En los temas que hemos tratado en otros trabajos, la protagonista ha sido la “hipotética” materia y energía oscura que, según algunos modelos supone el 90% de la materia que compone el universo. El tema dio pie a opininiones y algún debate que principalmente llevaron adelante Kike y Fandila que, con sus indudables conocimientos y formas de aplicar la lógica, nos llevan de la mano, con alguna metáfora incluída, a que podamos comprender mejor como son las cosas que, no siempre, coinciden con la realidad que algunos nos dibujan. Y, nuestra obligación, aunque el dibujo sea hermoso, armonioso y hasta placentero, debemos desconfiar, y, tomarlo, tan sólo como algo posible, algo que podría ser pero que de momento no es. Acordaos de aquel sabio que nos dijo: Todas las cosas son”. Con aquella simple frase, elevó a las “cosas” a la categoría de ser. Claro que las cosas a las que se refería estaban allí y podíamos contemplarlas. Por el contrario, la “materia oscura” nadie la vio nunca, es algo imaginario y supuesto que, al parecer, nos señalan algunos indicios observados, por lo demás, nada podemos concretar de ella.

Nuestro Universo es tan complejo que, seguramente, todo lo que hemos podido saber de él, es sólo una pequeñísima parte de lo que es. Quizá el inmenso trabajo y esfuerzo, el ingenio de muchos, la intuición de algunos, la genialidad de unos pocos, el avance, costoso avance en el campo de las matemáticas, todo ello unido como un todo, nos ha traído hasta aquí, un momento en el que, se podría decir sin temor a equivocarnos que estamos en la línea de partida para comenzar el camino hacia más grandes logros. Creerse más que eso, sería engañarnos a nosotros mismos, dado que, la cruda realidad es que sabemos menos de lo que creemos y decimos que sabemos.

Arriba contemplamos la conocida y familiar imagen de una Galaxia y, si alguien nos preguntara como pudieron formarse las galaxias, la verdad sería que, no tendríamos contestación para esa pregunta. ¿Cómo es posible eso a estas alturas? Pués porque lo que podemos resumir de la moderno visión del universo se podría limitar a dos breves afirmaciones: Primera; el universo ha estado expandiéndose desde que se formó, y en el proceso ha evolucionado desde las estructuras simples a las complejas. Segunda: la materia visible en el universo está organizada jerárquicamente: las estrellas agrupadas en galaxias, las galaxias en cúmulos y los cúmulos en supercúmulos. El problema al que nos enfrentamos por tanto, es comprender como un universo  cuya evolución está dominada por la primera afirmación, puede llegar a tener la estructura descrita en la segunda afirmación.

El problema de es explicar la existencia de la galaxias ha resultado ser uno de los más espinosos de la cosmología. Con todo derecho no deberían estar ahí y, sin embargo, ahí están. Es difícil comunicarl el abismo de frustración que este simple hecho produce entre los científicos. Una y otra vez han surgido nuevas revelaciones y ha parecido que el problema estaba resuelto. Cada vez la solución se debilitaba, aparecían nuevas dificultades que nos transportaban al punto de partida.

Cada pocos años, la American  Physical Society, la Asociación Profesional  de físicos, tienen una sesión en una de sus reuniones en la que los Astrofísicos hablan de los más nuevos métodos de afrontar el problema de las galaxias. Si te molestar en asistir a varias de esas reuniones, dos son las sensaciones contradictorias que te embargan: Por una parte sientes un gran respeto por la ingenuidad de algunas propuestas que son hechas “de corazón” y, desde luego, la otra sensación es la de un profundo excepticismo hacia las ideas que proponían, al escuchar alguna explicación de cómo las turbulencias de los agujeros negros, las explosiones durante la formación de galaxias, los neutrinos pesados y la materia oscura fría resolvía todos aquellos problemas.

Lo cierto es que, a pesar de lo que se pueda leer en la prensa en comunicados oficiales, todavía no tenemos ese “bálsamo milagroso” que nos permita responder a una pregunta simple: ¿Por qué está el cielo lleno de galaxias?

Es cierto, el cielo está lleno de cúmulos de galaxias y nosotros, tratando de saber de su presencia allí, hemos llegado a conseguir eliminar muchas de las respuestas equivocadas. Podemos estar ahora mucho más cerca de la verdad de lo que lo estábamos antes. Pero, de ninguna manera sería bueno que nos dejemos adormecer por la credulidad de los postulados modernos que parecen “sacados de la manga” del jugador cosmológico, para que la partida salga redonda. Claro que, una cierta dosis de excepticismo no implica que no podamos aceptar como probables y ciertas, algunas de las ideas generales implícitas en las soluciones propuestas que podrían, al final de todo el camino, ser parte de la solución que buscamos.

Formalmente podríamos exponer aquí al menos cinco razones para tratar de justificar el por qué, las galaxias, no deberían estar ahí presentes.

1º) Las Galaxias no pueden haberse formado antes que los átomos. No es un asunto trivial. Durante muchísimos años se estuvo tratando de entender este proceso, comenzando con ideas mágicas, hasta que a principios del siglo 19 se empezó a a comprender como funcionan las estrellas y el Universo.

Es un proceso algo complicado, por eso se tardo tanto en reconocerlo. En este momento la mejor teoría que explica el Universo es que comenzó con el Big-Bang, la explosión inicial que dio origen a todo. En la explosión, de origen todavía incierto, había pura energía, y al expandirse se fue enfriando, como lo haría cualquier gas. Al llegar a un nivel de energía un poco mas bajo del inicial, se pudieron condensar de la energía las primeras partículas elementales (protones, neutrones, etc). Esto ocurrió en los primeros minutos. La famosa ecuación de Einstein E = mc² al cuadrado, implica que se puede transformar materia en energía, como en un reactor nuclear, y también la energía puede condensarse en materia, como en este caso. A los 300 mil años, el nivel de energía fue lo suficientemente bajo como para permitir la formación de los primeros átomos.

