Cuando hablamos de un agujero negro estamos hablando de un objeto con un campo gravitacional tan intenso que su velocidad de escape supera la velocidad de la luz. Los agujeros negros se forman cuando las estrellas masivas colapsan al final de sus vidas. Un objeto que se colapsa se convierte en un agujero negr cuando su radio se hace menor que un tamaño crítico, conocido como radio de Schwarzschild, y la luz no puede escapar de él.

La superficie que tiene este radio crítico se denomina  horizonte de sucesos, y marca la frontera dentro de la cual esta atrapada toda la información. De esta forma, los acontecimientos dentro del agujero negro no pueden ser observados desde fuera. La teoría muestra que tanto el espacio como el tiempo se distorsionan dentro del horizonte de sucesos y que los objetos colapsan a un único punto del agujero, que se llama singularidad, situada en el propio centro del A.N.. Los agujeros negros pueden tener cualquier masa.

Pueden existir agujeros negros supermasivos con cientos de miles de masas solares, verdaderos monstruos, 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 del Big Bang.

El proceso comienza al final de la vida de las estrellas que, dependiendo de sus masas, serán enanas blancas, estrella de neutrones, o, en último lugar, Agujeros Negros, los más masivos y densos. Se habla ahora de la existencia de las estrellas de Quarks que, de existir, estarían en el punto intermedio entre las de  neutrones y los  agujeros negros. El Principio de exclusión de Pauli puede frenar a la Gravedad en la “muerte” de  estrellas poco masivas como el Sol, y, si las estrellas tienen más masa que el Sol el Principio actúa en el caso de las estrellas de neutrones, ya que, la Gravedad obliga a la fusión de electrones y protones que se convierten en neutrones, que se revelan al no querer estar juntos,  como hicieron los electrones para formar la enana blanca, pero si la estrella es muy masiva… Ni ese Principio es capaz de frenar a la Gravedad que lleva a toda esa ingente masa a convertirse en un Agujero Negro.

Nunca se ha observado directamente un agujero negro. Kart Schwarzschild (1.837 – 1.916), dedujo la existencia de agfujeros negros a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general general de 1.915 que, al ser estudiadas en 1.916, un año después de la publicación, encontró en estas ecuaciones que existían tales objetos supermasivos.

Antes, en la explicación sobre las estrellas, queriendo dejarlo para este momento, deje de explicar lo que hace el equilibrio en la vida de una estrella. La estrella está formada por una inmensa nube de gas y polvo que a veces tiene varios años luz de diámetro. Cuando dicho gas (sus moléculas) se va juntando se produce un rozamiento que ioniza los átomos de la nube de hidrógeno que se juntan y se juntan cada vez más, formando un remolino central que gira atrayendo al gas circundante, que poco a poco va formando una inmensa bola. En el núcleo, la fricción es muy grande y las moléculas apretadas al máximo por la fuerza de gravedad, por fin produce una temperatura de varios millones de grados K que es la causante de la fusión de los protones que forman esos átomos de hidrógeno. La reacción que se produce es una reacción en cadena; comienza la fusión que durará todo el tiempo de vida de la estrella. Así nacen las estrellas cuyas vidas están supeditadas al tiempo que tarde en ser consumido su combustible nuclear, el hidrógeno que mediante la fusión es convertido en helio.

Es estas regiones comienza la historia de lo que muchos millones de años más tarde, será un agujero negro. Estrellas nuevas supermasivas, azuladas y de intensa radiación ultravioleta (como esa que vemos abajo a la derecha), un día lejano en el tiempo llegará a su final y se convertirá en supernova, eyectará las capas exteriores de su masa al espacio interestelar y, el resto de la estrella, quedando libre de la fuerza de radiación que producía la fusión nuclear, quedará a merced de la fuerza de Gravedad que, haciendo su trabajo, la comprimirá hasta extremos insospechados convirtiéndola en un Agujero Negro. Si la masa es más pequeña (2 – 3 masas solares) será una estrella de neutrones, ya que, al ser comprimido los protones y electrones allí presentes, se fusionaran para convertirse en neutrones que, al sentirse estrechamente unidos, se degenerarán e impedirán que la masa de la estrella siga comprimiéndose.

Las estrellas muy grandes, conocidas como supermasivas, son devoradoras de hidrógeno y sus vidas son mucho más cortas que el de las estrellas normales. Una vez que se produce la fusión termonuclear, se ha creado el equilibrio de la estrella; veamos como. La inmensa masa que se juntado para formar la estrella genera una gran cantidad de fuerza de gravedad que tiende a comprimir la estrella bajo su propio peso. La fusión termonuclear generada en el núcleo de la estrella, hace que la estrella tienda a expandirse. En esta situación, la fusión que expande y la gravedad que contrae, como son fuerzas similares, se contrarresta la una a la otra y así la estrella continua brillando en equilibrio perfecto.

                                  Pero, ¿Qué ocurre cuando se consume todo el hidrógeno?

Pues que la fuerza de fusión deja de empujar hacia fuera y la gravedad continúa (ya sin nada que lo impida) hasta conseguir que la masa de la estrella implosiones, es decir, caiga sobre sí misma contrayéndose más y más hasta llegar a tener una densidad enorme y un radio mucho más pequeño que el original. El resultado final dependerá de la masa inicial y conforme a ella se produce la transición de fase hacia una u otra clase de estrella.

Según sean estrellas medianas como nuestro Sol, grandes o muy grandes, lo que antes era una estrella, cuando finaliza el derrumbe o implosión, cuando la estrella es aplastada sobre sí misma por su propio peso, tendremos una estrella enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Como si fuera una mariposa, esta estrella enana blanca comienza su vida envolviéndose en un capullo. Sin embargo, en esta analogía, la estrella sería más bien la oruga y el capullo de gas expulsado la etapa verdaderamente llamativa y hermosa. La nebulosa planetaria NGC 2440 contiene una de las enanas blancas conocidas más calientes. La enana blanca se ve como un punto brillante cerca del centro de la fotografía. Eventualmente, nuestro Sol se convertirá en una “mariposa enana blanca”, pero no en los próximos 5 mil millones de años. Las estrellas conocidas como “enanas blancas” pueden tener diámetros de sólo una centésima del Sol. Son muy densas a pesar de su pequeño tamaño.

Sí, en el Universo son muchas las cosas que existen para nuestro asombro y, no pocas veces, nuestras mentes tienen que hacer un alto en el camino, para pensar profundamente, hasta llegar a comprender lo que allí existe y como llegó a poder formarse.

Alrededor del agujero negro puede formarse un disco de acreción cuando cae materia sobre él desde una estrella cercana que, para su mal, se atreve a traspasar el horizonte de sucesos. Es tan enorme la fuerza de gravedad que genera el agujero negro que, en tal circunstancias, literalmente hablando se come a esa estrella compañera próxima. En ese proceso, el agujero negro produce energía predominantemente en longitudes de onda de rayos X a medida que la materia está siendo engullida hacia la singularidad. De hecho, estos rayos X pueden ser detectados por satélites en órbita. Se ha localizado una enorme fuente de rayos X en el centro mismo de nuestra galaxia. En realidad han sido varias las fuentes localizadas allí, a unos 30.000 años luz de nosotros. Son serios candidatos a agujeros negros, siendo el más famoso Cygnus X-1.

