“Un estudiante de la Universidad Monash de Melbourne ha resuelto un problema que ha desconcertado a los astrofísicos durante décadas, el descubrimiento de parte de la llamada «masa perdida» del Universo.

El descubrimiento, publicado en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, ha sido liderado por Amelia Fraser-McKelvie, de 22 años y becaria en la Escuela de Física de la facultad, que en una investigación con rayos X ha conseguido identificar en tres meses la conocida como «missing mass»”.

   Particularmente no creo que estemos preparados para encontrar -si es que existe- esa “masa perdida”

La idea de la masa perdida se introdujo porque la densidad observada de la materiaen el universo está cerca del valor crítico. Sin embargo, hasta comienzos de los ochenta, no hubo razón teórica firme para suponer que el universo tenía efectivamente la masa perdida. En 1981, Alan Guth -del que ya hablamos aquí-, publicó la primera versión de una teoría que desde entonces se ha conocido como “universo inflacionista”. Desde entonces, la teoría ha sufrido cierto número de modificaciones técnicas, pero los puntos centrales no han cambiado.

Para lo que aquí tratamos, el aspecto principal del universo inflacionista es que estableció por primera vez una fuerte presunción de que la masa del universo tenía realmente su valor crítico. Esta predicción viene de las teorías que describen la congelación de la fuerza fuerte en el segundo 10^-35 del Big Bang.

Aquí se pretende representar el pasado y el futuro del universo que, se expandió primero de manera muy rápida, después más lenta, y de nuevo la velocidad aumentó, de manera tal que el recorrido representa una especie de S que nos habla del pasado y del futuro.

Entre los otros muchos procesos en marcha en aquellos primeros momentos del nacimiento del universo, en aquel tiempo, uno de los principales parámetros a tener en cuenta es el de la rápida expansión, ese proceso que ha venido a ser conocido como inflación. Es la presencia de la inflación la que nos conduce a la predicción de que el universo tiene que ser plano.

El proceso mediante el cual la fuerza fuerte se congela es un ejemplo de un cambio de fase, similar en muchos aspectos a la congelación del agua. Cuando el agua se convierte en hielo, se expande; todos hemos podido ver una botella de líquido explotar si alcanza la congelación, el contenido se expande y el recipiente no puede contenerlo. No debería sert demasiado sorprendente que el universo se expanda del mismo modo al cambiar de fase.

Claro que no es fácil explicar cómo a medida que el espacio crece debido a esa expansión, se hace más y más voluminoso cada vez y también, cada vez menos denso y más frío. Lo que realmente sorprende es la inmensa magnitud de la expansión. El tamaño del Universo aumentó en un factor no menor de 10⁶⁰  longitudes de Planck. Acordáos de aquellos números que en aquel trabajo que titulé,  ¿Es viejo el Universo?, os dejaba aquí expuestos unos datos interesantes sobre nuestro universo. Volvamos a verlos:

La edad actual del universo visible ≈ 10⁶⁰ tiempos de Planck

Tamaño actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ longitudes de Planck

La masa actual del Universo visible ≈ 10⁶⁰ masas de Planck

Vemos así que la bajísima densidad de materia en el universo es un reflejo del hecho de que:

Densidad actual del universo visible ≈10^-120 de la densidad de Planck

Y la temperatura del espacio, a 3 grados sobre el cero absoluto es, por tanto

Temperatura actual del Universo visible ≈ 10^-30 de la Planck

Estos números extraordinariamente grandes y estas fracciones extraordinariamente pequeñas nos muestran inmediatamente que el universo está estructurado en una escala sobrehumana de proporciones asombrosas cuando la sopesamos en los balances de su propia construcción. Lo cierto es que, son tan grandes y tan pequeñas esos números y fracciones que, para nosotros, no tienen significación  consciente, no las podemos asimilar al tratarse, como se dice más arriba, de medidas sobrehumanas. Si un átomo aumentara en esa proporción de 10⁶⁰ no tendría cabida en el Universo, el átomo sería mayor.

Decíamos que en 10^-35 segundos, el universo pasó de algo con un radio de curvatura mucho menor que la partícula elemental más pequeña a algo con el tamaño de una naranja. No debe sorprendernos pués, que el nombre inflación esté ligado a este proceso. Es cierto que cuando oímos por primera vez este proceso inflacionista, podamos tener alguna dificultad con el índice de inflación que se expone sucedió en el pasado. Nos puede llevar, en un primer momento, a la idea equivocada de que se han violado, con un crecimiento tan rápido, las reglas de Einstein que impiden viajar más veloz que la luz, y, si un cuerpo material viajó desde la línea de partida que señalan los 10^-35 segundos hasta aquella otra que marca la dimensión de una naranja…¡su velocidad excedió a la de la luz!

