Si la respuesta es…¡El Universo! ¿Cuál es la pregunta?
Bueno, la pregunta que se me ocurre sería: ¿Qué es lo más grande que conocemos? La única respuesta posible sería ¡El Universo! Para nosotros, los seres Humanos de la Tierra, el Universo resulta tan grande que, sólo lo podremos “recorrer” de manera artificial, mediante telescopios y otros ingenios Espaciales que nos inventemos para saber que es lo que existe más allá de nuestros limitados dominios. El Universo, siempre tendrá secretos para que los descubramos, y, seguramente, dentro muchos, muchos, muchos años, podremos llegar a descubrir, que tampoco el Universo está sólo, que tiene compañeros tan grandes como él o incluso más.
Lo cierto es que, nosotros, habitantes de un pequeño planeta, aunque nos creemos más importantes de lo que somos en realidad, y también, creemos saber mucho más de lo que en realidad sabemos, vivimos en una “realidad” inventada por nuestras mentes, y, en el contexto del Universo, somos poco más que una colonia de bacterias que viven en un una manzana. Claro que, podríamos alegar que nos distinguimos de las bacterias por el hecho de tener sentimientos. Lo cierto es que, al igual que en nuestro mundo, en otros muchos mundos también, estarán presentes criaturas de muy diversas morfologías, y, civilizaciones inteligentes que, como nosotros, estarán planteándose preguntas que nadie sabe contestar.
El pensamiento “generalizado” hoy en día en la mayoría de los astrónomos, astrofísicos y demás científicos afines a la ciencia del Universo, es que, pueden existir miles de planetas habitados dentro de nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea. Ahora sabemos que el Universo no conoce límite alguno ni en el espacio ni en el tiempo que, según todos los indicios, ha estado expandiéndose durante 13.700 millones de años que, es un período de tiempo más que suficiente para que las estrellas que han exisitido desde entonces, tuvieran el tiempo necesario para producir todos los elementos que conocemos y que hicieron posible el surgir de la vida aquí en la Tierra y…probablemente, en “otras Tierras” que en la Galaxia Vía Láctea estén, y, de la misma manera, en los miles de millones de galaxias que pueblan el vasto universo que hemos llegado a descubrir.
Más allá de la metagalaxia, a la que pertenecen todos los sistemas galácticos que conocemos, tienen, necesariamente, que existir otros mundos que, como el nuestro, estén habitados por seres de toda índole y pelaje, inteligentes también. La metagalaxia consta de hipergalaxias, es decir, de grupos de sistemas galácticos. Nuestro sistema galáctico cuenta con dos “satélites”: la Gran Nebulosa de Magallanes, distante 38.000 Parsecs de nosotros y la Pequeña Nebulosa de Magallanes, a 36.000 Parsecs. La Nebulosa de Andrómeda es un sistema compuesto por cinco galaxias. Por lo general existen “puentes” de estrellas entre galaxias que constituyen un grupo. Se podría decir que que los grupos de galaxias estarían unidos por hilos de estrellas de manera tal que, muchas veces, nos cuesta trabajo asegurar a qué galaxia pertenece una estrella determinada.
(1 pársec = 206.265 ua = 3,2616 años-luz = 3,0857 × 1016 m).
Tengo la suerte de que, Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.), me envíe regularmente imagines que obtiene en su Observatorio, y, en esta ocasión, recibí la imagen de la gran y bella galaxia espiral NGC 7331 que es a menudo vendida como una análoga a nuestra Vía Láctea. Está situada a 50 millones de años luz de distancia en la norteña constelación de Pegaso. En la imagen podemos vislumbrar otras galaxias que achican su imagen debido a que sus distancias están mucho más alejadas de nosotros.
La Constelación de Virgo cuenta con más de 3.000 galaxias, la Cabellera de Berenice con más de 10.000. Las super-galaxias tienen un diámetro de 30 o 40 megaparsecs. No conocemos el número exacto de super-galaxias cuyos conjuntos constituyen las megagalaxias. Y, sin embargo, la metagalaxia es sólo una pequeña fracción del “universo infinito” de un universo que, para nuestro tiempo, se podría decir que existe desde la eternidad y que existirá también eternamente (aunque sabemos que no es así), al menos nos lo puede parecer.
Nuestro Universo está cuajado de maravillas como ésta. La Galaxia de la rueda de la carreta (también conocido bajo el nombre de ESO 350-40) es una galaxia lenticular o anular situada a cerca de 500 millones de años luz de distancia en la constelación del escultor en el hemisferio meridional. Es rodeada de un anillo de 150 000 años de luz de diámetro, compuesto de estrellas jóvenes y brillantes. Esta galaxia era una galaxia idéntica a la Vía láctea antes de que sufra una colisión frontal con una galaxia vecina. Cuando galaxia vecina atravesó la Galaxia Cartwheel, la fuerza de la colisión causó una onda de choque poderosa sobre la galaxia, como una piedra echada en las tranquilas aguas de un estanque. Desplazándose a gran velocidad, este onda de choque barrió el gas y el polvo, creando así un halo alrededor de la parte central de la galaxia quedada indemne. Esto explica la nube azul alrededor del centro, la parte más brillante.
Observando la imagen con su color de perlas azulado compuesto por brillantes y radiantes estrellas, nos hablan de una ingente producción de elementos complejos que, en el futuro, pasarán a formar parte de los mundos nuevos y, en ellos, con el tiempo, surgirá también la vida nueva de vaya usted a saber qué criaturas.
