Es tan pequeño que ni lo podemos ver con el ojo desnudo, nos valemos de los microscopios electrónicos para poder saber de ellos, y, sin embargo, si me dieran a escoger la mayor maravilla del Universo, tendría mis dudas entre los átomos y el cerebro. Pero creo que, al final,  sin dudarlo, escogería ésta ¡Los átomos!

El número de protones en el núcleo define a qué elemento químico pertenece el átomo: por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen 29 protones. El número de neutrones define el isótopo del elemento. El número de electrones influye en las propiedades magnéticas de un átomo.

Mucho ha tenido que evolucionar la Mente humana para llegar a saber sobre la entidad de la materia

Mucho ha tenido que trasminar la Mente Humana para llegar al fondo de los componentes de la materia que, como todos sabemos ahora, están conformadas de moléculas hechas de átomos que, a su vez, están hechos de partículas subatómicas unas más elementales que otras que, dentro del núcleo y fuera de él, hacen el conjunto que denominamos átomos.

El núcleo atómico está cargado positivamente al tener allí situados a los protones. Los neutrones no tienen carga y éstas dos partículas de la familia de los Hadrones en su rama bariónica, cuando están dentro del núcleo se suelen llamar nucleones. Lo curioso del caso es que, dentro de ellos, partículas más pequeñas de la familia Quarks, se han juntado en tripletes para conformarlos, es decir, un protón está conformado por dos quarks up y un quark down, mientras que un neutrón, está hecho por dos qurks down y un quarks up.

Pero, además, dentro de tan pequeño habitáculo ocurren sucesos extraordinarios, ya que, para mantener confinados a los Quarks, tiene que actuar lo que conocemos como fuerza nuclear fuerte que es transmitida por ocho bosones llamados Gluones.

 Hay quien habla de la existencia de materia extraña de Quarks y Gluones

Así que, los Quarks dentro de los protones y los neutrones están confinados, no pueden separarse y son sujetados por 8 partículas de la familia de los Bosones que se llaman Gluones que, son los intermediarios de la fuerza nuclear fuerte, la más potente de todas las fuerzas fundamentales de la Naturaleza. Esa fuerza, funciona al contrario que las otras tres, es decir, aumenta con la distancia. Se comporta como un muelle de acero que, cuanto más lo estiramos más resistencia opone.

Representación aproximada del átomo de Helio. en el núcleo los protones están representados en rojo y los neutrones en azul. En la realidad el núcleo también es simétricamente esférico. El núcleo atómicoes la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.

La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la lámina, pero algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo atómico.

El Experimento de Rutherford. En 1911 se realizó en Manchester una experiencia encaminada a corroborar el modelo atómico de Thomson. Fué llevada a cabo por Geiger, Marsden y Rutherford, y consistía en bombardear con partículas alfa (núcleos del gas helio) una fina lámina de metal.

Una imagen precisa del núcleo del carbono-14 debe tener en cuenta tanto las interacciones entre parejas de protones y neutrones (fuerza a dos cuerpos, izquierda), como las interacciones entre tres nucleones (fuerzas a tres cuerpos, derecha).

Lo cierto es que, estos “personajillos” tienen una imnesa importancia en todo lo que se cuece en el Universo, ya que, sin ellos, no existirían las estrellas ni los mundos, ni las galaxias, ni las Nebulosas, ni ninguno de los objetos que captan nuestros telescopios en el inconmensurable Cosmos. ¡Ah! Tampoco nosotros podríamos existir si en estos personajes se dieran algunos cambios. Imaginaros que la masa del protón decrece en una diezmillonésima parte, o, que lo mismo le pudiera pasar a la carga del electrón… ¡Nosotros no existiríamos!

Interacciones eléctricas entre protones y electrones

Antes del experimento de Rutherford la comunidad científica aceptaba el modelo atómico de Thomson, situación que varió después de la experiencia de Rutherford. Los modelos posteriores se basan en una estructura de los átomos con una masa central cargada positívamente rodeada de una nube de carga negativa.
Este tipo de estructura del átomo llevó a Rutherford a proponer su modelo en que los electrones se moverían alrededor del núcleo en órbitas. Este modelo tiene una dificultad proveniente del hecho de que una partícula cargada acelerada, como sería necesario para mantenerse en órbita, radiaría radiación electromagnética, perdiendo energía.

Para aclarar el panorama y la confusión que sobre el átomo y el núcleo atómico existía, tuvo que llegar el gran físico Murray Gell-Mann, que fue quien por primera vez habló de los Quarks. Se le otorgó el Premio Nobel de Física en 1969 por sus descubrimientos sobre partículas elementales. La teoría de Gell-Mann aportó orden al caos que surgió al descubrirse cerca de 100 partículas en el interior del núcleo atómico. Esas partículas, además de los protones y neutrones, estaban formadas por otras partículas elementales llamadas Quarks. Los quarks se mantienen unidos gracias al intercambio de Gluones. Junto con otros investigadores construyó la teoría cuántica de quarks y gluones, llamada Cromodinámica cuántica.

Sí, ¡Todo lo grande está hecho de cosas pequeñas!

