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En cada una de las pestañas encontrareis una seccion diferente: en "Pagina principal", las entradas habituales. En "Trabajos y días", articulos de literatura e historia, "De mis lecturas" reúne notas, resumenes y opiniones sobre libros que me interesan y he leído en los últimos tiempos. En la pestaña "Desde el Asilo" (Libro), están todas las historias contenidas en ese libro, en cuyo inicio se explica el titulo de este blog. "Cuentos truculentos" reúne los comprendidos en el libro del mismo título. Cualquier texto que aqui se publica está a disposición del publico, naturalmente citando la fuente. Sírvase usted mismo.















De mis lecturas


 
MIRANDO HACIA FUERA ( y X).
¿Existen los agujeros negros?
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.

Veamos, en el último capítulo de esta serie, como pueden observarse los agujeros negros, porque si no pueden detectarse experimentalmente tendremos que llegar a la conclusión de que quizás no existan. Se supone que son intensas fuentes de gravedad, pero ¿Tenemos métodos de sondear estos objetos invisibles que pueblan las profundidades del espacio? La posibilidad de evidenciar su existencia es, estudiarlos a través de los efectos que producen.
De forma imaginaria podemos colocar una nave en las proximidades de un agujero negro para que nos ayude a sondear su entorno desde una distancia suficiente para no ser engullida, entonces podríamos usar la ley de la gravedad para deducir la masa del agujero, teniendo en cuenta que, con respecto a él, la masa de la nave seria despreciable. Conociendo la distancia y el periodo orbital de la nave alrededor del agujero, podríamos calcular mediante las leyes de Kepler, la masa combinada de ambos. Podríamos inferir la existencia y la masa del agujero negro sin haber llegado a verlo. Este método, como se puede imaginar fácilmente está lleno de dificultades y es, por ahora, de todo punto irrealizable.
Otra forma posible de detectar los agujeros negros, relacionada con los sistemas estelares binarios, consiste en observarlos mientras pasan por delante de un compañero estelar más grande y visible que ellos. También este tipo de observación está llena de dificultades. El planeta Venus, de 12.000 km. de diámetro es apenas perceptible cuando pasa por delante del sol. El efecto de encorvamiento de la luz de una estrella situada por detrás del sol seria apenas unos segundos de arco, casi imperceptible y desde luego difícil de medir de forma fiable.
La posibilidad de que algunos agujeros negros pueden ser miembros de sistemas estelares binarios abre ciertas posibilidades de que se pueda obtener alguna prueba, aunque indirecta, de su presencia. Si bien no pueden verse directamente, es posible que bloqueen algo de la luz de la estrella ante la que se colocan, ya que algunos sistemas binarios tienen ciertas peculiaridades que dan a entender que uno de sus miembros es realmente un agujero.
Un caso típico es el de Cygnus (cisne), un sistema de estrellas situado a unos 7.000 años-luz de la Tierra. Está constituido por una gigante azul (nº de catalogo HDE 226868) que orbita en un periodo de 5,6 días y tiene unos 20 millones de km. De esta estrella brillante, fluye gas caliente hacia una compañera invisible llamada Cygnus X-1, con toda probabilidad, un agujero negro invisible, de una masa entre cinco y diez masas solares, probablemente inmerso en un gas muy caliente, quizás a mil millones de grados centígrados y con un diámetro menor de cien km.
Sin embargo, es difícil determinar si se está ante un agujero negro o una estrella de neutrones, ya que sus masas relativas se mantienen en un rango demasiado próximo. Habrá que esperar a que los efectos de de la rotación y el magnetismo estén completamente incluidos en la teoría relativista de la evolución estelar.
Sabemos que el Universo surgió de una desnuda singularidad, sin horizonte de los acontecimientos, hace unos quince mil millones de años. La singularidad de los agujeros negros podría ser la clave para desentrañar el misterio del estado creativo del que surgió el Universo. Estudiando teóricamente la naturaleza de los agujeros negros y en especial, buscando experimentalmente su existencia y sus propiedades físicas quizás se llegue algún día a responder la gran pregunta: Cuál fue el origen del Universo.

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MIRANDO HACIA FUERA (IX).
 
