¿Dónde estaremos nosotros para cuando esto llegue?

A mí, particularmente, me da mucho miedo un futuro en el que las máquinas sean imprescindibles. En este mismo momento ya casi lo son. ¿Qué haríamos sin ordenadores que mediante sus programas dirigen fábricas, llevan todo el movimiento de las Bolsas del mundo y de los bancos, dirigen los satélites del espacio, llevan a cabo complicadas operaciones quirúrgicas y montan y ensamblan elaborados mecanismos industriales? El mundo quedaría fuera del control humano.

 

 

                 Robots que superen a los humanos: No necesitan comer ni dormir, no tienen enfermedades, poseen más fuerza que cualquiera de nosotros, la radiación del espacio no les afecta, llevan cerebros positrónicos con microchips que le facilitan todas las respuestas.. ¿Para que nos querrían entonces?

Pienso en un mundo mucho más avanzado, dentro de 500 – 1.000 años. ¿Qué habrá pasado con los robots?, máquinas cada vez más perfectas que llegarán a auto-fabricarse y repararse. ¿Cómo evolucionarán a partir de esos procesadores inteligentes de la nanotecnología? ¿Llegarán algún día a pensar por sí mismas? Ahí puede estar uno de los grandes peligros de la Humanidad.

 

Aquí dejo un resumen del pensamiento de Roger Penrose sobre este tema tan interesante que, nos regala en su LIbro Las Sombras de la Mente.

¿EL HOMBRE O EL ROBOT?

He dado muchas vueltas a la IA y a la consciencia de los seres vivos. Las conclusiones a las que he podido llegar son que el pensamiento consciente debe involucrar componentes que no pueden ser siquiera simulados adecuadamente por una mera computación; menos aún podría la computación por sí sola, provocar cualquier sentimiento o intención consciente. En consecuencia, la mente debe ser realmente algo que no puede describirse mediante ningún tipo de términos computacionales.

Bien es verdad que no tenemos una comprensión científica de la mente humana. Sin embargo, esto no quiere decir que el fenómeno de la consciencia deba permanecer fuera de la explicación científica. Ya se están buscando caminos científicos para dar esa explicación del misterio más profundo (seguramente) del Universo.

La comprensión es, después de todo, de lo que trata la ciencia; y la ciencia es mucho más que la mera computación mecánica, enfatiza que la Ciencia no se limita a realizar cálculos  o procesar datos. sino que busca entender el mundo que nos rodea y sus fenómenos. La comprensión profunda, más allá de la mera manipulación de información, es el núcleo de la actividad científica. 

¿Cuál es el campo de acción de la ciencia? ¿Son solamente los atributos materiales de nuestro Universo los que son abordables con sus métodos, mientras nuestra existencia mental debe quedar para siempre fuera de su alcance? ¿O podríamos llegar algún día a una comprensión científica adecuada del profundo misterio de la mente? ¿Es el fenómeno de la consciencia humana algo que está más allá del dominio de la investigación científica, o podrá la potencia del método científico resolver algún día el problema de la propia existencia de nuestro yo consciente?

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Lo que en ese pequeño espacio de nuestro cuerpo pueda pasar… ¡No tiene explicación científica! El Cerebro y la Mente… ¡Un gran misterio! Conexiones sin fin, “fabrica de ideas, pensamientos y… sentimientos

Hipocampo neuronal, sinapsis sin fin

No es fácil entender la complejidad que conlleva el enmarañado entramado de un cerebro humano, y, de hecho, hasta hace unos pocos años, no hemos comenzado a entender (parcialmente) sus mecanismos. La energía es la base principal del funcionamiento de todo lo que en el Universo es, y, nuestro cerebro, no podía ser menos. Así que, las células del cerebro invadidas por las mitocondrias reciben de estos invasores que parecen vivir pacíficamente en simbiosis con la célula, lo que necesitamos.

 Hilos invisibles nos conectan al Universo del que somos parte.

Científicos han descubierto pruebas de un gran filamento de material que conecta la Vía Láctea con otras agrupaciones de galaxias y con el Universo entero.

Nuestra mente que está en contacto directo con el Universo del que forma parte, desarrolla funciones de inexplicable consecuencias, como por ejemplo la meditación, la comprensión, los pensamientos, y, en definitiva, podríamos decir que es el motor que nos mueve y hace posible nuestro desarrollo y evolución.

De la Mente pueden surgir maravillas que ni podemos imaginar

La Naturaleza de la mente es el misterio más profundo de la humanidad y, seguramente, del Universo. Se trata, además de un enigma de proporciones gigantescas, que se remonta a milenios atrás, y que se extiende desde el centro del cerebro hasta los confines del Universo. Es un secreto que provocó vértigo y depresión en alguna de las mentes más preclaras de algunos de los filósofos y pensadores más grandes que en el mundo han sido. Sin embargo, este amplio vacío de ignorancia está, ahora, atravesado, por varios rayos de conocimiento que nos ayudará a comprender cómo se regula la energía mental.

Aunque puede que no sepamos que es la mente, sabemos algunas cosas sobre el cerebro. Está formado por una red, una increíble maraña de “cables” eléctricos que serpentean a través de una gran cantidad de “sustancias” neuroquímicas. Existen quizás cien mil millones de neuronas en el cerebro humano, tantas como estrellas hay en la Vía Láctea, y, cada una de ellas recibe datos eléctricos de alrededor de mil neuronas, además de estar en contacto y en comunicación con unas cien mil neuronas más.