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Un matemático ofrece una explicación para la historia alucinante de un naufragio en 1925

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La galaxia anular de Hoag (A1515+2146) es un anillo de materia con estrellas jóvenes y azuladas que rodea a una galaxia esferoidal central sin traza de ninguna barra que conecte ambas, aunque como tienen el mismo corrimiento al rojo, deben estar a la misma distancia y deben estar relacionados entre sí. Las teorías actuales de formación galáctica permiten la formación de una galaxia anular siempre y cuando tenga una barra central. Se ha propuesto en el caso del objeto de Hoag que dicha barra se ha disuelto. Hay muchas galaxias anulares con anillos polares como NGC 6028 (que sí tiene una barra central) y UGC 6614 (ver más abajo, aunque no son imágenes tan detalladas como la del Telescopio Espacial Hubble).

Las azuladas estrellas orbítan alrededor del núcleo central de la Galaxia como si de un carrusel cósmico se tratara. En esa imagen que vemos las estrellas jóvenes emiten radiación ultravioleta que ioniza el material circundante de las nebulosas de las que surgieron, allá en la lejanía y ocultos por la inmensa infinitud de mundos y otros exóticos objetos que en la imagen captada por el Hubble no podemos ver.

                          Remanente de Supernova

Imagen de la galaxia compacta azul con formación estelar IIZw71 y espectro de la región central con la identificación de las lineas de emisión de neón y argón.

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

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

Esta burbuja, fotografiada y examinada conjuntamente por la NASA y la ESA, entre 2006 y 2010, parece flotar sin actividad, pero lo cierto es que vivió un pasado convulso. Dicha envoltura gaseosa se formó después de una explosión estelar. Se conoce por el nombre de SNR B0509-67.5 y tiene un diámetro de 23 años luz (cuatro veces la distancia que nos separa de la estrella más cercana: Próxima Centaury).

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

Hay un artículo muy interesante que propone analiza en detalle una galaxia con anillo polar y presenta una explicación bastante coherente y que a mí me parece bastante natural. Se trataría de galaxias tipo SBa(R) en la que los dos brazos espirales se han unido hasta confundirse en un anillo y el bulbo y la gran barra central han evolucionado hasta formar una galaxia de tipo S0 central. La explicación me gusta porque no alude a colisiones galácticas, para las que uno esperaría un resultado mucho menos simétrico, ni a dinámicas gravitatorias exóticas. Por supuesto, queda por clarificar por qué la conexión entre la barra central y el anillo se ha perdido.

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

                                                               La brillante galaxia NGC 3621

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

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

Se podría continuar explicando lo que es una galaxia elíptica, enana, compacta azul, esferoidal enana, espiral (como la Vía Láctea), espiral enésima, espiral barrada, interaccionante, irregular, lenticular, peculiar, starburst, primordiales… etc, sin embargo, creo que ya se ha dejado constancia aquí de los datos necesarios para el que lector tenga una idea de lo que es una galaxia. Así que decido finalizar el apartado de galaxias, reflejando un cuadro del Grupo Local de galaxias en el que está situada la nuestra.

En todas estas galaxias que arriba podemos contemplar, existen estrellas binarias de cuyo estudio obtenemos datos fascinantes y podemos llegar a conocer mejor la denámica del Universo. Ejemplo de una estrella binaria, donde dos cuerpos con masa similar orbitan alrededor de un centro de masa en órbitas elípticas.

Ejemplo de una estrella binaria, en donde dos cuerpos con una pequeña diferencia de masa orbitan alrededor de un centro de masa.

Binarias astrométricas: En este tipo de sistemas dobles sólo es visible un componente de la estrella. Se detectan que son binarias gracias al “tirón” gravitatorio ejercido por su compañera invisible. Esto produce un movimiento oscilatorio respecto al fondo de estrellas fijas que puede ser medido por técnicas de paralaje si está lo suficientemente cerca, ya que este tipo de cálculos se realiza en estrellas aproximadamente entre los 10 parsecs, a distancias menores el ángulo de paralaje no existe o es tan pequeño, que los cálculos no se pueden realizar. Como las binarias visuales, las astrométricas requieren prolongados períodos de observación.

Hemos creado modelos del origen del Universo que están muy extendidos al coincidir sus predicciones con la observación. Así de momento hemos aceptado que en su inicio el Universo era algo extremadamente denso y de infinita energía que, al explosionar, se expandió y de la radiación intensa se paso la era de las partículas y más tarde, al enfriarse paulatinamente, a la de la materia para que comenzara, millones de años más tarde, a formarse las primeras estrellas. Se liberaron los fotones y el Universo se hizo transparente, es decir, se hizo la luz.

La Radiación del fondo de microondas ha venido a corrobarar tal teoría del Big Bang.  la densidad y temperatura de la materia y la radiación en el Universo decrecieron continuamente a medida que el Universo se expandía. Esta expansión puede continuar para siempre o puede un día invertirse en un estado de contracción, volviendo a pasar por condiciones de densidad y temperaturas cada vez mayores hasta llegar al Big Crunch en un tiempo finito de nuestro futuro. Este escenario evolutivo tiene la característica clave de que las condiciones físicas en el pasado del Universo no eran las mismas que las actuales o las futuras. Hubo épocas en que la vida no podía existir porque había demasiado calor para los átomos; hubo épocas previas a las estrellas y habrá un tiempo en el que todas las estrellas hayan muerto. En este escenario hay un intervalo preferido de la historia cósmica durante el que es más probable que los observadores evolucionen por primera vez y hagan sus observaciones del Universo.