El Universo es una maravilla, y, cualquier objeto que podamos mirar nos podrá llevar al más alto grado de éstaxis. A mí me pasó con la luna Titán que visto a contraluz por la nave Cassini en órbita alrededor de Saturno. La atmósfera dispersa la luz del Sol mostrando un anillo completo mientras se filtra por las capas más altas. En este pequeño mundo de ríos de metano y atmósfera imposible, se han puesto altas esperanzas de que, en un futuro, pudiera surgir allí la vida. Es similar a nuestra Tierra de hace algunos millones de años.
El cúmulo de galaxias MACS J0717 localizado a 5400 millones de años luz, en una imagen lograda combinando datos ópticos del Hubble y en rayos-x del Chandra, muestra a cuatro cúmulos colisionando. Si hemos podido llegar hasta aquí, una voz en nuestra mente pregunta: ¿Hasta dónde podremos llegar?
La galaxia NGC 55, fotogafiada por el observatorio de La Silla utilizando el Wide Field Imager del telescopio de 2.2 metros MPG/ESO. ¿Cuántos mundos estarán ahí presentes? y, ¿tendrá alguno presencia de vida?
Arp 261, un par de galaxias localizadas a 70 millones de años luz, fotografiadas por el instrumento FORS2 del VLT en Cerro Paranal. La riqueza de la imagen nos puede llevar (mediante un estudio profundo) a saber lo mucho que en ella está presente, estrellas surgidas de inmensas nubes de gas interestelar, mundos nuevos llenos e promesas futuras y, otros, más viejos que, pudieran tener los vestigios de Civilizaciones perdidas.
NGC 4194, la Galaxia Medusa, el resultado de la colisión entre dos galaxias, mostrada con datos ópticos del Telescopio Hubble y datos en rayos-x del Telescopio Chandra. La imagen nos habla de vestigios que están en el universo y nos cuentan dramáticas historias de galaxias que dejaron de existir para convertirse en otra nueva que, conteniendo materiales más compkejos que aquellas primarias, hacen posible el surgir de estrellas cuyos materiales son más sofisticados que el simple hidrógeno, y, de esas estrellas descendientes de algunas generaciones anteriores…qué materiales podrán salir?
Hemos podido admirar, la región de Rupes Tenuis fotografiada por la Mars Express de la ESA, mostrando gran cantidad de nieve sobre el polo marciano. Marte, el planeta hermano, nos tiene que dar muchas sorpresas y, a no tardar mucho (menos de 30 años), podremos por fin cobrar la apuesta del café que hice con algunos amigos sobre si había o no alguna clase de vida en aquel mundo.
El trío de galaxias Hickson 90, un grupo compacto localizado en la constelación de Piscis Austrinus a 100 millones de años luz del Sol. Fotografiado por el Telescopio Espacial Hubble. Viendo objetos como los de arriba, podríamos preguntarnos: ¿Cuándo dejará de sorprendernos el Universo? ¡Es tanta su riqueza!
La supernova de Tycho, localizada en Cassiopeia y mostrada en una imagen tomada en rayos-x por el telescopio Chandra y en luz infrarroja por el telescopio Spitzer. No por haberla visto muchas veces deja de sorprendernos, esa masa inmensa que, como remanante de los restos de una estrella masiva, nos muestra los filamentos de plasma que crean campos magnéticos a su alrededor sin importar el tiempo transcurrido desde el suceso. En dicha explosión se produjeron miles de toneladas de oro y plantino que regaron el espacio interesrtelar para formar parte, más tarde, de algún mundo perdido.
La siempre fascinante Eta Carinae está escondida detrás de una de las nebulosas más grandes y brillantes del cielo en una imagen tomada desde La Silla utilizando el ESO/MPG de 2.2 metros. Aquí contemplamos parte de la Nebulosa, la estrella, una de las más grandes conocidas (unas 100 masas solares) parece que está a punto de explotar, y, sus consecuencias, podrían ser impredecibles.
La galaxia espiral M 101, localizada a 22 millones de años luz, en una imagen compuesta por datos del telescopio Chandra, el telescopio Hubble y el telescopio Spitzer. La bella y enorme galaxia está cuajada de estrellas nuevas y otras que no lo son tanto. El conjunto parece una luminaria de feria, la radiación que se expande por toda la galaxia no parece que sea un lugar muy segurio. Prefiero nuestra Vía Láctea.
Atípica y extraña Galaxia. Una nueva imagen del Telescopio Espacial Hubble revela finos detalles de la galaxia espiral NGC 4921 y los objetos circundantes de fondo. La diversidad en el Universo es la norma y, por mucho que podamos pensar en objetos extraños que puedan existir, ahí estarán.
Una imagen que combina luz visible y rayos-x muestra la actividad del agujero negro supermasivo en la galaxia Centaurus A. Los Agujeros Negros que pueden contener miles y millones de masas solares, son tan peligrosos que, nada de lo que deambule por sus alrededores estará seguro. Se engulle toda la materia que caiga en su radio de acción, su fuerza de gravedad es descomunal y, por mucho que queramos correr, nos atrapará. Ya sabéis, ni la luz es capaz de burlar su fuerza de atracción.
¡Increíble región de formación estelar! NGC 604, una zona formación estelar en la galaxia M 33. Imagen capturada en alta resolución por el telescopio espacial de rayos-x Chandra. No podéis ni imaginar la enorme cantidad de estrellas jóvenes y masivas que están ahí presentes, sus emisiones de radiación ultravioleta producen fuertes vientos solares que dibujan las formas de las nubes del lugar formando arabescas figuras de gas ionizado por el ultravioleta que tiñe de azul toda la región.