La existencia protones, electrones y neutrones dispersos, que cuando se juntaron fue para formar los elementos químicos mas elementales: Hidrógeno, Helio y algo de litio. Nada mas se formo, en la proporción de 75% de hidrogeno, casi 25% de helio, y trazas de los otros elementos.

Aquella primera “sopa de plasma primordial” posibilitó que se juntaran protones y neutrones para formar el elemento más simple del Universo: El Hidrógeno,

Así, podemos partir de la base cierta de que, hasta donde sabemos, podemos pensar en el Universo durante aquellas primeras etapas de la expansión de Hubble estaba formado por dos únicos constituyentes: materia y radiación. La materia sufrió una serie de congelaciones al construir  gradualmente  estructuras más y más complejas. A medida que tienen lugar estos cambios en la formación de la materia, la manera en que interaccionan, materia y radiación cambian radicalmente. Esto, a su vez, desempeña un papel fundamental en la formación de galaxias.

La luz y otros tipos de radiación interaccionan fuertemente con partículas libres eléctricamente cargadas, del tipo de las que existían en el plasma que constituía el universo antes de que los átomos se formara. A causa de esta interacción, cuando la radiación se mueve por este plasma, colisiona con partículas, rebotando y ejerciendo una presión del mismo modo que las moléculas de aire, al rebotar sobre las paredes de un neumático, mantienen el neumático inflado. Si se diese el caso de que una conglomeración de materia del tamaño de una galaxia tratase de formarse antes de la congelación de los átomos, la radiación que traspasaría el material habría destruído el conglomerado, y, la radiación tendería a quedar atrapada dentro de la materia. Si tratase de salir, sufriría colisiones y rebotaría.

2º) Las galaxias no tuvieron tiempo de formarse. La Gravedad es la gran fuerza desestabilizadora del Universo, Nunca lo abandona del todo; siempre está actuando tratando de unir trazos de materia, En cierto sentido, la historia entera del Universo se puede pensar como un último y futil intento de superar la Gravedad.

Sería asombroso, dada la naturaleza universal de la fuerza gravitatoria, que no hubiera desempeñado un papel importante en la formación de las galaxias. Escribir sobre este apartado nos llevaría a tener que explicar muchas implicaciones que están presentes en la dinámica del universo en relación a la materia. De todas las maneras que la queramos mirar, la sensación que percibimos es la de que, en aquellos primeros momentos, podía existir “algo” (no sabemos qué) que generaba también, como la materia bariónica normal, fuerza gravitatoria.

        Inmensas turbulencias que generaban fuerzas eléctricas y moldeaba la materia y todo el entorno

3º) La turbulencia tampoco nos vale. El Impulso a través de la turbulencia es una idea simple, cuyas primeras versiones fueron aireadas alrededor de 1950. El postulado es: cualquier proceso tan violento y caótico como las primeras etapas del Big Bang no será como un río profundo y plácido, sino como una corriente de montaña, llena de espuma y turbulencias. En este flujo caótico podemos esperar encontrar remolinos y vórtices de gas. Lo cierto es que, en este maremagnun, era de todo punto imposible que las galaxias se pudieran formar.

4º) Las Galaxias no han tenido tiempo para formar cúmulos. Quizá estamos encontrando dificultades porque consideramos el problema de las galaxias desde un punto de vista muy estrecho. Quizá lo que deberíamos hacer es ver las cosas en una escala más grande y esperar que si entendemos como se forman los cúmulos de galaxias, la génesis de las galaxias individuales, se resolverá por sí misma. La idea nos conduce naturalmente a la cuestión de cómo se pueden haber formado concentraciones muy grandes de masa al comienzo de la vida del universo. Una de las ideas más sencillas sobre como puede haber sido el universo cuando los átomos se estaban formando es que no importa lo que estuviese pasando, la temperatura era la misma en todas partes. Este se llama modelo isotérmico.

Explicar aquí las implicaciones matemáticas a que nos llevaría explicar el modelo isotérmico, estaría bien pero, no parece imprescindible para finalizar este trabajo que, de manera sencilla, sólo trata de explicar que, las galaxias no se pudieron formar conforme a lo que hemos observado y sabemos del Universo, algo nos falta por saber y, alguna fuerza “oculta” debería haber estado allí presente para evitar que, la materia se dispersara con la expansión de Hubble y las galaxias se pudieran formar.

5º) Si la radiación marcha junto con la materia y la materia con las galaxias, la radiación de microondas cósmicas sería contradictoria. Si la radiación no se hubiera dispersado uniformemente, con independencia de la materia del universo, ¿dónde hubiera estado? siguiendo el procedimiento normal de la física teórica, consideraremos a continuación la tesis opuesta.

Supongamos que en el comienzo del universo materia y radiación estaban unidas. Si era así, allí donde se encontrara una concentración de masa, también habría una concentración de radiación. En la jerga de la Física se dice que esta situación es “adiabática”. Aparece siempre que tienen lugar en las distribuciones del gas cambios tan rápidos que la energía no puede transferirse fácilmente de un punto al siguiente.

Sabemos que,  para hacer galaxias,  la materia del universo tuvo que estar muy bien distribuída en agregados cuando se formaron los átomos. Pero, todo este resultado choca con uno de los hechos más notables del universo que conocemos. Si consideramos la radiación de microondas, que llega hasta nosotros desde la dirección del Polo Norte de la Tierra, y luego nos volvemos y miramos la radiación que viene  del Polo Sur, encontramos que son casi completamente idénticas. De esta notable uniformidad se deduce que cuando la radiación se despareja de la materia deberá de estar muy uniformemente distribuida por todo el universo.