Todo eso, si es que realmente fue así, también implicaba que hubo un comienzo para Universo, un tiempo pasado antes del cuál éste (el propio tiempo) no existía, pero no decía nada al respecto de el por qué o al dónde de este comienzo. Todo quedaba oculto en el más profundo de los misterios y, nadie ha podido llegar a ese tiempo que marca la frontera que está situada en esa fracción de segundo, más allá del tiempo de Planck, en el cual los cosmólogos, para tapar su ignorancia, han puesto una singularidad lo mismo que ahora han colocado la materia oscura para explicar la expansión.

El Universo estacionario sostiene que el Universo nunca tuvo un origen, sino que siempre existió de la misma manera como lo conocemos hoy.

El escenario alternativo creado por Bondi, Gold y Hoyle estaba motivado en parte por un deseo de evitar la necesidad de un principio (o un posible final) del Universo. Su otro objetivo era crear un escenario cosmologico que pareciera de promedio siempre el mismo, de modo que no hubiera instantes privilegiados en la historia cósmica.

El gráfico de abajo indica la velocidad de alejamiento de las galaxias en función de sus distancias. La pendiente de la recta de “La constante de Hubble”

Horizontalmente: la medida de la distancia es proporcionada por la luminosidad de las galaxias más brillantes de diferentes grupos. Verticalmente: velocidades en Km. por segundo. Las diferentes curvas describen la relación velocidad distancia en función de la densidad supuesta del universo (en unidades de densidad crítica). Cuanto más denso es el universo, tanto más a la izquierda se sitúa la curva en el dibujo. La comparación con los puntos observados muestra que la densidad real es tres veces inferior a la densidad crítica. La curva más baja es la esperada en un universo estacionario.

Claro que dicho escenario, al principio parece imposible de conseguir. Después de todo, el Universo se está expandiendo. Está cambiando, de modo que, ¿cómo puede hacerse invariable? La visión de Hoyle era la de un río que fluye constantemente, siempre en movimiento pero siempre igual. Para que el universo presente la misma densidad media de materia y el mismo ritmo de expansión, independientemente de cuándo sea observado, la densidad debería ser constante.

Él propuso que, en lugar de nacer en un instante pasado, la materia del universo se creaba continuamente a un ritmo que compensaba exactamente la tendencia a que la densidad sea diluida por la expansión. Este mecanismo de “creación continua” sólo tenía que ocurrir muy lentamente para conseguir una densidad constante; sólo se requería aproximadamente un átomo por metro cúbico cada diez mil millones de años y ningún experimento ni observación astronómica sería capaz de detectar un efecto tan pequeño.

Esta teoría del “estado estacionario” del Universo hacía predicciones muy precisas. El Universo parecía el mismo de promedio en todo momento. No había hitos especiales en la historia cósmica: Ningún “principio”,  ningún “final”, ningún momento en que empezaran a formarse las estrellas o en el que la vida se hiciera posible por primera vez en el Universo. Claro que, finalmente, esta teoría quedó descartada por una serie de observaciones iniciadas a mediados de la década de 1950 que mostraba en primer lugar que la población de galaxias que eran emisores profusos de radioondas variaba significativamente a medida que el Universo envejecía.

La culminación de todo aquello llegó cuando en el año 1965 se descubrió la radiación térmica residual del comienzo caliente predicho por los modelos del Big Bang. Esta radiación de fondo de microondas no tenía lugar en el Universo en estado estacionario. Durante veinte años los astrónomos trataron de encontrar pruebas que dijeran si realmente el universo estaba realmente en el estado estacionario que propusieron Bondi, Gold y Hoyle.

Un sencillo argumento antrópico podría haber demostrado lo poco posible que sería ese estado de cosas. Si uno mide el ritmo de expansión del Universo, da un tiempo durante el que el Universo parece haber estado expandiéndose. En un Universo Big Bang éste es realmente el tiempo transcurrido desde que empezó la expansión: la edad del Universo. En la teoría del estado estacionario no hay principio y el ritmo de expansión es tan sólo el ritmo de expansión y nada más.

La simulación por ordenador pone ante nuestros ojos la formación de aquellas primeras estrellas que, no comenzaron a brillar en la secuencia principal hasta pasados 400 millones de años después del comienzo del Tiempo.

Las primeras estrellas se formaron millones de años después del (supuesto) big bang. Eran enormes, pesadas, y muy calientes. Brillaron con furia, vivieron rápido y murieron jóvenes. Fueron las responsables de la creación de los primeros agujeros negros en el Universo y también, de la creación de los primeros elementos pesados y más complejos que el hidrógeno y el Helio.