Esta es una de las representaciones artísticas que nos hacen de Signus X-1. Es un ejemplo clásico de una Binaria de Rayos X, un sistema binario formado por un objeto compacto, que puede ser un agujero negro o una estrella de neutrones, y la estrella supergigante azul azul HDE 226868 de magnitud aparente 8,9. Como en toda binaria de rayos X, no es el agujero negro el que emite los rayos X, sino la materia que está a punto de caer en él. Esta materia (gas de plasma) forma un disco de acreción que orbita alrededor del agujero negro y alcanza temperaturas de millones de Kelvin que, quizás un día lejano aún en el futuro, podamos aprovechar como fuente de energía inagotable.

En los núcleos de las galaxias se han detectado las radiaciones que son propias de la existencia allí de grandes agujeros negros que se tragan toda la materia circundante de gas y polvo e incluso de estrellas vecinas. El espacio a su alrededor se curva y el tiempo se distorsiona.

Existen varias formas teóricamente posibles de agujeros negros.

• Un agujero negro sin rotación ni carga eléctrica (Schwarzschild).
• Un agujero negro sin rotación con carga eléctrica (Reissner-Nordström).

En la práctica es más fácil que los agujeros negros estén rotando y que no tengan carga eléctrica, forma conocida como agujero negro de Kerr. Los agujeros negros no son totalmente negros; la teoría sugiere que pueden emitir energía en forma de radiación Hawking.

La estrella supermasiva, cuando se convierte en un agujero negro se contrae tanto que realmente desaparece de la vista, de ahí su nombre de “agujero negro”. Su enorme densidad genera una fuerza gravitatoria tan descomunal que la velocidad de escape supera a la de la luz, por tal motivo, ni la luz puede escapar de él. En la singularidad, dejan de existir el tiempo y el espacio; podríamos decir que el agujero negro está fuera, apartado de nuestro universo, pero en realidad deja sentir sus efectos ya que, como antes dije, se pueden detectar las radiaciones de rayos X que emite cuando engulle materia de cualquier objeto estelar que se le aproxime más allá del punto límite que se conoce como horizonte de sucesos.

Con la explicación anterior he querido significar que, de acuerdo con la relatividad de Einstein, cabe la posibilidad de que una masa redujera sin límite su tamaño y se auto-confinara en un espacio infinitamente pequeño y que, alrededor de esta, se forme una frontera gravitacional a la que se ha dado el nombre de horizonte de sucesos. He dicho al principio de este apartado que en 1.916, fue Schwarzschild el que marca el límite de este horizonte de sucesos para cualquier cuerpo celeste, magnitud conocida como radio de Schwarzschild que se denota por:

Siguiendo la fórmula de arriba de la imagen: M es la masa del agujero negro, G es la constante gravitacional de Newton, y c² es la velocidad de la luz elevada al cuadrado. Así, el radio de Schwarzschil para el Sol que tiene un diámetro de 1.392.530 Km, sería de sólo tres kilómetros, mientras que el de la Tierra es de 1 cm: si un cuerpo con la masa de la Tierra se comprimiera hasta el extremo de convertirse en una singularidad, la esfera formada por su horizonte de sucesos tendría el modesto tamaño de una bolita o canica de niños. Por otro lado, para una estrella de unas 10 masas solares el radio de Schwarzschild es de unos 30 kilómetros. Que para nuestro Sol, como he dicho antes, se quedaría en sólo tres kilómetros, tal es su grado de encogimiento sobre sí mismo.

Por otra parte, los acontecimientos que ocurren fuera del horizonte de sucesos en un agujero negro, tienen un comportamiento como cualquier otro objeto cósmico de acuerdo a la masa que presente. Por ejemplo, si nuestro Sol se transformara en un agujero negro, la Tierra seguiría con los mismos patrones orbitales que antes de dicha conversión del Sol en agujero negro.

Ahora bien, y en función de la fórmula anteriormente descrita, el horizonte de sucesos se incrementa en la medida que crece la masa del agujero a medida que atrae masa hacia él y se la traga introduciéndola en la singularidad. Las evidencias observacionales nos invitan a pensar que en muchos centros de galaxias se han formado ya inmensos agujeros negros supermasivos que han acumulado tanta masa (absorciones de materia interestelar y estrellas) que su tamaño másico estaría bordeando el millón de masas solares, pero su radio de Schwarzschil no supera ni las 20 UA (unidad astronómica = 150 millones de Km), mucho menor que nuestro sistema solar.

La singularidad es el pico de abajo que llega a desaparecer de la vista, la densidad adquirida por la materia es tan inmensamente grande que, parece como si hubiera entrado en otro mundo. Sin embargo, su infinita fuerza de gravedad se deja sentir y atrae a todos aquellos objetos que, en las cercanías de sus dominios, osen traspasar el horixonte de sucesos, es decir, la línea de irás y no volverás.

Comprender lo que es una singularidad puede resultar muy difícil para una persona alejada de la ciencia en sí.

Es un asunto bastante complejo el de la singularidad en sí misma, y para los lectores más alejados de los quehaceres de la física, será casi imposible aceptarla. En el pasado, no fue fácil su aceptación, a pesar de las conclusiones radicales que expuso Kart Schwarzschild en su trabajo inspirado en la teoría y ecuaciones de Einstein. De hecho, hasta el mismo Einstein dudó de la existencia de tales monstruos cosmológicos. Incluso durante largo tiempo, la comunidad científica lo consideró como una curiosidad teórica. Tuvieron que transcurrir 50 años de conocimientos experimentales y observaciones astronómicas para empezar a creer, sin ningún atisbo de duda, que los agujeros negros existían realmente.

Sí, es posible que una vez que hayamos representado la singularidad mediante las matemáticas de la relatividad general, la única otra manera de hacerlo sea en el interior de nuestras mentes, imaginando lo que puede ser. Claro que, también la imagen pueda estar refiriéndose a que, nuestras mentes también son singularidades de la materia que han llegado a ser conscientes.

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.

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.

                   Aquí un púlsar atrae a una estrella

Estrellas de Neutrones que, con sus campos magnéticos influyen en todo el espacio circundante y, sus pulsos luminosos cuando se dejan ver como púlsares, son como los faros del cielo que avisan a seres de mundos lejanos, que maravillas como esa están ahí.

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.

Oppenheimer 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.

Alrededor de un agujero negro, y, en objetos cercanos a él, se pueden ver efectos extraordinarios que finalizan con su desaparición dentro del Agujero Negro que, los engulle y cada vez se hace más y más poderoso. Algunos son verdaderos monstruos del Universo y llegan a poseer miles de millones de masas solares. ¿Os imagináis dar un paseo por sus cercanías?

Desde entonces, muchos han sido los físicos que se han especializado profundizando en las matemáticas relativas a los agujeros negros. John Malher (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.

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.

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.

El espacio se distorsiona en presencia de grandes masas. ¿Qué transformaciones no sufrirá en presencia de un Agujero Negro?