El resultado final es este: lo que el proceso de formación de galaxcias requiere del entorno de microondas y lo que observamos de su uniformidad son cosas diametralmente opuestas. Lo primero requiere radiación para ser reunida con la materia; así, si la materia estuviera agrupada cuando los átomos se formaron, habría trazas de esa agrupación en el fondo cósmico de microondas de hoy.

Por otra parte, la uniformidad observada en el entorno de microondas implica que la radiación nunca podría haber estado tan agrupada; si lo hubiera estado, hoy no sería uniforme. Cuando se hacen detallados cálculos numéricos, los astrofísicos encuentran que es imposible conciliar estas dos exigencias en conflicto. La radiación de microondas no puede ser uniforme y no uniforme al mismo tiempo.

Todos los razonamientos anteriores nos llevan a pensar y demuestran muy claramente que, no podemos dar por supuesto un universo lleno de galaxias y, si de hecho lo está, debemos buscar la causa real que lo hizo posible. Explicar ese universo ha sido mucho más difícil de lo que muchos llegaron a pensar y, como se dice en el título de este trabajo, no tenemos una explicación, ni las razones de peso que justifiquen la presencia de las galaxias.

¿Qué había y estaba presente en el comienzo del Universo, que nosotros desconocemos pero que, hizo posible que las galaxias se pudieran formar?

Yo no lo se.

Estamos de nuevo en el punto de siempre: Nuestros conocimientos son limitados. Nuestra ignorancia… ¡Infinita!

emilio silvera

  Seguimos buscando nuestro origen

 

 

 

La célula viva es un sistema dinámico, en cambio constante en el cual las sustancias químicas se tornan ordenados por un tiempo en estructuras microscópicas, tan solo para disolverse nuevamente cuando otras moléculas se juntan para formar los mismos tipos de estructuras nuevamente, o para sustituirlas nuevamente en la misma estructura. Las organelas de las cuales las células están hechas no son más estáticas que la llama de una vela. En cualquier instante, la vela exhibe un patrón dinámico de casamientos y divorcios químicos, de procesos que producen energía y procesos que la consumen, de estructuras formándose y estructuras desapareciendo. La vida es proceso no una cosa.

¿Que serán, estos extraños cuerpos. Lo llaman Objeto de Hanny es una extraña y brillante nube de gas verde que ha intrigado a los astrónomos desde que se descubrió en 2007. La nube destaca cerca de una galaxia espiral porque un cuásar (un agujero negro supermasivo) en su núcleo la ha iluminado como si fuera un foco. Ahora está siendo estudiada con mucho más detalle gracias a las imágenes tomadas por el telescopio Hubble, que se han presentado en Seattle (EE UU).

Considerado uno de los objetos más extraños de los muchísimos observados en el espacio, en Hanny’s Voorwerp (en holandés), que tiene el tamaño de la Vía Láctea, el Hubble ha descubierto delicados filamentos de gas y un grupo de cúmulos de jóvenes estrellas. El color verde de la nube se debe al oxígeno ionizado.

Su descubridora, Hanny van Arkel, explicó en su blog que está encantada de asistir a la reunión de la Sociedad Americana de Astronomía , donde se han presentado las nueva imágenes, y en general, de haber entrado en contacto con el mundo de la astronomía. Ella es una profesora que descubrió la estructura celeste en 2007 mediante el proyecto Galaxy Zoo, que estimula la participación de no especialistas para que ayuden a clasificar las más de un millón de galaxias catalogadas en el Sloan Digital Sky Survey y las captadas por el propio Hubble en sus imágenes de campo profundo.

                                              Nuestro vecina más grande del Grupo Local

Un astrónomo persa, al-Sufi, ha sido reconocido como el primero en describir el débil fragmento de luz en la constelación Andrómeda que sabemos ahora que es una galaxia compañera de la nuestra. En 1780, el astrónomo francés Charles Messier publicó una lista de objetos no estelares que incluía 32 objetos que son, en realidad, galaxias. Estas galaxias se identifican ahora por sus números Messier (M); la galaxia Andrómeda, por ejemplo, se conoce entre los astrónomos como M31.

En la primera parte del siglo XIX, miles de galaxias fueron identificadas y catalogadas por William y Caroline Herschel, y John Herschel. Desde 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.

Plutón fue descubierto a raíz de una búsqueda telescópica iniciada en 1905 por el astrónomo estadounidense Percival Lowell, quien supuso la existencia de un planeta situado más allá de Neptuno como el causante de ligeras perturbaciones en los movimientos de Urano.

El camino que condujo a su descubrimiento se atribuye a Percival Lowell quien fundó el Observatorio Lowell en Flagstaff, Arizona y patrocinó tres búsquedas separadas del “Planeta X”, del que por cierto, aquí hemos hablado en alguna otra ocasión.

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 hacia 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 nuevo, parece que ésto último no sucederá nunca. La materia del Universo parece estar aproximadamente en la tasa del la Densidad Crítica.

El telescopio espacial Hubble enfocó regiones del espacio aparentemente vacías y negras, y después de muchos días de exposición obtuvo unas bellísimas fotos de galaxias muy lejanas, entre las cuales se distinguen unas cuantas pequeñas galaxias rojas, color que deben a un corrimiento al rojo tan elevado que se calcula por la ley de Hubble que su luz fue emitida hace unos 13000 millones de años. (foto recortada de foto cortesía de la NASA).

