Ciencia – Reportaje de Prensa

¿Todas las galaxias en el centro de una esfera de agujeros negros?

Una nueva investigación sugiere que lo que llamamos materia oscura podrían ser, en realidad, agujeros negros primordiales

A la izquierda, región de cielo en infrarrojos. A la derecha, la misma zona, con las estrellas y otras fuentes de infrarrojos oscurecidas, sigue brillando intensamente – NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (Goddard)

La NASA apaga hoy el telescopio que vio por primera vez la luz de un exoplaneta.

Gigantesca colisión que producen ondas  gravitacionales

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¿Es el mundo una obra de arte? Tal es la cuestión que el autor se propone indagar desde el título y el prólogo de este ensayo. La idea tiene su dificultad porque en principio induce a pensar en el gran artista y en sus intenciones a la hora de crear el mundo. Sin embargo, el autor no se lanza directamente en esta dirección, sino a todo un conjunto de cuestiones que se descuelgan de la pregunta inicial. Por un lado, se trata de comparar el mundo de las ideas en las que se mueve la mente del artista cuando crea y el mundo de los cuerpos físicos de la realidad en la que está inmerso. Por otro lado, se trata de enfrentar la belleza que vive el artista cuando hace arte con la belleza que vive el científico cuando hace ciencia. Aplicamos el concepto de belleza tanto a un atardecer, que es un paisaje en condiciones efímeras, como al sonido de una música, como a un pedazo de conocimiento concebido por una mente humana. En la propuesta de Wilczek destaca un concepto sobre todos los demás: la simetría. Simetría exhiben los cristales, las plantas y los animales, simetría hay también en sus maneras de cambiar, hay simetría en las obras de arte y, sobre todo, hay simetría también en las teorías científicas. La creación científica y la creación artística ofrecen una buena pista para empezar.

Se equivocan los que aseguran que ciencia y arte son la misma cosa y se equivocan los que dicen que arte y ciencia nada tienen que ver. Sin embargo, enfrentar estas dos grandes formas de conocimiento interesa tanto por lo que comparten como por lo que difieren. La intersección no puede ser más fértil. La grandeza de la ciencia está en que un científico puede llegar a comprender sin necesidad de intuir y la grandeza del artista en que puede llegar a intuir sin necesidad de comprender. Un físico comprende el comportamiento cuántico de una partícula porque lo anticipa usando la ecuación de Schrödinger, pero no lo intuye porque sus sentidos no han experimentado nunca nada similar. No hay intuición cuántica porque no hay observadores cuánticos. En cambio, un artista puede distorsionar la realidad y fabricarse una metáfora para intuir algo que no tiene por qué comprender y que ni siquiera tiene por qué existir en la naturaleza. Oscar Reutersvärd, por ejemplo, fue un artista gráfico que inventó objetos en tres dimensiones que se pueden dibujar, pero que desafían la intuición porque no se pueden construir. Es la idea de los objetos imposibles que cautivó al gran físico y matemático Roger Penrose y al que tanto debe el celebérrimo Maurits Cornelius Escher, el artista que finalmente ha quedado en la historia como padre de la idea.

El mundo como obra de arte, del premio Nobel de Física Frank Wilczek, se sumerge en estas fértiles tierras fronterizas. ¿Qué es la belleza? ¿Qué es la belleza natural de los objetos reales y qué es la belleza cultural del conocimiento humano? ¿En qué punto se dan la mano ambas concepciones? El número áureo es una proporción conocida desde la antigüedad como un canon de belleza que se deduce por un razonamiento puramente mental. Basta imponer la armonía y el equilibrio que resulta más agradable y natural a nuestros sentidos. Por ello no es raro encontrarlo en todo tipo de estructuras de diseño humano, desde la arquitectura a los muebles, pasando por un simple encendedor. Pero ¿cómo demonios se explica que ese mismo número aparezca también en las formas y estructuras vivas? ¿Será como decía Oscar Wilde que la naturaleza copia al arte? La cuestión es de una profundidad sin fondo y no se limita a los objetos naturales o culturales. La belleza no está solo en los resultados visibles de las teorías científicas y matemáticas. La belleza está también en el origen, en las hipótesis de trabajo y en la concepción del mundo que han estimulado el pensamiento de los grandes creadores científicos.