La variedad está servida, el prolífico Universo nos suministra de toda clase de objetos activos que, mediante transiciones de fase, pasan a convertirse en otros objetos distintos de lo que en un principio fueron. Nada permanece, todo se transforma. Es es la regla de oro que impone un Universo dinámico creador de materia en el espacio-tiempo infinito que nunca podremos dominar, y, si nos permite seguir en este maravilloso Sistema de Galaxias y mundos, podremos, en el futuro, conocer a nuestros hermanos inteligentes y, si las cosas salen como deberían salir, formaremos una Federación de mundos en la que, por fin, impere la igualdad para todos dentro de un clima de mutuo respeto y en el que, la sabiduría adquirida a través de muchas civilizaciones que fueron, nos habrá dado, ese algo del que ahora carecemos: Racionalidad, Temple y Sabiduría para poder discernir sobre lo que verdaderamente tiene valor y aquello que sólo es el falso brillo de la gloria y el poder que sólo puede traer destrucción y mal para muchos.
Esperemos que, observando el Universo y mirando dentro de nuestras Mentes, podamos llegar a comprender que, nuestro destino, no depende de nosotros pero sí, podremos mejorarlo si nuestro comportamiento aporta a que el mañana sea mejor para nuestros hijos.
La Mejor Evidencia Observable de la Primera Generación de Estrellas y las más lejanas del Universo
Vey Extremely Large Telescope de ESO, un equipo de astrónomos ha descubierto la galaxia más brillante encontrada hasta ahora en el universo temprano, hallando además evidencias de que, acechando en su interior, hay ejemplares de la primera generación de estrellas. Estos objetos masivos, brillantes y puramente teóricos hasta ahora, fueron los creadores de los primeros elementos pesados de la historia, los elementos necesarios para forjar las estrellas que nos rodean hoy en día, de los planetas que las orbitan y de la vida tal y como la conocemos. La galaxia recién descubierta, apodada CR7, es tres veces más brillante que la galaxia distante más brillante conocida hasta ahora.
El apodo de CR7 es la abreviatura de COSMOS Redshift 7, una medida de su ubicación en términos de tiempo cósmico. Fue inspirado por el gran futbolista portugués, Cristiano Ronaldo, conocido como CR7.
Los astrofísicos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una primera generación de estrellas —conocida como estrellas de población III— que nacieron del material primordial del Big Bang. En otras palabras, las estrellas de población III estaban “libres de metales”, es decir, no contenían elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. El nombre de población III surgió porque los astrónomos ya habían clasificado a las estrellas de la Vía Láctea como población I (estrellas como el Sol, ricas en elementos más pesados, o metales, que dominan el disco de la Galaxia) y población II (estrellas más viejas, con muy pocos metales y ubicadas en el halo y el bulbo de la Vía Láctea y en cúmulos globulares de estrellas).
El Sol es el objeto más grande del Sistema solar, y su masa alcanza más del 99% del sistema. Sin embargo, si lo comparamos con otras estrellas… ¡Resulta una estrella enana!
Debido a su composición primordial, las estrellas de población III habrían sido enormes (varios cientos o incluso mil veces más masivas que el Sol), muy calientes, grandes emisoras de radiación ionizante y habrían acabado explotando como supernovas después de tan solo unos dos millones de años. Estas estrellas son de enorme importancia cosmológica: son los principales candidatos para explicar la reionización del universo (época que tuvo lugar aproximadamente ochocientos millones de años después del Big Bang y durante la que las primeras estrellas y galaxias se hicieron visibles) y la producción de los primeros metales que enriquecieron químicamente generaciones estelares posteriores y el universo como un todo.
Simulación por ordenador de la formación de dos regiones de alta densidad, dos estrellas, unos 200 millones de años después del Big Bang. Fuente: R. Kaehler, M. Turk y T. Abel (SLAC).
A las primeras galaxias que albergarían estas estrellas se les llama galaxias de población III. Los modelos teóricos predicen que los cúmulos de estrellas de población III podrían tener entre uno y cien pársecs de diámetro, mientras que las nebulosas de gas ionizado por estos cúmulos podrían llegar a tener un tamaño de aproximadamente mil pársecs. A pesar de su sólido fundamento teórico, la existencia de estas estrellas aún no ha sido confirmada observacionalmente en ninguna galaxia. La búsqueda de la prueba física directa de la existencia de las primeras estrellas y galaxias no ha dado resultados contundentes hasta ahora. Encontrar estas estrellas es muy difícil: debieron tener una vida extremadamente breve y brillaron en un tiempo en el que el universo era en gran parte opaco a su luz. Sin embargo, debido a las altas temperaturas de las estrellas de población III predichas por los modelos, el gas ionizado por estas estrellas debe tener firmas espectrales tales como fuertes líneas de emisión de helio: la ionización total del helio requiere la presencia de objetos que emitan una radiación lo suficientemente intensa como para arrancar los dos electrones de sus átomos. Por ello, los astrónomos consideramos la línea de helio II un excelente rastreador de estrellas de población III y, en consecuencia, la utilizamos como un indicador (indirecto) de su existencia.
Impresionante imagen de una estrella recién nacida que lanza chorros gigantes – James Webb
Los astrónomos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una primera generación de estrellas — conocida por los astrónomos como estrellas de población III — que nacieron del material primordial del Big Bang. Todos los elementos químicos más pesados (como oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro, que son esenciales para la vida) se forjaron en el interior de las estrellas. Esto significa que las primeras estrellas debieron haberse formado a partir de los únicos elementos que existían antes de las estrellas: hidrógeno, helio y trazas de litio.
Estas estrellas de población III habrían sido enormes (varios cientos o incluso mil veces más masivas que el Sol — ardientes y efímeras —) y habrían acabado explotando como supernovas después de tan solo unos dos millones años. Pero hasta ahora la búsqueda de la prueba física de su existencia no había encontrado ninguna evidencia clara.