Agujeros negros
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
 Sábado, 2012.01.14
¿Porque el valor de tres veces la masa del sol es tan importante? La respuesta es que, a esta cantidad de masa, según parece, la gravedad ya no puede contrarrestarse. Ni siquiera los neutrones, en contacto los unos con los otros, pueden detener la atracción de la gravedad de un objeto tan masivo, compacto y relativamente frio. Según la teoría, un objeto como ese, iría hundiéndose y aplastando la materia hasta reducirla a las dimensiones de un punto. Sin ningún agente que compita contra la gravedad, se cree que los núcleos masivos se reducirán a un único punto de volumen infinitamente pequeño.
Un objeto tan comprimido se habría vuelto invisible y quedaría incomunicado, puesto que no podría intercambiar ningún tipo de información con el universo exterior. A efectos prácticos, puede decirse que tal objeto supercompacto, habría desaparecido del Universo. Los astronomos denominan “horizonte del acontecimiento” al tamaño critico por debajo del cual se supone que un objeto desaparecería de esta forma. La tierra tendría un horizonte de los acontecimientos de, aproximadamente 1 cm. (ya que la masa del sol es 332,830 veces mayor). Cabria menos gente, pero la idea es atractiva: imaginemos que nuestro desarrollo tecnológico nos permitiera algún día compactar de igual forma la basura. Toda la del mundo cabria en el ojo de una mosca. Técnicamente, desaparecería.
Una estrella muy masiva termina su ciclo de combustión explotando como una supernova. La mitad del contenido original de la estrella se expulsa entonces en forma de fragmentos lanzados a gran velocidad. Si el resto que no ha explotado es mayor que tres masas solares, este núcleo residual se colapsará de un modo catastrófico, desplomándose por debajo del horizonte de los acontecimientos en menos de un segundo. Después de hacer un simple guiño, literalmente desaparece, dejando una región oscura de la que nada puede escapar: este es el origen de los agujeros negros. No son realmente objetos, sino agujeros negros en el espacio-tiempo.
La masa de un agujero negro, se supone que curva de una forma terrible el espacio-tiempo en sus proximidades y en las proximidades del horizonte de los acontecimientos, la curvatura es tan grande que el espacio-tiempo se dobla sobre si mismo haciendo que cualquier objeto atrapado por él, desaparezca.
No es que los agujeros negros vaguen por el espacio a la búsqueda de algo que engullir, pero si algo les cae encima por la acción de la gravedad, ya no lo dejan escapar. Son como torniquetes que solo permiten a la materia fluir en una dirección: hacia su interior. Como absorben materia, incrementan constantemente su masa; su tamaño aumenta también paulatinamente, puesto que el horizonte de los acontecimientos depende de la cantidad de materia atrapada en su interior.
Podría creerse que los agujeros negros absorben pero no emiten. Esto es rigurosamente falso: son fuentes emisoras de energía puesto que si la cantidad de energía que cae en ellos es grande, las zonas que se encuentran justo por encima del horizonte de los acontecimientos pueden ser emisoras de una intensísima radiación. En cualquier caso, no subsisten de un modo ilimitado, lentamente van evaporándose (disipando su materia y su energía) y al final explotan, repartiendo su contenido por el espacio interestelar.
¿Ocurren realmente todos estos extravagantes fenómenos de los agujeros negros? La base de todas las extrañas suposiciones que hemos visto, es el concepto relativista de que la masa curva el espacio-tiempo, idea que ya ha demostrado ser una excelente aproximación a la realidad, pero algunos investigadores sostienen que la teoría de la relatividad es incorrecta, o al menos incompleta cuando se aplica a los agujeros negros.
Una buena parte de la humanidad se ha dedicado con frecuencia a venerar lo incognoscible, reverenciando lo que no podía entender experimentalmente. Muchos todavía lo hacen y es muy probable que en el futuro muchos más sigan haciéndolo. ¿Y Ud. que opina?