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 singularidad como 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:

     Cada cuerpo, según su masa, exige una velocidad para poder escapar de él. De la Tierra es 11 km/s

                           Para el caso de fotones u objeto sin masa, tales como neutrinos, se sustituye la velocidad de escape por la de la luz c².

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:

Ponernos a comentar sobre objetos y fenómenos que en el Universo están presentes, puede llegar a sar fascinante. A medida que nos sumergimos en las complejidades de las cosas, los procesos mediante los cuáles cambian para convertirse en otras diferentes de las que en un principio eran, los ritmos y energías, las fuerzas fundamentales que actúan sobre ellos… ¡Es una maravilla!

         Emilio Silvera Vázquez

  ¡La Luz! Esa maravilla conformada por fotones

La interacción se interpretar tanto como un campo clásico de fuerzas (Ley de Coulomb) como por el intercambio de fotones virtuales. El día que sepamos lo que es la luz, todas las fuentes de ignorancia que llevamos en nuestras Mentes, quedarán secas.

También esto forma parte del Universo. Aquí podemos ver lo natural que se mezcla con lo artificial construido, lo primero por la Naturaleza y lo segundo por la mano del hombre. Es asombroso ser conscientes de que, en nuestro Universo, existen observadores para contar como es, y, desde luego, podemos ser nosotros y un sin fín más de Civilizaciones perdidas por esos mundos situados tan lejos de nosotros que, seguramente, nunca los podremos alcanzar.

Y pensar que nuestra Galaxia, la Vía Láctea con todo el Grupo Local de galaxias, se mueve a 600 Km/s en relación a la radiación del fondo de microondas… ¡Es increíble! Ningún científico hasta el momento, podía tener en mente tal estimación dada por el úlñtimo estudio realizado.

Está claro que aún nos queda mucho camino que andar, muchos secretos por desvelar y, es bueno ser conscientes de lo poco que sabemos. Dicho conocimiento, es en realidad, un buen acicate para seguir buscando las respuestas que nos faltan y que constituyen una larga lista de preguntas que nadie sabe contestar.

¡Que me gustaría ver nuestra Galaxia desde cierta distancia! Es decir, desde fuera de ella.

“La astronomía en rayos gamma estudia los objetos más energéticos del universo y, desde sus comienzos hace apenas medio siglo, ha lidiado con un problema grave, que consiste en determinar de precisa y fidedigna la región de donde procede la radiación que llega a los detectores de rayos gamma, lo que permite a su vez averiguar el mecanismo a través del que se produce. Ahora, un grupo internacional liderado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha localizado, por primera vez sin la aplicación de modelos y con un grado de confianza superior al 99,7%, la región de la que surgió un destello en rayos gamma en el blázar AO 0235+164 y que permite conocer cómo se produjo.”

 La sinfonía de los agujeros negros binarios  ¿La oiremos algún día?

Puesto que la curvatura-espaciotemporal es 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.

 

Cuando se forma un par de agujeros negros binarios semejantes, cada agujero crea un pozo profundo (intensa curvatura espacio-temporal) en la superficie insertada y, a medida que los agujeros giran uno en torno al otro, los pozos en órbita producen ondulaciones de curvatura que se propagan hacia afuera a la velocidad de la luz. Las ondulaciones forman una espiral en el tejido del espacio-tiempo en torno al sistema binario, muy semejante a la estructura espiral del agua que procede de un aspersor de cesped que gira rápidamente. Los fragmentos de curvatura forman un conjunto de crestas y valles en espiral en el tejido espacio-temporal.

                 Sin temor a equivocarnos, podemos decir que, al día de la fecha, los agujeros negrossiguen teniendo muchos secretos para la ciencia.

La imagen de arriba: Un espectacular objeto brillante, recientemente descubierto en una de las galaxias vecinas de la Vía Láctea, es producto de la presencia de un agujero negro “normal” producido por una estrella.

El descubrimiento ha sido realizado por un equipo de científicos, encabezados por el doctor Matt Middleton, de la Universidad de Durham, quien analizó la fuente de rayos X ultraluminosos, la cual había sido originalmente descubierta en la galaxia de Andrómeda (M31) por el observatorio de Rayos X Chandra. El equipo ha publicado sus resultados en dos importantes revistas: Noticias Mensuales de la Real Sociedad de Astronomía y Astrofísica y en Astronomía y Astrofísica.

En las imágenes podemos contemplar galaxias que se fusionarán y, sus agujeros negros  centrales se harán gigantes. Otras veces, si los agujeros negros están girando, ocurrirá lo mismo (a gran escala) de lo que pasa cuando se encuentran dos peonzas que giran, chocan y la una lanza a la otra a gran distancia.

¿Cómo un agujero negro y su disco dan lugar a dos chorros que apuntan en direcciones opuestas? De una forma sorprendentemente fácil, reconocieron Blandford, Rees y Lynden-Bell en la Universidad de Cambridge a mediados de los setenta. Hay cuatro formas posibles de producir chorros; cualquiera de ellas funcionaria, y, aquí, donde se explica el no versado en estos objetos cosmológicos, sólo explicaré el cuarto método por ser el más interesante:

El Agujero es atravesado por la línea de campo magnético. el agujero gira, arrastra líneas de campo que le rodean, haciendo que desvíen el plasma arriba y hacia abajo. Los chorros apuntan a lo largo del eje de giro del agujero y su dirección está así firmemente anclada a la rotación giroscópica del agujero. El método fue concebido por Blandford poco después de que recibiera el doctorado de física en Cambridge, junto con un estudiante graduado de Cambridge, Roman Znajek, y es por ello llamado el proceso Blandford-Znajet.

                                  Luces del Sur sobre la Estación Concordia

Ahí estamos, como observadores del Espacio exterior y haciendo pruebas para vivir en el medio. Si la Humanidad quiere perpetuar la especie… ¡Sólo tiene un camino! Viajar a las estrellas.

Seguimos esperando ese mensaje que… ¡nunca llega!

       Mientras que con nuestros ingenios y telescópicos cada vez mayores y con mejor tecnología, capturamos las imágenes de galaxias muy lejanas, seguimos intentando comprender tanta grandeza presente en el Universo y, procuramos hacer un gran esfuerzo para llegar a ser consciente de esas distancias que separan a los objetos que lo pueblan. Nosotros, los seres humanos, habiendo evolucionado hasta un nivel aceptable de la Ciencia para conocer el “mundo” que nbos rodea, no dejamos de comprender que, dicho “mundo” (el universo), nos viene algo grande para lo que podemos abarcar con el intelecto de nuestras mentes.

No pocas veces, el ánsia de saber, nos lleva a exigirnos mucho más de lo que en realidad podemos dar de sí. No tenemos en cuenta que, como seres inteligentes, como hombres y mujeres verdaderas, sólo llevamos aquí (en el planeta Tierra), unas decenas de miles de años que, comparados con la edad del Universo, es menos que un suspiro. No hemos podido evolucionar más en tan poco tiempo.

El tener conocimiento del átomo y sus componentes, el saber de las galaxias y demás objetos que pueblan el inmenso Cosmos… ¡Es demasiado! Y, aunque nuestra imaginación nos lleve a imaginar viajes en el Tiempo, poder recorrer extensas regiones del universo y visitar otras galaxias… Lo cierto es que, tales sueños, están tan lejos de nosotros que, ni podemos saber si algún día, nuestra especie, conseguirá esos logros que, de hacerlo, sería como culminar los sueños de… ¡tanta gente!