Claro que la respuesta a que algo sobrepasara la velocidad de la luz, c, es sencilla: NO, nada ha sido en nuestro universo más rápido que la luz viajando, y la explicación está en el hecho cierto de que no se trata de algo pudiera ir tan rápido, sino que, por el contrario, en lugar de que un objeto material vciajara por el espacio, lo que ocurrió es que fue el espacio mismo el que se infló -acordaos de la masa de pan que crece llevando las pasas como adorno-, y, ahora, esa expansión hace que las galaxias -las pasas de la masa-, se alejen cada vez más las unas de las otras, haciendo el universo más grande y frío cada vez.

Así que, con la expansión o inflación, ningún cuerpo material se movió a grandes velocidades en el espacio, ya que, fue el espacio mismo el que creció y, de alguna manera, su tremenda expansión, incidió sobre los objetos que contenía que, de esa manera, pasaron de estar muy juntos a estar muy separados. Las reglas contra el viaje a velocidades superiores a la de la luz sólo se aplican al movimiento al movimiento dentro del espacio, no al movimiento del espacio. Así no hay contradicción, aunque a primera vista pudiera parecerlo.

Las consecuencias del período de rápida  expansión se puede describir mejor con referencia a la visión einsteniana de la gravitación. Antes de que el universo tuviera 10^-35 segundos de edad, es de suponer que había algún tipo de distribución de materia. A causa de esa materia, el espacio-tiempo tendrá alguna forma característica.

Se dice que el espacio está arrugado y, conforme a la expansión, el universo será plano independientemente de la forma en que pudiera empezar encogido y arrugado para después expandirse y hacerse cada vez más plano, grande, de menor densidad y frío. La lisura no es ningún accidente, es la consecuencia necesaria de la física de la congelación que tuvo lugar en el segundo 10^-35.

Los aceleradores construidos en los años cuarenta y cincuenta llegaron hasta la marca de un segundo.  El Tevatrón del Fermilab llevó el límite a menos de una milmillonésima de segundo después del comienzo del Tiempo.  El nuevo LHC proporcionara un atisbo del medio cósmico cuando el Universo tenía menos de una billonésima de segundo de edad.

Esa es una edad bastante temprana: una diez billonésima de segundo es menos que un pestañeo con los párpados en toda la historia humana registrada.  A pesar de ello, extrañamente, la investigación de la evolución del Universo recién nacido indica que ocurrieron muchas cosas aún antes,  durante la primera ínfima fracción de un segundo.

Todos los teóricos han tratado de elaborar una explicación coherente de los primeros momentos de la historia cósmica.  Por supuesto, sus ideas fueron esquemáticas e incompletas, muchas de sus conjeturas, sin duda, se juzgaran deformadas o sencillamente erróneas, pero constituyeron una crónica mucho más aclaradora del Universo primitivo que la que teníamos antes.

Empleamos todos los medios a nuestro alcance e ideamos nuevos ingenios para poder asomarnos a las escalas más extremas del universo, con los telescopios queremos llegar hasta las primeras gaalxias y, con los aceleradores de partículas nos queremos asomar a ese momento primero en el que se formó la materia.

A los cien millones de años desde el comienzo del tiempo, aún no se habían formado las estrellas, si acaso, algunas más precoces.  Aparte de sus escasas y humeantes almenaras, el Universo era una sopa oscura de gas hidrógeno y helio, arremolinándose aquí y allá para formar proto-galaxias.

A la edad de mil millones de años, el Universo tiene un aspecto muy diferente.  El núcleo de la joven Vía Láctea arde brillantemente, arrojando las sobras de cumulonimbos galácticos a través del oscuro disco; en su centro brilla un quásar blanco-azulado.  El disco, aún en proceso de formación, es confuso y está lleno de polvo y gas; divide en dos partes un halo esférico que será oscuro en nuestros días, pero a la sazón corona la galaxia con un brillante conjunto de estrellas calientes de primera generación.

Nuestras galaxias vecinas del supercúmulo de Virgo están relativamente cerca; la expansión del Universo aún no ha tenido tiempo de alejarlas a las distancias-unas decenas de millones de años-luz a las que las encontraremos ahora.   El Universo es aún altamente radiactivo.  Torrentes de rayos cósmicos llueven a través de nosotros en cada milisegundo, y si hay vida en ese tiempo, probablemente está en rápida mutación.