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MIRANDO HACIA FUERA (VIII).
El fin del modelo estacionario. Estrellas rojas, enanas blancas y agujeros negros
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
 2011.12.17. Sábado
El modelo del Universo estacionario que tantas dudas parecía despejar, resulta por completo insostenible, al menos por dos razones:
a)  La distribución de las galaxias a través del espacio no es uniforme. Si, como hemos convenido, el desplazamiento hacia el rojo del espectro es un buen indicador de la distancia, los Quásares o estrella lejanas, superan en mucho a las más cercanas, por lo tanto se están alejando, no solo de nosotros, también entre sí.
b)  Las observaciones efectuadas por los radiotelescopios obtienen siempre alguna señal, con independencia de la hora del día o de la noche en que se realicen, siempre la misma. Es débil, pero no aumenta ni disminuye nunca. Se puede detectar hora tras hora año tras año sin que varíe en ningún momento. Fue descubierta, de modo accidental por los científicos Arno Penzias y Robert Wilson, de los laboratorios Bell a mediados de los años sesenta. Su origen es la propia creación del Universo, un “fosil” de la explosión originaria que dio origen en el principio del tiempo a la expansión universal, hace aproximadamente quince mil millones de años.
En definitiva, no sabemos aun si vivimos en un universo abierto o cerrado, pero sí sabemos que en algún lugar, más allá de la región de las galaxias lejanas, se encuentra un plasma primitivo del que surgieron todas ellas, un gas caliente y denso que ocupa el universo entero. La radiación característica de ese gas, se ha ido desplazando hacia el rojo enfriandose hasta los -270ºC. (Muy cerca del 0 absoluto).
Cualquier teoría que se acerque todavía más a la creación, no pasa de ser una conjetura. No es inconcebible que la energía originaria emergiera en el tiempo cero a partir de nada. Aunque parece imposible que una partícula pueda materializarse a partir de nada, en realidad, esto no viola ninguna ley de la física, puesto que la partícula es aniquilada por su correspondiente antipartícula antes de que ninguna de las dos pueda detectarse, así que el de nuestro Universo puede perfectamente ser un caso de creatio ex nihilo, a través de un intercambio de energía que tuvo una duración inimaginablemente corta, un “Universo autocreado”.
Esta “singularidad” que existió presumiblemente hace quince millones de años, puede estudiarse en la actualidad a través de otras analogías: los agujeros negros.
Un agujero negro es una región que contiene enormes cantidades de masa acumulada en un volumen extraordinariamente reducido, como las cabezas de los Jibaros. Naturalmente, son capaces de curvar poderosamente el espacio-tiempo cercano a ellos.
Esparcidas por las oscuras regiones del cielo nocturno hay miríadas de conjuntos de polvo de gas que se extienden por espacios de años-luz. Estas nubes interestelares empiezan a hundirse gravitacionalmente por la acumulación de materia aumentando su densidad, sus colisiones atómicas y el calor que se desarrolla en su interior, dando lugar a una protoestrella que se convierte en estrella “adulta” en unas breves decenas de años-luz. Su duración dependerá de su masa. Puede oscilar entre mil millones y un billón de años-luz. Las estrellas menos masivas son las que duran más, debido a su ritmo más lento de fusión nuclear.
El proceso es el siguiente: a partir de la nube interestelar, se genera una estrella típica que pasa a la fase de gigante roja. Esta se expande sin cesar (como le pasará a nuestro sol dentro de unos cinco mil millones de años), a partir de cuyo momento, su destino final depende de la masa que tenga. Si la masa (como la de nuestro sol), pasan por un estadio de enana blanca para acabar apagándose en forma de enanas negras; las de mayor masa están destinadas a convertirse en estrellas de neutrones ultracompactas, o en singulares agujeros negros.
Las predicciones de la teoría de la evolución estelar dicen que si el núcleo consumido es menor que unas 1,5 veces de la masa de nuestro sol, el objeto resultante será una enana blanca. Si la masa del núcleo está entre 1,5 y 3 masas solares, el resultado será una estrella de neutrones. Y si el núcleo residual tiene una masa mayor que unas tres masas solares, la gravedad vence y el objeto se colapsa para siempre.