Venus desde la Tierra, y, Nebulosas semillero de estrellas y mundos

 

La Nebulosa IC 4628 en la que el gas y el polvo interestelar hacen posible el nacimiento de nuevas estrellas, nuevos mundos y… ¿Quién sabe? Si Vida también en alguna de sus formas conocidas en nuestro planeta, o, conformada en diferentes formas en función de la gravedad y las condiciones de los planetas que pudieran estar orbitando aquellas estrellas.

Lo cierto es que nuestra vecindad es tranquila y ninguna estrella vecina nos amenaza con una explosión supernova ni tiene dimensiones y masa que nos puedan preocupar si llegaran el final de sus días. Bien resguardaditos en el interior del Brazo de Orión, en un Sistema solar relativiamente apasible, el tercer planeta a partir del Sol, la Tierra, tiene a su estrella que reluce en la secuencia principal enviando la luz y el calor necesarios para la vida.  Situado en la zona habitable de la estrella, goza de una atmósfera ideal, de continentes de inmensa belleza y de mares y océanos que hace de nuestro mundo, la maravilla que es.

Todo eso que antes comento, ocurre en una Galaxia espiral situada en un pequeño grupo de poco más de una treintena de galaxias en la que, ella, junto a su compañera Andrómeda, comandan a toda la familia de las que son las hermanas mayores. Nuestro mundo, la Tierra, está situado a 30.000 años-luz del centro de la galaxia que, como hemos podido comprobar, es un lugar peligroso en el que habitan agujeros negrosgigantes que emiten radiación y absorben materia, es decir, que no serían nada buenos como vecinos.

Aquí la tenemos, es nuestra casa ¡La Tierra! que, en el Sistema solar es un planeta más pero, con la suerte de haber caído en la zona habitable de la estrella que llamamos el Sol, en relación a la Galaxia Vía Láctea es un simple planeta como hay tantos, y, si la situamos en el contexto del Universo, es menos que un grano de arena.

Lo cierto es que nos encontramos en un Universo inmenso y precioso. Esta composición cósmica equilibra muy bien la Nebulosa de la burbuja en la parte inferior izquierda con el cúmulo estelar abierto M52 por encima de ella y hacia la derecha. La pareja estaría desequilibrada en otras escalas, sin embargo. Incrustado en un complejo de polvo interestelar y gas y soplado por los vientos de una sola, gran estrella de tipo O, la Nebulosa de la Burbuja, también conocida como NGC 7635, se encuentra a sólo 10 años luz. Por otro lado, M52 es un cúmulo abierto rico de alrededor de mil estrellas. El cúmulo tiene unos 25 años luz de diámetro. Visto hacia el límite norte de Casiopea, las estimaciones de distancia de la Nebulosa de la burbuja y el complejo de nubes asociadas son alrededor de 11.000 años luz, mientras que el cúmulo estelar M52 se encuentra cerca de 5.000 años luz de distancia.

Sí, desde la noche de los tiempos hemos mirado al cielo, buscando sus maravillas que siempre nos asombraron, primero al no poder entender cómo eran posible aquellos extraños fenómenos e increíbles objetos, y, más tarde, cuando pudimos comprender, al conocer las maravillas que podía realizar la Naturaleza valiéndose de fuerzas que, ni podemos imaginar.

Emilio Silvera Vázquez

En lo que se refiere al límite de Planck (o escala de Planck) representa la frontera fundamental donde nuestras teorías actuales de la física (Relatividad General y Mecánica Cuántica) colapsan, marcando las menores distancias y tiempos medibles o con significado físico, incluyendo la Longitud de Planck (aprox. 1.6×10^-35 metros) y el Tiempo de Planck (aprox. 5.39×10^-45 segundos).  Por debajo de estas escalas, el espacio-tiempo se desintegra en fluctuaciones cuánticas extremas, requiriendo una teoría de la gravedad cuántica para describir adecuadamente el universo temprano, como la Era de Planck. 

En tal inmensidad nos podemos encontrar  con mundos alumbrados por varios soles. ¿Qué clase de vida encontraríamos allí?

 Lo cierto es que, nosotros, habitantes de un pequeño planeta, aunque nos creemos más importantes de lo que somos en realidad, y también, creemos saber mucho más de lo que en realidad sabemos, en el contexto del Universo somos poco más que una colonia de bacterias en un una manzana. Claro que, podríamos alegar que nos distinguimos de las bacterias por el hecho de tener sentimientos. Lo cierto es que, al igual que en nuestro mundo, en otros muchos mundos también, estarán presentes criaturas de muy diversas morfologías, y, civilizaciones inteligentes que, como nosotros, estarán planteándose preguntas que nadie sabe contestar.

Un nuevo análisis elaborado a partir de datos del observatorio espacial Kepler de la NASA cuantifica con precisión que solo en nuestra Galaxia existen 300 millones de planetas habitables. La estimación ha realizado un cribado a partir de planetas y estrellas similares a n la nuestra.

Otras estimaciones la cifran en cien mil los mundos habitables de la Vía Láctea que, dicho sea de paso, tiene 30.000 millones de estrellas como el Sol, y, no pocas de esas estrellas tiene planetas en órbita, y, algunos están situados en la zona habitable… ¡Seguimos?

El pensamiento “generalizado” hoy en día en la mayoría de los astrónomos, astrofísicos y demás científicos afines a la ciencia del Universo, es que, pueden existir miles de planetas habitados dentro de nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea. Ahora sabemos que el Universo no conoce límite alguno ni en el espacio ni en el tiempo que, según todos los indicios, ha estado expandiéndose durante 13.700 millones de años que, es un período de tiempo más que suficiente para que las estrellas que han existido desde entonces, tuvieran el tiempo necesario para producir todos los elementos que conocemos y que hicieron posible el surgir de la vida aquí en la Tierra y…probablemente, en “otras Tierras” que en la Galaxia Vía Láctea estén, y, de la misma manera, en los miles de millones de galaxias que pueblan el vasto universo que hemos llegado a conocer.

Más allá de la meta-galaxia, a la que pertenecen todos los sistemas galácticos que conocemos, tienen, necesariamente, que existir otros mundos que, como el nuestro, estén habitados por seres de toda índole y pelaje, inteligentes también. La meta-galaxia consta de hiper-galaxias, es decir, de grupos de sistemas galácticos. Nuestro sistema galáctico consta cuenta con dos “satélites”: la Gran Nebulosa de Magallanes, distante 38.000 Parsec de nosotros y la Pequeña Nebulosa de Magallanes, a 36.000 Parsecs. La Nebulosa de Andrómeda es un sistema compuesto por cinco galaxias. Por lo general existen “puentes” de estrellas entre galaxias que constituyen un grupo. Se podría decir que que los grupos de galaxias estarían unidos por hilos de estrellas de manera tal que, muchas veces, nos cuesta trabajo asegurar a qué galaxia pertenece una estrella determinada.