Sinapsis neuronales sin fin

Botón sináptico. Zonas activas y Densidades postsinápticas en rojo. Reconstrucción 3D luego de Microscopía electrónica

“Una sinapsis eléctrica es aquella en la que la transmisión entre la primera neurona y la segunda no se produce por la secreción de un neurotransmisor, como en las sinapsis químicas, sino por el paso de iones de una célula a otra a través de uniones gap, pequeños canales formados por el acoplamiento de complejos proteicos, basados en conexiones, en células estrechamente adheridas.

La sinapsis eléctrica es la más común en los vertebrados menos complejos y en algunos lugares del cerebro de los mamíferos. Las membranas celulares de las neuronas presináptica y postsináptica están íntimamente en contacto, a través de uniones comunicantes o nexus las cuales cuentan con canales moleculares por los que pasan los iones. Así el impulso nervioso se transmite directamente de una célula a otra. Son más rápidas que las sinapsis químicas pero menos plásticas; son menos propensas a alteraciones o modulación porque facilitan el intercambio entre los citoplasmas de iones y otras sustancias químicas. En los vertebrados son comunes en el corazón y el hígado.

Las sinapsis eléctricas tienen tres ventajas muy importantes:

1. La sinapsis eléctrica posee una transmisión bidireccional de los potenciales de acción,
2. En la sinapsis eléctrica hay una sincronización en la actividad neuronal, lo cual hace posible una acción coordinada entre ellas.
3. La comunicación es más rápida en la sinapsis eléctrica , debido a que los potenciales de acción pasan a través de un canal iónico proteico directamente sin necesidad de la liberación moléculas.”

El suministro de datos que llega en forma de multitud de mensajes procede de los sentidos, que detectan el entorno interno y externo, y luego envía el resultado a los músculos para dirigir lo que hacemos y decimos. Así pues, el cerebro es como un enorme ordenador que realiza una serie de tareas basadas en la información que le llega de los sentidos. Pero, a diferencia de un ordenador, la cantidad de material que entra y sale parece poca cosa en comparación con la actividad interna. Seguimos pensando, sintiendo y procesando información incluso cuando cerramos los ojos y descansamos.

La unidad a partir de la cual se configuran todas las fabulosas actividades del cerebro es una célula del mismo, la neurona. Las neuronas son unas células fantásticamente ramificadas y extendidas, pero diminutas, tan diminutas son que, como hemos dicho tantas veces cada uno de nosotros poseemos unos cien mil millones de ellas, tantas, como estrellas hay en la Vía Láctea (lo repito de nuevo porque tal inmensidad, nunca dejará de asombrarme).

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                      El hombre se ha preguntado durante largo tiempo, “¿de qué está hecho el mundo?”

Ahora sabemos que, no sólo nuestro mundo, sino todo el inmenso Universo, está hecho de pequeños objetos infinitesimales a las que hemos denominado partículas subatómicas y que forman varias familias. Unas son más elementales que otras y según, a qué familia pertenezcan, atienden o se rigen por una u otra fuerza elemental.

Son los constituyentes fundamentales de toda la materia del Universo (por lo menos de toda la materia conocida y que podemos detectar formando estrellas y mundos, galaxias o seres vivos). Hemos podido llegar a saber que, de esas briznas de materia se forman los núcleos que, rodeados de electrones conforman los átomos de la materia.

Los grupos de  átomos conforman las moléculas que son las unidades fundamentales de los compuestos químicos pero, comencemos por los núcleos atómicos:

Muchas son las veces que aquí mismo he podido explicar, que los quarks u y d se hallan en el interior de los nucleones y, por tanto, su hábitat está en los núcleos atómicos donde se encuentran confinados y, en realidad, no intervienen directamente  en las propiedades de los núcleos. Sin embargo, no podemos olvidar que la fuerza nuclear fuerte está ahí reteniendo a los quarks por medio de los gluones y, eso hace que, el núcleo sea estable.

El núcleo atómico es de carga positiva y está compuesto por nucleones. Los nucleones se dividen en protones y nucleones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva mientras que los neutrones tienen una carga neutra. La importancia del núcleo atómico radica en que constituye la mayor parte de un átomo y sus protones indican el tipo de elemento químico que se observa.

En el núcleo atómico se reúne toda la carga positiva y la masa del átomo. El núcleo atómico se caracteriza por poseer casi la masa total de un átomo (más de 99%).

 

Los núcleos atómicos constituyen un tipo de materia que, aisladamente, de forma individual (si exceptuamos el protón), siempre están en ambientes muy energéticos, por ejemplo, en el interior de las estrellas. En nuestro entorno terráqueo, es raro encontrar núcleos aislados, sino parcial o totalmente confinados dentro de los átomos.

Sabemos que el número de especímenes atómicos es limitado, existiendo ciertas razones para suponer que hacia el número atómico 173 los correspondientes núcleos serían inestables, no por razones intrínsecas de inestabilidad “radiactiva” nuclear, sino por razones relativistas. Ya señalé en otros escritos que, el número de especies atómicas, naturales y artificiales, es de unos pocos miles, en cambio, el número de moléculas conocidas hasta ahora comprenden unos pocos millones de especímenes, aumentando continuamente el número de ellas gracias a la síntesis que se lleva a cabo en numerosos laboratorios repartidos por todo el mundo.

                       Fórmula química y modelo molecular de Hidrógeno, Agua, amoníaco, metano….

Una molécula es una estructura, con individualidad propia, constituida por un conjunto de núcleos y sus  electrones. La molécula más sencilla es la de Hidrógeno que tiene dos electrones, hasta las más complejas como las de las proteínas, con muchos miles de ellos, existen toda una gama de varios millones. Esta extraordinaria variedad de especies moleculares contrasta con la de las especies nucleares e incluso atómicas.