 

La galaxia se está acercando a nosotros a unos 300 kilómetros por segundo, y se cree que estará aquí aproximadamente en 3.000 millones de años cuando podría colisionar con la nuestra y fusionarse ambas formando una galaxia elíptica gigante. Claro que, no se está de acuerdo con la velocidad a la que Andrómeda, se acerca a nosotros. Según ésta nota, podría llegar cuando nuestro Sol, esté en la agonía de su final para convertirse en gigante Roja primero y enana Blanca después.

La semilla desde la que se desarrolló nuestro Universo fue una Bola de fuego de pura energía inmensamente densa e inmensamente caliente. La pregunta es, ¿cómo llegó esta bola de fuego hasta el tipo de materia bariónica que podemos ver alrededor de todos nosotros, mientras el Universo se expandía y se enfriaba? O, si se prefiere ¿de donde salieron los quarks y los leptones? Y, puestos a preguntar, esa materia oscura de la que tanto hablamos, ¿estaba ya allí cuando llegó la bariónica? Si no fuese así, ¿cómo se puedieron formar las Galaxias?

Creemos que conocemos la respuesta, aunque, en realidad, lo que sí tenemos es un modelo de cómo creemos que sucedió, ya que, como a menudo es el caso de las historias, la explicación es más especulativa cuanto más atrás en el tiempo miremos y, en el caso del Universo, esto también corresponde a las energías más altas que se tienen que considerar.

Nos vamos hacia atrás en el tiempo y ponemos señales y nombres como los del límite y tiempo de Planck, era hadrónica (quarks: protones y neutrones, etc.) y era leptónicas (electrones, muones y partícula tau con sus neutrinos asociados). Ahí amigos, está toda la materia que podemos ver. Sin embargo, ¿qué sabemos en realidad de la materia? No olvidemos que de la materia llamada inerte, provenimos nosotros cuyos materiales fueron fabricados en los hornos nucleares de las estrellas.

Científicos de EEUU detectan ondas gravitacionales que serían la primera evidencia directa de la inflación, el momento de la historia del universo en que en menos de un segundo pasó de ser un punto diminuto a convertirse en una inmensidad. Han captado los primeros momentos del Big Bang. De acuerdo con la teoría de la Relatividad de Einstein, aquel cataclismo debió generar ondas gravitacionales, una especie de ondas expansivas cuyos efectos, aunque débiles, aún podrían observarse ahora, 13.800 millones de años después. Los investigadores del experimento BICEP 2, un telescopio de microondas situado en pleno Polo Sur, dicen haber fotografiado esas ondas por primera vez. Estas ondas son “los primeros temblores del Big Bang”,según el CFA.

Esas sombras serían una especie de eco del big bang en las microondas, lo que pone en duda la validez de la popular teoría sobre el origen del Universo. El trabajo se publica en la edición del 1 de septiembre de 2006 del Astrophysical Journal.

Existen otros estudios llevados a cabo por observaciones realizadas con el observatorio orbital de la NASA WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe – prueba Wilkinson de la anisotropía en microondas), que tiene como objetivo estudiar la radiación cósmica de fondo. Para ello se estudiaron las sombras dejadas en esta radiación cósmica de fondo por 31 cúmulos de galaxias.

El Dr. Lieu, especialista en el tema expresa que “Estas sombras son algo bien conocido que había sido previsto hace años”, y es “el único método directo para determinar la distancia al origen de la radiación cósmica de fondo”, hasta ahora toda la evidencia apuntaba a que era originada por una gran bola de fuego denominada big bang y ha sido circunstancial.

Lieu menciona también que “si usted ve una sombra, indica que la radiación viene más allá del cúmulo de galaxias, y si no las ve, hay un problema, entre los 31 cúmulos estudiados, algunos mostraron el efecto de sombra y otras no”.

                                                                                         Diagrama del WMAP.

En estudios previos, se han reportado la presencia de este tipo de sombras en la radiación cósmica de fondo, estos estudios sin embargo no usaron los datos proporcionados por el WMAP el cual está diseñado y construido específicamente para estudiar esta radiación de fondo.

Si la teoría estándar de la creación del Universo o Big Bang es la correcta y la radiación cósmica de fondo viene a la Tierra desde los confines del Universo, los cúmulos masivos de galaxias que emiten rayos X, cercanos a la Vía Láctea, deberían mostrar todos, la presencia de estas sombras en la radiación cósmica de fondo.

 

Imagen del WMAP de la anisotropía de la temperatura del CMB.

Los científicos aseguran también que basados en todo el conocimiento, hasta ahora, de las fuentes de radiación y halos alrededor de los cúmulos de galaxias, es imposible que estos cúmulos galácticos puedan emitir microondas a una frecuencia e intensidad idénticos a la radiación cósmica de fondo.

La predicción de la radiación cósmica de fondo data del año 1948 y fue descubierta en 1965. La predicción del efecto de sombra fue realizada en 1969, por los científicos rusos Rashid Sunyaev y Yakov Zel’dovich. El efecto se crearía de la siguiente forma: los cúmulos de galaxias emiten luz en rayos X por acción de la gravedad de su centro, que atrapa gas y lo calienta enormemente. Este gas es tan caliente que pierde sus electrones, o sea que se ioniza, produciendo, a su vez, enormes espacios llenos de electrones libres. Estos electrones libres interactúan con los fotones individuales de la radiación cósmica de fondo, originando con esto la desviación de sus trayectorias originales y produciendo el efecto de sombra.

Como veréis, siempre habrán motivos más que sobrados para la polémica y, a medida que se avanza la polémica crece, toda vez que, esos avances, dejan al descubierto muchas de las creencias largamanete asentadas que ahora, con las nuevas tecnologías, podemos descubrir que, en realidad, eran distintas de como se habían imaginado.