El Supercúmulo de Virgo, o Supercúmulo Local, es el supercúmulo de galaxias que contiene al Grupo Local y con él, a nuestra galaxia, la Vía Láctea. Tiene la forma de un disco plano, con un diámetro de 200 millones de años luz. El supercúmulo contiene alrededor de 100 grupos y cúmulos de galaxias, y está dominado por el cúmulo de Virgo, localizado cerca de su centro. El Grupo Local está localizado cerca del borde del cúmulo de Virgo, al cual es atraído.

Hay algo que es conocido por el término técnico de desacoplamiento de fotones, en ese momento, la oscuridad es reemplazada por una deslumbrante luz blanca, se cree que ocurrió cuando el Universo tenía un millón de años.   El ubicuo gas cósmico en aquel momento se había enrarecido los suficientes como para permitir que partículas ligeras –los fotones– atraviesen distancias grandes sin chocar con partículas de materia y ser reabsorbidas.

(Hay gran cantidad de fotones en reserva, porque el Universo es rico en partículas cargadas eléctricamente, que generan energía electromagnética, cuyo cuanto es el fotón.) Es esa gran efusión de luz, muy corrida al rojo y enrarecida por  la expansión del Universo, la que los seres humanos, miles de millones de años después, detectaran con radiotelescopios y la llamaran la radiación cósmica de fondo de microondas. Esta época de “sea la luz” tiene un importante efecto sobre la estructura de la materia.  Los electrones, aliviados del constante acoso de los fotones, son ahora libres de establecerse en órbita alrededor de los núcleos, formando átomos de hidrógeno y de helio.

Poco a poco, el Universo evolucionó y continuó expandiéndose mientras se formaban nuevas galaxias

Disponiendo de átomos, la química puede avanzar, para conducir, mucho tiempo después, a la formación de alcohol y formaldehído en las nubes interestelares y la construcción de moléculas bióticas en los océanos de la Tierra primitiva. La temperatura ambiente del Universo se eleva rápidamente cuanto más marchamos hacia atrás en el tiempo, a los cinco minutos del big bang es de 1.000 millones de grados kelvin.

Por elevada que se esta energía, a la edad de cinco minutos el Universo ya se ha enfriado lo suficiente para que los nucleones permanezcan unidos y formen núcleos atómicos.  Podríamos haber comptemplado a protones y neutrones unirse para formar núcleos de deuterio (una forma de hidrógeno), y a los núcleos de deuterio aparearse para formar núcleos de helio (dos protones y  dos neutrones). De esta manera, un cuarto de toda la materia del Universo se combina en núcleos de helio, junto con rastros de deuterio, helio-3 (dos protones y un neutrón) y litio.   Todo el  proceso, se cree que termina en tres minutos y veinte  segundos.

Asomarse a la historia del universo puede ser un viaje alucinante que nos cuente cómo pudieron pasar las cosas para que ahora, el Universo sea tal como lo podemos contemplar y, para que eso haya sido posible, mucha imaginación hemos tenido que emplear para poder inventar artilugios y generar ideas que, inspiradas en la observación y el experimento, nos llevaron a saber…¡lo poco que sabemos!

Emilio Silvera Vázquez

 La Flecha del Tiempo I

El Caos y la destrucción que nos puede dar la variedad de colores, olores y sabores que junto con la belleza destruida o construida cambiará el paisaje del lugar donde puedan ocurrir acontecimientos como este que observan los tripulantes de la Estación Espacial Internacional, como bien se dice, desde su privilegiada atalaya.

Los volcanes han existido desde los inicios de la Tierra hace 4.500 millones de años. Si bien las erupciones volcánicas pueden destruir la flora y la fauna en su entorno, la lava enriquece el suelo con variados minerales. La mayor parte de los volcanes están situados a lo largo de los límites activos de las placas continentales. Los volcanes submarinos se hallan en regiones donde tienen lugar nueva formación de corteza terrestre, como en la dorsal oceánica. Estos volcanes pueden formar islas.

Los volcanes terrestres se encuentran, por lo general, en zonas de subducción, que se hallan especialmente en el Océano Pacifico. Los volcanes situados en las regiones costeras están distribuidos como una “sarta de perlas” y constituyen el anillo de fuego del Pacífico., en el que se encuentran más del 80% de los volcanes actuales. Además, los “puntos calientes” donde la fusión interna de la corteza crea magma, producen volcanes que son independientes de las placas continentales y sus limites. Un ejemplo de de este grupo lo constituyen los volcanes de Hawai.

Los volcanes se alimentan de las cámaras magmáticas, una especie de bolsas de rocas fundidas, a más de 1 km bajo la corteza terrestre. Si la presión en la cámara sobrepasa un determinado nivel (que es que parece que ha ocurrido en el de la imagen), el magma asciende por fisuras y grietas y forma una chimenea volcánica.