Desde el punto de vista de la información, las especies moleculares la poseen en mucho mayor grado que las nucleares o atómicas. Dejando aparte los núcleos, la información que soportan los átomos se podría atribuir a la distribución de su carga eléctrica, y en particular a los electrones más débilmente ligados. Concretando un poco más, se podría admitir que la citada información la aportan los orbitales atómicos, pues son precisamente estos orbitales los que introducen diferencias “geométricas” entre los diferentes electrones “corticales”.

                                                                          Orbitales atómicos

En términos electrónicos, la información se podría considerar proporcionada por un campo de intensidad y densidad eléctrica, con valles, cimas y collados, es decir, curvas isoeléctricas equivalentes formalmente a las de nivel en topografía. Parece razonable suponer que cuanto más diversos sean los átomos de una molécula, más rica y variada podrá ser la información que pueda soportar. La enorme diversidad de formas, colores, comportamientos, que acompañan a los objetos, incluidos los vivientes, sería una consecuencia de la riqueza en la información que soportan las moléculas. Ello explicaría que las moléculas de la vida sean en general de grandes dimensiones (macromoléculas). La inmensa mayoría de ellas contienen Carbono. Debido a su tetra-valencia y a la gran capacidad que posee dicho átomo para unirse consigo mismo, dichas moléculas pueden considerarse como un esqueleto formado por cadenas de esos átomos.

Molécula de Carbono

Molécula de Silicio

                       Molécula de Fósforo                            Molécula de Boro

Sí, lo sé, el Carbono no es el único átomo con capacidad para formar los citados esqueletos. Cercanos al Carbono en la Tabla Periódica de Elementos, el Silicio, Fósforo y Boro comparten con dicho átomo esa característica, si bien en un grado mucho menor. Si nos referimos al Silicio, diremos que las moléculas que dicho átomo forma con el Oxígeno y otros átomos, generalmente metálicos, poseyendo gran nivel de información, difieren, en varios aspectos, de las moléculas orgánicas, es decir, de las que poseen un esqueleto de átomos de Carbono. El mundo de los silicatos es de una gran diversidad, existiendo centenares de especies minerológicas.

Esas diferencias se refieren, fundamentalmente, , a que el enlace químico en el caso de las moléculas orgánicas es covalente, y cuando se forma la sustancia correspondiente (cuatrillones de moléculas) o es un líquido, como es el caso de los aceites, o bien un sólido que funde fácilmente.

Entre las moléculas que lo forman se ejerce unas fuerzas, llamadas de Van der Valls, que, según sabemos, pueden considerarse como residuales de las electromagnéticas, y que son más débiles que éstas. En cambio, en los silicatos sólidos (como el caso del topacio) el enlace covalente o iónico no se limita a una molécula, sino que se extiende en el espacio ocupado por el sólido, resultando un entramado particularmente fuerte.

Las fuerzas de Van der Valls permiten a un mosquita posarse en el agua

Si prescindimos de las orgánicas, el resto de las moléculas que resultan de la combinación entre los diferentes átomos  no llegan a 100.000, frente a los varios millones de las primeras. Resulta razonable suponer que toda la enorme variedad de moléculas existentes, principalmente en los planetas rocosos, se haya formado por evolución de los átomos, como corresponde a un proceso evolutivo. La molécula poseería mayor orden que los átomos de donde procede, esto es, menor entropía. En su formación, el ambiente se habría desordenado al ganar entropía en una cierta cantidad tal, que el resultado fuese un balance final positivo.

                                                           El Carbono es la base de la Vida

Creo que, los átomos que forman células de Carbono que finalmente forman parte de los seres vivientes como nosotros, son las únicas que tienen esa facultad. El Carbono es la base de la vida tal como la conocemos. Sin embargo, el Silicio, según hemos podido ir comprobando, es el material idóneo para crear eso que llamamos “Vida Artificial”, y, esa clase de vida, en el futuro lejano, podría ser y tener tanta importancia como la que hoy tiene la nuestra. No debemos perder de vista las posibilidades del Silicio en ese ámbito de la Inteligencia “No Viviente” que, no necesariamente, significa “no inteligente”, sino todo lo contrario. Las posibilidades de la Inteligencia Artificial puede ser ilimitada y, si me apuráis mucho, incluso nos podrían sobrepasar, a nosotros los humanos, toda vez que, al no ser de carne y huesos, nos llevarían una inmensa ventaja en los muchos achaques que nosotros padecemos y de los que esos “seres” estarían exentos.

Estamos hablando aquí de átomos y de moléculas y, desde luego, siempre ha sido, no ya difícil (que lo es) el aventurarse en el mundo de lo muy pequeño, sino que, hasta podríamos decir que, tal osadía, si no está acompañada de un profundo conocimiento de las leyes de la Naturaleza, sería una locura. Y, las leyes de la Naturaleza, aunque son pocas y nos parecen de sencilla comprensión, en realidad es una sensación muy engañosa, toda vez que, dichas leyes, encierran todos los misterios y secretos del Universo, y, sin embargo, nosotros, pobres ilusos, decimos conocerlas.

fuerza de Van der Valls  crea la tensión superficial del agua que permite al mosquito andar por ella

Conocemos unos cuentos sucesos de los que ocurren en ese “universo” misterioso que llamamos mecánica cuántica y que, es el ámbito donde todo lo muy pequeño desarrolla sus funciones. Allí, desde las denominadas fuerzas de Van der Valls, en una distancia r (aproximadamente proporcional a 1/r exponente 7), nos dice que, si reducimos la distancia entre dos átomos a la mitad, esa fuerza de Van der Valls se hace de 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 = 128 veces más intensa, eso ocurre en la tensión superficial presente en átomos y moléculas cuando se acercan mucho y quedan unidos a través de esta fuerza.