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MIRANDO HACIA FUERA (VII).
¿Cómo evoluciona el Universo?
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
2011.12.10. Sábado

A pesar de la dificultad de interpretación de las ecuaciones de campo de Einstein, solo al alcance de los especialistas, nos han dado acceso a la comprensión de los modelos de Universo. Y a partir de ellas los científicos se han lanzado a la conquista de los arcanos que no sabemos si algún día llegarán a desvelarse: ¿Cuándo y cómo surgió el Universo? ¿Cómo evoluciona? ¿Hacia dónde se encamina? ¿Donde empieza y dónde termina? ¿Cuándo empezó el tiempo y cuando debe terminar?
Hay una opción que termina con todas estas dudas: encomendarle la creación a dios (sea cual sea este) y recurrir a sus ministros para que nos desarrollen los detalles. Esta ha sido una solución empleada durante muchos años por muchas religiones, y es plenamente valida. La ciencia es otra cosa. Vayamos por ese otro camino.
Por “tamaño del Universo” se entiende la totalidad de la región cuatridimensional de espacio-tiempo que contiene las galaxias, y en la practica, la distancia media que separa los cúmulos de las galaxias. Comenzó con una explosión de algún tipo, que habitualmente se denomina “big bang”, a partir del cual su tamaño va creciendo con el tiempo, expandiéndose a un ritmo inversamente proporcional a la densidad de la materia que contiene. Se han propuesto varios modelos para explicar la evolución del Universo:
Modelo hiperbólico: Según este modelo, el Universo habría evolucionado desde un poderoso “bang” inicial (una explosión de algún tipo en el principio del tiempo) y desde ese momento, se expande sin cesar. Este proceso supone que la materia inicial, excepcionalmente densa se va diluyendo y su densidad media de la materia dispersa desciende sin cesar. Es lo que se llama “universo abierto”. Llegaría al infinito cuando el tiempo sea infinito.
Modelo parabólico: en este caso, la acumulación de materia cósmica es capaz de detener finalmente la expansión, pero solo cuando esta haya llegado al infinito. Se expande también sin cesar, pero agota su energía cinética al llegar a infinito.
Modelo elíptico: como los dos anteriores, se expande también a partir de un punto originario de extraordinaria densidad, pero tiene materia suficiente para detener la expansión cósmica antes de que llegue a infinito. Las galaxias llegaran a detenerse en algún momento y su radiación dejara de desplazarse hacia el rojo. El movimiento general del Universo, al menos momentáneamente, se habrá detenido. Al seguir existiendo la fuerza gravitatoria, el Universo comenzará a contraerse y las galaxias desplazaran sus radiaciones hacia el azul. La contracción hará crecer la temperatura y, al contrario que los otros modelos que se irían enfriando, el final de este seria “muerte por calor”.
Modelo oscilante: puede que antes de llegar al final de la concentración masiva y de su definitiva desaparición, puede que el Universo rebote dando lugar a un nuevo ciclo de expansión-contracción. Se trataría de un caso de singularidad, pero  la Física estudia casos generales. La Física de las singularidades está muy poco desarrollada. Es un modelo muy atractivo aunque indescifrable y difícil de entender por la mente humana, pues un universo así indicaría que desaparece el concepto de “existencia” antes del principio del tiempo. Un Universo así, siempre fue y siempre será.
Modelo de estacionario: debido a Hermann Bondi, Thomas Gold y Fred Hoyle, afirma que el Universo se muestra, aproximadamente idéntico no solo desde cualquier lugar, sino en cualquier instante en que se observe. En otras palabras, le densidad media permanece constante, el Universo se mantiene estacionario. Este modelo exige que, para compensar la disminución de densidad causada por la recesión de las galaxias, vaya apareciendo materia nueva, creada de la nada, en el Universo. De donde y como se crea esa materia es uno de los principios que este modelo deja en el aire, además de violar uno de los principios más importantes de la física moderna: el de la conservación de la materia y la energía.