Impresión artística de CR7: la galaxia más brillante del universo temprano. Image Credit: ESO
Un equipo dirigido por David Sobral, del Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, la Universidad de Lisboa (Portugal) y el Observatorio de Leiden (Países Bajos), ha utilizado el Very Large Telescope (VLT de ESO) para mirar hacia el universo antiguo, hacia un periodo conocido como reionización que tuvo lugar aproximadamente 800 millones de años después del Big Bang. En lugar de llevar a cabo un estudio profundo y limitado de un área pequeña del cielo, ampliaron su alcance para producir el sondeo más amplio de galaxias muy lejanas jamás elaborado.
El Very Large Telescope Project (VLT, literalmente Telescopio Muy Grande) es un sistema de cuatro telescopios ópticos separados, rodeados por varios instrumentos menores. Cada uno de los cuatro instrumentos principales es un telescopio reflector con un espejo de 8.2 metros.
Este amplio estudio se hizo utilizando el VLT con ayuda del Observatorio W. M. Keck y del telescopio Subaru, así como del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. El equipo descubrió — y confirmó — una serie de galaxias muy jóvenes asombrosamente brillantes. Una de ellas, bautizada como CR7, era un objeto excepcionalmente raro, sin duda la galaxia más brillante nunca observada en esa etapa en el universo. Con el descubrimiento de CR7 y de otras galaxias brillantes, el estudio ya suponía un éxito, pero una nueva revisión proporcionó más noticias emocionantes.
El VLT se encuentra en el Observatorio OParanal sobre el centro Paranal en la ciudad de Taltal, una montaña de 2.635 metros localizada en el desierto de Atacama, al norte de Chile.
Los instrumentos X-shooter y SINFONI, instalados en el VLT, descubrieron en CR7 una potente emisión de helio ionizado pero — crucial y sorprendentemente — ninguna señal de elementos más pesados en una brillante zona de la galaxia. Esto significó que el equipo había descubierto la primera evidencia válida de la existencia de cúmulos de estrellas de población III que habían ionizado el gas dentro de una galaxia en el universo temprano.
“El descubrimiento desafiaba nuestras expectativas desde el principio”, afirma David Sobral, “ya que no esperábamos encontrar una galaxia tan brillante. Entonces, al descubrir la naturaleza de CR7 paso a paso, comprendimos que no sólo habíamos descubierto la galaxia lejana más luminosa, sino que también nos dimos cuenta de que cumplía todas y cada una de las características esperadas de estrellas de población III. Esas estrellas fueron las que formaron los primeros átomos pesados que, en última instancia, nos ha permitido estar aquí. Realmente no hay nada más emocionante que esto”.
Dentro de CR7 se encontraron cúmulos de estrellas más azules y un poco más rojas, indicando que la formación de estrellas de población III había tenido lugar por oleadas, tal y como se había predicho. Lo que el equipo observó de forma directa fue la última oleada de estrellas de población III, sugiriendo que tales estrellas deben ser más fáciles de encontrar de lo que se pensaba previamente: residen entre estrellas normales, en las galaxias más brillantes, no sólo en las galaxias más tempranas, más pequeñas y más tenues, que son tan débiles que son extremadamente difíciles de estudiar.
Jorryt Matthee, segundo autor del artículo, concluyó: “siempre me he preguntado de dónde venimos. Incluso siendo niño quería saber de dónde provienen los elementos: el calcio de mis huesos, el carbono de mis músculos, el hierro de mi sangre. Descubrí que estos se formaron primero en los inicios del universo, por la primera generación de estrellas. Con este notable descubrimiento estamos empezando a ver estos objetos por primera vez”.
Está previsto llevar a cabo observaciones con el VLT, ALMA y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA para confirmar, más allá de toda duda, que lo que se ha observado son estrellas de población III y buscar e identificar otros ejemplos.
Bueno, Cristiano me cae bien, es un luchador y, lo que tiene, nadie se lo regaló. Sin embargo, de ahí a tener el honor de que una galaxia lleve su nombre… ¡No hizo mérito para tanto! dejemos que lo valoren en su ámbito profesional.
Un día de 1.900, el físico alemán Max Planck, publicó un artículo de 8 páginas y, dejó sembrada la semilla de lo que más tarde sería la Mecánica Cuántica, ese “universo” de lo infinitesimal, donde suceden cosas que no hemos llegado a comprender, allí donde el sentido común se contradice con resultados increíbles y asombrosos.
La molécula de agua es polar en virtud principalmente de su geometría angular. H2O. El agua es un compuesto formado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, por lo que su fórmula química es H2O. Los enlaces entre el oxígeno y los átomos de hidrógeno forman un ángulo de 45º.
Podemos decir que el átomo se divide en 100.000 partes y, una de ellas es el núcleo atómico que contiene el 99,9% de toda la masa atómica, Pero lo asombroso del caso es que, en esa pequeña parte infinitesimal que es el núcleo, se encuentran los nucleones, que partículas de la familia de los Hadrones en su rama bariónica, es decir, son Bariones.
Estos Bariones son los protones y los Neutrones que, en su interior, están conformados por tripletes de Quarks. El Protón está compuesto por dos quarks up y un quark down, mientras que el Neutrón está formado por dos quark down y un Quark up.
Así que los Quarks están confinados dentro de los nucleones que son partículas sometidas al Principio de exclusión de Pauli, es decir, son Fermiones, y, están retenidos por la fuerza nuclear fuerte que es transmitida por Bosones, los emisarios llamados Gluones que actúan como el pegamento y, si los Quarks tratan de separase unos de otros, la fuera aumenta y lo impide.