Muchos otros sucesos y maravillas conocemos de éstos pequeños objetos que llamamos partículas subatómicas y que, se unen para conforman el mundo y el Universo entero. Explicar aquí las fuerzas nucleares débil y fuerte, el electro-magnetismo o la Gravedad de las que tanto hemos hablado, me parecería una repetición innecesaria.

Sin embargo, no estaría demás, dada su importancia para Ciencia, mencionar, aunque sólo sea de pasada, la importancia que para la Ciencia Física tuvo en su momento el cuanto de Planck que inspiró a Einstein su trabajo sobre el Efecto Fotoeléctrico (que le valió el Nobel de Física), el trabajo sobre el electrón que formuló Dirac y que estuvo a la altura de la teoría de la relatividad, o, la intuición de Pauli cuando dedujo la existencia del neutrino para explicar la energía perdida, y, su…

Principio de Exclusión aplicable a los fermiones pero no a los bosones, en virtud del cual, dos partículas idénticas en un sistema, como electrones en un átomo o quark en un hadrón, no puede poseer un conjunto idéntico de números cuánticos, y, de ahí, se deduce lo que pasa en las estrellas que finalizan sus días en la secuencia principal y que, dependiendo de sus masas, se convierten en enanas blancas o estrellas de neutrones, gracias a este principio, ya que, en el primer caso, la degeneración de los electrones y en el segundo de los neutrones, se produce una fuerza que, es suficiente para llevar el equilibrio a la estrella moribunda y parar la fuerza de Gravedad evitando que continúe el proceso de compresión de la estrella.

Está claro que, cuando antes digo “universo” de las partículas, no me quedo corto. Todos conocemos y hablamos de los Protones, Neutrones, Electrones o Quarks, fotones y neutrinos pero, son muchísimas más las partículas que intervienen en ese mundo y, cada una de ellas, tiene su misión que cumplir. ¿Qué sabéis, por ejemplo, de las familias completas de los Leptones, Hadrones y Quarks y todo lo que ello implica. Y, por otra parte, si decimos Fermiones, Bosones, Nucleones, Bariones…¿Sabéis de qué estamos hablando?

                              En la imagen: Electrón, Muón y Tau y sus neutrinos

El electrón y sus hermanos el muón y la partícula Tau, están acompañados por sus respectivos neutrinos electrónico, muónico y tauónico. Los hadrones se dividen en Bariones y mesones, y, de los segundos en general, la gente sabe poco. Son Los Piones positivos, negativos y neutros, Kaones, también en las mismas vertientes además de largo y corto. La partícula Eta también es un mesón. Compañeros del Protón y del Neutrón como Bariones, están la partícula Lambda, Sigma más, Sigma cero y Sigma menos, Ksi-cero, Ksi-menos y Omega-menos.

Todas ellas tienen su símbolo identificativo, su masa que se específica en MeV, Carga, Espín, Vida Media y, también cada una de ellas, como era de esperar al ser todas diferentes, tiene su manera de desintegrarse produciendo nuevas partículas.

Trazas de partículas vuelan desde el corazón del experimento ALICE en una de las primeras colisiones a una energía total de 7 TeV. Imagen: CERN

                Las primeras colisiones con Atlas y Alice a  7 TeV en el LHC

Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ha presentado hoy los primeros resultados de este gran experimento internacional desde que el pasado mes de marzo alcanzó la mayor energía de colisión de partículas registrada hasta ahora. Los portavoces de LHC destacaron el buen funcionamiento de la máquina, que ha multiplicado el número de colisiones registrado por más de mil, lo que ha permitido “redescubrir” partículas conocidas del Modelo Estándar, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones. Entre los principales resultados se encuentran los primeros indicios de detección del quark ‘top’, la más masiva de las partículas elementales, en lo que sería la primera detección realizada por un laboratorio europeo.

Los primeros resultados del LHC han sido revelados en la 35º Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2010), la mayor conferencia del mundo en física de partículas que reúne a más de 1.000 participantes en la capital francesa, y que ha contado hoy con la visita del presidente Nicolas Sarkozy. Los portavoces de los cuatro grandes experimentos del LHC (ALICE, ATLAS, CMS y LHCb) han presentado resultados procedentes de los tres meses de funcionamiento del LHC a 3,5 Teraelectronvoltios (TeV) por haz, una energía tres veces y media mayor que la alcanzada hasta ahora en un acelerador de partículas.

Con estas primeras medidas los experimentos del LHC han redescubierto partículas del Modelo Estándar, la teoría que contiene el conocimiento actual sobre las partículas que forman la materia y las fuerzas que actúan entre ellas. Éste es un paso esencial antes de realizar otros descubrimientos. Entre los miles de millones de colisiones registradas hasta ahora se encuentran “candidatos” de producción del quark ‘top’, en lo que sería la primera vez que esta partícula se observa en un laboratorio europeo. Ésta fue la última partícula elemental descubierta, en 1995 en el Tevatron, el acelerador de partículas de Fermilab (EE.UU.).

Según el Modelo Estándar, el quark ‘top’ es el más masivo de los constituyentes elementales de la materia. Dada su gran masa se necesitan grandes energías para producirlo mediante colisiones de partículas, las cuales sólo se podían alcanzar en Tevatron y, a partir de ahora, en LHC. “Redescubrir nuestros ‘viejos amigos’ en el mundo de las partículas muestra que los experimentos del LHC están bien preparados para entrar en nuevos territorios”, dijo el director general del CERN Rolf Heuer. “Parece que el Modelo Estándar está funcionando como se esperaba. Ahora el siguiente paso es que nos muestre lo que es nuevo”.