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MIRANDO HACIA FUERA (VI).
Un viaje rápido por el espacio curvo.
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
2011.11.26. sábado

Por ahora ningún objeto puede viajar a mayor velocidad que la de la luz y permanecer intacto; toda su masa se transformaría en pura energía según nos dice la ecuación de Einstein E=mc², y el objeto material dejaría de existir. Durante los viajes estelares, el tiempo, a medida que nos acercáramos a la velocidad de la luz transcurriría más lento, para detenerse por completo si la alcanzáramos, lo cual por el momento es imposible. (Recordemos que las mayores velocidades logradas hasta ahora por los cohetes más potentes apenas son de 60 km/seg., un 0,02% de la velocidad de la luz. El sol gira en el interior de la Vía Láctea a “solo” a 250 km/seg., un 0,083% de la misma).
Cuanto más rápidos nos movamos, mas retrasamos nuestro ciclo vital, pero no podemos volver al pasado. Si nos acercáramos de un modo significativo a la velocidad de la luz, enlenteceríamos nuestro envejecimiento y llegando a ella, se detendría: habríamos entrado, directamente, en la eternidad. Si los ocupantes de una nave espacial llegaran a viajar a velocidades próximas a la luz, regresarían cuando hubieran pasado siglos o milenios. Pero eso, por ahora, son solo fantasías. Los astronautas estadounidenses que viajaron a la luna durante una semana, envejecieron teóricamente un 0,005 % menos que es resto de los notales que presenciamos su aventura por televisión. Como se ve, además de irrelevante, el dato es difícil de contrastar.
Pero lo que si comprobarían los hipotéticos viajeros del espacio es que la gravedad y la aceleración de los objetos a través del espacio-tiempo pueden considerarse como conceptualmente y casi matemáticamente equivalentes. Einstein postuló que era innecesaria la idea newtoniana de la gravedad como algo que atrae las cosas. Su teoría de la relatividad general predice que la masa cambia la naturaleza del espacio-tiempo, es decir, comba o curva el espacio.
En ausencia de materia, la curvatura del espacio-tiempo es cero y los objetos se mueven sin desviar su trayectoria, pero cuanto mayor es la masa acumulada en una posición determinada, mayor es la curvatura del espacio-tiempo en esa posición. La Tierra se acelera al orbitar alrededor del sol, no a causa de la gravedad, como sostenía Newton, sino a causa de la curvatura del espacio-tiempo, como explicó Einstein. No se debe olvidar que la teoría de Einstein es solo (¡solo!) eso, una teoría, pero también es cierto que, hasta el momento no se ha encontrado nada que la contradiga y sí algunas pruebas que parecen confirmarla. La primera de ellas, se refiere a la precesión (adelanto) orbital del planeta Mercurio, que da una vuelta completa alrededor del sol cada ochenta y ocho días y sufre, cada 200.000 años una precesión total, de 360º. Ello, comprobado experimentalmente mucho antes que la teoría general de la relatividad, fue explicado por Einstein matemáticamente por la influencia que el sol ejerce curvando el espacio-tiempo y afectando la masa de Mercurio.
Una segunda prueba se refiere al encorvamiento gravitatorio de la luz por la influencia recibida al pasar cerca del espacio curvo que se encuentra en la influencia de un objeto masivo. En 1919 el astrónomo Arthur Eddington estudió desde un observatorio africano los eclipses con ese objeto; posteriores investigaciones con fuentes de radio cósmicas cuya emisión pasa cerca del sol, y otras con naves  que orbitan cerca sol y emiten ondas que pasan rozando su superficie, han comprobado también la teoría.
Una última prueba se refiere al fenómeno conocido como “corrimiento gravitatorio al rojo”, por el que los fotones de luz u otra clase cualquiera de radiación, tienen que realizar un cierto trabajo para alejarse de la superficie de un objeto masivo (vencer la curvatura del espacio-tiempo, en términos de Einstein). En ese proceso, pierden una parte de su energía en la lucha por escapar a la potente fuerza gravitatoria del planeta. Dado que la energía del objeto de que se trate es proporcional a la frecuencia de la radiación que produce, esta se desplaza hacia frecuencias más bajas, que en el caso de la luz, es la roja.


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MIRANDO HACIA FUERA (V).
Neutrinos, quásares y taquiones
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.