             ¿Que hace la Entropía con nosotros?

¿Como la combatimos? Mediante la reproducción de nuevos seres para crear Entropía negativa

Si hablamos del Universo no podemos olvidar “El Tiempo” con su hermana “La Entropía” destructora de todo lo que existe que, a medida que el primero transcurre, la segunda lo transforma todo. Debemos aprovechar ese corto espacio de tiempo que nos otorga el transcurrir entre las tres imágenes de arriba, sin no sabemos aprovecharlos…¿para qué estamos aquí? ¿Acaso será cierto que todo comenzó con la explosión de una singularidad que produjo lo que llamamos big bang?

Sí, es posible que todo comenzara así. Sin embargo, nadie lo puede asegurar. Y, algunos dicen que somos uno de tantos universos que en el Multiverso están. Si eso fuese así ¿Habrá otros seres en esos otros universos?

¿Será ésta la última frontera? No,  creo que no, el Universo que nosotros conocemos, por mucho que corramos tras él, nunca podremos alcanzar el final. Siendo así, hablar de la última frontera, es…, al menos, arriesgado. No conocemos bien ni los objetos que pueblan nuestro propio Sistema solar, esos mundos enormes y gaseosos que, a su vez, están rodeados de otros pequeños mundos en los que, posiblemente, la vida esté presente. Sin embargo, nos permitimos hablar de los confines del Universo situados en lugares inaccesibles para nosotros. Bueno, al menos de momento. Incluso algún grupo de astrónomos han realizado un trabajo queriendo llegar a los confines del Universo y, de manera sorprendente, han declarado que mucho más allá, han detectado la presencia de un inmenso bloque de materia que, según todos los indicios… ¡Es otro Universo!

El poco tiempo que estamos aquí, si podemos disfrutar de Imágenes como ésta, de nuestra amiga Anadelagua, lo podemos dar por bien empleado. Vistas así consiguen sacar de nosotros lo mejor y, si eso es así (que lo es), miremosla durante un largo rato, si es posible oyendo cantar a Sarah brightman, oyendo el Sueño de las Hadas de Eyna, o, cualquier otra melodía que nos eleve el Alma para que nos transporte a otro mundo sin salir de este mundo nuestro.

¡Que sentimiento de paz! ¡De simbiosis con la Naturaleza!

emilio silvera

Einstein tuvo pronto que modificar ligeramente sus ecuaciones de universo, pues estas no eran compatibles con la ley de la conservación de la energía. Esto constriñó a Einstein a modificar sus ecuaciones de Universo, que adquirieron su forma definitiva tras la publicación en 1915 del artículo Aplicación de la teoría de la relatividad general al campo gravitatorio:

En la imagen se reproducen las ondas gravitatorias emitidas por una estrella durante su colapso. En las ecuaciones de Einstein se descubre el misterioso proceso que ocurre en las estrellas al final de sus vidas y de como se convierten en agujeros negros.

¿Qué sería de la cosmología actual sin la ecuación de Einstein de la Relatividad General? Es la ecuación de Einstein donde el tensor energía-momento mide el contenido de materia-energía, mientras que es el Tensor de curvatura de Riemann contraído nos dice la cantidad de curvatura presente en el hiperespacio. La cosmología estaría 100 años atrás sin esta ecuación.

Los físicos teóricos realizan un trabajo impagable. Con imaginación desbordante efectúan continuamente especulaciones matemáticas referidas a las ideas que bullen en sus mentes. Claro que, de tener éxito, no sería la primera vez que descubrimientos teóricos en la ciencia física terminan dando en el clavo y dejando al descubierto de manera espectacular lo que realmente ocurre en la naturaleza. Los ejemplos son muchos:

Alguna vez se dijo que, los físicos teóricos son seres superiores porque viven en las nubes. Ahí tenemos a Feynmann inmerso en su mundo de ecuaciones que quieren profundizar en el “universo” cuántico de las partículas subatómicas que se encuentran en las entrañas de la materia.

• Planck, con su cuanto de acción, h, que trajo la mecánica cuántica.
• Einstein, con sus dos versiones de la relatividad que nos descubrió un universo donde la velocidad estaba limitada a la de la luz, donde la energía estaba escondida, quieta y callada, en forma de masa, y donde el espacio y el tiempo se curva y distorsiona cuando están presentes grandes objetos estelares. Además, nos dijo la manera de conseguir que el tiempo transcurriera más lentamente y nos avisó de la existencia de agujeros negros.
• Heisemberg nos abrió los ojos hacia el hecho de que nunca podríamos saberlo todo al mismo tiempo, su Principio de Incertidumbre dejó al descubierto nuestras limitaciones.
• Schrödinger, con su función de onda probabilística, que por medio de una ecuación matemática nos ayuda a encontrar la situación de una partícula.
• P. Dirac, el físico teórico y matemático que predijo la existencia de la antimateria. Poco después de publicar su idea, descubrieron el positrón.

Así podríamos continuar elaborando una lista interminable de logros científicos que comenzaron con simples especulaciones deducidos de la observación sumada a la imaginación. Son muchas las cuestiones en las que, los físicos teóricos nos llevan a viajes alucinantes.

Esto es precisión en la medida: El electrón es una esfera perfecta, más o menos una parte en un billón. El resultado procede del último experimento en una larga lista para estudiar la forma de la partícula fundamental que porta la carga eléctrica.

Otros postulan que un electrón no es un “punto” sin estructura interna y de dimensión cero, sino una cuerda minúscula que vibra en un espacio-tiempo de más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría a nivel “microscópico” se percibiría que el electrón no es en realidad un punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse, puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o un quark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría M pretenden alejarse de la concepción del punto-partícula.

