Funciones de onda del electrón en un átomo de hidrógeno en diferentes niveles de energía. La mecánica cuántica no puede predecir la ubicación exacta de una partícula en el espacio, solo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares. Las áreas más brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electrón.
Lo único que no resulta ser lo mismo cuando se mira a través del microscópico electrónico (o, en la jerga de la física teórica, cuando se realiza una transformación de escala) es la masa de la partícula. Esto se debe a que el alcance de la fuerza parece mayor a través del microscopio y, por lo tanto, la masa de la partícula parece ser menor. Nótese que esta situación es la opuesta a la que se presenta en vida corriente donde un grano de arena parece mayor -¿más pesado, por lo tanto?- cuando se observa con un microscopio.
Granos de arena vistos al microscópico electrónico
Una consecuencia de todo esto es que en una teoría de Yang-Mills el termino de masa parece desaparecer se realiza una transformación de escala, lo que implica que a través del microscopio se recupera la invariancia gauge. Esto es lo que causa la dificultad con la que se enfrentó Veltman. ¿Se observar directamente el potencial vector de Yang-Mills? Parece que puede observa4rse en el mundo de las cosas grandes, no en el mundo de lo pequeño. Esto es una contradicción y es una raz´`on por la que ese esquema nunca ha podido funcionar adecuadamente.
En el mundo cuántico se pueden contemplar cosas más extrañas
Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler, = 1’62 × 10-33 cm, es la escala de longitud por debajo de la cual es espacio, tal tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler, o aproximadamente 10-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2’61 × 10-66 cm2) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.
Hay pruebas de que las partículas alfa producidas por sustancias radiactivas en el suelo constituyen el origen del helio en los pozos de gas natural. Si la partícula alfa es helio, su masa debe ser cuatro veces mayor que la del hidrógeno. Ello significa que la carga positiva de éste último equivale a dos unidades, tomando como unidad la carga del hidrogenión.
Hacia 1.900 se sabía que el átomo no era una partícula simple e indivisible, como predijo Demócrito, pues contenía, al menos, un corpúsculo subatómico: el electrón, cuyo descubridor fue J. J. Thomson, el cual supuso que los electrones se arracimaban como uvas en el cuerpo principal del átomo de carga positiva que era el núcleo descubierto por Rutherford.
En su modelo atómico, Rutherford propuso que los átomos tienen un núcleo central donde se encuentra el mayor porcentaje de su masa. Además, según esta teoría, este núcleo tiene carga eléctrica positiva y es orbitado por partículas de carga opuesta y menor tamaño (electrones)
Poco tiempo después resultó evidente que existían otras subpartículas en el interior del átomo. Cuando Becquerel descubrió la radiactividad, identificó como emanaciones constituidas por electrones algunas de las radiaciones emitidas por sustancias radiactivas. Pero también quedaron al descubierto otras emisiones. Los Curie en Francia y Ernest Rutherford en Inglaterra detectaron una emisión bastante menos penetrante que el flujo electrónico. Rutherford la llamó rayos alfa, y denominó rayos beta a la emisión de electrones.
En el panel superior se muestra a la supernova SN1987a cuyo estallido se detectó en Febrero de 1987. La explosion de supernova produjo una envoltura en expansion que se observa como un punto blanco en el centro de la imagen; el ritmo de la expansión se puede apreciar en el panel inferior. Alrededor de la supernova se han detectado unos impresionantes anillos de gas cuyo origen sigue sin conocerse, aunque debieron eyectarse antes de la explosion.
Pero el trabajo de hoy se titula: El colapso del núcleo de las estrellas
En la imagen podemos contemplar lo que se clasifica NGC 3603, es un cúmulo abierto de estrellas en una vasta zona estelar, rodeada de una región H II (una enorme nube de gas y plasma en el que constantemente están naciendo estrellas), situado en el brazo espiral Carina de la Vía Láctea, a unos 20.000 años-luz de distancia en la constelación de Carina. Es uno de los jóvenes cúmulos de estrellas más luminosas e impresionante en la Vía Láctea, y la concentración más densa de estrellas muy masivas conocidas en la galaxia. Se estima que se ha formado hace alrededor de un millón de años. Las estrellas azules calientes en el núcleo son responsables de la fuerte radiación ultravioleta y los vientos estelares, tallando una gran cavidad en el gas.
NGC 3603 alberga miles de estrellas de todo tipo: la mayoría tienen masas similares o menores a la de nuestro Sol, pero las más espectaculares son algunas de las estrellas muy masivas que están cerca del final de sus vidas. Ahí están presentes algunas estrellas supergigantes que se agolpan en un volumen de menos de un año luz cúbico, se han localizado en la misma zona a tres llamadas Wolf-Rayet, estrellas muy brillantes y masivas que expulsan grandes cantidades de material antes de convertirse en supernovas.
Una de estas estrellas (NGC 3603-A1), una estrella doble azul que orbita alrededor de la otra una vez cada 3,77 días, era la estrella más masiva conocida en la Vía Láctea. La más masiva de estas dos estrellas tiene una masa estimada de 116 masas solares, mientras que su compañera tiene una masa de 89 masas solares. Hay que decir que la máxima máxima de las estrellas está calculada en 120 masas solares, ya que, a partir de ahí, su propia radiación las destruiría.
En el centro de la imagen podemos contemplar ese “collar de diamantes” que es el resultado evolucionado de aquella tremenda explosión estelar contemplada en 1987, cuando una estrella supermasiva, habiendo agotado todo su combustible nuclear de fusión, se contrae sobre sí misma al quedar sin defensa, en “manos” de la Gravedad que ya no se ve frenada por la inercia explosiva de la fusión que tendía a expandir la estrella.
Las capas exteriores son eyectadas al Espacio Interestelar con violencia para formar una nebulosa, mientras el grueso de la masa de la estrella se contrae más y más para formar una estrella de neutrones o un agujero negro dependiendo de su masa.