Tengo la suerte de que, Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.), me envíe regularmente imagines que obtiene en su Observatorio, y, en esta ocasión, recibí la imagen de la gran y bella galaxia espiral NGC 7331 que es a menudo vendida como una análoga a nuestra Vía Láctea. Está situada a 50 millones de años luz de distancia en la norteña constelación de Pegaso. En la imagen podemos vislumbrar otras galaxias que achican su imagen debido a que sus distancias están mucho más alejadas de nosotros.

 

La Constelación de Virgo cuenta con más de 3.000 galaxias, la Cabellera de Berenice con más de 10.000. Las super-galaxias tienen un diámetro de 30 o 40 mega-parsecs. No conocemos el número exacto de super-galaxias cuyos conjuntos constituyen las mega-galaxias. Y, sin embargo, la meta-galaxia es sólo una pequeña fracción del “universo infinito” de un universo que, para nuestro tiempo, se podría decir que existe desde la eternidad y que existirá también eternamente (aunque sabemos que no es así), al menos nos lo puede parecer.

Nuestro Universo está cuajado de maravillas como ésta. La Galaxia de la rueda de la carreta (también conocido bajo el nombre de ESO 350-40) es una galaxia lenticular o anular situada a cerca de 500 millones de años luz de distancia en la constelación del escultor en el hemisferio meridional. Es rodeada de un anillo de 150 000 años de luz de diámetro, compuesto de estrellas jóvenes y brillantes. Esta galaxia era una galaxia idéntica a la Vía láctea antes de que sufra una colisión frontal con una galaxia vecina. Cuando galaxia vecina atravesó la Galaxia Cartwheel, la fuerza de la colisión causó una onda de choque poderosa sobre la galaxia, como una piedra echada en las tranquilas aguas de un estanque. Desplazándose a gran velocidad, este onda de choque barrió el gas y el polvo, creando así un halo alrededor de la parte central de la galaxia quedada indemne. Esto explica la nube azul alrededor del centro, la parte más brillante.

Observando la imagen con su color de perlas azulado compuesto por brillantes y radiantes estrellas, nos hablan de una ingente producción de elementos complejos que, en el futuro, pasarán a formar parte de los mundos nuevos y, en ellos, con el tiempo, surgirá también la vida nueva de vaya usted a saber qué criaturas.

El Universo es una maravilla, y, cualquier objeto que podamos mirar nos podrá llevar al más alto grado de éstaxis. A mí me pasó con la luna Titán que visto a contraluz por la nave Cassini en órbita alrededor de Saturno. La atmósfera dispersa la luz del Sol mostrando un anillo completo mientras se filtra por las capas más altas. En este pequeño mundo de ríos de metano y atmósfera imposible, se han puesto altas esperanzas de que, en un futuro, pudiera surgir allí la vida. Es similar a nuestra Tierra de hace algunos millones de años.

El cúmulo de galaxias MACS J0717 localizado a 5400 millones de años luz, en una imagen lograda combinando datos ópticos del Hubble y en rayos-x del Chandra, muestra a cuatro cúmulos colisionando. Si hemos podido llegar hasta aquí, una voz en nuestra mente pregunta: ¿Hasta dónde podremos llegar?

La galaxia NGC 55, fotografiada por el observatorio de La Silla utilizando el Wide Field Imagen del telescopio de 2.2 metros MPG/ESO. ¿Cuántos mundos estarán ahí presentes? y, ¿tendrá alguno presencia de vida?

Arp 261, un par de galaxias localizadas a 70 millones de años luz, fotografiadas por el instrumento FORS2 del VLT en Cerro Paranal. La riqueza de la imagen nos puede llevar (mediante un estudio profundo) a saber lo mucho que en ella está presente, estrellas surgidas de inmensas nubes de gas interestelar, mundos nuevos llenos e promesas futuras y, otros, más viejos que, pudieran tener los vestigios de Civilizaciones perdidas.

NGC 4194, la Galaxia Medusa, el resultado de la colisión entre dos galaxias, mostrada con datos ópticos del Telescopio Hubble y datos en rayos-x del Telescopio Chandra. La imagen nos habla de vestigios que están en el universo y nos cuentan dramáticas historias de galaxias que dejaron de existir para convertirse en otra nueva que, conteniendo materiales más compkejos que aquellas primarias, hacen posible el surgir de estrellas cuyos materiales son más sofisticados que el simple hidrógeno, y, de esas estrellas descendientes de algunas generaciones anteriores…qué materiales podrán salir?

Hemos podido admirar, la región de Rupes Tenuis fotografiada por la Mars Express de la ESA, mostrando gran cantidad de nieve sobre el polo marciano. Marte, el planeta hermano, nos tiene que dar muchas sorpresas y, a no tardar mucho (menos de 30 años), podremos por fín cobrar la apuesta del café que hice con algunos amigos sobre si había o no alguna clase de vida en aquel mundo.

El trío de galaxias Hickson 90, un grupo compacto localizado en la constelación de Piscis Austrinus a 100 millones de años luz del Sol. Fotografiado por el Telescopio Espacial Hubble. Viendo objetos como los de arriba, podríamos preguntarnos: ¿Cuándo dejará de sorprendernos el Universo? ¡Es tanta su riqueza!

La supernova de Tycho, localizada en Cassiopeia y mostrada en una imagen tomada en rayos-x por el telescopio Chandra y en luz infrarroja por el telescopio Spitzer. No por haberla visto muchas veces deja de sorprendernos, esa masa inmensa que, como remanente de los restos de una estrella masiva, nos muestra los filamentos de plasma que crean campos magnéticos a su alrededor sin importar el tiempo transcurrido desde el suceso. En dicha explosión se produjeron miles de toneladas de oro y platino que regaron el espacio interestelar para formar parte, más tarde, de algún mundo perdido.

La siempre fascinante Eta Carinae está escondida detrás de una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo en una imagen tomada desde La Silla utilizando el ESO/MPG de 2.2 metros. Aquí contemplamos parte de la Nebulosa, la estrella, una de las más grandes conocidas (unas 100 masas solares) parece que está a punto de explotar, y, sus consecuencias, podrían ser impredecibles.

La galaxia espiral M 101, localizada a 22 millones de años luz, en una imagen compuesta por datos del telescopio Chandra, el telescopio Hubble y el telescopio Spitzer. La bella y enorme galaxia está cuajada de estrellas nuevas y otras que no lo son tanto. El conjunto parece una luminaria de feria, la radiación que se expande por toda la galaxia no parece que sea un lugar muy seguro. Prefiero nuestra Vía Láctea.

Atípica y extraña Galaxia. Una nueva imagen del Telescopio Espacial Hubble revela finos detalles de la galaxia espiral NGC 4921 y los objetos circundantes de fondo. La diversidad en el Universo es la norma y, por mucho que podamos pensar en objetos extraños que puedan existir, ahí estarán.

Una imagen que combina luz visible y rayos-x muestra la actividad del agujero negro super-masivo en la galaxia Centaurus A. Los Agujeros Negros que pueden contener miles y millones de masas solares, son tan peligrosos que, nada de lo que deambule por sus alrededores estará seguro. Se engulle toda la materia que caiga en su radio de acción, su fuerza de gravedad es descomunal y, por mucho que queramos correr, nos atrapará. Ya sabeis, ni la luz es capaz de burlar su fuerza de atracción.