La fuerza nuclear fuerte trabaja al contrario de las otras tres fuerzas de la Naturaleza, es decir, cuanto más es la distancia más fuerte se manifiesta, mientras que, la Gravedad, por ejemplo, se relaja y manifiesta de manera más suave a medida que los cuerpos se alejan.
Otra de las maravillas de la Naturaleza (entre las muchas que podemos encontrar), es el proceso estelar, es decir, como nacen, viven y mueren las estrellas, y, en que se convierten finalmente dependiendo de sus masas.
Estrellas como el Sol fusionan elementos durante 10.000 M de años, y llega un momento en el que se convierten en Gigantes rojas y fusiona Carbono y Oxígeno, y, cuando va llegando al hierro, la imposibilidad de continuar produciendo elementos más complejos, hace que eyecte al Espacio Interestelar las capas exteriores y forme una Nebulosa planetaria. El resto de la masa, comienza a comprimirse más y más, hasta que los electrones (que son Fermiones sometidos al Principio de exclusión de Pauli, se degeneran).
Al degenerarse, los electrones se mueven frenéticamente, como protestando de que los quieran empaquetar tan juntos, y, dicho movimiento hace que la compresión se detenga, y, lo que queda es una estrella enana blanca.
Si la estrella tiene más masa que el Sol, el final será una estrella de neutrones y, si la estrella es super-masiva, lo que resulta es una explosión supernova y un agujero negro.
Todo lo que existe está hecho de Quarks y Leptones, desde un átomo a una galaxia y a los seres vivos
Maravillas como las anteriores proliferan por el Universo para nuestro asombro y, sobre todo, para que nuestro entorno sea como el que podemos observar, y, también a ello contribuyen las Constantes Universales.
Como cada día desde hace ya algún tiempo, aquí dejamos un retazo sobre el saber del mundo, del Universo y del estudio de los cuerpos celestes y sus movimientos, los fenómenos ligados a ellos y, sin duda, es la ciencia más antigua que nuestra especie conoce. También venimos hablando de Física, esa disciplina que nos hace ver el mundo tal como es. Por otra parte, también hablamos, maravillados, de la capacidad de nuestras mentes, la máquina más compleja que se conoce y que, para nuestro propio asombro, es capaz de generar pensamientos, rememorar el pasado e imaginar el futuro que llegará.
Conocemos la Vida que representamos y la que nos acompaña en el planeta, y, según todos los indicios de probabilidades que podemos conocer… ¡Lo más probable es que existan mundos llenos de vida!
La vida, también ha ocupado una buena parte de nuestro tiempo en este lugar y hemos hablado de ella, de la que está presente en nuestro planeta y, de la posible “vida extraterrestre”, posibilidad enorme en este universo nuestro, y, con esas y otras cuestiones de interés, hemos hecho camino juntos, en armonía y siempre tratando de conseguir ese saber que es el sustento de nuestra enorme curiosidad. Claro que, la Física, esa disciplina que nos dice como funciona la Naturaleza, ocupó una gran parte del recorrido.
Estamos empeñado en acercar el Universo a todos, y, aquí, al menos lo procuramos. “El Universo para que lo conozcas”. Aquella fue la frase emblemática del Año Internacional de la Astronomía celebrado en 2009. Hemos logrado (al menos así lo creo) que muchos hayan adquirido nuevos conocimientos a través de este lugar (también nosotros lo hemos adquirido de ellos), y, siendo así (que lo es), el esfuerzo ha valido la pena. Veamos ahora, otro pasaje del saber del mundo.
Aunque parezca extraño, todos los seres vivos de la Tierra, estamos hechos de la misma cosa y basados en el mismo elemento. De alguna manera, estamos emparentado con todos los seres vivos. Nosotros tuvimos la suerte de poder generar pensamientos. Tenemos que pensar que las moléculas de la vida, están presentes en cualquier Nebulosa del Espacio Interestelar.
Y, como las reglas que rigen son iguales para todo el Universo, en cualquier parte (por alejada que esté), sucederán los mismos acont4ecimientos que sucedieron por nuestra región. No es de extrañar y sería lógico pensar que la vida prolifera por todo el Universo con las variantes que puedan darse conforme a los parámetros de cada mundo o lugar.
¡La Física! Cuando se asocia a otras disciplinas ha dado siempre un resultado espectacular y, en el caso de la Astronomía, cuando se juntó con la Física, surgió esa otra disciplina que llamamos Astrofísica. La Astrofísica es esa nueva rama de la Astronomía que estudia los procesos físicos y químicos en los que intervienen los fenómenos astronómicos. La Astrofísica se ocupa de la estructura y evolución estelar (incluyendo la generación y transporte de energía en las estrellas), las propiedades del medio interestelar y sus interacciones en sus sistemas estelares y la estructura y dinámica de los sistemas de estrellas (como cúmulos y galaxias) y sistemas de galaxias. Se sigue con la Cosmología que estudia la naturaleza, el origen y la evolución del universo. Existen varias teorías sobre el origen y evolución del universo (Big Bang, teoría del estado estacionario, etc.
Las estrellas, como todo en el Universo, no son inmutables y, con el paso del Tiempo, cambian para convertirse en objetos diferentes de los que, en un principio eran. Por el largo trayecto de sus vidas, transforman los materiales simples en materiales complejos sobre los que se producen procesos biológico-químicos que, en algunos casos, pueden llegar hasta la vida.