Para el CERN, la calidad de los resultados presentados en ICHEP atestigua tanto el buen funcionamiento de LHC como la calidad de los datos grabados por sus experimentos. El LHC, que está aún en su primera etapa de funcionamiento, está realizando continuos progresos hacia sus condiciones finales de operación. La luminosidad, medida de la tasa de colisiones, se ha incrementado en un factor superior a mil desde el final de marzo. Este rápido progreso en la puesta a punto de los haces del LHC se equipara a la velocidad con que los datos procedentes de las miles de millones de colisiones producidas han sido procesados por el Grid, la red de computación global del LHC, lo que ha permitido a los diferentes centros de investigación repartidos por todo el mundo analizar datos de los experimentos.

¿Nos dirá el LHC cómo empezó todo?

No pocas veces, emocionados por descubrimientos profundamente escondidos en lo más profundo de la Naturaleza, llegamos a creernos que tenemos en mundo en nuestras manos. Sin embargo, no es así, la realidad es que estamos a merced del “mundo” (entendiendo por mundo la Naturaleza misma) y que, nuestro entorno se desarrolla tal como “está previsto” sin que nosotros, los humanos de este planeta pueda vanagloriarse de tener un poder que, desde luego, no tiene. Lo mismo nuestro planeta que el resto del entorno planetario o galáctico se rige por unas fuerzas que todavía no hemos llegado a comprender bien. Son inamovibles, se mueven y se rigen por ciclos que están marcados en el “reloj” del Tiempo y, cuando tienen que llegar aparecen y, de sus consecuencias, si miramos atrás podemos tener una idea de cómo funciona todo.

Lo único que nos queda es aprender, estudiar, investigar y observar y, si todo va bien y nada se tuerce, entonces, quizás, en un futuro muy lejano, los habitantes de nuestro mundo pueda contar a las generaciones venideras su larga aventura que comenzó en un planeta llamado Tierra.

Emilio Silvera V.

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NUESTRA GALAXIA:

Sólo parcialmente la podemos contemplar y, cuando la veamos desde fuera será señal de que, nuestros avances han sido considerables y hemos podido salir (ahora sí) al Espacio Exterior, ya que, lo que ahora podemos hacer es andar por las afuera de nuestro barrio. Visitar los mundos vecinos (que ya es una proeza) no será suficiente para las necesidades que en el futuro, tendrá planteada la Humanidad que, en unas pocas decenas de años verá cuadruplicada su población y, para cuando eso llegue…¿Qué podremos hacer? La Tierra, tiene sus límites.

La Galaxia espiral que acoge a nuestro Sol y a las estrellas visibles durante la noche, además de otros muchos objetos que, por su inmensa lejanía, requieren sofisticados telescopios para poner sus imágenes ante nosotros. Es escrita con G mayúscula para distinguirla de las inmensas pléyades de  galaxias que reunidas en cúmulos y supercúmulos adornan el Universo en su conjunto. Su disco, el de nuestra Vía Láctea,  es visible a simple vista como una débil banda alrededor del cielo.

Nuestra galaxia tiene tres componentes principales. Uno es el disco de rotación de unas 6×10¹⁰ masas solares consistentes en estrellas relativamente jóvenes (población II), cúmulos cubiertos de gas y polvo, estando estrellas jóvenes y material interestelar concentrados en brazos espirales. El disco es muy delgado, de unos 1.000 a. l., comparado con su diámetro de más de 100.000 años luz. Aún continúa una activa formación de estrellas en el disco, particularmente en las nubes moleculares gigantes.

El segundo componente principal es un halo débil y aproximadamente esférico con quizás el 15 – 30% de la masa del disco. El halo está constituido por estrellas viejas (población II), estando concentradas parte de ellas en cúmulos globulares, además de pequeñas cantidades de gas caliente, y se une a un notable bulbo central de estrellas, también de la población II.

• Su brillo es 30 millones de veces más potente que el del Sol
• El grupo se encuentra a 170.000 años luz de la Tierra
• Está ubicado dentro de la Gran Nube de Magallanes

Astrónomos británicos han identificado un grupo de nueve estrellas 30 millones de veces más brillantes que el Sol, el mayor cúmulo estelar masivo identificado hasta ahora, según ha publicado la Royal Astronomical Society británica. Científicos de la Universidad de Sheffield, en Inglaterra, han utilizado imágenes del telescopio espacial Hubble para detectar el grupo de estrellas, a 170.000 años luz de la Tierra.

El “cluster”, bautizado como R136, está ubicado en la Nebulosa de la Tarántula, dentro de la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que orbita alrededor de la Vía Láctea. Los astrónomos señalan en su trabajo que el grupo incluye diversas estrellas extremadamente calientes y luminosas, cuya radiación se concentra en el espacio ultravioleta del espectro.

Entre las docenas de estrellas en R136 cuyo tamaño excede en más de cincuenta veces la masa del Sol, se han detectado nueve cuyo tamaño supera las cien masas solares. Con todo, ninguna de ellas supera a R126a1, la mayor estrella en el universo conocido, con más de 250 masas solares, situada asimismo en la Nebulosa de la Tarántula.

Nebulosa de la Tarántula

Cúmulo Globular M55

El tercer componente principal es un halo no detectado (que algunos dicen ser de materia oscura) con una masa total de al menos 4×10¹¹ masas solares. En total, hay probablemente alrededor de 2×10¹¹ estrellas en la Galaxia (unos 200 mil millones), la mayoría con masas menores que el Sol.

El polvo más caliente está iluminado y se destaca en las partes centrales. Allí, en el núcleo galáctico relleno, nacen las estrellas. Los mismos fenómenos se observan en los anillos de la galaxia, separados uno de otro por ‘tabiques’ de polvo.