Las estrellas supermasivas cuando colapsan forman extrañas y, a veces, fantásticas imágenes que podemos captar por nuestros más sofisticados telescopios. Hace veinte años, los astrónomos fueron testigos de uno de los más brillantes explosiones estelares en más de 400 años. La supernova titánica, llamada SN 1987A, ardió con la fuerza de 100 millones de soles varios meses después de su descubrimiento el 23 de febrero de 1987.
Las observaciones de SN 1987A, hechas en los últimos 20 años por el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA y muchos otros grandes telescopios terrestres y espaciales, han servido para cambiar la perspectiva que los astrónomos tenían de cómo las estrellas masivas terminan sus vidas. Estudiando estos sucesos sus comienzos se pueden ver los detalles más significativos del acontecimiento, cosa que, estudiando los remanentes de supernovas muy antiguas no se podían ver.
Las estrellas supermasivas cuando colapsan forman extrañas y, a veces, fantásticas imágenes que podemos captar por nuestros más sofisticados telescopios. Arriba podemos contemplar observaciones realizadas en distintas fechas que nos muestran la evolución de los anillos de SN 1987 A. ¿Qué pudo causar los extraños anillos de esta Supernova. Hace más de tres decenas de años se observó en la Gran Nube de Magallanes la supernova más brillante de la historia contemporánea.
El clúster abierto NGC 3603 contiene a Sher 25, una super gigante B1a que inevitablemente morirá en un masivo suceso supernova en los próximos 20,000 . ¡Esto emitirá una luz tan potente que competirá en el cielo con el planeta Venus! Un detalle muy emocionante es que Sher 25 presenta anillos similares a los que dejó la supernova SN 1987 A.
Cuando colapsa el núcleo de una estrella, ocurre en la formación de una estrella de neutrones, es preciso que la estrella esté evolucionada hasta el punto de que su núcleo esté compuesto completamente por hierro, que se niega a ser quemado en reacciones nucleares, no se puede producir la fusión y, por tanto, no produce la energía suficiente como soportar la inmensa fuerza de gravedad que propia masa de la estrella genera y que, solamente era frenada por la energía que produce la fusión nuclear que tiende a expandir la estrella, mientras que la gravedad tiende a contraerla.
Agotado su combustible nuclear de fusión, la Gravedad comienza a comprimir a la estrella masiva que eyecta sus capas exteriores al Espacio interestelar, el resto de su masa, se densifica más y más hasta que, el principio de Exlusión de Pauli hace que los Fermiones se degeneren y pueda frenar, con su movimiento frenético, a la Gravedad. De todas las maneras, si se trata de una estrella muy masiva, ni eso la puede frenar y el final es: ¡Un Agujero Negro!
Así que, si una estrella llega al final de sus días, el núcleo entonces se contrae, liberando energía potencial gravitatoria, se rompen los núcleos de los átomos de hierro en sus protones y sus neutrones constituyentes. A medida que aumenta la densidad, los protones se combinan con los electrones para formar neutrones. El colapso sólo se detiene (a veces) con la presión de degeneración del gas de neutrones (Principio de exclusión de Pauli) compensa el empuje hacia adentro de la Gravedad. El proceso completo hasta que todo ese ingente material se transmuta en la estrella de neutrones dura muy poco tiempo, es un proceso vertiginoso.
Otra perspectiva del remanente de la supernova por colapso de núcleo SN 1987A.
Han sido muy variados los grupos de astrónomos investigadores que han realizado observaciones durante largos períodos de tiempo llevar a cabo la no fácil tarea de comprender cómo se forman las estrellas de neutrones y púlsares cuando estrellas masivas llegan al final de sus vidas y finalizan el proceso de la fusión nuclear, momento en el que -como explicaba antes- la estrella se contrae, implosiona sobre sí misma, se produce la explosión supernova y queda el remanente formado por material más complejo en forma de gases que han sido expulsados por la estrella en este proceso final en el que, las capas exteriores de la estrella, forman una nebulosa y la estrella en sí misma, al contraerse y hacerse más densa, es decir de 1017 kg/m3.
Se ha podido llegar a saber que las supernovas por colapso de núcleo suelen ocurrir en los brazos de galaxias espirales, así como también en las regiones HII, donde se concentran regiones de formación estelar. Una de las consecuencias de esto es que las estrellas, con masas a partir de 8 veces la masa del Sol, son las estrellas progenitoras de estos estos sucesos cósmicos. También es muy interesante y se está estudiando cómo se forman los inmensos campos magnéticos alrededor de estas estrellas de neutrones y púlsares que se conviertan en magnetar.
Cuando hace unos pocos años se descubrió la estrella de neutrones SGR0418, poco podían pensar los astrónomos que su funcionamiento alteraría todas las teorías existentes ahora acerca del funcionamiento de un magnetar. Sin embargo es así, ya que funciona como uno de éstos y no como sería propio de su condición. Este hallazgo obliga a la ciencia a replantearse las teorías que se manejaban hasta ahora acerca del origen y evolución de los magnetars.
El “universo” de los procesos que siguen al colapso de los núcleos de las estrellas masivas es fascinante. Así, cuando se un púlsar que es una estrella de neutrones que gira sobre sí misma a una gran velocidad y tambien una fuente de ondas de radio que vibran con periodos regulares, este de estrellas tan extrañas son fruto -como antes decía- de una supernova o por consecuencias de la acreción de materia en estrellas enanas blancas en sistemas binarios. Una enana blanca que también es muy masiva, si tiene una estrella compañera cercana, genera mucha fuerza gravitatoria comienza a tirar del material de la estrella vecina y se lo queda hasta tal punto que, se transforma en una estrella de neutrones en una segunda etapa en la que se producen nuevos procesos de implosión.