En ese tiempo por venir, tendremos naves espaciales que despegaran de la Tierra y podrán abrir “puertas” que las dejen entrar en el Hiperespacio para realizar viajes a estrellas muy lejanas, situadas lejos de nuestro Sistema solar. Para cuando eso ocurra, los habitantes de nuestro planeta en el presente serán recordados como aquellos pioneros que intentaron los primeros viajes espaciales fuera del planeta, los habitantes de la Tierra de ese tiempo futuro sabrán de nosotros por la historia, y, en las escuelas estudiaran cómo construimos una Estación Espacial Internacional, un Telescopio llamado Hubble y un Acelerador de partículas denominado LHC para intentar comprender, qué era la materia.
En ese escenario del futuro las ciudades espaciales estarán repartidas por todo el Sistema solar y los habitantes de la Tierra viajaran a ellas como cosa cotidiana, de la misma manera que ahora nos trasladamos a otras ciudades y continentes en nuestro planeta, así serán las Sociedades de aquel tiempo que comerciaran las riquezas situadas en las lunas de Júpiter y Saturno como cosa natural y realizaran viajes a otros mundos fuera de nuestro entorno, a muchos años-luz de distancia para celebrar reuniones planetarias con otros gobiernos que, como el nuestro, dominan sistemas planetarios enteros y tienen esparcidos por el espacio lejano flotas de naves con equipos científicos investigando estrellas lejanas, captando in situ como se forman los mundos, o, incluso rodando a prudente distancia explosiones supernovas y el giro vertiginoso de los horizontes de suscesos de agujeros negros gigantes.
Nada muere, todo permanece, simplemente se producen cambios con el inexorable paso del Tiempo. Lo que hoy es… Mañana no será, se habrá convertido en otra cosa. En las estrellas tenemos el mejor ejemplo de esos cambios y, asombrados pudimos descubrir que, de los materiales de una estrella “muerta”, ¡Surgían nuevas estrellas, nuevos mundos… Y, ¿Nuevas formas de Vida?
Marco Aurelio
“Quien ha visto las cosas presentes ha visto todo, todo lo ocurrido desde la eternidad y todo lo que ocurrirá en el tiempo sin fin; pues todas las cosas son de la misma clase y la misma ”.
Erupciones volcánicas tomadas desde el Espacio
Claro que él, quería significar que todo, desde el comienzo del mundo, ha sido igual, sigue unos patrones que se repiten una y otra vez a lo largo del transcurso de los tiempos: el día y la noche, las estaciones, el frío y el calor, el río muerto por la sequía o aquel que, cristalino y rumoroso ve correr sus aguas cristalinas hasta que desembocan en el océano. La Bondad y la maldad… Y, también, el Hombre y la Mujer. Así ha sido desde que podemos recordar y, así continuará siendo.
Los poetas hablan en voz baja consigo mismos, y, el mundo, los oye por causalidad.
Para fugarnos de la tierra
un libro es el mejor bajel;
y se viaja mejor en el poema
que en más brioso corcel.
Whitman
La causalidad
“Todo presente de una sustancia simple es naturalmente una consecuencia de su estado anterior, de modo que su presente está cargado de su futuro.”
Leibniz
Niels Bohr, citando a Gohete preguntaba: ¿Cuál es el camino? No hay ningún camino. Está claro el mensaje que tal pregunta y tal respuesta nos quiere hacer llegar, el camino, tendremos que hacerlo nosotros mediante la exploración hacia el futuro en el que está lo que deseamos encontrar. Hay que explorar y arriesgarse para tenemos que ir más allá de las regiones habituales y conocidas que nos tienen estancados siempre en el mismo lugar. ¡Hay que arriesgarse!
Homero nos contó como Ulises de Ítaca se arriesgó a oír el canto de las sirenas amarrado al palo de la vela mayor de su embarcación. Él no que´ria ser atraído por aquellas fuerzas malignas pero quería sentir los efectos de aquella llamada en lugar seguro. Eso nos lleva a pensar que hay un mensaje en el pasaje de Homero: Arriesgarse… ¡Sí! Pero con las precauciones necesarias. Así que, cuidado con los Robots, con los experimentos científicos de todo tipo, y, sobre todo, no debemos creer que lo sabemos todo. Tenemos que ser conscientes de que, el peligro nos acecha por todas partes.
Pero, no cabe duda alguna de que, el acto de exploración modifica la perspectiva del explorador; Ulises, Marco Polo y Colón habían cambiado cuando volvieron a sus lugares de partida . Lo mismo ha sucedido en la investigación científica de los extremos en las escalas, desde la grandiosa extensión del espacio cosmológico hasta el mundo minúsculo y enloquecido de las partículas subatómicas.
Una bella galaxia espiral de cien mil años-luz de diámetro que podemos comparar con…¡Un átomo!
En ambos “universos” existe una descomunal diferencia en los extremos de las escalas. Sin embargo, la inmensa galaxia de arriba no sería posible sin la existencia de infinitesimal átomo de abajo. ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas!
Así que, cuando hacemos esos viajes, irremediablemente nos cambian, y, desde luego, desafían muchas de las concepciones científicas y filosóficas que, hasta ese momento, más valorábamos. Algunas tienen que ser desechadas, como el bagaje que se deja atrás en una larga travesía por el desierto. Otras tienen que ser modificadas y reconstruidas hasta quedar casi irreconocibles, ya que, lo que hemos podido ver en esos viajes, lo que hemos descubierto, nos han cambiado por completo el concepto y la perspectiva que del mundo teníamos, conocemos y sabemos.
La exploración del ámbito de las galaxias extendió el alcance de la visión humana en un factor de 1026 veces mayor que la escala humana, y produjo la revolución que identificamos con la relatividad, la cual reveló que la concepción newtoniana del mundo sólo era un parroquianismo en un universo más vasto donde el espacio es curvo y el tiempo se hace flexible.