En el interior de esas montañas están activos materiales en forma de gases, líquidos y sólidos, todo a altas temperatura y presión. Cuando se producen las explosiones las zonas circundantes son bombardeadas con materiales y enterradas bajo una gruesa capa de ceniza en poco tiempo. Es la erupción denominada piroclástica (como la ocurrida en el año 79 a.C. que sepultó la ciudad de Pompeya bajo una capa de cenizas de 25 cm. de espesor) y los materiales pueden llegar a formar una nube piroplástica de 1.000 Cº de temperatura que puede desplazarse a 1.000 Km/h.

Hay diferentes tipos de explosiones volcánicas y en cada una de ellas se producen diferentes acontecimientos pero, como sólo se trata de dejar una leve y sencilla reseña de lo que estamos viendo en la imagen, creo que con la explicación dada queda bien.

Hasta hace muy poco no podía predecir este tipo de fenómenos naturales y, la gente que vivía en poblaciones situadas cercas de las laderas volcánicas estaban en peligro auque raramente, se producían erupciones espontáneas sin avisos previos como los terremotos, los volcanes y sus actividades son controladas por sismógrafos.

Los cráteres volcánicos, como parece ser el caso, están frecuentemente llenos de agua de lluvia y freáticas, formando lagos. Suele ocurrir que, tras una erupción volcánica, sean destruidos miles de kilómetros cuadrados de terreno a su alrededor y cambien por completo la orografía de la zona. Parece imposible pensar que la Naturaleza pueda recuperarse tras un acontecimiento de este tipo, sin embargo, las primeras muestras de vida vegetal aparecen a unos escasos tres meses del acontecimiento en los campos cubiertos por las cenizas ricas en minerales. Poco tiempo después, vuelven los animales y la vida, se reanuda, como si allí, nada hubiese pasado.

Así es la Naturaleza, y, como tantas veces se dijo aquí, algo se destruye para que algo surja a la vida. ¿Esperanza después de la muerte?

Emilio Silvera V.

  ¡Las Nebulosas! Mucho más que simple gas y polvo

                            Actualmente tiene unos 4.500 millones de años, por lo que podemos decir —no solo nosotros, sino la propia NASA— que está en la mitad de su ciclo de vida. En otras palabras: el Sol se convertirá en una gigante roja dentro de 5.000 millones de años, aproximadamente. Claro que, algunas cosas son bien sabidas. Lo que no sabemos es si estaremos aquí cuando sucedan

La Galaxia Andrómeda se nos acerca a una velocidad de 500.000 kilómetros por hora (o, nosotros nos acercamos a ella a esa velocidad, según se mire). La cuestión, aunque irrreversible, no es tema de preocupación para nadie toda vez que, la distancia que nos separan de 2,3 millones de años-luz, nos habla de un tiempo cifrado en miles de millones de años para que el encuentro de produzca.

 

                  El espectáculo será asombro… ¿Quién lo pusiera contemplar -desde bien lejos-)

De tal encuentro se han hecho algunas simulaciones por ordenador y, en el primer contacto, la Vía Láctea, de menor tamaño, pasará a través de Andrómeda. El impacto arrancará una gran cola de estrellas. La escena coincide con algunas imágenes reales captadas por el Hubble en las que otras galaxias similares a Andrómeda y la Vía Láctea, ya ha  tenido ese encuentro.

                                                                    Simulación por ordenador del choque

Mucho es lo que se ha hablado de ese posible suceso futuro y, cada cual imagina a su manera lo que allí pasará: “El Sol no será dañado pero, sí desplazado de su lugar actual. Las estrellas están tan separadas las unas de las otras que no hay peligro de colisiones, y, finalmente, ambas galaxias, después de un baile en el que se acercan y separan distorsionadas por las fuerzas gravitatorias y los los vientos estelares, quedaran fundidas en una enorme galaxia.

             Las galaxias conocidas como los ratones que están en esa fase de fusión

             NGC 2207 e IC 2163 que se juntan en el baile que las llevará a la inexorable fusión

                                 La Galaxia del Remolino con su galaxia satélite NGC 5195

Galaxia de las antenas. Éste es posiblemente el aspecto que presentarían vistas desde lejos la Vía Láctea y Andrómeda mientras se alejaran la una de la otra. Y, desde luego, viendo esta desgarrada imagen de las dos galaxias medio fundidas y desgarradas en el vaiven de la inercia y de la atracción gravitatoria, es difícil de imaginar que no ocurran auténticas catástrofes en todos los objetos que están ahí presente: Nebulosas que serán desgarradas, mundos que colisionaran con estrellas, estrellas de todo tipo que se fusionaran para hacerse estrellas mayores y más masivas. Agujeros negros giratorios que, al colisionar de manera violenta, saldrán despedidos hacia el espacio, otros, se podrán fusionar. Las explosiones, los vientos solares, la radiación gamma y ultravioleta… Todo eso presente en un inmenso revoltijo de los primeros momentos será un espectáculo asombroso que, con el paso de algunos miles o millones de años, se irá calmando hasta dejar una sola gran galaxia ¡Androlact!