Una estrella de neutrones es un tipo de remanente estelar resultante del colapso gravitacional de una estrella supergigante masiva después de agotar el combustible en su núcleo y explotar como una supernova tipo II, tipo Ib o tipo Ic
La densidad de estas estrellas es increíblemente grande, tanto que un cubo de arena lleno del material de una estrella de neutrones tendría un peso parecido al de la montaña mas grande de la tierra. Los púlsaresfueron descubiertos en 1970 y hasta hoy sólo se conoce unas 300 estrellas de este tipo. Sin embargo, se calcula que sólo en nuestra Galaxia podrían ser un millón. La rápida rotación de los pùlsares los mantiene fuertemente magnetizados y sus rotaciones vertiginosas generan y son inmensas fuentes de electricidad. Llegan a producir mil millones de millones de voltios. Cuando nustros aparatos los observan y estudian detectan intensos haces de radiación en toda la gama del espectro (radio, luz, rayos X, Gamma).
Imagen de rayos-X en falso color de la región del cielo alrededor de SGR 1627-41 obtenida con XMM-Newton. La emisión indicada en rojo procede de los restos de una estrella masiva que estalló. Cubre una región más extendida de lo que se deducía anteriormente de las observaciones de radio, alrededor del SGR. Esto sugiere que la estrella que estalló fue el progenitor del magnetar. Crédito: ESA/XMM-Newton/EPIC (P. Esposito et al.)
Por ahora se conoce que de cada diez supernovas una se convierte en magnetar, si la supernova posee 6 y 12 masas solares, se convierte en una estrella de neutrones de no más de 10 a 20 km de diámetro. En el caso de las estrellas supermasivas de decenas de masas solares, el resultado es muy diferente y nos encontramos con los agujeros negros, esos monstruos del espacio devoradores de materia.
Cuando una estrella supermasiva muere, las consecuencias energéticas son inmensas. Ahí, en esa explosión se producen transiciones de fase que producen materiales pesados y complejos. En una supernova, en orden decreciente tenemos la secuencia de núcleos H, He, O, C, N, Fe, que coincide bastante bien con una ordenación en la tabla periódica de elementos.
Secuencia principal
Las estrellas mueren cuando dejan la secuencia principal, es decir, cuando no tienen material de fusión y quedan a merced de la fuerza de gravedad que hace comprimirse a la estrella más y más, en algunos casos, cuando son supermasivas, llegan a desaparecer de nuestra vista, y, su único destino es convertirse en temibles Agujeros Negros.
La explosión de una estrella gigante y supermasiva hace que brille más que la propia galaxia que la acoge y, en su ese tránsito de estrella a púlsar o agujero negro, se forman elementos que, el oro o el platino, se riegan por el espacio interestelar en las inmensas nebulosas de las que, más tarde, naceran nuevas estrellas y nuevos mundos.
Pero está claro que todo el proceso estelar evolutivo inorgánico nos condujo el simple gas y polvo cósmico a la formación de estrellas y nebulosas solares hasta los planetas, la Tierra en particular, en cuyo medio ígneo describimos la formación de las estructuras de los silicatos, desplegándose con ello una enorme diversidad de composiciones, formas y colores, asistiéndose, por primera vez en la historia de la materia, a unas manifestaciones que contrastan con las que hemos mencionado en relación al proceso de las estrellas. Porque, en última instancia, debemos ser conscientes de un hecho cierto: En las estrellas se ¡ “fabrican los materiales que darán lugar al surgir de la vida”!.
El remanente estelar después de la explosión puede ser muy variado
Es posible que lo que nosotros llamamos materia inerte, no lo sea tanto, y, puede que incluso tenga memoria que transmite por medios que no sabemos reconocer. Esta clase de materia, se alía con el tiempo y, en momento adopta una forma predeterminada y de esa manera sigue evolucionando hasta llegar a su máximo ciclo o nivel en el que, de “materia inerte” llega a la categoría de “materia viva”, y, por el camino, ocupará siempre el lugar que le corresponda. No olvidemos de aquel sabio que nos dijo: “todas las cosas son”. El hombre, con aquellas sencillas palabras, elevó a todas las cosas a la categoría de ¡SER!
¿No os pensar que nosotros estemos hechos, precisamente, de lo que llamamos materia inerte?
Claro que, el mundo inorgánico es sólo una del inmenso mundo molecular. El resto lo constituye el mundo orgánico, que es el de las moléculas que contienen carbono y otros átomos y del que quedan excluidos, por convenio y características especiales, los carbonatos, bicarbonatos y carburos metálicos, los cuales se incluyen en el mundo inorgánico.
Hadrones: Bariones y Mesones y sus componentes
Según expliqué muchas veces, los quarksu y d se hallan en el seno de los nucleones (protones y neutrones) y, por tanto, en los núcleos atómicos. Hoy día, éstos se consideran una subclase de los hadrones. La composición de los núcleos (lo que en química se llama análisis cualitativo) es extraordinariamente sencilla, ya que como es sabido, constan de neutrones y protones que se pueden considerar como unidades que dentro del núcleo mantienen su identidad. Tal simplicidad cualitativa recuerda, por ejemplo, el caso de las series orgánicas, siendo la de los hidrocarburos saturados la más conocida. Recordad que su fórmula general es CnH2n+2, lo que significa que una molécula de hidrocarburo contiene n átomos de carbono (símbolo C) y (2n+2) átomos de hidrógeno (símbolo H).
Bueno, otra vez, como tantas veces me pasa, me desvío del camino que al principio del me propuse seguir y me pierdo en las elucubraciones que imaginan mis pensamientos. Mejor lo dejamos aquí.
El Tiempo “nació” en el Big Bang, y, venía acompañado por la Entropía
Las leyes de Newton, la mecánica cuántica, el electromagnetismo y la relatividad general de Einstein son exactamente las mismas en un universo el que el tiempo fluyese en la dirección contraria. El hecho de que nosotros tengamos la impresión de que exista una diferencia entre el pasado y el futuro, ¿sólo una ilusión subjetiva? Diferentes hechos objetivos de la física indican que sí que existe una flecha del tiempo y que probablemente tengan algo en común que permita explicar la existente asimetría del tiempo.