2011.11.15. Sábado  

Hacia finales del S.XIX, los investigadores se preguntaban si no habría una relación entre la fuerza de la gravedad, que varía en relación inversa al cuadrado de la distancia del objeto, con la fuerza del electromagnetismo, que también varia en la misma proporción. Y se aplicaron a buscarla, como el escocés James Clark (1831-1879) había hecho unos años antes con la relación entre las fuerzas de la electricidad y el magnetismo. Pero el asunto no resultó tan sencillo: el electromagnetismo se mueve a la rapidísima, pero finita, velocidad de la luz, mientras que la acción de la gravedad, según Newton, produce un efecto inmediato y sin demora. Otra de las diferencia fundamentalmente es que el alcance de la gravedad se extiende a cualquier objeto con masa hasta los límites del universo observable. Todo cuerpo que tenga masa, por pequeña que sea, ejerce alguna fuerza gravitacional neta en cualquier rincón del Universo por recóndito que sea. Ni siquiera grandes cantidades de antimateria (si es que existe), pueden contrarrestar la gravedad. El efecto gravitacional es siempre de atracción, esté el cuerpo sujeto a ella de materia, de antimateria o de una mezcla de ambas.
Por el contrario, el electromagnetismo puede anularse: un conjunto de cantidades iguales de cargas positivas y negativas, produce una fuerza electromagnética igual a cero. Por si fuera poco, esta fuerza es capaz de cambiar de sentido: unas veces puede ser de atracción y otras de repulsión.
Estos avances propiciaron que la velocidad de la luz, a la que la información electromagnética se intercambia, adquiriera un nuevo protagonismo, ya que usándola como valor fijo, sería posible medir el movimiento neto de la Tierra dentro del Universo. Dos científicos americanos, Albert Michelson y Edward Morley (bueno, Michelson era de origen polaco) se pusieron a la tarea: en 1924 diseñaron un experimento consistente en disparar dos rayos de luz en direcciones opuestas siguiendo el sentido de rotación de la tierra. Supusieron que en un sentido la luz se movería a su velocidad mas la de la tierra y el otro al revés, pero se llevaron un chasco: En cualquiera de las direcciones, la luz viajaba con idéntica velocidad: 299,796±4 km/seg. El experimento resultó una sorpresa total. La velocidad de la luz (hasta hoy día), es una constante física absoluta, quizás la cantidad más importante de toda la Física.
Fue Albert Einstein quien explicó el fenómeno: rechazó, en primer lugar la peregrina teoría del éter como marco de referencia fijo y concibió una teoría matemática capaz de resolver el problema, lo que daría lugar a su famosa teoría de la relatividad, basada en dos principios básicos, uno que acababa con el espacio absoluto y otro que acababa con el tiempo absoluto. El primer principio de la relatividad postula que las leyes básicas de la física son validas para todos los observadores con independencia del lugar en que se encuentren o con que velocidad se muevan. El segundo, que existe una cuarta dimensión, el tiempo, equivalente a las otras tres ya conocidas. Con ello introdujo el revolucionario concepto de espacio-tiempo y la imposibilidad de que ningún objeto pueda acelerarse más allá de la velocidad de la luz. En teoría, una vez alcanzada la velocidad de la luz, el tiempo se detiene, lo que dio enseguida pábulo a especulaciones de si alguna vez se pudiera rebasar esta, sería posible retornar al pasado. Hasta donde sabemos, eso es imposible. Primero porque violaría el principio básico de causa-efecto y segundo porque se contradicen los dogmas centrales de la biología. Se puede observar el pasado “mirando hacia fuera”, pero las leyes de la física prohíben en absoluto viajar al pasado.
De la teoría de la relatividad no se deriva en absoluto que no puedan existir objetos capaces de viajar a mayor velocidad que la de la luz. Pueden haber objetos “superluminales” que ocuparían la escala superior en la que se han clasificado los movimientos de los objetos en el Universo: de movimiento lento (átomos, moléculas, planetas, estrellas, personas, etc.), partirlas subatómicas, que se mueven exclusivamente a la velocidad de la luz (fotones y neutrinos), que no se aceleran para llegar a esa velocidad, sino que se crean en reacciones atómicas o nucleares y salen disparados instantáneamente a la velocidad de la luz. Y puede haber objetos superluminales que se muevan solo a velocidades superiores a la de la luz. Es decir, tendrían esta como limite por debajo y no por encima. Se les llama taquiones. Hasta hoy, no existe evidencia experimental alguna de su existencia.