A tan sólo 2,3  millones años luz de distancia, la galaxia de Andrómeda se encuentra como quien dice en nuestra vecindad. Tan cerca,  y con un diámetro de unos 260.000 años luz, que se necesitaron 11 campos diferentes de imágenes del telescopio del satélite Galaxy Evolutión Explorar (GALEX) para crear esta magnífica vista en luz ultravioleta de la galaxia espiral. Mientras que en las imágenes en luz visible de Andrómeda (también conocida como M31) destacan los brazos espirales, en esta vista ultravioleta del GALEX, dominada por estrellas jóvenes, calientes y masivas, los brazos parecen más bien anillos.

Como regiones de intensa formación estelar, estos anillos suponen la evidencia de que Andrómeda colisionó con la pequeña galaxia elíptica vecina M32 hace más de 200 millones de años. La galaxia Andrómeda y nuestra Vía Láctea son los miembros  predominantes del Grupo Local de Galaxias.

La edad de la Galaxia es incierta, si bien el disco tiene al menos 10.000 millones de años, mientras que los cúmulos globulares y la mayoría de las estrellas del halo se cree que tienen entre 12.000 y 14.000 millones de años. Una mde las pistas que tenemos para calcular la vida de nuesatra Galaxia, es precisamente, que nosotros estemos aquí. El proceso de nuestra llegada ha requerido un largo tiempo de evolución de muchas cosas. Sobre todo, de las estrellas que fabricaron los materiales necesarios para poder conformarnos.

El Sol se encuentra a una distancia que está entre 26.000 y 30.000 años luz del centro galáctico, en el Brazo de Orión. El mismo centro galáctico se halla en la constelación Sagitario.

La Vía Láctea es una espiral, aunque las observaciones de su estructura y los intentos de medir las dimensiones de los brazos espirales se ven impedidos por el polvo que oscurece el disco y por las dificultades en estimar distancias. Es posible que la Galaxia sea una espiral barrada dado que existen algunas evidencias de una estructura en forma de barra en las regiones centrales y el bulbo.

Todas las galaxias son sistemas de estrellas, a menudo con gas y polvo interestelar, unidas por la gravedad. Las galaxias son las principales estructuras visibles del universo. Varían desde las enanas con menos de un millón de estrellas a las supergigantes con más de un billón de estrellas, y un diámetro desde unos pocos cientos a mas de 600.000 años luz. Las galaxias pueden encontrarse aisladas o en pequeños grupos, como el nuestro conocido Grupo Local, o en grandes cúmulos como el Cúmulo de Virgo.

Imagen de gran tiempo de exposición de la región central del cúmulo de Virgo en la que se puede apreciar la luz difusa que existe entre las galaxias de éste, producida por estrellas galácticas. Los discos negros corresponden a estrellas que han sido eliminadas en la imagen. La galaxia más grande y brillante es la M87 abajo a la izquierda

Las galaxias se clasifican habitualmente de acuerdo a su apariencia (clasificación de Hubble). A parecen en dos formas principales: espirales (con brazos) y elípticas (sin brazos). Las elípticas tienen una distribución de estrellas suave y concentrada en el centro, con muy poco gas o polvo interestelar. De las espirales hay varios tipos, espirales ordinarias y barradas.  Ambos tipos tienen material interestelar además de estrellas. Las galaxias lenticulares presentan un disco claro, aunque sin brazos espirales visibles.

Las galaxias irregulares tienen una estructura bastante amorfa e irregular, en ocasiones con evidencias de brazos espirales o barras. Unas pocas galaxias no se parecen a ninguno de estos tipos principales, y pueden ser clasificadas como peculiares. Muchas de éstas son probablemente los resultados de choques entre galaxias que han quedado fusionadas quedando configuradas después de manera irregular.

El tipo de galaxia más numeroso pueden ser las galaxias esferoidales, pequeñas, y relativamente débiles, que tienen forma aproximadamente elíptica.

Se cree que las galaxias se han formado por la acumulación gravitacional de gas, algún tiempo después de la época de la recombinación. Las nubes de gas podrían haber comenzado a formar estrellas, quizás como resultado de las colisiones mutuas. El tipo de galaxia generado podría depender del ritmo al que el gas era transformado en estrellas, formándose las elípticas cuando el gas se convertía rápidamente en estrellas, y las espirales si la transformación de estrellas era lo suficientemente lenta como para permitir crecer de forma significativa un disco de gas.

Las galaxias evolucionan al convertir progresivamente su gas remanente en estrellas, si bien no existe probablemente una evolución entre las diferentes tipos de la clasificación del conocido sistema de Hubble. No obstante, algunas galaxias elípticas pudieron haberse creado por la colisión y posterior fusión de dos galaxias espirales.

El número relativo de galaxias de los diferentes tipos está íntimamente relacionado con su brillo intrínseco y con el tipo de grupo o cúmulo al que pertenecen. En los cúmulos densos, con cientos o miles de galaxias, una alta proporción de las galaxias brillantes son elípticas y lenticulares, con unas pocas espirales (5 – 10%).

No obstante, la proporción de espirales pudo haber sido mayor en el pasado, habiendo perdido las espirales su gas de manera que ahora se asemejan a los lenticulares, o habiendo sufrido fusiones con otras galaxias espirales e irregulares para convertirse en elípticas. Ya sabéis que nada desaparece, sólo se transforma.

Colisión galáctica en el cúmulo Abell 1185

Fuera de los cúmulos, la mayoría de las galaxias pertenecen a grupos que contienen entre unos pocos y varias docenas de miembros, siendo raras las galaxias aisladas. Las espirales constituyen el 80% de las galaxias brillantes en estos entornos de baja densidad, con una correspondiente baja proporción de elípticas y lenticulares.

Algunas galaxias presentan una actividad inusual en su centro, como las galaxias Seyfert o las galaxias N. Una radiogalaxia es un emisor inusualmente intenso de energía en forma de ondas de radio.