Siempre fluye hacia adelante
Sí que existen leyes que distinguen la dirección en la que fluye el tiempo como por ejemplo la segunda ley de la termodinámica que afirma que la entropía, que puede interpretarse como una medida del desorden (distribución aleatoria de un sistema), de cualquier sistema aislado (termodinámicamente) tiende a incrementarse. Como consecuencia, si dejamos caer una taza de café, ésta se romperá, pero si recogemos los cristales y los lanzamos junto con café al aire es bastante improbable que nos encontremos una taza entera y llena de café.Otra ley macroscópica, que establece una asimetría del tiempo es la expansión del Universo, ya que se puede observar que las galaxias se alejan unas de otras y las observaciones indican que esto ocurre desde hace mucho tiempo. En general si hay asimetría significa que la “película“ que vemos de un proceso no es la misma que si la vemos “rebobinando“ . Dicho de otra forma, se dice que un proceso es “invariante bajo inversión temporal“ si la probabilidad de que ocurra tal proceso en una u otra “dirección del tiempo“ es la misma. También existen procesos microscópicos que apuntan hacia esta asimetría. Existe una partícula llamada Kaón (su versión neutra) que presenta un comportamiento que viola esta invariancia ante inversión temporal. Aunque sea un efecto pequeño y sólo se pueda medir de forma indirecta es significante, porque implica que la asimetría del tiempo no es sólo un efecto macroscópico y la naturaleza probablemente nos esté diciendo que estamos ante algo más general. La investigación de agujeros negros conlleva a preguntarse cuál sería el proceso “inverso temporal“ . A este objeto se le llama agujero blanco y al contrario del agujero negro, en vez de absorber materia, la expulsa y ningún objeto puede permanecer en él de forma indefinida. Sin embargo es un objeto que crea tantas paradojas que en principio no se cree que existan este tipo de agujeros en la naturaleza. Hemos visto pues que existen diferentes indicios de que a la naturaleza no le de lo mismo la dirección del tiempo, pero ¿estos hechos tienen algo en común? ¿Existe un principio subyacente o una explicación más general que la suma de estos hechos? Esto será el objeto del próximo artículo.
Nosotros, una especie que está confinada en un Presente “eterno”, que puede rememorar el Pasado (de su Tiempo), o, la Historia del Tiempo de otros. No sabemos lo que es, ni lo podemos tocar ni ver. Sin embargo, sí podemos comprobar lo que sucede con su inexorable transcurrir.
No hemos encontrado la manera de frenar al Tiempo
El deterioro de todos los seres vivos y de los objetos inanimados es patente, el transcurrir del Tiempo deja que la Entropía haga su trabajo, y, convierte lo nuevo en viejo, nada escapa a su poder, las estrellas mueren y se transforman en algo distinto a lo que fueron, los seres vivos languidecen, se arrugan, pierden la fuerza y finalmente mueren.
La Filosofía y el Tiempo.
El tiempo: la cárcel del pensamiento filosófico
Desde los inicios de la filosofía, el tiempo ha sido una cuestión sobre la que pararse a pensar. Aunque los siglos pasen, la eternidad, el recuerdo, lo que dura un instante… no dejan de ser ideas que nos seducen para que descubramos qué significan realmente.
El tiempo no es más que un constructo mental -un concepto- para destinar al movimiento. Solo hay movimiento.
Es innegable la enorme distancia que separa nuestra concepción del tiempo de la que tenían en la Grecia Clásica los filósofos. Y, aunque no se pueda decir que compartimos una manera común de pensar en este tema.
Einstein nos dice en la Teoría de la Relatividad Especial, que el Tiempo se ralentiza en presencia de un agujero negro, y, también lo hace para los viajeros de una nave que viaje cerca de la velocidad de la luz.
Para ellos, el Tiempo transcurre muy rápido, una hora juntos les parece un minuto
Aquejado de un fuerte dolor, para él, el Tiempo transcurre muy lentamente. Una hora le parece un minuto
Se da una percepción subjetiva del tiempo que pasa: no es lo mismo estar en una situación agradable y placentera (como la de los enamorados), en la que nos parece que el tiempo pasa corriendo», que cuando se viven acontecimientos desagradables o dolorosos, que parece que » el reloj evoluciona muy despacio.
¿Es el tiempo objetivo? Lo que sabemos de esa objetividad es que los efectos del » paso del tiempo» se hacen sentir por el deterioro de las personas y las cosas.
Podría ser una fotografía del Pasado
Una imagen del Presente
Aquí nos hablan del Futuro
¿Qué es el pasado el presente y el futuro? Algunos piensan que sólo es una Ilusión llamada Tiempo.
Las formas del presente se refieran a acciones actuales, las formas del futuro se refieren a acciones venideras y las formas del pretérito se refieren a acciones pasadas.
El presente es aquello que existe en nuestra experiencia. El pasado y el futuro existen como memorias o imaginaciones, pero el presente siempre es donde nos encontramos. El presente es lo que siempre tenemos y lo que siempre perdemos. Por lo menos esa es la respuesta existencial.
Hay que saber valorar el Presente que es el Tiempo que tenemos para conseguir y hacer realidad nuestros sueños, si dejamos pasar el Tiempo sin aprovechar la oportunidad…. ¡Ese tren no pasa dos veces!
Recordamos el Pasado, el Tiempo que se fue, el que nunca volverá y al que no podremos regresar. Aunque nuestra imaginación ha jugado con la idea de viajar en el Tiempo… ¡Creo que existe una especie de Censura Cósmica que lo impide!
El Futuro es ese Tiempo que nunca podremos conocer, es el Tiempo de otros que vendrán, y, lo curioso del caso es que, para ellos… ¡También será Presente! Estamos condenados a vivir en un eterno presente en un Tiempo que se hace pasado continuamente.
El Futuro es como el Horizonte, caminamos hacia él pero nunca lo podremos alcanzar.