La exploración del dominio subatómico nos llevó lejos en el ámbito de lo muy pequeño, a 10-15 de la escala humana, y también significó una revolución. fue la Física cuántica que, transformó todo lo que abordó.
La teoría cuántica nació en 1900, Max Planck comprendió que sólo podía explicar lo que llamaba la curva del cuerpo negro -el espectro de energía que genera un objeto de radiación perfecta- si abandonaba el supuesto clásico de que la emisión de energía es continua, y lo reemplazó por la hipótesis sin precedentes de que la energía se emite en unidades discretas. Planck llamó cuantos a estas unidades.
1) Figura animada que representa un rayo de luz incidiendo sobre un cuerpo negro hasta su total absorción. 2) En la gráfica se representa la intensidad de la radiación emitida por el cuerpo negro en función de la longitud de onda a diferentes temperaturas. El máximo de la curva aumenta al ir hacia menores longitudes de onda (Ley de Wien). Se compara con el modelo clásico de Rayleigh-Jeans a altas temperaturas (5000 K) comprobándose la llamada catástrofe del ultravioleta
La constante de Planck es una constante física que desempeña un papel central en la teoría de la mecánica cuántica y recibe su nombre de su descubridor, Max Plancc, uno de los padres de dicha teoría. Denotada como , es la constante que frecuentemente se define como el cuanto elemental de acción. Planck la denominaría precisamente «cuanto de acción»
Fue inicialmente propuesta como la constante de proporcionalidad entre la energía de un fotón y la frecuencia de su onda electromagnética asociada. Esta relación entre la energía y la frecuencia se denomina «relación de Planck»:
Dado que la frecuencia, la longitud de onda, y la velocidad de la luz cumplen lambda . f = c ” la relación de Planck se puede expresar como:
l
Otra ecuación fundamental en la que interviene la constante de Planck es la que relaciona el momento lineal de una partícula con la longitud de onda de De Broglie λ de la misma:
En aplicaciones donde la frecuencia viene expresada en términos de radianes por segundo o frecuencia angular, es útil incluir el factor 1/2 dentro de la constante de Planck. La constante resultante, «constante de Planck reducida» o «constante de Dirac», se expresa como ħ (“h barra“):
De esta forma la energía de un fotón con frecuencia angular omega” />, donde se podrá expresar como
Por otro lado, la constante de Planck reducida es el cuanto del momento angular en mecánica cuántica.
Ley de Planck a diferentes temperaturas en función de la frecuencia para la radiación del cuerpo negro
Planck definió a “sus”0 cuantos en términos del “cuanto de acción”, simbolizado por la letra h que ahora, se ha convertido en el símbolo de una constante, la constante de Planck, h. Planck no era ningún revolucionario – a la edad de cuarenta y dos años era un viejo, juzgado por patrones de la ciencia matemática y, además, un pilar de la elevada cultura alemana del siglo XIX-, pero se percató fácilmente de que el principio cuántico echaría abajo buena de la física clásica a la que había dedicado la mayor parte de su carrera. “Cuanto mayores sean las dificultades -escribió-…tanto más importante será finalmente para la ampliación y profundización de nuestros conocimientos en la física.”
Sus palabras fueron proféticas: cambiando y desarrollándose constantemente, modificando su coloración de manera tan impredecible como una reflexión en una burbuja de , la física cuántica pronto se expandió practicamente a todo el ámbito de la física, y el cuanto de acción de Planck, h llegó a ser considerado una constante de la Naturaleza tan fundamental como la velocidad de la luz, c, de Einstein.
Dos buenos amigos, dos genios
Max Planck es uno de los científicos a los que más veces se le han reconocido sus méritos y, su , está por todas partes: La Constante de Planck, las Unidades de Planck, El cuanto de Planck, la Radiación de Planck, El Tiempo de Planck, la masa de Planck, la Energía de Planck, la Longitud de Planck… ¡Todo merecido!
Confinados en nuestro pequeño mundo, una mota de polvo en la inmensidad de una Galaxia grandiosa que, a su vez, forma parte de un universo “infinito”, hemos podido darnos traza para poder saber, a pesar de las enormes distancias, sobre lo que existe en regiones remotas del Universo. Un Universo formado por Supercúmulos de galaxias que formadas en grupos conforman la materia visible, y, dentro de cada una de esas galaxias, como si de universos se tratara, se reproducen todos los objetos y fenómenos que en el Universo son.
sigamos con la escala del Universo conocido y hagamos un pequeño esquema que lo refleje: El Universo Observable, la mayor escala que abarca más de 100 mil trillones de kilómetros (según nos cuenta Timothy Ferris:
Radio en metros Objetos característicos
1026 Universo observable
1024 Supercúmulos de Galaxias
1023 Cúmulos de Galaxias
1022 Grupo de Galaxias (por ejemplo el Grupo Local)
1021 Galaxia La Vía Láctea
Nube Molecular gigante muy masiva, de gas y polvo compuesta fundamentalmente de moléculas con diámetro típico de 100 a.l. Tienen masa de diez millones de masas solares (moléculas de Hidrógeno (H2) el 73% en masa), átomos de Helio (He, 25%), partículas de polvo (1%), Hidrógeno atómico neutro (H I, del 1%) y, un rico coctel de moléculas interestelares. En nuestra galaxia existen al menos unas 3000 Nubes Moleculares Gigantes, estando las más masivas situadas cerca de la radiofuente Sagitario B en el centro Galáctico.