Wilczek revisa las formas más bellas del pensamiento científico y de los objetos naturales para llegar a varias conclusiones no siempre explícitas en su texto. Aún antes de acordar una definición de belleza, digamos que la belleza es un concepto frecuente en el arte, propio del arte, pero que no es necesario para hacer arte. Y aún antes de acordar una definición de lo que es comprensible, digamos que la inteligibilidad es un concepto omnipresente y propio de la ciencia, pero que no es suficiente para hacer ciencia. Sin embargo, en todos los casos elegidos por Wilczek se filtra una relación esencial entre lo que es bello y lo que es comprensible. La forma más simple de belleza es la iteración en el espacio y en el tiempo, esto es, la armonía y el ritmo. Y la forma más inmediata de lograr esta belleza es la simetría. Se diría que la belleza es una especie de no cambio dentro del cambio. ¿Qué es una ley de la naturaleza? Pues algo muy parecido: es el cambio que menos cambia. Todos los movimientos de los planetas son diferentes, pero todos obedecen a las mismas ecuaciones de las mismas leyes. Los físicos buscan siempre principios de conservación (conservación de la masa, de la carga, de la energía, de la cantidad de movimiento, del momento angular…) porque con ellos se pueden anticipar los cambios que experimenta un sistema. Wilczek no puede disimular su emoción en el capítulo que dedica a Emmy Noether, la gran matemática que tanto admiró Einstein, cuyos teoremas establecen la relación entre los principios de conservación por un lado y las propiedades de simetría del espacio y del tiempo por otro. A Einstein se le debieron saltar las lágrimas con los trabajos de Noether (lo sé porque a mí me ocurrió lo mismo cuando los vi por primera vez en la pizarra de la facultad). Después de todo, tanto la teoría especial como la teoría general de la relatividad se levantan sobre el mismo pilar: el mundo puede ser complejo, misterioso, extraño…, ¡pero no feo! Es un principio estético como también queda claro en el capítulo que este ensayo dedica a la relatividad, sin duda la más grande y más bella teoría jamás concebida por una sola mente.

El caso de la física cuántica, que el libro también se entretiene en saborear a través de los trabajos seminales de Einstein y Bohr, tiene un valor añadido: invita a comprender los fundamentos de la física cuántica a través de intuiciones musicales. No alcanza quizá raíces tan profundas en la fusión de los conceptos de belleza e inteligibilidad, pero sí ofrece un camino que es bastante más que una metáfora. Comprender es buscar lo que hay de común entre cosas aparentemente diferentes. Los objetos fractales, por ejemplo, ofrecen un lenguaje común para dar cuenta de la autosimilitud y la irregularidad, de nuevo el no cambio dentro del cambio, lo que afecta tanto a los hexágonos de un panal de abejas, de la estructura de un material sintético como el grafeno o a la estructura de un copo de nieve.

El propósito de Michelson y Morley era medir la velocidad relativa a la que se mueve la Tierra con respecto al éter. Cada año, la Tierra recorre una distancia enorme en su órbita alrededor del Sol, a una velocidad de 30 km/s (más de 100.000 km/h). Se creía que la dirección del “viento del éter” con respecto a la posición de nuestra estrella variaría al medirse desde la Tierra, y así podría ser detectado. Por esta razón, y para evitar los efectos que podría provocar el Sol en el “viento” al moverse por el espacio, el experimento debería llevarse a cabo en varios momentos del año.

El libro recorre las ideas más bellas y trascendentes de la física con Galileo, Newton, Maxwell o Einstein, pero no esquiva las ideas bellas que han resultado ser falsas. La concepción geométrica de los átomos de Platón, el sistema solar de Kepler, el éter que buscaban Michel­son y Morley, etcétera. Queda claro: aunque la belleza predispone a comprender, hay que reconocer que la belleza no es una garantía de verdad. Sin embargo, Wilczek consigue seducir al lector tácita y subliminalmente en favor de una respuesta a la pregunta inicial del libro: ¿es el mundo una obra de arte? Y ésta no es otra que un sonoro y apasionado ¡sí!

Wilczek es un físico teórico de amplísima cultura dentro y fuera de la física. Recibió el Premio Nobel de Física en 2004 por un tema aparentemente tan contradictorio como la libertad asintótica en la teoría de las interacciones fuertes, esto es, cuando dos quarks se acercan mucho entre ellos su fuerza de interacción se debilita tanto que se convierten en partículas libres. El libro equivale a un paseo a través de la historia de la física de la mano de alguien que comprende la realidad desde una concepción estética global del mundo…, como todos los grandes científicos.

Emilio Silvera

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Leemos en el PAÏS:

“Potentes telescopios en el espacio y en tierra han permitido a los astrónomos ver un fenómeno que ya no puede darse en el cosmos actual.”