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MIRANDO HACIA FUERA (IV).
Neutrinos y taquiones.
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
2011.11.05. Sábado 
Dicen que el dios de los judíos, aburrido de su infinita solitud, decidió crear los cielos y la tierra a la voz de: “haya firmamento en medio de las aguas que separa unas de otras” (Gen.1.6), luego se encarriló y siguió creando hasta llegar a los animales y al hombre. Después, en una montaña (el Sinaí), entregó a Moisés el código por el que debía regirse todo aquel que quisiera pertenecer al pueblo escogido. Las montañas fueron identificadas desde antiguo como lugar de residencia de los dioses, quizás porque los fenómenos atmosféricos más turbadores venían siempre de lo alto.
Unos años antes (de Moisés) los hindúes, movidos por el temor reverencial que les inspiraban los Himalaya, imaginaron una montaña todavía más alta, el monte Meru de 135.000km. de altura, según decían, donde situaron a sus dioses.
En Mesopotamia, hacia el S.XII a.C., como no tenían montañas, elevaron grandes zigurat con la pretensión de llegar a la morada de los dioses y que estos pudieran bajar con mayor comodidad a la tierra olvidando, quizás, que eran omnipotentes o inspirados por la escala que Jacob, el nieto del mesopotámico Abraham, había visto en sueños. Una escalera que, apoyada en la tierras subía hasta el cielo por la que los ángeles de Dios transitaban con toda comodidad. Los babilonios lo intentaron con la Torre de Babel y se lió el asunto de los idiomas. Quizás los zigurat seguían la pauta de las pirámides escalonadas egipcias, como la de Sakkara elevada por Zoser, el primer rey de la III dinastía en 2980 a.C.
El monumento religioso más grande del mundo es, probablemente el complejo de stupa y templo de Angkor Wat, construido por el rey Suryavarman II de Camboya (1113-1150) para que fuese su sepulcro y el templo de su divinidad.
Al otro lado del mundo, los toltecas construyeron, en Teotihuacán el valle de México, la pirámide del sol, que tenía unas dos terceras partes de altura de la torre de Babel. Los mayas erigieron sus templos y pirámides en Uxmal y Ciquen Izá en la plana península del Yucatán.
Y así todas las civilizaciones de todos los hemisferios. Hasta que los griegos, que eran muy curiosos como es bien sabido, comenzaron a mirar más allá de ese cielo inmediato poblado de seres sobrenaturales sospechando que el asunto tenía más enjundia. Eratóstenes en el S.II a.C. se centró en la Tierra, concibiéndola como la esfera imaginada por Aristóteles que ocupaba el centro el universo, pero pronto, Hiparco de Nicea, catalogó más de mil estrellas lejanas e inventó la trigonometría. Antes, Hiparía una mujer culta y genial (que ya las había entonces), además de fundar la escuela neoplatónica de astronomía, escribió sesudos tratados sobre matemáticas. Acabó la pobre linchada por una turba de cristianos oscurantistas que ya asomaban la oreja.
Y una vez pasados los “siglos oscuros” en los que el saber estuvo enclaustrado en abadías y monasterios (véase “El nombre de la rosa”), el clérigo polaco Nicolás Copérnico sugirió que un Sistema Solar heliocéntrico podría mejorar la armonía y la organización de los enredados modelos geocéntricos griegos, luego Johannes Kepler descubrió las leyes de los movimientos planetarios y Galileo comprobó que las trayectorias de los proyectiles eran parabólicas, lo que condujo, en el S. XVIII a Newton, después de observar cuidadosamente de que las manzanas tenían una sospechosa tendencia a caer siempre hacia abajo, a enunciar su Ley de la Gravitación Universal. En esencia plantea que cualquier masa, si no se encuentra bajo el efecto de otras fuerzas, experimenta una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta. En la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es, aproximadamente 9,81 m/s2.
Quería hablar de neutrinos y taquiones, pero se me ha ido el santo al cielo un poco más lejano. En la próxima entrega, to be continued.