En una teoría del Big Bang, el hecho de que la edad de expansión sea sólo ligeramente mayor que la edad de las estrellas es una situación natural. Las estrellas se formaron en nuestro pasado y por ello deberíamos esperar encontrarnos en la escena cósmica una vez formadas, dado que, los elementos necesarios para la vida, se forjaron en los hornos nucleares de las estrellas calientes que fusionaron aquella primera materia más simple en otras más complejas.

Se necesita mucho tiempo para que las estrellas fabriquen Carbono a partir de gases inertes como el Hidrógeno y el Helio. Pero no basta con el tiempo. La reacción nuclear específica que se necesita para hacer Carbono es una reacción bastante improbable. Requiere que se junten tres núcleos de Helio para fusionarse en un único núcleo de Carbono. Los núcleos de Helio se llaman partículas alfa, y esta reacción clave para formar Carbono ha sido bautizada como el proceso “triple alfa”.

Precisamente fue Fred Hoyle el que descubrió todo aquel complejo proceso de fabricación de Carbono en las estrellas. Él se unió a un grupo de investigadores que estaban trabajando sobre la cuestión de la relativa abundancia de elementos en las superficies de las estrellas. En conjunto, estructuraron un exhaustivo estudio de los elementos que se acumulan en los núcleos estelares. En un denso trabajo que publicaron en Octubre de 1957 en Review of Modem Physics, bajo el título de “Síntesis de los elementos de las estrellas”, lograron explicar la abundancia de prácticamente todos los isótopos de los elementos desde el Hidrógeno hasta el Uranio.

Descubrieron que las estrellas, en la medida que van gastando su combustible nuclear, transmutan el Hidrógeno en Helio; el Helio a Carbono y Oxígeno; y así sucesivamente, subiendo hasta llegar hasta los más pesados de la Tabla Periódica. En las explosiones de las supernovas se crean mucho de los elementos más pesados, incluidos el platino, el oro y el uranio. El trabajo que fue un inmenso logro científico, no sólo explicó la síntesis de todos los elementos más allá del Hidrógeno, sino que predijo su formación exactamente en las mismas proporciones que ocurrían en el Universo. Pero quedó por explicar la cuestión del Hidrógeno: Cómo se genera el combustible inicial de las estrellas.

Así, en las estrellas podemos encontrar muchas respuestas de cómo se forman los elementos que conocemos. Primero fue en el hipotético big bang donde se formaron los elementos más simples: El Hidrógeno (que nunca hemos podido llegar a saber cómo se formó), Helio y Litio. Pasados muchos millones de años se formaron las primeras estrellas y, en ellas, se formaron elementos más complejos como el Carbono, Nitrógeno y Oxígeno. Los elementos más pesados se tuvieron que formar en temperaturas mucho más altas, en presencia de energías inmensas como las explosiones de las estrellas moribundas que, a medida que se van acercando a su final forman materiales como: Sodio, Magnesio, Aluminio, Silicio, Azufre, Cloro, Argón, Potasio, Titanio, Hierro, Cobalto, Níquel, Cobre, Cinc, Plomo, Torio…Uranio. La evolución cósmica de los elementos supone la formación de núcleos  simples ¿en el big bang? y la posterior fusión de estos núcleos ligeros para formar núcleos más pesados y complejos en el interior de las estrellas y en la transición de fase de las explosiones supernovas.

Estaba explicando el proceso triple alfa que es el proceso por el cual tres núcleos de helio  (partículas alfa) se transforman en un núcleo  de carbono. Esta reacción nuclear de fusión sólo ocurre a velocidades apreciables a temperaturas por encima de 100 000 000 kelvin y en núcleos estelares con una gran abundancia de helio. Por tanto, este proceso sólo es posible en las estrllas más viejas, donde el helio producido por las cadenas protón–protón y el ciclo CNO se ha acumulado en el núcleo. Cuando todo el hidrógeno presente se ha consumido, el núcleo se colapsa hasta que se alcanzan las temperaturas necesarias para iniciar la fusión de helio.

⁴He + ⁴He ↔ ⁸Be

⁸Be + ⁴He ↔ ¹²C

Las estrellas que son unas ocho veces más masivas que el Sol representan sólo una fracción muy pequeña de las estrellas en una galaxia espiral típica. A pesar de su escasez, estas estrellas juegan un papel importante en la creación de átomos complejos y su dispersión en el espacio.

Elementos necesarios como carbono, oxígeno, nitrógeno, y otros útiles, como el hierro y el aluminio. Elementos como este último, que se cocinan en estas estrellas masivas en la profundidad de sus núcleos estelares, puede ser gradualmente dragado hasta la superficie estelar y hacia el exterior a través de los vientos estelares que soplan impulsando los fotones. O este material enriquecido puede ser tirado hacia afuera cuando la estrella agota su combustible termonuclear y explota. Este proceso de dispersión, vital para la existencia del Universo material y la vida misma, puede ser efectivamente estudiado mediante la medición de las peculiares emisiones radiactivas que produce este material. Las líneas de emisión de rayos gamma del aluminio, que son especialmente de larga duración, son particularmente apreciadas por los astrónomos como un indicador de todo este proceso. El gráfico anterior muestra el cambio predicho en la cantidad de un isótopo particular de aluminio, Al26, para una región de la Vía Láctea, que es particularmente rica en estrellas masivas. La franja amarilla es la abundancia de Al26 para esta región según lo determinado por el laboratorio de rayos gamma INTEGRAL. La coincidencia entre la abundancia observada y la predicha por el modelo re-asegura a los astrónomos de nuestra comprensión de los delicados lazos entre la evolución estelar y la evolución química galáctica.