Actualmente, la teoría de cuerdas es la más considerada para tener una teoría unificada o Teoría del todo, es decir, una teoría capaz de describir todos los fenómenos ocurridos en la naturaleza debido a las cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza gravitacional, la fuerza electromagnética y las fuerzas de interacción nuclear fuerte y débil.

El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, al que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden 6 dimensiones compactificadas en forma de variedad de Calabi-Yau. Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e inobservables en la práctica.

La inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que éstas están compactificadas, y sólo son relevantes a escalas tan pequeñas como la longitud de Planck. Igualmente con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejan a partículas puntuales.

Uno de los problemas ligados a las supercuerdas y que más resalta es el que tiene que ver con la propia pequeñez de las cuerdas, esos infinitesimales objetos vibrantes. Mientras más pequeño es algo, más difícil es de ver. Estas cuerdas son tan pequeñas que nuestra actual tecnología no es suficiente para bajar a esa escala microscópica para permitirnos experimentar en esas dimensiones; la energía necesaria para ello, no está a nuestro alcance en el mundo actual. Esa es la frustración de sus creadores y adeptos; no pueden demostrarla o ver si están equivocados. En la ciencia, no basta con sólo una bonita teoría bien elaborada y de fascinante presencia; hay que ir más allá, experimentar y comprobar con certeza lo que nos está diciendo.

             ¿Existen en nuestro Universo dimensiones ocultas?

La teoría es avanzada y tiene problemas que se encuentran dentro de los enunciados de sus propios conceptos. Para desarrollar su formulación es necesario aplicar al menos diez dimensiones y, en algunos casos, se ha llegado hasta un número de veintiséis: sólo vemos tres dimensiones de espacio y una de tiempo, el resto de dimensiones adicionales están enroscadas en el límite de Planck e invisibles para nosotros, ya que en el Big Bang, las dimensiones que podemos ver se expandieron, mientras que las otras permanecieron compactadas. Hay numerosas explicaciones que tratan de decirnos el motivo de que estas dimensiones permanecieran en su estado primitivo, pero ninguna parece muy convincente.

            ¿Sabremos alguna vez comprender la verdadera naturaleza del Universo?

Sin embargo, y a pesar de tantos inconvenientes, cada día que pasa la teoría M tiene más amigos. Parece la única candidata seria a que algún día se convierta en la teoría de Todo. En ella encontramos todas las fuerzas, explica todas las partículas y la materia, la relatividad, la mecánica cuántica y también la luz; están allí presentes, perfectamente encajadas en una perfecta simetría y sin que surjan infinitos sin sentido como ocurre con otras teorías. Es la esperanza de muchos, la llave que necesitamos para abrir la puerta hacia el futuro.

En el universo en que vivimos, nada desaparece; con el tiempo se cumplen los ciclos, todas las cosas y se convierten en otras distintas, es un proceso irreversible. Nada se destruye, simplemente cambia y, de esa manera, la materia “inerte” llega a convertirse en materia evolucionada hasta el punto de adquirir “vida” y ser consciente. Todo comienza en lugares como el que abajo podeis contemplar. Ahí se forman y nacen las estrellas que, más tarde, durante la secuencia principal y también al final de sus vidas, crean materiales complejos y rregresan a su origen de Nebulosas, mientras la mayor parte del material que la conforma, queda convertida (dependiendo de su masa) en una enana blanca, estrella de neutrones o agujero negro.

Las Nebulosas como estas donde el gas hidrógeno es el protagonista al hacer posible el nacimiento de nuevas estrellas mediante la compleja unión del gas con nubes de polvo creando intensas zonas de radiación ultravioleta que ionizan toda la región circundante, todo ello, forma una amalgama con la rojiza emisión nebular excitada por la energética radiación de las estrellas nuevas que inciden en las oscuras nubes de polvo haciéndolas radiantes hasta formar una azulada nebulosa de reflexión.

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

              Sería asombroso el que pudiéramos contemplar como se forman las estrellas

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

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

La Tierra, un objeto minúsculo en comparación con esos objetos súper masivos estelares, genera una fuerza de gravedad que, para escapar de ella, una nave o cohete espacial tiene que salir disparado desde la superficie terrestre a una velocidad de 11,18 km/s; el sol exige 617’3 km/s. Es lo que se conoce como velocidad de escape, que es la velocidad mínima requerida para escapar de un campo gravitacional que, lógicamente, aumenta en función de la masa del objeto que la produce. El objeto que escapa puede ser una cosa cualquiera, desde una molécula de gas a una nave espacial. La velocidad de escape de un cuerpo 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. Un objeto que se mueva con una velocidad menor que 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 y rompe la atadura en que la mantenía sujeto al planeta, la estrella o el objeto que emite la fuerza gravitatoria.

La mayor velocidad que es posible alcanzar en nuestro universo es la de la luz, c, velocidad que la luz alcanza en el vacío y que es de 299.792.458 metros por segundo.

Pues bien, es tal la fuerza de gravedad que genera un agujero negro que, ni la luz. puede escapar de allí; la singularidad la absorbe, la luz desaparece en su interior, de ahí su nombre, agujero negro, cuando la estrella supermasiva se contrae, llega a un punto que desaparece de nuestra vista. De acuerdo con la relatividad general, cabe la posibilidad de que una masa se comprima y reduzca sin límites su tamaño y se auto confine en un espacio infinitamente pequeño que encierre una densidad y una energía infinitos. Allí, el espacio y el tiempo dejan de existir.

Las singularidades ocurren en el Big Bang, en los agujeros negros y (si finalmente se produjera -que parece que no) en el Big Crunch (que se podría considerar como una reunión de todos los agujeros negros generados por el paso del tiempo en el universo y que nos llevaría a un final del que emergería un nuevo comienzo).