 

Ilustración del centro galáctico GOODS-N-774 con un intenso proceso de formación estelar. / NASA/ESA/STSI

Una galaxia muy joven se ha convertido en una ventana entreabierta al universo remoto que muestra un proceso frenético de formación de estrellas, un fenómeno tan intenso que solo pudo suceder cuando el cosmos era más compacto, más caliente, más turbulento…. y no tan difuso como ahora. La galaxia en cuestión, GOODS-N-774 está formando 300 estrellas al año, frente a la decena que produce ahora la Vía Láctea, es mucho más pequeña, alrededor del 6% de su tamaño (6.000 años luz de diámetro frente a 100.000 de nuestra galaxia), y tiene el doble de astros. “Este proceso de formación del centro galáctico es un fenómeno único del universo primitivo; ya no vemos galaxias formándose así”, señala Erica Nelson (Universidad de Yale), líder del equipo de astrónomos autor del descubrimiento.

                                                         Universidad de Yale

El hallazgo viene a confirmar la teoría de que las galaxias elípticas más grandes se forman de dentro a fuera, generando sus núcleos centrales de intensa formación estelar durante las épocas primitivas del universo, pero los científicos nunca habían logrado presenciar el fenómeno hasta ahora, explican los investigadores del observatorio Keck (en Hawái), con cuyos telescopios han hecho el descubrimiento Nelson y sus colegas tras los estudios preliminares con el telescopio Hubble. Además, han utilizado los datos de los archivos de los telescopios espaciales Spitzer (NASA) y Herschel (Agencia Europea del Espacio, ESA), para precisar su investigación.

                El Universo está cuajado de galaxias y estrellas que, cuando las podamos descubrir…

La luz de GOODS-N-774 que ahora captan los astrónomos se emitió hace 11.000 millones de años, cuando el universo tenía unos 3.000 millones (la edad del cosmos más precisa hasta ahora, determinada con el telescopio espacial europeo Planck es de 13.800 millones de años). La galaxia primitiva que han visto y medido estos astrónomos tiene el doble de masa que la Vía láctea y los científicos consideran que debió seguir creciendo hasta convertirse en una gigante elíptica. Es más, sospechan que la población de objetos de este tipo ha de ser numerosa pero que es muy difícil verlos porque están velados por polvo.

Noticia de prensa.

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03.06.14.- Las estrellas masivas mueren de forma dramática, explotando como espectaculares supernovas que liberan una gran cantidad de masa y energía. Estas explosiones arrastran todo el material de sus alrededores, creando una gran burbuja que se va expandiendo en el medio interestelar. En el corazón de estas burbujas se encuentra una pequeña y densa estrella de neutrones o un agujero negro, los restos de lo que en su día fue una brillante estrella.

Las burbujas formadas por las explosiones de supernova sólo brillan durante unas pocas decenas de miles de años antes de disolverse por completo, por lo que no es fácil detectar una estrella de neutrones o un agujero negro que todavía esté rodeado por su onda expansiva. Esta imagen nos muestra un buen ejemplo de este fenómeno, desvelando una estrella de neutrones en rotación y fuertemente magnetizada – lo que se conoce como un púlsar –  envuelta en su sudario cósmico, los restos de la explosión en la que se formó.

Este púlsar, conocido como SXP 1062, se encuentra a las afueras de la Pequeña Nube de Magallanes, una de las galaxias satélite de nuestra Vía Láctea, y está devorando el material de la estrella que lo acompaña, lo que provoca potentes emisiones de rayos X. En el futuro esta región presentará un aspecto todavía más dramático, ya que SXP 1062 está acompañado por una estrella masiva que también terminará sus días explotando como una supernova.

Un Púlsar en el Interior de la Burbuja de una Supernova. Image Credit: ESA

La mayoría de los púlsares presentan un periodo de rotación increíblemente rápido, dando varias vueltas completas cada segundo. Sin embargo, al estudiar la nube de expansión que rodea a SXP 1062, los astrónomos han descubierto que este púlsar está girando demasiado lento. De hecho, es uno de los púlsares más lentos de los que se tiene constancia.

Si bien la causa de este extraño comportamiento sigue siendo un misterio, la principal hipótesis sugiere que la rotación del púlsar podría estar frenada por su potente campo magnético.

El resplandor azul en el centro de la burbuja representa las emisiones en rayos X del propio púlsar y del gas caliente que ocupa el interior de la onda expansiva. Los objetos azules que se pueden ver al fondo de la imagen son otras fuentes de rayos X situadas fuera de la galaxia.

Esta imagen es una combinación de los datos recogidos por el telescopio espacial XMM-Newton de la ESA en la banda de los rayos X (en azul) y de las observaciones realizadas desde el Observatorio Interamericano del Cerro Tololo, en Chile. Al tomar las fotografías desde tierra se utilizaron unos filtros especiales que permiten revelar el brillo del oxígeno (representado en color verde) y el del hidrógeno (en color rojo). La composición nos muestra una región con una extensión de unos 457 años luz.

 Noticias NASA

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