Hablando de galaxias podríamos movernos en un amplio abanico de posibilidades de las que relaciono algunas a continuación:

Observan un monstruoso estallido de rayos gamma en uno de los objetos más brillantes del Universo.

La poderosa emisión procede de la galaxia M87, a 53 millones de años luz de distancia y cuyo agujero negro central fue fotografiado en 2019 por primera vez en la Historia.

También tenemos la primera fuente de rayos gamma con el sistema de dos telescopios MAGIC-II. Se trata de una galaxia de las que se llaman “cabeza-cola” (o “head-tail” en inglés) porque están formadas por una cabeza más brillante, unida a un cola más débil. La “cabeza-cola” que ha descubierto MAGIC-II se llama IC-310 y forma parte del cúmulo de galaxias de Perseo que está a unos 80 millones de parsecs.

En la imagen podéis ver un ejemplar parecido de cabeza-cola de nombre 3C 129, tal y como se observa no con MAGIC, sino con un telescopio de radio con muy buena resolución angular (la observación de Lane y otros, AJ 123, 2985). La resolución angular de un telescopio Cherenkov es mucho peor, o sea, que nos resulta imposible ver toda esta estructura. Gracias a observaciones en radio de este tipo podemos discernir que la cola está en realidad formada por uno o dos chorros (“jets”) relativistas que salen de la galaxia y son empujados hacia atrás si la galaxia viaja a gran velocidad a través de un medio denso entre las galaxias del cúmulo.

Esta es la primera galaxia cabeza-cola que detectamos en rayos gamma y también la tercera radio-galaxia. La emisión de rayos gamma podría proceder de los chorros relativistas que forman la cola, pero seguramente muy cerca de la cabeza. Tenemos una larga lista de nombres de galaxias por su configuración, formas de la imagen, composición de elementos… etc.

Galaxia head-tail: Una elíptica en la que una intensa emisión de radio en el núcleo está acompañada por una cola irregular de radioemisión difusa que se extiende cientos de miles de años luz. Es una radiación sincrotrón de electrones energéticos.

Galaxia anular: Inusual galaxia con anillo luminoso bien definido alrededor de un núcleo brillante. El anillo puede parecer suave y regular, o anudado y deformado, y puede contener gas y polvo además de estrellas.  Un ejemplo es la galaxia de la Rueda de Carro.

Galaxia binaria: Par de galaxias en órbita de una en torno a la otra.  Las auténticas galaxias binarias son muy difíciles de distinguir de las superposiciones casuales de dos galaxias en la línea de visión. La investigación estadística de los pares binarios que sigue las órbitas es valiosa en el estudio de la estimación de las masas totales de algunos tipos particulares de galaxias.

Galaxia compacta: Tipo de galaxia que sólo puede ser distinguida de una estrella mediante placas de exploración del cielo tomadas con cámaras Schmidt. Tienen diámetros aparentes de 2 – 5” y una región de alto brillo superficial que puede ser definido y debido a núcleos brillantes de las regiones activas que están formando nuevas estrellas. Unos 2.000 objetos de este tipo fueron catalogados por F. Zwicky.

Galaxia con bajo brillo superficial (LSB): Tipo de galaxia cuya densidad de estrellas es tan baja que es difícil detectarla frente al fondo del cielo. Se desconoce la proporción de galaxias con bajo brillo superficial en relación a las galaxias normales, pudiendo representar una parte significativa del universo. Muchas de estas débiles galaxias son enanas, situadas particularmente en cúmulos de galaxias; algunas son tan masivas como las grandes espirales, por ejemplo, Malin-1.

¿Qué ocurre en la galaxia NGC 474? Múltiples capas de emisión dibujan figuras extrañamente complejas y por lo menos inesperadas, habida cuenta de la apariencia casi homogénea de esta galaxia elíptica en imágenes de menor profundidad.

Galaxia con envoltura: Galaxia espiral rodeada por débiles arcos o capas de estrellas, situados a ángulos rectos con respecto a su eje mayor.  Pueden observarse entre una y veinte capas casi concéntricas, aunque incompletas. Se disponen de manera que capas sucesivas puedan aparecer normalmente en lados opuestos de la galaxia. Alrededor del 10% de las elípticas brillantes presentan envolturas, la mayoría de ellas en regiones de baja intensidad o densidad de galaxias. No se conoce ninguna espiral con una estructura de capas de ese tipo. Podrían ser el resultado de una elíptica gigante que se come una compañera.

Galaxia de anillo polar: Raro tipo de galaxia, casi siempre una galaxia lenticular, que tiene un anillo luminoso de estrellas, gas y polvo orbitando sobre los polos de su disco. Por tanto, los ejes de rotación del anillo y del disco forman casi un ángulo recto. Dicho sistema puede ser el resultado de una colisión, una captura de por maneras, o la unión de una galaxia rica en gas con la galaxia lenticular.

Galaxia de disco: Tipo de galaxia cuya estructura principal es un delgado disco de estrellas con órbitas aproximadamente circulares alrededor de su centro, y cuya emisión de luz típicamente disminuye exponencialmente con el radio. El término se aplica a todos los tipos de galaxias que no sean elípticas, esferoidales enanas o algunas galaxias peculiares. El disco de las galaxias lenticulares contiene muy poco material interestelar, mientras que los discos de las galaxias espirales e irregulares contienen cantidades considerables de gas y polvo además de estrellas.

Galaxia de tipo tardío: Galaxia espiral o irregular. El nombre proviene de la posición convencional de estas galaxias en el diagrama diapasón de los tipos de galaxias. Por razones similares, una galaxia espiral Sc o Sd pueden ser denominadas espiral del tipo tardío, en contraposición a una espiral Sa o Sb de tipo temprano.