¡Increíble región de formación estelar! NGC 604, una zona formación estelar en la galaxia M 33. Imagen capturada en alta resolución por el telescopio espacial de rayos-x Chandra. No podéis ni imaginar la enorme cantidad de estrellas jóvenes y masivas que están ahí presentes, sus emisiones de radiación ultravioleta producen fuertes vientos solares que dibujan las formas de las nubes circundantes formando arabescas figuras de gas ionizado por el ultravioleta que tiñe de azul toda la región.

La variedad está servida, el prolífico Universo nos suministra de toda clase de objetos activos que, mediante transiciones de fase, pasen a convertirse en otros objetos distintos de lo que en un principio fueron. Nada permanece, todo se transforma. Es es la regla de oro que impone un Universo dinámico creador de materia en el espacio-tiempo infinito que nunca podremos dominar, y, si nos permite seguir en este maravilloso Sistema de Galaxias y mundos, podremos, en el futuro, conocer a nuestros hermanos inteligentes y, si las cosas salen como deberían salir, formaremos una Federación de mundos en la que, por fin, impere la igualdad para todos dentro de un clima de mutuo respeto y en el que, la sabiduría adquirida a través de muchas civilizaciones que fueron, nos habrá dado, ese algo del que ahora carecemos: Racionalidad y Temple, Sabiduría para poder discernir sobre lo que verdaderamente tiene valor y aquello que sólo es el falso brillo de la gloria y el poder que sólo puede traer destrucción y mal para muchos.

Esperemos que, observando el Universo y mirando dentro de nuestras Mentes, podamos llegar a comprender que, nuestro destino, no depende de nosotros pero sí, podremos mejorarlo si nuestro comportamiento contribuye a que el mañana sea mejor para nuestros hijos.

El Futuro siempre será incierto, es un Tiempo por venir, no existe, y, nuestro buen hacer en el Presente podría mejorar lo que venga que, siendo para nosotros Futuro, para nuestros hijos será su Presente. Ese es el devenir de la causalidad, el Futuro estará cargado de nuestro Presente.

 

En lo que se refiere a nuestro pequeño planeta… ¡Es tan grande para nosotros! Todo lo que tenemos para poder vivir, en otros mundos no sabemos lo que podríamos encontrar. Entonces ¿Por qué nos empeñamos en buscar otra “casa”?

Los Humanos estamos un poco locos.

Emilio Silvera Vázquez

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                         Tras un largo y penoso caminar por el planeta Tierra …

Los habitantes de este mundo, hemos conseguido construir un cuadro plausible del Universo, de la Naturaleza que tratamos de comprender. Hemos llegado a ser conscientes de que, en ella, en la Naturaleza, están todas las respuestas que buscamos y, nosotros mismos no hemos llegado a conocernos por ese mismo hecho de que, formando parte de la Naturaleza, y, también, somos parte del enigma que tratamos de desvelar.

Parece que ahora estamos entrando en la edad adulta, quiero significar que después de siglos y milenios de esporádicos esfuerzos, finalmente hemos llegado a comprender algunos de los hechos fundamentales del Universo, conocimiento que, presumiblemente, es un requisito de la más modesta pretensión de nuestra madurez cosmológica.

Sabemos, por ejemplo, dónde estamos, que vivimos en un planeta que gira alrededor de una estrella situada en el borde de la Galaxia espiral a la que llamamos Vía Láctea, cuya posición ha sido determinada con respecto a varios cúmulos vecinos que, en conjunto, albergan a unas cuarenta mil galaxias extendidas a través de un billón de años-luz cúbicos de espacio.

También sabemos más o menos, cuando hemos entrado en escena, hace unos cinco mil millones de años que se formaron el Sol yn los planetas de nuestro Sistema Solar , en un Universo en expansión que probablemente tiene una edad entre dos y cuatro veces mayor. Hemos determinado los mecanismos básicos de la evolución de la Tierra, hallado prueba también de evolución química a escala cósmica y hemos podido aprender suficiente física como para comprender e investigar la Naturaleza en una amplia gama de escalas desde los Quarks saltarines en el “mundo” microscópico hasta el vals de las galaxias.

El Tiempo inexorable nunca dejó de fluir y mientras eso pasaba, nuestra especie evolucionaba, aprendía al observar los cielos y cómo y por qué pasaban las cosas. Hay realizaciones humanas de las que, en verdad, podemos sentirnos orgullosos. Aquellos habitantes de Sumer y Babilonia, de Egipto o China y también de la India y otros pueblos que dejaron una gran herencia de saber a los Griegos que pusieron al mundo occidental en el camino de la ciencia, nuestra medición del pasado se ha profundizado desde unos pocos miles de años a más de diez mil millones de años, y la del espacio se ha extendido desde un cielo de techo bajo no mucho mayor que la distancia que nos separa de la Luna hasta el radio de más de diez mil millones de años-luz del universo observable.

Tenemos razones para esperar que nuestra época sea recordada (si por ventura queda alguien para recordarlo) por sus contribuciones al supremo tesoro intelectual de toda la Humanidad unida al contexto del Universo en su conjunto por unos conocimientos que, aunque no suficiente, sí son los necesarios para saber dónde estamos y, ahora, debemos buscar la respuesta a esa pregunta: ¿Hacia dónde vamos?

                        Claro que…, ¡el futuro es incierto!

Como en la física, en el mundo y en nuestras vidas, también está presente el principio de incertidumbre y, de ninguna manera, podemos saber del mañana. Sin embargo, cuanto más sabemos del universo, tanto más claramente comprendemos lo poco que sabemos de él. La vastedad del Universo nos lleva a poder comprender algunas estructuras cósmicas y mecanismos que se producen y repiten como, el caso de la destrucción que nos lleva a la construcción. Es decir, una estrella masiva vieja explota y siembre el Caos y la destrucción en una extensa región del espacio, y, es precisamente ese hecho el que posibilita que, nuevas estrellas y nuevos mundos surjan a la vida. Sin embargo, la grandeza, la lejanía, esa inmensidad que se nos escapa a nuestra comprensión terrestre, nunca nos dejará comprender el universo en detalle y, siendo así, siempre tendremos secretos que desvelar y misterios que resolver.

Si añadimos a todo eso  que, si poseyésemos un atlas de nuestra propia Galaxia y que dedicase una sola página a cada sistema estelar de la Vía Láctea (de modo que el Sol y sus planetas estuviesen comprimidos en una página), tal atlas tendría más de diez mil millones de volúmenes de diez mil páginas cada uno. Se necesitaría una biblioteca del tamaño de la de Harvard para alojar el Atlas, y solamente ojearlo al ritmo de una página por segundo nos llevaría más de diez mil años. Añádanse los detalles de la cartografía planetaria, la potencial biología extraterrestre, las sutilezas de los principios científicos involucrados y las dimensiones históricas del cambio, y se nos hará claro que nunca aprenderemos más que una diminuta fracción de la historia de nuestra Galaxia solamente, y hay cien mil millones de galaxias más.

Sabiendo todo todo esto, siendo consciente de que, realmente, es así, tendremos que convenir con el físico  Lewis Thomas cuando dijo: “El mayor de todos los logros de la ciencia del siglo XX ha sido el descubrimiento de la ignorancia humana”.