Cuando somos muy jóvenes queremos ser mayores, y, cuando somos mayores vemos como pasa el inexorable transcurrir del Tiempo, ya que, no tenemos ese Tiempo para plasmar en realidad nuestros sueños, pasa rápido y se nos escurre entre los dedos, no podemos frenarlo y tampoco agarrarlo para que se quede con nosotros.
Un asteroidedel tamaño de una piscina olímpica se dirige hacia la Tierra, la NASA ha lanzado una importante alerta. Lo que parecía imposible se ha convertido en una realidad. Estamos ante una amenaza silenciosa que puede acabar siendo la que marque una diferencia importante en muchos sentidos, sin duda alguna, estamos ante una situación que puede acabar siendo la que nos haga reaccionar. Habrá llegado el momento de empezar a prepararnos para lo peor en todos los sentidos.
La humanidad está amenazada por una serie de elementos que son los que ponen en riesgo la vida en el planeta. No solo por sí misma, sino también ante una serie de detalles que van de la mano y que pueden acabar siendo los que nos afecten de lleno en estos días que tenemos por delante y que pueden ser fundamentales. La ciencia nos prepara para un evento que no es la primera vez que ha sucedido, sino que lo hemos visto en otras ocasiones. A lo largo de la historia lo hemos visto llegar en otras ocasiones, aunque quizás no con antelación, los métodos actuales permiten conocer casi con exactitud la trayectoria de un asteroide.
La Alerta de la NASA
La NASA dispone de las herramientas necesarias para poder analizar la trayectoria de un asteroide que puede ser el culpable de que la humanidad esté en peligro. Teniendo en cuenta que es un fenómeno que ya se ha producido y que puede llegar a ser uno de los que vuelva a ser una realidad.
Las probabilidades aumentan con la llegada de determinados eventos que pueden acabar siendo los que marque el futuro. Los telescopios espaciales que representan los ojos de esta humanidad que mira atenta todo lo que pasa a nuestro alrededor, no han dudado en darnos datos relevantes.
Miden y siguen la trayectoria de cualquier asteroide peligroso que pueda chocar con la Tierra. En este caso, estamos ante unas variables que son las que hacen saltar las alertas. Asteroides puede haber muchos, pero siempre hay algunos que pueden representar un riesgo y son los que tienen un tamaño considerable.
En este caso, se trata de un asteroide que tiene unas dimensiones que debemos tener en cuenta. Apodado la ballena azul, el impacto contra el planeta causaría estragos, aunque ya ha pasado muy cerca de nuestro planeta ha hecho saltar las alarmas.
Un asteroide del tamaño de una piscina olímpica pasará cerca de la Tierra
Este asteroide se ha convertido en el objeto de estudio de los expertos, que miran atentos todo lo que pasa a nuestro alrededor. Siendo uno de los detalles que puede acabar siendo lo que marque una diferencia importante que debemos tener en cuenta y que nos podría afectar.
Tal y como nos indican los expertos: «La NASA ha advertido que el asteroide 2024 OR1 pasará por la Tierra el 6 de agosto de 2024, a las 13:11 UTC (6:41 PM IST). Este asteroide del tamaño de un avión, con un diámetro de unos 110 pies o 34 metros, pasará a una velocidad increíble de 30.381 km/h. Con el 2024 OR1 siendo un asteroide Apolo, esto presenta una excelente oportunidad para la observación y el análisis científico. Los asteroides Apolo son objetos cercanos a la Tierra cuyas órbitas cruzan el camino de la Tierra. Normalmente, mantienen una distancia segura; sin embargo, los potencialmente peligrosos son los que tienen más de 460 pies y se acercan a menos de 4,6 millones de millas de la Tierra. Aunque es un Apolo, 2024 OR1 pasará de forma segura por la Tierra a una distancia de unos 3,4 millones de kilómetros, mucho más allá del umbral peligroso, ya que es de un tamaño más pequeño».
Aunque el tamaño quizás solo es una variable que debemos tener en cuenta: «Mientras que el asteroide 2024 OR1 no representa ningún peligro por sí solo, otros asteroides de esta magnitud podrían crear daños regionales a gran escala. Por ejemplo, el evento de Chelyabinsk de 2013 sobre Rusia mostró que incluso un asteroide mucho más pequeño puede infligir lesiones y daños a la propiedad. Los impactos más grandes podrían tener consecuencias graves, como tsunamis o perturbaciones climáticas».
De momento este asteroide ha pasado de largo, pero la NASA sigue pendiente de un cielo estrellado que puede darnos más de una sorpresa. Empezando por unas cifras que pueden acabar siendo las que marquen el curso de la humanidad. Siguiendo estos detalles podemos empezar a ver llegar algunos detalles que son claves y que debemos empezar a pensar en lo nos puede esperar. El futuro puede estar marcado por este hecho que puede acabar siendo por un evento de este tipo, el impacto de un asteroide que puede ser el final de nuestra historia.
Como se trata de una Ciencia que estudia la naturaleza Física del Universo y de los objetos contenidos en él, fundamentalmente estrellas, galaxias y la composición del espacio entre ellas, así como las consecuencias de las interacciones y transformaciones que en el Cosmos se producen, aquí dejamos una breve secuencia de hechos que, suceden sin cesar en el ámbito del Universo y, gracias a los cuales, existe la Tierra…y, nosotros.
La evolución cósmica de los elementos nos lleva a la formación de los núcleos atómicos simples en el Big Bang y a una posterior fusión de estos núcleos ligeros para formar otros más pesados y complejos en en el interior de las estrellas, para finalizar el ciclo en las explosiones supernovas donde se plasman aquellos elementos finales de la Tabla Periódica, los más complejos y pesados.
Hay procesos en el Universo que, si pudiera ser posible contemplarlos en directo, serían dignos del mayor asombro. Por ejemplo, a mí me maravilló comprender como se podía formar Carbono en las estrella y, de cómo éstas se valían del llamado “Efecto Triple Alfa” para conseguirlo.