He leído en alguna parte, en relación a los agujeros negros, cosas como éstas: “…las condiciones únicas que se dan más allá del horizonte de sucesos (el punto de no retorno pasado el cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar de su gravedad) de ciertos agujeros negros hace posible, en teoría, la existencia de vida y que ésta evolucione hasta dar lugar a civilizaciones avanzadas.” Bueno, sabemos poco pero, que dentro del agujero negro pueda existir y evolucionar la vida…es muy dudoso.

Las singularidades de los agujeros negros están rodeados por una circunferencia invisible a su alrededor que marca el límite de su influencia. El objeto que traspasa ese límite es atraído, irremisiblemente, hacia la singularidad que lo engulle, sea una estrella, una nube de gas o cualquier otro objeto cósmico que ose traspasar la línea que se conoce como horizonte de sucesos del agujero negro.

Un gran agujero negro tragándose una estrella fue observado por primera vez con un telescopio de la Nasa, en la constelación del Dragón, a cuatro mil millones de años luz de la Tierra.

“El objeto fue llamado Swift J164449.3+57345. Fenómenos como este suceden cada 100 millones de años y son conocidos como “chorros relativísticos”, que pueden tener una dimensión de cientos de años luz.” Está claro que, cuando se escribe sobre estos temas, muchos son los que se toman licencias literarias que nada tienen que ver con la realidad, ya que, no tenemos forma de saber con qué frecuencia se producen estos fenómenos que, según creo, son más cotidianos y habituales de lo que algunos puedan pensar.

            Karl Schwarzschild.

La existencia de los agujeros negros fue deducida por Schwarzschild, en el año 1.916, a partir de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general. Este astrónomo alemán predijo su existencia, pero el nombre de agujero negro se debe a Wehleer.

Así, el conocimiento de la singularidad está dado por las matemáticas de Einstein y más tarde por la observación de las señales que la presencia del agujero generan. Es una fuente emisora de rayos X que se producen al engullir materia que traspasa el horizonte de sucesos y es atrapada hacia la singularidad, donde desaparece para siempre sumándose a la masa del agujero cada vez mayor.

En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha sido detectado un enorme agujero negro, ya muy famoso, llamado Cygnus X-1.

¡Agujero Negro a la vista!

 

 

Usando un vasto conjunto de radiotelescopios, han realizado una medida directa de la distancia a Cygnus X-1, permitiéndoles concluir la masa de la estrella oscura que resulta ser tan grande que solo puede ser un A.N. También han descubierto que gira más rápido que la mayor parte de sus compañeros.

Fue identificado por primera vez como posible anfitrión de un agujero negro en 1971, Cygnus X-1 fue una de las primeras fuentes de rayos-X descubiertas por los astrónomos. Por fortuna, Cygnus X-1 emite ondas de radio y un equipo de estudiosos apuntaron al objeto con el conjunto de Líneas Muy Grandes (VLBA) que consta de diez radiotelescopios de 25 metros dispersos desde Nueva Inglaterra y las Islas Vírgenes a California y Hawai. Este enorme conjunto mide posiciones 100 veces mejor que el Telescopio Espacial Hubble.

Cygnus X-1 produjo resultados maravillosos y, el equipo pudo lograr una distancia de mucha precisión. La Paralaje indicó que Cygnus X-1 está a 6.050 años ñuz de la Tierra, con una incertidumbre de sólo 400 años-luz. A partir de esto, los astrónomos dudeucen que la estrella oscura es 14,8 veces más masiva que el Sol; la incertidumbre es sólo de una masa solar, por lo que el objeto está muy por encima de la linea divisoria de las estrellas de neutrones y los agujeros negros. La estrella Azul que la orbita es aún más masiva, con unas 19 masas solares.

Después de todo, la velocidad de la luz, la máxima del universo, no puede vencer la fuerza de gravedad del agujero negro que la tiene confinada para siempre. En nuestra galaxia, con cien mil años luz de diámetro y unos doscientos mil millones de estrellas, ¿cuántos agujeros negros habrá? Para mí, la cosa está clara: el tiempo es imparable, el reloj cósmico sigue y sigue andando sin que nada lo pare, miles o cientos de miles, millones y millones de estrellas súper masivas explotarán en brillantes supernovas para convertirse en temibles agujeros negros. Si eso es así como parece, llegará un momento que el número de agujeros negros en las galaxias será de tal magnitud que comenzarán a fusionarse unos con otros hasta que todo el universo se convierta en un inmenso agujero negro, una enorme singularidad, lo único que allí estará presente será: la gravedad. Así dice que era al principio, cuando surgió el Big bang.

 

Aquí tenemos una estrella supermasiva con más de 150 masas solares. Dentro de ese conglomerado de gas y polvo se esconde Eta Carinae que, eyecta material al Espacio Interestelar para no morir.

 

¡La Gravedad! Esa fuerza de la naturaleza que ahora está sola, no se puede juntar con las otras fuerzas que, como se ha dicho, tienen sus dominios en la mecánica cuántica, mientras que la gravitación residen en la inmensidad del cosmos; las unas ejercen su dominio en los confines microscópicos del átomo, mientras que la otra sólo aparece de manera significativa en presencia de grandes masas estelares. Allí, a su alrededor, se aposenta curvando el espacio y distorsionando el tiempo. La Gravedad es la que determina la geometría del Universo.