Pero sigamos con la historia recorrida por Hoyle y sus amigos. Felizmente, la naturaleza proporcionó una piedra Rosetta con la cual Hoyle y sus colaboradores podían someter a prueba sus ideas, en la forma de curva cósmica de la abundancia. Ésta era un gráfico del peso de los diversos átomos -unas ciento veinte especies de núcleos, cuando se tomaban en cuanta los isótopos- en función de su abundancia relativa en el universo, establecido por el estudio de las rocas de la Tierra, meteoritos que han caido en la Tierra desde el espacio exterior y los espectros del Sol y las estrellas.

Hablar del Universo, algo tan grande que se escapa a nuestra comprensión, nos llevaria tanto tiempo que finalizar el trabajo sería casi imposible, así que, habiendo dado una sencilla vuelta por algunos de los sucesos y objetos que en él están presentes, aquí lo dejamos. Sin embargo, de todo estos sucesos se derivan objetos múltiples de diversidad muy rica que adorna y embellece todo el espacio interestelar con la inmensa cantidad de objetos que lo adornan a lo largo de millones y millones de año luz de espacio.

Un rico abanico de Nebulosas que se configuran en función de la masa inicial de la estrella que las formó al eyectar material al final de sus vidas. Estrellas masivas supergigantes que, comparadas con nuestro Sol son enermes objetos que lo contienen más de cien veces y consumen hidrógeno a velocidad de vértigo como si quisiera convertirse en agujero negro en el menor tiempo posible. Diversidad de mundos, explosiones supernovas, sistemas planetarios, cúmulos y siupercúmulos de galaxias…

                                                               Crédito  NASA/ESA

Que se fusionan por la fuerza de la gravedad que hace que se atraigan las unas hacia las otras como vemos en el conocido “aglomerado de galáxias Quinteto Stefan“, de cuya imagen podemos deducir de manera fácil las transiciones de fase que se producen en esta clase de fusiones de grandes galaxias, de donde surgen miles de millones de estrellas nuevas, se destruyen y nacen nuevos mundos y, finalmente, el complejo nuevo creado se convierte en una galaxia mayor, supergigante.

Explosiones de estrellas que finalizan sus vidas convirtiéndose en estrellas de neutrones o púlsares. Los Púlsares son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares. Se detectan mediante radiotelescopios.  Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que gira a gran velocidad. El más conocido está en la nebulosa de Cangrejo.  Su densidad es tan grande que, en ellos, la materia de la medida de una bola de bolígrafo tiene una masa de cerca de 100.000 toneladas. Emiten una gran cantidad de energía.  El campo magnético, muy intenso, se concentra en un espacio reducido. Esto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que aquí recibimos como ondas de radio.

Las pulsares fueron descubiertas en 1967 por Anthony Hewish y Jocelyn Bell en el observatorio de radio astronomía en Cambridge. Se conocen más de 300, pero sólo dos, la Pulsar del Cangrejo, y la Pulsar de la Vela, emiten pulsos visibles detectables. Se sabe que estas dos también emiten pulsos de rayos gamma, y una, la del Cangrejo, también emite pulsos de rayos-X.

“El 16 de marzo de 2013 se cumplió medio siglo del descubrimiento de que los cuásares eran objetos extragalácticos muy brillantes y a enormes distancias de nosotros. Este descubrimiento fue consecuencia del desarrollo pionero de la Radioastronomía y del estudio cuidadoso de los espectros ópticos de unas misteriosas “fuentes casi-estelares”. En la actualidad sabemos que el proceso que genera un cuásar es un agujero negro súper-masivo en el centro de una galaxia.”

La medida de sus desplazamientos al rojo espectroscópico,  indicaban que estaban a grandes distancias de la Tierra. El primer cuásar estudiado, 3C 273 está a 1.500 millones de años luz de la Tierra y se han descubierto cuásares a 12.000 millones de años luz de la Tierra, es decir, cuásares que son casi tan viejos como el mismo universo.

Y, pasados los diez mil primeros millones de años, cuando las estrellas habían creado los materiales necesarios para que eso fuese posible, surgieron los primeros indicios de la presencia de vida en el Universo, Se asentaron en mundos como la Tierra y, en moléculas que se juntaron para formar células vivas surgidas de un protoplasma primordial… ¡Dio comienzo la aventura de la vida que, tantos secretos esconde y que tratamos de desvelar!

Muchas veces hemos opido hablar de la datación del Carbono y, el sistema de datación radiométrica más conocido es el proporcionado por el ¹⁴C, o Carbono 14, un isótopo raro de Carbono que se produce en natural por acción de los rayos cósmicos y antropogénicamente por bombas nucleares. Se desintegra en Nitrogeno (¹⁴N) con una vida media de 5.730 años. Como el Carbono 14 es tan poco común (menos de uno de mil átomos de Carbono) y su vida media es tan corta, la datación con radio carbono queda limitada a los últimos cien mil años, aproximadamente.