Efecto Triple Alfa
La fusión en el centro de las estrella se logra cuando la densidad y temperatura son suficientemente altas. Existen varios ciclos de fusión que ocurren en diferentes fases de la vida de una estrella. Estos diferentes ciclos forman los diferentes elementos que conocemos. El primer ciclo de fusión es la fusión del Hidrógeno hacia Helio. Esta es la fase en la que se encuentra nuestro Sol.
En las estrellas con temperaturas muy altas ocurren otros ciclos de fusiones (ciclos CNO ). A temperaturas aún más altas , el helio que se quema produce Carbono. Finalmente, a temperaturas extremadamente altas se forman los elementos más pesados como el Hierro.
Cadena Protón-Protón
La cadena protón-protón es una de las dos reacciones de fusión que se producen en las estrellas para convertir el hidrógeno en helio, el otro proceso conocido es el ciclo CNO. Las cadenas protón-protón son más importantes en estrellas del tamaño del Sol o menores. El balance global del proceso es el equivalente de unir cuatro nucleones y dos electrones para formar un núcleo de helio-4 (2 protones + 2 neutrones).
El ciclo Carbono Nitrógeno Oxígeno:
Las reacciones internas que ocurren en las estrellas forman a los neutrinos que llegan a la Tierra. Al detectar estos neutrinos, los científicos pueden aprender sobre las fusiones internas en las estrellas. En el proceso de fusión nuclear denominado reacción Protón-Protón las partículas intervinientes son el protón(carga positiva), el neutrón (carga neutra), el positrón (carga positiva, antipartícula del electrón) y el neutrino.
Remanente estelar de supernova
En las explosiones supernovas que viene a ser el aspecto más brillante de estos sucesos de transformación de la materia, literalmente, es que la explosión de la estrella genera suficiente energía para sintetizar una enorme variedad de átomos más pesados que el hierro que es el límite donde se paran en la producción de elementos estrellas medianas como nuestro Sol.
Pero, en las estrellas masivas y supermasivas gigantes, con decenas de masas solares, cuando el núcleo de hierro se contrae emite un solo sonido estruendoso, y este retumbar final del gong envía una onda sonara hacia arriba a través del gas que entran, el resultado es el choque más violento del Universo.
La imagen es un zoom del centro de la galaxia M82, una de las más cercanas galaxias con estrellas explosivas a una distancia de sólo 12 millones de años luz. La imagen de la izquierda, tomada con el Telescopio Espacial Hubble (HST), muestra el cuerpo de la galaxia en azul y el gas hidrógeno expulsado por las estrellas explosivas del centro en rojo.
Más arriba decíamos que aquí está el choque más violento del Universo. En un momento se forjan en la ardiente región de colisión toneladas de oro, plata, mercurio, hierro y plomo, yodo, estaño y cobre. La detonación arroja las capas exteriores de la estrella al espacio interestelar, y la nube, con su valioso cargamento, se expande, deambula durante largo tiempo y se mezcla con las nubes interestelares circundantes.
Nebulosa del Cangrejo (esconde en sus entrañas a un púlsar
El más conocido remanente estelar, la Nebulosa del Cangrejo cuyos filamentos nos hablan de complejos materiales que la explosión primaria formó hace ya mucho tiempo, y, que actualmente, sirve de estudio para saber sobre los procesos estelares en este tipo de sucesos.
El pulsar de la nebulosa del cangrejo, en rojo del hubble
Antes dejámos una relación de materriales que pueden ser formados en las explosiones supernovas y, cuando se condensan estrellas nuevas a partir de esas nubes, sus planetas heredan los elementos forjados en estrellas anteriores y durante la explosión. La Tierra fue uno de esos planetas y éstos son los antepasados de los escudos de bronce y las espadas de acero con los que los hombres han luchado, y el oro y la plata por los que lucharon, y los clavos de hierro que los hombres del Capitán Cook negociaban por el afecto de las tahitianas.
La muerte de una estrella súper-gigante, regenera el espacio interestelar de materiales complejos que, más tarde, forjan estrellas nuevas y mundos ricos en toda clase de elementos que, si tienen suerte de caer en la zona habitable, proporcionará a los seres que allí puedan surgir, los materiales y elementos necesarios para el desarrollo de sus ideas mediante la construcción de máquinas y tecnologías que, de otra manera, no sería posible. Incluso, sin estos materiales, ni esos seres podrían surgir a la vida.
¿No os parece una maravilla? Comenzando con el Hidrógeno, Helio Berilio y Litio en el Big Bang, se continuó con el Carbono, Nitrógeno y Oxígeno en las estrellas de la secuencia principal, y, como más arriba explicaba, se continúa en las estrellas moribundas con el Sodio, Magnesio, Aluminio, Silicio, Azufre, Cloro, Argón, Potasio, Titanio, Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, Cinc…Uranio. ¡Que maravilla!
El Hubble ha captado en los cielos profundos las más extrañas y variadas imágenes de objetos que en el Cosmos puedan estar presentes, sin embargo, pocas tan bellas como las de nuestro planeta Tierra que, es tan rico y especial, gracias a esos procesos que antes hemos contado que ocurren en las estrellas, en las explosiones de supernovas y mediante la creación de esos materiales complejos entre los que se encuentran la química biológica para la vida.
Si a partir de las Nebulosas que se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas, pueden surgir planetas como la Tierra, y, si la Tierra contiene la riqueza de todos esos materiales forjados en las estrellas y en el corazón de esas inmensas explosiones, y, si el Universo está plagado de galaxias en las que, de manera periódica suceden esas explosiones, nos podríamos preguntar: ¿Cuántas “Tierras” podrán existir incluso en nuestra propia Galaxia? Y, ¿Cuántos seres pueden haberse formado a partir de esos materiales complejos forjados en las estrellas?
¡Qué gran secreto tiene el Universo! ¿Cómo se las arregla para crear, las precisas condiciones que dan lugar al surgir de la Vida?
Cualquier cosa que podamos imaginar… ¡Podría estar en nuestro Universo!