Esa reunión final de agujeros negros (si finalmente sucediera) sería la causa de que la Densidad Crítica sea superior a la ideal. La gravedad generada por el inmenso agujero negro que se irá formando en cada galaxia tendrá la consecuencia de parar la expansión actual del universo. Todas las galaxias que ahora están separándose las unas de las otras se irán frenando hasta parar y, despacio al principio pero más rápido después, comenzarán a recorrer el camino hacia atrás. Finalmente, toda la materia será encontrada en un punto común donde chocará violentamente formando una enorme bola de fuego, el Big Crunch. Otra singularidad inicial de la que surgirá, un nuevo Universo.

Algunos objetos del Universo pueden llegar a ser inmensos. Comparación de planetas en tamaños, tenemos aquí a la Tierra que supera a Venus, Marte, Mercurio y el pequeño Plutón.

Claro que, la inmensa Tierra nos está dando una imagen engañosa de su grandeza que, al ser comparadas con otros objetos planetarios, no queda bien parada. Aquí vemos a la tierra diminuta al lado de neptuno, Urano, Saturno y la gigante Júpiter…

Si hablamos del Sol, nuestra estrella, y lo comparamos con el tamaño de la Tierra,podemos ver que incluso Júpiter, el gigante gaseoso, resulta ser minúsculo al lado de la estrella.

Pero no ya nuestro Sol, una simple estrella mediana, sino que, el mismo Sirius, esa estrella blanca enorme y luminosa, se nos queda pequeña al compararla con Pollux o Arcturus, no digamos en qué se nos queda nuestro Sol ante estas gigantescas estrellas pero, hay mucho más.

Si miramos la imagen de abajo, ya no se ve donde quedó el Sol,el mismo arcturus parece rídiculo al lado de las grandes Rigel y Aldebaran, y, si nos detenemos en Betelgeuse o Antares, nos podemos marear ¡Qué enormidades!

Antes de comentar el muestrario de estrellas de arriba, hablábamos del posible Big Crunch y el final del Universo pero, antes de que eso llegue, tendremos que resolver el primer problema: la muerte del Sol. Los científicos se han preguntado a veces qué sucederá eventualmente a los átomos de nuestros cuerpos mucho tiempo después de que hayamos muerto. La posibilidad más probable es que nuestras moléculas vuelvan al Sol. En trabajos anteriores he explicado el destino del Sol: se agotará su combustible de hidrógeno y fusionará helio; se hinchará en gigante roja y su órbita es probable que sobrepase la Tierra y la calcine; las moléculas que hoy constituyen nuestros cuerpos serán consumidas por la atmósfera solar. Bueno, eso será si aún estamos aquí y no hemos sido capaces de escapar a otros mundos.

El final de nuestro Sol cuando finalice su ciclo en la secuencia principal, será convertirse primera en gigante roja, expulsar material que formará nebulosa planetaria y, finalmente, se contraerá hasta que se degeneren los electrones y frene su implosión, quedando como una enana blanca masiva de alta radiación ultravioleta que se irá apagando con el paso del tiempo.

Carl Sagan pinta el cuadro siguiente:

Dentro de algunos miles de millones de años, el pequeño Sol que vemos en el recuadro abajo a la izquierda, se transformará en la Gigante roja de la imagen, Engullirá Mercurio y Venus y propçbablemente la Tierra, antes las temperaturas subirán tanto que los océanos se evaporarán, y, la vida, tal como la conocemos… ¡Desaparecerá! Antes de que eso llegue… ¡Habrá que buscar nuevos alojamientos en otros mundos!

“Dentro de miles de millones de años a partir de ahora, habrá un último día perfecto en la Tierra… Las capas de hielo Ártica y Antártica se fundirán, inundando las costas del mundo. Las altas temperaturas oceánicas liberarán más vapor de agua al aire, incrementando la nubosidad y escondiendo a la Tierra de la luz solar retrasando el final. Pero la evolución solar es inexorable. Finalmente los océanos hervirán, la atmósfera se evaporará en el espacio y nuestro planeta será destruido por una catástrofe de proporciones que ni podemos imaginar.”

En una escala de tiempo de varios miles de millones de años, debemos enfrentarnos al hecho de que la Vía Láctea, en la que vivimos, morirá. Más exactamente, vivimos en el brazo espiral Orión de la Vía Láctea. Cuando miramos al cielo nocturno y nos sentimos reducidos, empequeñecidos por la inmensidad de las luces celestes que puntúan en el cielo, estamos mirando realmente una minúscula porción de las estrellas localizadas en el brazo de Orión. El resto de los 200 mil millones de estrellas de la Vía Láctea están tan lejanas que apenas pueden ser vistas como una cinta lechosa que cruza el cielo nocturno.

Por aquí andamos nosotros, una región relativamente tranquila y preciosa. En el Brazo espiral de Orión a 30.000 a.l. del Centro Galáctico

Aproximadamente a dos millones de años luz de la Vía Láctea está nuestra galaxia vecina más cercana, la gran galaxia Andrómeda, casi dos veces mayor que nuestra galaxia. Las dos galaxias se están aproximando a 125 km/s, y chocarán en un periodo de 5 a 10.000 millones de años. Como ha dicho el astrónomo Lars Hernquist de la Universidad de California en Santa Cruz, esta colisión será “parecida a un asalto. Nuestra galaxia será literalmente consumida y destruida”.

Así las cosas, no parece que la Humanidad del futuro lo tenga nada fácil. Primero tendrá que escapar, dentro de unos 4.000 millones de años del gigante rojo en que se convertirá el Sol que calcinará al planeta Tierra. Segundo, en unos 10.000 millones de años, la escapada tendrá que ser aún más lejana; la destrucción será de la propia galaxia que se fusionará con otra mayor sembrando el caos cósmico del que difícilmente se podría escapar quedándonos aquí. Por último, el final anunciado, aunque para más largo tiempo, es el del propio universo que, por congelación o fuego, tiene los eones contados.

emilio silvera