Kant-, sostenía qwue nuestro Sol  es una de las muchas estrellas de una Galaxia, la Vía mLáctea, y que hay otras muchas galaxias, que vemos a través de grandes extensiones de espacio nebulosas espirales y elípticas. (como eran llamadas en aquel tiempo a las galaxias que, no se podían ver con la nitidez que nos proporcionan nuestras modernos telescopios.)

                                                       Las Tablas Rudolfinas de Kepler

Einstein entra en escena. Nació en Ulm, donde Kepler antaño había deambulado en busca de un impresor, con el manuscrito de las Tablas Rudolfinas Bajo el brazo. Einstein como sabemos, fue un niño aislado y encerrado en sí mismo. No habló los tres años. Daremos un salto hasta 1905, año en el que comenzaron a cristalizar sus pensamientos pudiendo escribir cuatro artículos memorables que lo situaron en ese lugar de privilegio de los verdaderos maestros.

N0, Einstein no llegó a la Física y la Cosmología en bicicleta, él cogió una autopista mayor, esa que está conformada por los pensamientos y que nos pueden llevar más lejos, de lo que cualquier vehículo nos podrá llevar nunca. El primero de aquellos -ahora famosos- artículos, fue publicado tres días después de cumplir los veintiséis años, contribuiría a poner los fundamentos de la física cuántica. Otro modificó el curso de la teoría atómica y la mecánica estadística. Los otros dos enunciaron lo que se conoció como la teoría de la relatividad especial.

Cuando Planck, por aquel entonces director editorial de la Revista científica Annalen der Physik, levantó la mirada después de leer el artículo sobre la relatividad especial, sabiendo inmediatamente que el mundo había cambiado. La era Newton había terminado y había surgido una nueva ciencia reemplazarla.

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La odisea que llevó a Einstein hasta la relatividad especial -y de ella a la relatividad general, que expresaría la cosmología de los espacios curvos- empezó cuando tenía cinco años y su padre le mostró una brújula de bolsillo para que estuviera entretenido pero, aquello, le fascinó y, no podía saber qué magia hacia que la aguja señalara siempre hacia el mismo lugar sin tener en el movimiento. Al preguntar, le dijeron que la Tierra está envuelta dentro de un campo magnético que era el responsable de tal “milagro” y, aquello, al joven Einstein, le maravilló y despertó su curiosidad que nunca le dejó entonces. Él decía que detrás de las cosas debe haber algo profundamente oculto, que nos podría explicar el por qué se comportan de ciertas maneras.

Como antes decía, en el siglo XX hemos podido ser testigos de múltiples y maravillosos descubrimientos científicos que han cambiado la concepción que del mundo podíamos tener: La teoría de Planck del cuanto que nos llevó directamente a la Mecánica Cuántica, el Relatividad de Einstein que nos lleva a un espacio-tiempo de cuatro dimensiones, nos dijo que la luz marcaba el límite de transmitir la información y, también, que la masa y la energía eran una misma cosa, así como que, ¡el Tiempo!, era relativo y no absoluto. Más tarde, en su ampliación de la teoría en 1916, nos dijo que la presencia de grandes masas distorsionaba el espacio-tiempo.

Estos dos claros exponentes de aquella revolución científica nos abrieron los ojos y la mente a un Universo distinto que , después de dichas teorías, tenía más sentido. Otro de aquellos descubrimientos explosivos, fue la teoría cosmológica del big bang, que surgió como combinación de ambas, y, justo es que se diga,  quienes fueron sus protagonistas que, no por sabido, estará demás dejar aquí un pequeño homenaje.

Cuando Einstein publicó en 1916 la teoría de la relatividad general era consciente de que ésta modificaría la universal de Newton: la solución a sus ecuaciones no sólo sustituyo el planteamiento dinámico de fuerza de atracción por otro geométrico de deformación del espacio-tiempo, sino que permitía explicar el universo en su conjunto.

Fue él el primer sorprendido al encontrar que dicha solución global traía como consecuencia un mundo cambiante, un universo que inicialmente estimó en contracción. Como esto no le cabía en la cabeza introdujo un término en las ecuaciones que contrarrestara el efecto gravitatorio: una fuerza repulsiva, a la que llamó constante cosmológica (Λ) constante dotaba al espacio vacío de una presión que mantenía separados a los astros, logrando así un mundo acorde a sus pensamientos: estático, finito, homogéneo e isótropo.