La ignorancia, como todo en el Universo, es relativa. Nuestra ignorancia, por supuesto, siempre ha estado con nosotros, y siempre seguirá estando, es una compañera con la que cargamos toda nuestra vida y que nos pesa. Algunos procuramos que pese lo menos posible para hacer más llevadero el viaje. Lo nuevo está en nuestras consciencias y de ellas, ha surgido nuestro despertar al comprender de sus abismales dimensiones, y es eso más que otro cosa, lo que señala la madurez de nuestra especie. El espacio puede tener un horizonte y el tiempo un final pero la aventura del aprendizaje siempre será interminable y eterno, quizá (no me he parado a pensarlo) pueda ser esa la única forma de eternidad que pueda existir.

¿Explicarlo todo? ¡Nunca podremos! La Naturaleza siempre irá por delante de nosotros

La dificultad de explicarlo todo no se debe a nuestra debilidad mental, sino a la estructura misma del universo. En los últimos siglos hemos descubierto que la trama del cosmos puede abordarse en varios niveles diferentes. Mientras no se descubre el siguiente nivel, lo que ocurre en el anterior no se puede explicar, sólo puede describirse. En consecuencia, para el último nivel que se conoce en cada momento nunca hay explicaciones, sólo puede haber descripciones.

La Ciencia es intrínsicamente abierta y exploratoria, y comete errores todos los días. En verdad, ese será siempre su destino, de acuerdo con la lógica esencial del segundo teorema de incompletitud de Kurt Gödel. El teorema demuestra que la plena validez de cualquier sistema, inclusive un sistema científico, no puede demostrarse dentro del sistema. Es decir, tiene que haber algo fuera del marco de cualquier teoría para poder comprobarla. La lección que podemos haber aprendido es que, no hay ni habrá nunca una descripción científica completa y comprensiva del universo cuya validez pueda demostrarse.

 No es que pertenezcamos al Universo, formamos parte de él

Y, a todo esto, debemos alegrarnos de que así sea, de que no podamos comprender el Universo en toda su inmensa dimensión y diversidad. Nuestras mentes necesitan que así sea y, tendrán, de esa manera, el escenario perfecto para seguir creciendo a medida que busca todas esas respuestas que nos faltan y, lo bueno del caso es que, cada respuesta que encontramos, viene acompañada de un montón de nuevas preguntas y, de esa manera, esa historia interminable de nuestra aventura del saber…llegará hasta la eternidad de nuestro tiempo que, necesariamente, no tiene por que ser el tiempo del universo.

Emilio Silvera V.

  El Universo, la Ciencia…Nosotros

 

“Quien ha visto las cosas presentes ha visto todo, todo lo ocurrido desde la eternidad y todo lo que ocurrirá en el tiempo sin fin; pues todas las cosas son de la misma clase y la misma forma”.

Marco Aurelio

Claro que él, quería significar que todo, desde el comienzo del mundo, ha sido igual, sigue unos patrones que se repiten una y otra vez a lo largo del transcurso de los tiempos: el día y la noche, el hombre y la mujer, el frío y el calor, el río muerto por la sequía o aquel que, corre rumoroso ve discurrir sus aguas cristalinas hasta que desembocan en el océano. La Bondad y la maldad, el día y la noche, lo pequeño y lo grande… Así ha sido siempre y, así continuará siendo. Dos fuerzas contrapuestas que se equilibran (las cargas positivas del núcleo atómico y las negativas de los electrones que lo orbitan).

El Yin y el Yang – Hombre y Mujer – El día y la noche

“Todo estado presente de una sustancia simple es naturalmente una consecuencia de su estado anterior, de modo que su presente está cargado de su futuro.”

Leibniz

Niels Bohr, citando a Gohete preguntaba: ¿Cuál es el camino? No hay ningún camino. Está claro el mensaje que tal pregunta y tal respuesta nos quiere hacer llegar, el camino, tendremos que hacerlo nosotros mediante la exploración hacia el futuro en el que está lo que deseamos encontrar. Hay que explorar y arriesgarse para descubrir tenemos que ir más allá de las regiones habituales y conocidas que nos tienen estancados siempre en el mismo lugar.

 Ulises de Ítaca se arriesgó a oír el canto de las sirenas amarrado al palo de la vela mayor de su embarcación

Pero, no cabe duda alguna de que, el acto de exploración modifica la perspectiva del explorador; Ulises, Marco Polo y Colón habían cambiado cuando volvieron a su hogar. Lo mismo ha sucedido en la investigación científica de los extremos en las escalas, desde la grandiosa extensión del espacio cosmológico hasta el mundo minúsculo y enloquecido de las partículas subatómicas.

                                     Una bella galaxia espiral de cien mil años-luz de diámetro que podemos comparar con…Un átomo.

Entre ambos “universos” existe una descomunal diferencia en los extremos de las escalas. Sin embargo, la inmensa galaxia de arriba no sería posible sin la existencia de infinitesimal átomo de abajo. ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas!

Así que, cuando hacemos esos viajes, irremediablemente nos cambian, y, desde luego, desafían muchas de las concepciones científicas y filosóficas que, hasta ese momento, más valorábamos. Algunas tienen que ser desechadas, como el bagaje que se deja atrás en una larga travesía por el desierto. Otras tienen que ser modificadas y reconstruidas hasta quedar casi irreconocibles, ya que, lo que hemos podido ver en esos viajes, lo que hemos descubierto, nos han cambiado por completo el concepto y la perspectiva que del mundo teníamos, ahora conocemos y sabemos.

La exploración del ámbito de las galaxias extendió el alcance de la visión humana en un factor de 10²⁶ veces mayor que la escala humana, y produjo la revolución que identificamos con la relatividad, la cual reveló que la concepción newtoniana del mundo sólo era un localismo en un universo más vasto donde el espacio es curvo y el tiempo se hace flexible.

La exploración del dominio subatómico nos llevó lejos en el ámbito de lo muy pequeño, a unos 10^-15 de la escala humana, y también significó una revolución. Esta fue la Física cuántica que, transformó todo lo que abordó.

La teoría cuántica nació en 1900, cuando Max Planck comprendió que sólo podía explicar lo que llamaba la curva del cuerpo negro -el espectro de energía que genera un objeto de radiación perfecta- si abandonaba el supuesto clásico de que la emisión de energía es continua, y lo reemplazó por la hipotesis sin precedentes de que la energía se emite en unidades discretas. Planck llamó cuantos a estas unidades.

Planck definió a “sus”0 cuantos en términos del “cuanto de acción”, simbolizado por la letra h que ahora, se ha convertido en el símbolo de una constante,  la constante de Planck, h.  Planck no era ningún revolucionario – a la edad de cuarenta y dos años era un viejo, juzgado por patrones de la ciencia matemática y, además, un pilar de la elevada cultura alemana del siglo XIX-, pero se percató fácilmente de que el principio cuántico echaría abajo buena parte de la física clásica a la que había dedicado la mayor parte de su carrera. “Cuanto mayores sean las dificultades -escribió-…tanto más importante será finalmente para la ampliación y profundización de nuestros conocimientos en la física.”