Debe ser impresionante estar asomado al ventanal de tu casa y poder contemplar como se acerca Andrómeda haca nosotros. La escena, aunque la podemos imaginar, nunca será lo mismo que si la pudiéramos vivir in situ. Por otra parte, no creo que el suceso sea tranquilo de contemplar como si de una puesta de Sol se tratara.

Algunos dicen que nuestro Sistema solar podría ser lanzado hacia el espacio sin sufrir daño alguno, o, por el contrario, resultar aniquilado por la enorme radiación que en el ambiente se formará debido a colisiones que destaran energías que ni podemos sospechar. Supernovas en explosión, inmensos Jets, Nebulosas creadas por eyecciones de material de estrellas masivas que se verán distorsionadas por los acontecimientos. De todo ello, saldrá con el tiempo una nueva y mayor galaxia que… ¡No será lo mismo! Ni Andrómeda ni la Vía Láctea existirán tal como la conocíamos y, los seres vivos… ¿qué suerte correrán en todo esto, si no han podido escapar a lugares lejanos?

Según un estudio de la NASA, la Tierra dejará de ser habitable dentro de un período de tiempo que va de los 1.750 millones de años a los 3.250. A mí, tal resultado no me extraña en lo más mínimo. Sabemos que todo cambia y que nada permanece y, al fin y al cabo, dentro del Sistema solar, sus componentes son objetos dinámicos expuesto a cambios y transiciones de fase por motivos diversos, e incluso, imprevistos.

Los refugiados rohinyá, obligados a emigrar a Bangladesh desde Birmania, caminan en busca de campos de refugiados. sto ha pasado y sigue pasando en nuestro Presente, Seguimos teniendo dentro de nosotros el ingrediente animal que, a veces se impone al racional.

  El destino de la Humanidad es un misterio, y, posiblemente, su salvación, estará en nuestras manos

La Tierra calcinada por la Gigante roja, los océanos evaporados, la humanidad… ¡Se habrá ido a otros planetas!

Claro que, no todo queda ahí. Sabemos que Andrómeda se nos acerca y la Vía Láctea se acerca a ella a 5oo.ooo Km/h, que la Tierra, es muy probable que dentro de un tiempo cifrado en 1.750-3.250 millones de años, podría salir de la zona habitable del Sol. Es decir, esa zona en la que no es posible la presencia del agua líquida y por lo tanto, tampoco de la vida como la conocemos.

Además, hay otro suceso futuro que nos amenaza y que no tiene reversión alguna, es la evolución natural del Sol que, al agotar su combustible nuclear de fusión, dentro de unos pocos miles de millones de años, se convertirá en una gigante roja y crecerá y crecerá, su órbita engullirá a Mercurio y a Venus  y posiblemente quede muy cerca de la Tierra. Para cuando eso llegue, mucho antes, la otmósfera de la Tierra habrá sufrido transiciones de fase y las temperaturas serán tan elevadas que los océanos se evaporarán, ya no será un planeta habitable. Después de todo eso, al final, se convertirá nuestro Sol en una enana blanca dentro de una Nebulosa Planetaria. Nosotros no podremos estar por aquí.

Es cierto que hablamos de miles de millones de años y, en un tiempo tan extenso, ni sabemos si estaremos por aquí o nuestra especie habrá desaparecido, extinguida como muchas otras que fueron antes que nosotros. Aunque por otra parte, si pensamos en todos estos sucesos futuros, nos podremos dar cuenta de que, casi los tres, están situados en el tiempo dentro de un círculo muy similar, es decir, podrían coincidir algunos de esos sucesos.

Tampoco podemos descartar que, para cuando eso pueda llegar, la Humanidad mucho más evolucionada, habrá podido salir del confinamiento del planeta Tierra y habrá viajado a las estrellas y, cómodamente instalada en otros mundos, podría observar, con sus adelantados ingenios tecnológicos, lo que sucedería en todos y cada uno de esos eventos cosmológicos que, para entonces, ya no nos afectarían.

emilio silvera