Las trazas de vida primitiva han sido borradas por la geología, el fluir de las aguas, los UV y por la propia evolución de la vida, los cambios…del Oxígeno, de la atmósfera, etc. 

En los materiales más antiguos simplemente no queda suficiente ¹⁴C que pueda medirse con precisión. Por consiguiente, el ¹⁴C proporciona una herramienta de datación valiosa para egiptólogos o para paleontólogos interesados en Mamuts lanudos, pero no sirve para desentrañar la historia profunda de la Tierra que sus secretos muy bien guardados en lo más profundo de los tiempos.

El grupo Warrawoona

En el Cinturón de Pilgangoora el Grupo Coonterunah de 3.517 millones de años y las granulitas de Carlindi (3.484-3.468 millones de años son la razón fundamental del Grupo Warrawoona bajo un desajuste de erosión, aportando así pruebas de la antigua corteza continental . La Cúpula del Polo Norte (NPD) se encuentra a 10 kilómetros del Grupo Warrawoona.

Son células que se agrupan en colonias formando rocas sedimentarias. Estas rocas se encuentran en mares cálidos y son el resultado de la union de seres unicelulares, cianobacterias. Las rocas se forman muy lentamente, capa sobre capa y una capa se muere se deposita el carbonato de calcio de sus paredes sobre la capa anterior.

En el Grupo Warrawoona (3.400-3.500 millones de años) se encontraron estructuras sedimentarias que se identificaron como producidas por la actividad de organismos por William Schopf. Debido a identificación, se consideraron esos restos como la huella de vida más antigua de la que se tiene constancia. Son poco comunes (sólo se han encontrado, además de en Warrawoona, en el Supergrupo Pongola , de 2.700-2.500 millones de años, y en el Grupo de Bulawayan de Rhodesia, de 2.800 millones de años), por lo que no se puede estar seguro de que los organismos que los formaran fueran fotosintéticos y tampoco se pueden sacar conclusiones claras acerca de los ambientes en que se formaron. Ciertas bacterias no fotosintéticas forman estructuras similares a estromatolitos en fuentes termales de Yellowstone, por lo que existe la posibilidad de que bacterias similares formaran las estructuras estromatolíticas arcaicas.

Estos restos de Warrawoona incluyen microfósiles filamentosos y cocoides muy parecidos a cianobacterias, lo que ha inducido a pensar en la existencia de organismos fotosintéticos aeróbicos.

Son muchas las teorías científicas que, a lo largo de la historia han tratado de explicar el origen de la vida en la Tierra. Ya Aristóteles (384 – 322 aC), en la antigua Grecia, propuso una hipótesis: que la vida surgió por generación espontánea. Esta idea sería rebatida por los experimentos científicos de Louis Pasteur (1822 – 1895). Ahora sabemos que de donde no hay nada puede surgir, sabemos que los elementos se crearon en las estrellas que, en explosiones supernovas son expandidos por todo el universo. Sabemos que esos elementos depositados en mundos bien situados en las zonas habitables de sus estrellas, pueden llegar a constituirse en estructuras complejas de las que pueden surgir, formas de vida poco evolucionadas que, con el tiempo, se transforman en complejas y, en algunos casos, en miles de millones de años de evolución, pasando por fases que las hace ser una vez una cosa y más tarde otra… ¡Pueden llegar hasta la consciencia de Ser!

           Sí, muchas son las cosas que no sabemos

Son muchas las cosas que no sabemos y, palabras que empleamos de manera cotidiana de cosas que sabemos para que sirven, como por ejemplo la energía, no sabríamos explicar lo que es. Tampoco sabemos a ciencia cierta y en toda su extensión lo que la materia es, y, si nos referimos al Tiempo… ¿Qué es el Tiempo? ¿Existe en realidad o es una simple ilusión de la mente?

Mientras continuamos tratando se desvelar todos esos secretos, disfrutemos del El Universo,  de su rica Diversidad, de la Belleza que nos ofrece por todas partes y, desde luego…,  ¡de la Vida! Que no hemos llegado a comprender.

emilio silvera

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Existen inesperadas conexiones entre los cuerpos celestes y los patrones que rigen la Vida en el Planeta Tierra, No pocas de las secuencias que podemos observar, son la consecuencia directa de dichas conexiones, a las que, la mayoría de las veces, no le prestamos la menor atención.

Merece la pena examinar esos vínculos que, situados a niveles diferentes, pueden comenzar en puntos temporales subyacentes en el entorno terrestre y terminar con las respuestas  que los seres vivos, donde sólo los Humanos, aprendieron a dar al reino astronómico el valor y la conexión que en todo ello tenían.

Estas respuestas (aunque a veces nos parezcan ancestrales), aún se manifiestan en nuestra organización social, y también subyacen a muchas de nuestras respuestas metafísicas y emocionales del Universo.

Hemos estado tentados a ver las estrellas como dioses, como demonios, como la mejor guía para la naves viajeras, como la premonición de la mala suerte, o, lo que es peor, como gobernantes de cada una de nuestras acciones.