El universo entero es energía. En sus formas diferentes la energía cambia continuamente y lo mismo hace que brillen las estrellas del cielo, que los planetas giren, que los estables átomos formen moléculas y materia, que las plantas crezcan o que las civilizaciones evolucionen.
La ciencia del siglo XIX reconoció la universalidad de la energía y supo ver que la Humanidad sin energía que hiciera el trabajo más duro, no evolucionarían en el bienestar social y el saber.
De todas maneras, aún hoy día, a comienzos del siglo XXI, no tenemos un conocimiento unificado de todos los ámbitos y disciplinas, que relacionados de una u otra manera con la energía, nos presente una visión global y completa de este problema. Los estudios energéticos modernos se presentan fragmentados, divididos en disciplinas, y los científicos que trabajan en cada una de ellas están muy ocupados para leer el resultado obtenido en los otros estudios.
Los geólogos, por ejemplo, al tratar de entender las grandes fuerzas que transforman la superficie del planeta por el movimiento de las placas tectónicas, rara vez están al día de los descubrimientos en las otras ramas de la energética moderna, donde se estudia desde el esfuerzo de un corredor de élite hasta el vuelo de un colibrí.
Los ingenieros se preocupan por las plantas generadoras de electricidad y piensan poco en las constantes fundamentales de la energía o en los cambios que determinaron la evolución de las sociedades antes de la llegada de la civilización de los combustibles fósiles.
Energía es todo, desde el Sol hasta un embarazo; desde el pan que comemos hasta un microchip. Sin embargo, es difícil que un técnico pueda pensar en ello cuando está centrado en resolver el problema del momento.
La progresión lógica se realiza siguiendo una secuencia progresiva desde los flujos de energía planetarios a la vida de las plantas y los animales, siguiendo con la energía humana, la energía en el desarrollo de las sociedades preindustriales y modernas, y concluyendo con el transporte y los flujos de información, que son las dos características más importantes de la civilización de los combustibles fósiles.
Los que han leído algunos de mis trabajos saben que aquí podrán encontrarse con datos y materias diversas, y aunque el tema central, como he reseñado por título, es la evolución por la energía, también podrán leer sobre la entropía, las fuerzas de la naturaleza, el átomo, o incluso, del Sol, los vientos, radiación solar o cualquier dato que, en realidad, pueda estar conectado con el concepto de energía.
Operamos con unidades
El conocimiento, las peculiaridades y las complejidades de las diferentes formas de energías, así como su almacenamiento y transformación, requiere que cuantifiquemos esas cualidades y procesos. Para ello debemos introducir cierto número de conceptos científicos y medidas, así como sus unidades correspondientes.
Al hablar sobre energía nos encontramos con el problema de que el uso en el habla común de muchos términos científicos está equivocado. Como dice Henk Tennekes, “hemos creado una terrible confusión con los conceptos físicos simples en la vida ordinaria”. Pocos de esos malentendidos son tan generales y molestos como los relacionados con los términos energía, potencia y fuerza.
Definimos fuerza como la intensidad con la que intentamos desplazar – empujar, tirar, levantar, golpear… – un objeto. Podemos ejercer una fuerza enorme sobre la roca que sobresale en una montaña incluso si ésta permanece inmóvil. Sin embargo, sólo realizamos trabajo cuando el objeto que empujamos se mueve en la dirección de la fuerza aplicada. De hecho, se define el trabajo realizado como el producto de la fuerza aplicada por la distancia recorrida. La energía, como se define en los libros de texto, es “la capacidad de hacer trabajo”, y así, ésta se medirá con las mismas unidades que el trabajo.
Si medimos la fuerza en unidades denominadas newton (N), llamada así en honor de Isaac Newton, y la distancia en metros (m), el trabajo se mide en la malsonante unidad de newton-metro. Para simplificar, los científicos llaman al newton-metro julio (J), en honor de James Prescot Joule (1818 – 1889), quien publicó el primer cálculo preciso de la equivalencia entre trabajo y energía. El julio es la unidad estándar de trabajo y energía.
La potencia es simplemente la tasa de trabajo, es decir, un flujo de energía por unidad de tiempo. A un julio por segundo lo llamamos vatio (W) en honor de James Watt (1736 – 1819), inventor de la máquina de vapor mejorada y el hombre que estableció la primera unidad de potencia, que no fue el vatio sino el caballo de vapor (CV), una unidad aproximadamente igual a 750 W.
Seguimos con algunas tablas para documentarnos:
Almacenamiento de energía
Energía de
Magnitud
Reservas mundiales de carbón
200.000 EJ
Reservas mundiales de masa vegetal
10.000 EJ
Calor latente de un tormenta
5 PJ
Carga de carbón de un camión de 100 t
2 TJ
Barril de petróleo crudo
6 GJ
Botella de vino de mesa blanco
3 MJ
Garbanzo pequeño
5 KJ
Mosca en la mesa de la cocina
9 mJ
Gota de agua de 2 mm en una hoja de árbol
4 μJ
Flujos de energía
Energía de
Magnitud
Radiación solar
5.500.000 EJ
Fotosíntesis mundial neta
2.000 EJ
Producción mundial de combustibles fósiles
300 EJ
Huracán típico en el Caribe
38 EJ
La mayor explosión de bomba H en 1961
240 PJ
Calor latente de un tormenta
5 PJ
Bomba de Hiroshima en 1945
84 TJ
Metabolismo basal de un caballo grande
100 MJ
Ingesta diaria de un adulto
10 MJ
Pulsación de una tecla del ordenador
20 mJ
Salto de una pulga
100 nJ
Para avanzar un poco más tenemos que pasar de empujar y tirar (lo que llamamos energía mecánica o energía cinética) a calentar (energía térmica). Definimos una unidad llamada caloría como la cantidad de calor necesario para elevar la temperatura de un gramo de agua desde 14’5 a 15’5 ºC. Usando esta unidad podemos comparar energías térmicas, pero una vez más, esta unidad no nos permite comparar todas las clases diferentes de energías.