Galaxia de tipo temprano: Galaxia elíptica o lenticular: una sin brazos espirales. El hombre proviene de la posición de las galaxias en el diagrama diapasón de las formas de las galaxias. Por razones similares, una galaxia Sa podría ser referida como una espiral de tipo temprano, en contraposición, en contraposición a una espiral Sc o Sd de tipo tardío.

La galaxia Circinus, una galaxia Seyfert 2. Crédito: A. S. Wilson, P. L. Shopbell, C. Simpson, T. Storchi-Bergmann, F. K. B. Barbosa, M. J. Ward WPVC2.HST, NASA. Son galaxias de tiopo temprano de emisión irregular que son utilizadas pora medir distancias

Se podría continuar explicando lo que es una galaxia elíptica, enana, compacta azul, esferoidal enana, espiral (como la Vía Láctea), espiral enésima, espiral barrada, interaccionante, irregular, lenticular, peculiar, starburst,

primordiales… etc, sin embargo, creo que ya se ha dejado constancia aquí de los datos necesarios para el que lector tenga una idea de lo que es una galaxia. Así que decido finalizar el apartado de galaxias, reflejando un cuadro del Grupo Local de galaxias en el que está situada la nuestra.

En realidad, el Grupo Local de Galaxias, a las que pertenecen Andrómeda y La Vía Láctea-las más grandes- son un peuqeño grupo que pertenecen a otro mucho mayor y más denso como los cúmulos, que pueden albergar varios miles de galaxias, como el de Virgo que está a 65 millones de años luz. La luz que hoy captan nuestros telescopios procedente de las galaxias de ese cúmulo inició su viaje cuando por la superficie de la Tierra caminaba el Tyrannosaurus rex; así pues, la imagen que vemos de esas galaxias no corresponde a su aspecto actual, sino al que tenían hace 65 millones de años. Si en alguna de ellas sucediera hoy algo astronómicamente observable –como la explosión de una estrella en supernova— habría que esperar otros 65 millones de años para observarlo en la Tierra. La astronomía hace, pues, arqueología cósmica, ya que, como la velocidad de la luz es finita, no se observan los objetos como son hoy, sino como eran cuando la luz partió de ellos: mirar lejos es mirar hacia el pasado remoto del universo. Gracias a este hecho se puede entender la evolución del cosmos, desde el universo primitivo hasta nuestros días.

Las distancias galácticas sobrepasan nuestro entendimiento y también, nuestras tecnologías actuales. Pensar en esos viajes es un mero sueño sin sentido… ¡por el momento!

En el cuadro anterior del Grupo local de galaxias al que pertenece la Vía Láctea, en la que está nuestro Sistema Solar, se consigna las distancias a que se encuentran estas galaxias de la nuestra y se hace en kilo-pársecs

En el espacio exterior, el cosmos, lo que conocemos por universo, las distancias son tan enormes que se tienen que medir con unidades espaciales como el año luz (distancia que recorre la luz en un año a razón de 299.792.458 metros por segundo). Otra unidad ya mayor es el pársec (pc), unidad básica de distancia estelar correspondiente a una paralaje trigonométrica de un segundo de arco (1”). En otras palabras, es la distancia a la que una Unidad Astronómica (UA = 150.000.000 Km) subtiende un ángulo de un segundo de arco. Un pársec es igual a 3’2616 años luz, o 206.265 Unidades Astronómicas, o 30’857×10¹² Km. Para las distancias a escalas galácticas o intergalácticas se emplea una unidad de medida superior al pársec, el kilo-pársec (Kpc) y el mega-pársec (Mpc).

Para tener una idea aproximada de estas distancias, pongamos el ejemplo de nuestra galaxia hermana, Andrómeda, situada (según el cuadro anterior a 725 kilopársec de nosotros) en el Grupo local a 2’3 millones de años luz de la Vía Láctea.

¿Nos mareamos un poco?

¡Una barbaridad!

¿Qué tardarían unos extraterrestres en visitarnos?

Ahí tenemos la imposibilidad física de viajar a otros mundos, y no digamos a otras galaxias. Las velocidades que pueden alcanzar en la actualidad nuestros ingenios espaciales no llegan ni a 50.000 Km/h. ¿Cuánto tardarían en recorrer los 21.759.840.000.000.000.000 Km que nos separa de Andrómeda?

Incluso el desplazarnos hasta la estrella más cercana, Alfa Centauro, resulta una tarea impensable si tenemos en cuenta que la distancia que nos separa es de 4’3 años luz, y un año luz = 9.460.800.000.000 Km. Tendremos que buscar otros medios de desplazarnos por el espacio que burlen la velocidad de la luz que, como todos ustedes saben y según la teoría de la relatividad especial, es la velocidad límite del Universo, y nada en él, puede, por los medios convencionales, ir más rápido.

Sin embargo, algún día en el futuro, la Humanidad encontrará la manera de desplazarse por el inmenso Cosmos para ir a otros mundos lejanos, ya que, de conseguirlo o no dependerá nuestra especie, una vez que el Sol acabe con su combustible nuclear, se convierta en gigante roja y finalmente finalice su larga vida como enana blanca, para entonces, la Humanidad habrá tenido que emigrar a otros mundos.

Emilio Silvera V.

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 La Física ha encontrado llaves que  nos han permito abrir “puertas” cerradas durante milenios. Al entrar en esos grandes recintos abiertos, nos hemos topado con otras muchas puertas cerradas. Es decir, un conocimiento nos permito plantar nuevas preguntas que antes de tenerlo, no podíamos hacer. Así hemos ido avanzando en nuestra Historia de la Ciencia. Teorías que se han ido superando (Newton – Einstein), para llegar a la verdad del “mundo”.

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