Descubrimos también que hemos sido tremendamente afortunados por el simple hecho de que, la forma de vida que representamos, vino a caer, por razones del Azar, dentro de un entorno celeste que influye significativamente en el alcance y dirección de cualquier investigación científica del Universo que, en nuestra pacífica Región, se hace totalmente posible al estar alejados de lugares turbulentos y emisiones de inmensas energías que impedidirían cualquier clase de observación y estudio fiable.

Si en nuestro entorno explotaran Supernovas y estuvieran presentes Agujeros Negros masivos… ¡Las cosas serían muy diferentes para nosotros, o, incluso, no serían!

Nuestros primeros pasos preconscientes, es decir, los de nuestros ancestros primitivos a lo largo del Sendero Evolutivo, se produjeron en un mundo de alternancia diaria de la noche y el día, una crecida y bajada mensual de las mareas y una variación anuela en las horas diurnas y en el clima. Todos estos cambios de escenarios dejaron su impronta sobre nosotros, los actores en el serial de la Vida.

Algunos seres vivos pudieron sobrevivir mejor porque variaciones fortuitas les dieron ritmos corporales que reflejaban con precisión el pulso de cambios ventajosos en el entorno que pudieron ser aprovechados por ellos, tanto en las plantas como en los animales de todo tipo. Unos pudieron adaptarse y otros no.

Esos otros, sintieron directa y vivamente en su propios metabolismos aquellos cambios que los ritmos celestes imponían y a los que ellos, no se pudieron adaptar, y, de esa manera, sus especies perecieron y dejaron de existir.

El mundo está lleno de Plantas y Animales que han crecido sensibles al ciclo de la noche y el día, el cielo estacional del calor del Sol y la variación mensual de las mareas. Las mareas oceánicas provocadas por las feses de la Luna influyeron en la evolución de los crustáceos y los anfibios.

La formación de regiones con grandes diferencias entre mareas vivas y muertas, con alternancia de períodos de inmersión y períodos secos, puede haber animado la disfunción de la vida del mar a la tierra. Las condiciones cambiantes estimulan la evolución de un tipo de complejidad que lleva a la vida porque crea condiciones en las que la variación supone una diferencia en las perspectivas de supervivencia (adaptarse o morir).

Existen huellas claras de un período anual en los ciclos vitales de las plantas y de los demás seres vivos de que, han favorecido su adaptación evolutiva y han hecho posible la supervivencia  y crecimientos de las especies y sus “relojes” innatos que hace coincidir, en no pocos casos, el nacimiento de sus crías con momentos en los que la posibilidad de supervivencia es mayor, especialmente, en las regiones templadas, donde las estaciones cambian de manera más abruptas.

En la manera que hemos podido llegar a descubrir, de cómo desovan algunos y como tienen en cuenta el momento de la Luna nueva o Luna llena , y los peces desoven después de enterrar la mitad de sus cuerpos en la arena. De esta manera les da tiempo a que las mareas no puedan arrastrarlos para evitar su puesta.

Los animales sienten el cambio de las Estaciones por una respuesta a la duración de la Luz diurna. Hay ejemplos notables de la precisión de esta sensibilidad, que optimiza la fertilidad de las hembras para que coincida con el equinoccio de primavera.

Parece que la actividad de apareo se desencadena cuando la duración de la Luz diurna alcanza un valor crítico. Los experimentos muestran que pueden haber dos fases:

– Amor a la Luz

– Amor en la Oscuridad

En la primera fase, cuando la luz cae en el cuerpo estimula el crecimiento y la actividad; en la segunda fase, estas cosas se inhiben. En días largos, más luz estimula las respuestas bioquímicas más fuertes.

Pero la situación no es siempre tan sencilla. Las criaturas pueden poner a cero sus relojes internos exponiéndolos a entornos artificiales.

El día y el Año son las más simples de nuestras de nuestras divisiones temporales. La longitud del día está determinada por el Tiempo que tarda la Tierra en dar una vuelta alrededor de su eje. El día sería mucho más largo si la Tierra rotara más lentamente, y las variaciones diurnas no existirían en absoluto si la Tierra no tuviera rotación. En este caso, los seres vivos estarían, divididos entre trtes poblaciones diferentes:

– Los que vivirían en el lado oscuro

– Los que vivirían en el lado luminoso

– Los que vivirían en la Zona Corpuscular intermedia

Está claro que hay un límite en lo que se refiere a que el día sea más corto o más largo, todo dependerá de los factores que en ello puedan intervenir. El día no podría ser mucho más corto porque hay un límite en la rápido que puede girar un cuerpo antes de que empiece a despedir a todos los objetos que estén sibre su superficie y, más tarde, a desintegrarse. De hecho, la longitud del día está alargándose muy lentamente, aproximadamente dos milésimas de segundo cada siglo, debido a la atracción de la Luna.

Seguramente, algunos de ustedes, al leer “…dos milésimas de segunda cada siglo…”, hayan podido pensar: Qué tontería, y, qué puedo eso influir en nada.