Sus palabras fueron proféticas: cambiando y desarrollándose constantemente, modificando su coloración de manera tan impredecible como una reflexión en una burbuja de jabón, la física cuántica pronto se expandió practicamente a todo el ámbito de la física, y el cuanto de acción de Planck, llegó a ser considerado una constante de la Naturaleza tan fundamental como la velocidad de la luz, c, de Einstein.

           Dos buenos amigos, dos genios

Max Planck es uno de los científicos a los que más veces se le han reconocido sus méritos y, su nombre, está por todas partes: La Constante de Planck, las Unidades de Planck, El cuanto de Planck, la Radiación de Planck, El Teimpo de Planck, la masa de Planck, la Energía de Plancik, la Longitud de Planck…Todo bien merecido.

Confinados en nuestro pequeño mundo, una mota de polvo en la inmensidad de una Galaxia grandiosa que, a su vez, forma parte de un universo “infinito”, hemos podido darnos traza para poder saber, a pesar de las enormes distancias, sobre lo que existe en regiones remotas del Universo.  Un Universo formado por Supercúmulos de galaxias que formadas en grupos conforman la materia visible, y, dentro de cada una de esas galaxias, como si de universos se tratara, se reproducen todos los objetos y fenómenos que en el Universo son.

The Scale of the Universe 2 – HTwins.net

Pero sigamos con la escala del Universo conocido y hagamos un pequeño esquema que lo refleje:

El Universo Observable, la mayor escala que abarca más de 100 mil trillones de kilómetros

Radio en metros                                                                   Objetos característicos

10²⁶                                                                                                 Universo observable

10²⁴                                                                                                 Supercúmulos de Galaxias

10²³                                                                                                 Cúmulos de Galaxias

10²²                                                                                                 Grupo de Galaxias (por ejemplo el Grupo Local)

10²¹                                                                                                  Galaxia La Vía Láctea

Nube Molecular gigante muy masiva, de gas y polvo compuesta fundamentalmente de moléculas con diámetro típico de 100 a.l. Tienen masa de hasta diez millones de masas solares (moléculas de Hidrógeno (H₂) el 73% en masa), átomos de Helio (He, 25%), partículas de polvo (1%), Hidrógeno atómico neutro (H I, menos del 1%) y, un rico coctel de moléculas interestelares. En nuestra galaxia existen al menos unas 3000 Nubes Moleculares Gigantes, estando las más masivas situadas cerca de la radiofuente Sagitario B en el centro Galáctico.

10¹⁸                                                                                                  Nebulosas Gigantes, Nubes Moleculares

10¹²                                                                                                                                                   Sistema Solar

10¹¹                                                                                                  Atmósfera externa de las Gigantes rojas

   Aunque a una Unidad Astronómica de distancia (150 millones de Kilómetros de la Tierra), el Sol caliente el planeta y nos da la vida

10⁹                                                                                                  El Sol

10⁸                                                                                                  Planetas Gigantes como Júpiter

10⁷                                                                                                  Estrellas enanas,  planetas similares a la Tierra

10⁵                                                                                                  Asteroides, núcleos de cometas

10⁴                                                                                                  Estrellas de Neutrones

            Los seres humanos también son parte del Universo que queremos descubrir.

1                                                                                                      Seres Humanos

10^-2                                                                                                Molécula de ADN (eje largo)

10^-5                                                                                                Células vivas

                                                                                                                                           Células vivas

10^-9                                                                                                Molécula de ADN (eje corto)

10^-10                                                                                              Átomos

10^-14                                                                                             Núcleos de átomos pesados

10^-15                                                                                             Protones y Neutrones

10^-35                                                                                            Longitud de Planck: cuanto de espacio; radio de partículas sin                                                                                                                      dimensiones = la cuerda.

Es la escala de longitud a la que la descripción clásica de la Gravedad cesa de ser válida y debe ser tenida en cuenta la mecánica cuántica. Está dada por la ecuación de arriba, donde G es la constante gravitacional, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz. El valor de la longitud de Planck es del orden de 10^-35 m (veinte órdenes de magnitud menor que el tamaño del protón 10^-15 m).

Me llama la atención y me fascina la indeterminación que esté inmersa en el mundo cuántico. La indeterminación cuántica no depende del aparato experimental empleado para investigar el mundo subatómico. Se trata, en la medida de nuestro conocimiento, de una limitación absoluta, que los más destacados sabios de una civilización extraterrestre avanzada compartirían con los más humildes físicos de la Tierra.

Por muy avanzados que pudieran estar, ellos también estarían supeditados al Principio de Incertidumbre o Indeterminación cuántica, y, como nosotros, cuando trataran de encontrar (sea cual fuese las matemáticas o sistemas que emplearan para hallarlo) el resultado de la constante de estructura fina, el resultado sería el mismo: 137, número puro y adimensional.

Todo esto nos ha llevado a la más firme convicción para definir la visión del mundo de la física que nos revelaba que no sólo la materia y la energía sino que también el conocimiento están cuantizados. Cuando un fotón choca con un átomo, haciendo saltar un electrón a una órbita más elevada, el electrón se mueve de la órbita inferior a la superior instantáneamente, sin tener que atravesar el espacio intermedio. Los mismos radios orbitales están cuantizados, y el electrón simplemente deja de existir en un punto para aparecer simultáneamente en otro. Este es el famoso “salto cuántico” que tanto desconcierta, y no es un mero problema filosófico, es una realidad que, de momento, no hemos llegado a comprender.

    No, esto no es un salto cuántico. Simplemente es joven y está contenta

Pero, ¿Quién sabe? Quizás un día lejano aún en el tiempo, cuando descubramos el secreto que este salto cuántico nos esconde, podremos aprovechar la misma técnica que emplea la Naturaleza con los electrones para hacer posible que se transporten de un lugar a otro sin tener que recorrer las distancias que separan ambos destinos.

                   Estaría bien poder trasladarse entre las estrellas por ese medio

Bueno, pongamos los pies en el suelo, volvamos a la realidad. La revolución cuántica ha sido penosa, pero podemos agradecerle que, nos haya librado de muchas ilusiones que afectaban a la visión clásica del mundo. Una de ellas era que el hombre es un ser aparte, separado de la naturaleza a la que en realidad, no es que esté supeditado, sino que es, parte ella. ¡Somos Naturaleza!

Está claro, como nos decía Immanuel Kant que: “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.”

Algún día podríamos desaparecer en una especie de plasma como ese de la imagen y salir al “otro lado” que bien (¡Por qué no) podría ser otra galaxias lejana. Creo que la imaginación se nos ha dado para algo y, si todo lo que podemos imaginar se puede realizar, la conclusión lógica es que sólo necesitamos ¡Tiempo!

Sí, amigos míos, la Naturaleza vive en constante movimiento, y, nosotros, que formamos parte de ella…También.

En tiempos y lugares totalmente inciertos,

Los átomos dejaron su camino celeste,

Y mediante abrazos fortuitos,

Engendraron todo lo que existe.

Maxwell

Doy las gracias a Timothy Ferris de cuyo libro, la Aventura del Universo, he podido obtener unos bellos pasajes que aquí, quedan incluidos.

Emilio Silvera Vázquez