1018 Nebulosas Gigantes, Nubes Moleculares
1012 Sistema Solar
1011 Atmósfera externa de las Gigantes rojas
Aunque a una Unidad Astronómica de distancia (150 millones de Kilómetros de la Tierra), el Sol caliente el planeta y nos da la vida
109 El Sol
108 Planetas Gigantes Júpiter
107 Estrellas enanas, planetas similares a la Tierra
105 Asteroides, núcleos de cometas
104 Estrellas de Neutrones
Los seres humanos son parte del Universo que queremos descubrir.
1 Seres Humanos
10-2 Molécula de ADN (eje largo)
10-5 Células vivas
Células vivas
10-9 Molécula de ADN (eje corto)
10-10 Átomos
10-14 Núcleos de átomos pesados
10-15 Protones y Neutrones
10-35 Longitud de Planck: cuanto de espacio; radio de partículas sin dimensiones =
la cuerda.
Es la escala de longitud a la que la descripción clásica de la Gravedad cesa de ser válida y debe ser tenida en la mecánica cuántica. Está dada por la ecuación de arriba, donde G es la constante gravitacional, ħ es la constante de Planck racionalizada y c es la velocidad de la luz. El valor de la longitud de Planck es del orden de 10-35 m (veinte órdenes de magnitud menorque el tamaño del protón 10-15 m).
Me llama la atención y me fascina la indeterminación que está inmersa en el mundo cuántico. La indeterminación cuántica no depende del aparato experimental empleado investigar el mundo subatómico. Se trata, en la medida de nuestro conocimiento, de una limitación absoluta, que los más destacados sabios de una civilización extraterrestre avanzada compartirían con los más humildes físicos de la Tierra.
Por muy avanzados que pudieran estar, ellos también estarían supeditados al Principio de Incertidumbre o Indeterminación cuántica, y, como nosotros, cuando trataran de encontrar (sea cual fuese las matemáticas o sistemas que emplearan para hallarlo) el resultado de la constante de estructura fina, el resultado sería el mismo: 137, puro y adimensional.
Todo esto nos ha llevado a la más firme convicción definir la visión del mundo de la física que nos revelaba que no sólo la materia y la energía sino que también el conocimiento están cuantizados. Cuando un fotón choca con un átomo, haciendo saltar un electrón a una órbita más elevada, el electrón se mueve de la órbita inferior a la superior instantáneamente, sin tener que atravesar el espacio intermedio. Los mismos radios orbitales están cuantizados, y el electrón simplemente deja de existir en un punto para aparecer simultáneamente en otro. Este es el famoso “salto cuántico” que tanto desconcierta, y no es un mero problema filosófico, es una realidad que, de , no hemos llegado a comprender.
No, esto no es un salto cuántico. Simplemente le tocó la Lotería
Pero, ¿quién sabe? Quizás un día lejano aún en el tiempo, cuando descubramos el secreto que salto cuántico nos esconde, poderemos aprovechar la misma técnica que emplea la Naturaleza con los electrones hacer posible que se transporten de un lugar a otro sin tener que recorrer las distancias que separan ambos destinos. Algunos experimentos se han realizado consiguiendo teletransportar partículas a kilómetros de distancia. ¡Ya veremos que pasa!
Estaría bien poder trasladarse las estrellas por ese medio
Bueno, pongamos los pies en el suelo, volvamos a la realidad. La revolución cuántica ha sido penosa, pero podemos agradecerle que, nos haya librado de muchas ilusiones que afectaban a la visión clásica del mundo. Una de ellas era que el hombre es un ser aparte, separado de la naturaleza a la que en realidad, no es que esté supeditado, sino que es, ella. ¡Somos Naturaleza!
Está claro, como nos decía Immanuel Kant que:
“La infinitud de la creación es suficientemente grande como para que un mundo, o una Vía Láctea de mundos, parezca, en comparación con ella, lo que una flor o un insecto en comparación con la Tierra.”
Algún día podríamos desaparecer en una especie de plasma como ese de la imagen y salir al “otro lado” que bien (¡Por qué no) podría ser otra galaxias lejana. Creo que la imaginación se nos ha dado para algo y, si todo lo que podemos imaginar se realizar, la conclusión lógica es que sólo necesitamos ¡Tiempo!
Sí, amigos míos, la Naturaleza vive en constante movimiento, y, nosotros, que formamos de ella…También. Tenemos que llegar a conocerla.
Existen muchos mundos con dos soles, ¿Cómo será vivir en uno de ellos?
En tiempos y lugares totalmente inciertos,
Los átomos dejaron su camino celeste,
Y mediante abrazos fortuitos,
Engendraron todo lo que existe.
Maxwell
Doy las gracias a Timothy Ferris de cuyo libro, la Aventura del Universo, he podido obtener bellos pasajes que aquí, quedan incluidos.
Hemos conseguido construir máquinas poderosas que emplean enormes energías y llegan hasta las entrañas de la materia, hace mucho tiempo (desde Demócrito), que estamos tratando de saber de que están hechas las cosas. El LHC nos ha llevado hasta los límites inimaginables de todos esos secretos y, continúa intentando contestar a preguntas que, hasta el momento, nadie ha sabido contestar.
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por Emilio Silvera ~
Clasificado en 
Los poetas hablan en voz baja consigo mismos, y, el mundo, los oye por causalidad.
, es la constante que frecuentemente se define como el cuanto elemental de acción. Planck la denominaría precisamente «cuanto de acción»
de un 
de su onda electromagnética asociada. Esta relación entre la energía y la frecuencia se denomina «relación de Planck»:
, y la velocidad de la luz 
cumplen 
l
de una partícula con la longitud de onda de De Broglie λ de la misma:
se podrá expresar como