Lo cierto es que, durante los enormes períodos necesarios para un cambio Geológico o Biológico destacable, ese infinitesimal aumento adquiere una importancia vital.

El día habría sido 11 horas más corto hace ahora 2.000 millones de años, cuando vivían las antiguas bacterias fósiles conocidas y halladas en las rocas más antiguas de la Tierra en Warradona (Australia). Se han hallado pruebas directas de este cambio impresos en los seres vivos en algunas arrecifes de las Bahamas.

En el coral se depositan bandas de crecimiento anual (similares a los anillos de los árboles), y contando cuantas bandas diarias hay en cada banda anual se puede determinar cuantos ciclos diarios había en un año. El crecimiento coral contemporáneo muestra unas trescientas sesenta y cinco bandas por cada año, aproximadamente lo que se esperaba, mientras que los corales de hace 350 millones de años, muestran unos cuatrocientos anillos diarios en cada banda anual, lo que nos indica que el día era entonces de sólo 21,9 horas.

Si hacemos un viaje al pasado, para tratar de contemplar la evolución terrestre desde su formación, podríamos contemplar cómo, la Tierra jóven podría haber tenido días de tan sólo 6 horas. Así pués, si la Luna no existiera nuestro día sería (probablemente) dee sólo un cuarto de su longitud actual. Esto también hubiera tenido consecuencias para el campo magnético de la Tierra. Con un día de sólo 6 horas, la rotación más rápida de partículas cargadas dentro del planeta produciría un campo terrestre tres veces más intenso que el actual.

La sensibilidad magnética sería una adaptación más económica  para los seres vivos de un mundo semejante.Sin embargo, los efectos ambientales de más largo alcance de un día más corto serían seguidos de vientos más fuertes, mucho más fuertes que azotarían que azotarían la superficie en rotación del planeta.

El grado de erosión por el viento y las olas sería muy grande. Habría presión selectiva hacia árboles más pequeños y para que las plantas desarrollaran hojas más pequeñas y más fuertes que fueran menos susceptibles de ser arrancadas. Esto podría alterar el curso de la evolución  de la atmósfera terrestres al retrasar la conversión de su primitiva atmósfera de dióxido de Carbono en Oxígeno por acción de la Fotosíntesis.

El año está determinado por el Tiempo que tarda la Tierra en completar una órbita alrededor del Sol. Este período de Tiempo no es en modo alguno aleatorio. Las temperaturas y emisiones de energía de las estrellas estables están fijadas por las intensidades invariantes de las fuerzas de la naturaleza.

En un planeta sólo puede haber una actividad Biológica si su temperatura superficial no es extrema. Demasiado calor y las moléculas se fríen; demasiado frío, y se congelan; pero en medio, hay un rango de temperaturas en el que pueden multiplicarse y crecer en complejidad los seres vivos.

Existe un estrecho rango dentro del cual el agua puede mantenerse líquida y ese estado es el óptimo para la evolución espontánea de la vida. El agua ofrece un ambiente maravilloso para la evolución de la Química compleja porque aumenta tanto la movilidad como la acumulación de grandes concentraciones de moléculas que se pueden transformar en estructuras complejas.

Estas limitaciones a las temperaturas garantizan a los seres vivos que su biología les exige estar situados en planetas que no estén demasiado cerca de su estrella madre, ni tampoco, demasiado lejos de su luz y su calor. Es lo que llamamos estar situados en la Zona habitable de una estrella para que, en los planetas allí situados, la vida pueda florecer.

Otra cuestión importe es que, esos planetas, tengan órbitas casi circulares, si queremos que dichos planetas permanezcan en esa Zona habitable, ya que, si la órbita es elíptica se saldría de ella y, la vida, tendría muchos problemas para poder mantenerse estable.

El año está determinado por el Tiempo que tarda la Tierra en completar una órbita alrededor del Sol. Este período de Tiempo no es en modo alguno aleatorio.

Las órbitas elípticas llevarían al planeta a puntos con diferentes distancias y temperaturas con lo cual, la vida tendría muchos problemas para poder resistir cambios tan drásticos que, por lo general, serían mortales para los seres vivos de aquel planeta.

La Tierra en su deambular alrededor del Sol, describe una órbita elíptica pero, poco pronunciada. Su máxima distancia del Sol es de 1,017 veces la distancia media, y su mínima distancia es sólo de 0,983 veces la distancia media que sería la de 1 UA.

Como veréis, la ligera variación hace de la órbita “casi” un círculo perfecto y la variación anuela es aproximadamente de un 7% en el flujo de energía que la superficie de la Tierra recibe del Sol. La cercanía de la órbita de la Tierra a un círculo, tiene una importancia evidente.

La regularidad de la Tierra que viene dada por la intensidad de energía que nos envía el Sol, desde 150 millones de kilómetros, y, la intensidad está amortiguada por la rica y densa atmósfera terrestre, y, los seres vivos, tienen un escudo contra las radiaciones nosivas.

Dejémos aquí la primera parte.

En la segunda parte seguiremos hablando de la importancia que tiene la Luna para nosotros y explicaremos el por qué de las Estaciones en nuestro planeta.

La Fuente: “El Universo como Obra de Arte” JOHN D. BARROW.

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