Si nos preguntamos ¿qué es la energía?, esta pregunta no es fácil de contestar. Incluso uno de los más grandes físicos modernos resulta de poca ayuda: “es importante darse cuenta de que en física, en realidad, no se sabe muy bien qué es la energía. No tenemos una idea de por qué la energía está formada por pequeños pulsos de una cantidad definida”, decía Richard Feynman en su libro Lectures on Physics.
David Rose, para definir la energía, decía: “es un concepto abstracto inventado por los físicos en el siglo XIX para describir cuantitativamente una amplia variedad de fenómenos naturales”.
Masa y energía son equivalentes. En la ecuación:
E: representa la energía
m: la masa
c: la velocidad de la luz en el vacío ¡casi 300 000 km/s!
Einstein nos dijo: “la masa y la energía son manifestaciones de una misma cosa”.
El conocimiento moderno de la energía incluye un número de descubrimientos fundamentales: la masa y la energía son equivalente; los diferentes tipos de energía están relacionados por muchas transformaciones; durante esas transformaciones, la energía no se destruye (primer principio de la termodinámica) y esta conservación de la energía está inexorablemente acompañada por una pérdida de utilidad (segundo principio de la termodinámica).
El primer descubrimiento, descrito en una carta de Einstein a un amigo suyo como una “idea atrevida, divertida y atractiva”, se resume en su ecuación m = E/c2, que en su versión más famosa se escribe como E = mc2; la ecuación más conocida de la física.
Así viaja el Sol llevando a los planetas consigo, alrededor de la Galaxia
El segundo descubrimiento se demuestra continuamente en miles de trasformaciones energéticas que se producen en el universo. La energía gravitatoria mantiene las galaxias en movimiento, a la Tierra girando alrededor del Sol y confinada la atmósfera que hace nuestro planeta habitable. La transformación de la energía nuclear en el interior del Sol produce el continuo flujo de energía electromagnética, llamada radiación solar. Una pequeña parte de esa energía llega al planeta Tierra que, a su vez, libera energía geotérmica. El calor producido en ambos procesos pone en movimiento la atmósfera, los océanos y las gigantescas placas tectónicas terrestres.
Una pequeña parte de la energía radiante del Sol se transforma, a través de la fotosíntesis, en reservas de energía química, que son utilizadas por muchas clases de bacterias y plantas. Los seres heterótrofos (organismos que van desde las bacterias, los protozoos y los hongos hasta los mamíferos), ingieren y reorganizan vegetales de las plantas en nuevos enlaces químicos y los utilizan para crear energía mecánica (cinética).
La energía química almacenada durante millones de años en los combustibles fósiles se libera por combustión en calderas y máquinas como energía termal (térmica), la cual, a través de muchos procesos se convierte en energía mecánica, química o electromagnética.
La colisión entre las placas terrestres lleva a que las rocas conformantes de la corteza puedan romperse (fallarse) o bien plegarse. Este último proceso ocurre en aquellos estratos rocosos que se ven sometidos a altas presiones y temperaturas, que permiten que las rocas se tornen dúctiles. Las cadenas montañosas o cordilleras se generan por la colisión de las placas tectónicas y, por lo general, se localizan cerca de sus márgenes.
Potencia de fenómenos de corta duración
Flujos de energía
Duración
Potencia
Terremoto de magnitud 8 en la E. Richter
30 s
1’6 PW
Gran erupción volcánica
10 h
100 TW
Energía cinética de una tormenta
20 min
100 GW
Gran bombardeo de la 2ª Guerra Mundial
1 h
20 GW
Tornado medio en EE.UU.
3 min
1’7 GW
Los cuatro motores del Boeing 747
10 h
60 MW
La mayor máquina de vapor de Watt
10 h
100 KW
Carrera de 100 m
10 s
1’3 KW
Lavadora doméstica
20 min
500 W
Audición de un CD
60 min
25 W
Una vela
2 h
5 W
El vuelo de un colibrí
3 min
0’7 W
El segundo principio de la termodinámica se refiere a la inevitable realidad de que a lo largo de la cadena de transformación de la energía se va perdiendo la capacidad de realizar un trabajo útil. Hay una magnitud asociada con esta pérdida de utilidad de la energía que se llama entropía; en cada transformación la energía se conserva, pero la entropía del sistema en su conjunto sólo puede aumentar. No hay nada que podamos hacer contra esta disminución de utilidad. Un barril de petróleo es un almacén de energía muy útil y de baja entropía que se puede transformar en calor, electricidad, movimiento y luz. Las moléculas calientes de aire emitidas por el tubo de escape de un motor o la luz que rodea una bombilla representan un estado de alta entropía en el que se producen irrecuperables pérdidas de utilidad.
El Universo se puede considerar como un sistema cerrado
En un sistema cerrado, este proceso unidireccional de disipación entrópica tiene la inevitable consecuencia de una pérdida de la complejidad y un aumento de la homogeneidad. Esto se puede ver si usted compara la multitud de moléculas orgánicas que componen el petróleo con la monotonía de unos pocos tipos de moléculas sencillas que forman los gases del tubo de escape.
Por el contrario, todos los organismos vivos (desde las bacterias hasta las civilizaciones humanas) son sistemas abiertos, que están importando y exportando energía constantemente; son capaces de mantenerse en estado de desequilibrio químico y termodinámico, creciendo y evolucionando hasta una mayor heterogeneidad y complejidad. Desafían temporalmente la tendencia entrópica.
No conviene utilizar unidades inadecuadas para medir esta gran variedad de procesos, porque casi siempre las cifras estarían seguidas o precedidas de muchos ceros. Tanto el julio como el vatio representan respectivamente cantidades muy pequeñas de energía y potencia. Aproximadamente 30 microgramos de carbón o 2 segundos de metabolismo de un ratón de campo equivalen a 1 julio. Un vatio es la potencia de una pequeña vela encendida o el vuelo rápido de un colibrí.
Totales: 71.759.703
Conectados: 41
por Emilio Silvera ~
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