Más tarde, Einstein comentaría que la introducción de constante, había sido el mayor error de su vida, porque (con una mejor estimación de la densidad) podía haber predicho la expansión del universo antes de que fuera observada experimentalmente. Claro que, su excusa era admisible, cuando el introdujo la constante cosmológica, nadie sabía que el universo estaba en expansión. Sin embargo, estudios posteriores han venido a confirmarla.

                       Albert Einstein

Con todo y a pesar de su enorme importancia, la teoría de la relatividad no llegó a tener verdadera importancia hasta que, en 1919, Arthur Eddintong confirmó la predicción del físico alemán con respecto a la curvatura de la luz, aprovechó el eclipse solar de Sol de ese año. De la noche a la mañana, Einstein se convirtió en el físico más popular del mundo al predecir con su ingenio y con su enorme intuición fenómenos que eran reales antes de que éstos fueran comprobados. Así, con carácter desenfadado, expresándose en términos sencillos y muy distintos ( estirados) que los de sus colegas, había dado respuesta a preguntas que habían sido formuladas pero, que nadie hasta entonces, había sabido contestar.

El astrónomo holandés Willem de Sitter  obtuvo en 1917 una solución a las ecuaciones del sabio alemán, sugiriendo la posibilidad de que el universo fuera infinito, aparentemente estático y de densidad prácticamente nula en el que tan solo había energía. Por otro lado, el matemático ruso Alexander Friedmann consiguió en 1922 varias soluciones a las ecuaciones proponiendo universos que se contraían o que se expandían, según los valores que tomara la constante cosmológica. Cuando su se publicó en Alemania, Einstein respondió con una nota en la misma revista presumiendo un error matemático. El error resultó finalmente inexistente, pero Einstein tardó en rectificar, por lo que la respuesta de Friedmann quedó en un segundo plano.

Lo cierto es que Einstein, ha dado en el “blanco” con muchas de sus Ideas y, si pudiéramos coger una Gran Nave superlumínica y recorriéramos el espacio interestelar paseando por las distintas regiones del Universo, veríamos que – el vaticinó-,  todo es igual en todas partes: Cúmulos y supercúmulos de Galaxias, Galaxias cuajadas de estrellas en cúmulos y sueltas con sus sistemas planetarios, púlsares de giros alucinantes, magnéteres creando inmensos capos electromagnéticos, agujeros negros que se tragan todo lo que traspasa el Horizonte de suscesos, Hermosas y brillantes Nebulosas de las que surgen las nuevas estrellas, nuevos mundos y, muy probablemente… nuevas formas de vida.

Está claro que pensar siquiera en que en nuestro universo, dependiendo de la región en la que nos encontremos, habrá distintas leyes físicas, sería pensar en un universo chapuza. Lo sensato es pensar como Einstein y creer que en cualquier parte del universo rigen las mismas leyes físicas, hasta que no se encuentre pruebas reales a de lo contrario, los científicos suponen con prudencia que, sea cual fueren las causas responsables de las pautas que llamamos “Leyes de la Naturaleza”, es mucho más inteligente adoptar la creencia de la igualdad física en cualquier parte de nuestro universo por muy remota que se encuentre; los elementos primordiales que lo formaron fueron siempre los mismos.

Arriba Satélite Gravity Probe B. Dedicado a medir la curvatura del campo gravitatorio terrestre debido a la teoría de la relatividad de Einstein. Abajo los científicos chinos comandados por Juan Yin crearon fotones entrelazados mediante la estimulación de un cristal con luz ultravioleta, que produjo  un par de fotones con la misma longitud de onda, pero opuestos. Por separado, ambas teorías funcionan muy bien y se pueden medir y comprobar límites excepcionales. Sin embargo, si las juntamos…

Cuando los físicos empezaron a apreciar el papel de las constantes en el dominio cuántico y explotar la nueva teoría de la gravedad de Einstein para describir el universo en conjunto, las circunstancias eran las adecuadas para que alguien tratara de casarlas. Y, entonces, en eso estamos pero, el casamiento, no se consuma.

Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla y quedan fuera de nuestra realidad que, inmersa en lo cotidiano de un mundo macroscópico, nos aleja de ese otro mundo misterioso e invisible donde residen los cuantos que con su comportamiento, me obligan a pensar y me transportan este mundo material nuestro a ese otro fascinante, donde residen las maravillas del universo, sus cimientos infinitesimales en los que residen las “ladrillos” de las estrellas y galaxias…también de los mundos y de los seres vivos. La materia es tan compleja que aún no hemos podido llegar a comprenderla…del todo.

emilio silvera

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