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MIRANDO HACIA FUERA (III).
Galaxias remotas
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
2011.10.29. Sábado
Los antiguos griegos, con Aristóteles a la cabeza, creyeron que los planes giraban alrededor de la tierra describiendo circunferencias, la forma geométrica perfecta para ellos, hasta que en el S.XVI el clérigo polaco Nicolás Copérnico, sin más razones que su imaginación ni prueba experimental alguna, sugirió que un sistema solar centrado en el Sol podría mejorar la armonía de los enredosos modelos geocéntricos postulados por los griegos. Johannes Kepler, con no menor atrevimiento, enunció a renglón seguido las leyes básicas de movimiento planetario, enmendándoles la plana a los griegos con las orbitas elípticas en vez de circulares. La verdad es que había llegado a semejante deducción basándose en los experimentos de Galileo Galilei sobre las trayectorias parabólicas de los proyectiles, y en los datos de las observaciones del astrónomo danés Tycho Brahe.
Estos descubrimientos empíricos fueron la base para las teorías de Newton sobre la gravitación universal, basada ya en modelos matemáticos, que establecía que, en ausencia de gravedad o cualquier otra fuerza, los objetos físicos no modifican su estado de reposo o movimiento.
Pero, desde Newton el Universo se ha ido haciendo más grande a nuestros ojos. Ahora sabemos que nuestra inabarcable y familiar Vía Láctea es solo un puntito minúsculo y una de las infinitas galaxias que lo pueblan, muchas de ellas reunidas en lo que se llama “cúmulos de galaxias” en el que cada galaxia tiene un movimiento aleatorio semejante a la actividad de las moléculas en un espacio de aire caliente o a los movimientos del liquido en un recipiente de agua hirviendo. Sin embargo los cúmulos de galaxias tienen, entre si, un movimiento definido y organizado que resulta ser recesivo: mas allá de la esfera del Grupo Local (mas lejos de algunas decenas d millones de años-luz, todas las galaxias parecen estar alejándose entre sí y lo sabemos porque sus espectros están desplazándose hacia el rojo, lo que indica que las radiaciones aumentan su longitud de onda, efecto conocido con el nombre de su descubridor Doppler. Pero las galaxias no solo retroceden, sino que podemos saber gracias a sus espectros luminosos que lo hacen a velocidades proporcionales a sus distancias. Las situadas a distancias tan considerables como cuatro mil millones de años-luz (cantidad difícil de ajustar a medidas que manejamos de ordinario, teniendo en cuenta que un año luz serían aproximadamente 9,46x10¹º de nuestros km.), se alejan de nosotros a velocidades aproximadas de 90.000 km/seg.
Hacia los años 20, el físico americano Elwin Hubble (1889-1953) publicó su descubrimiento basado en datos empíricos, que establecía una correspondencia entre velocidad y distancia, valida al menos hasta los cuatro mil millones de años-luz, que por el momento parecía suficiente. Se había basado en las investigaciones de Doppler, buscando una relación entre la velocidad y la distancia. Encontró un factor de proporción, llamado desde entonces Constante de Hubble (H0= V/d, donde V es la velocidad radial de la galaxia y d su distancia desde la Tierra. H0 se expresa en km/seg./Mpc. (Mpc=megaparsec= 3,26 millones de años-luz). Dio para la constante (nada fácil de medir) un valor de 500, pero hoy día se admiten unos valores alrededor de 70.
Hubble interpretó esta relación como una prueba de que el universo estaba en expansión. Posteriormente, los modelos teóricos cosmológicos basados en la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein permitieron explicar esta expansión, ya que surge de forma natural a partir las ecuaciones de campo de la teoría. El propio Einstein, quien creía en un principio en un universo estático, introdujo de forma artificial un término extra a estas ecuaciones, denominado constante cosmológica, para evitar el fenómeno de la expansión. Tras los resultados publicados por Hubble, Einstein se retractó y retiró este término, al que denominó "el mayor error de mi carrera". Luego haría un famoso viaje a Monte Wilson en 1931 para agradecer a Hubble que le hubiera proporcionado las bases observables de la cosmología moderna.
 De acuerdo con estos valores, el Universo tendría una edad aproximada desde que el primer punto de materia empezó a expandirse, de unos 14.000 millones de años.

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MIRANDO HACIA FUERA (II)
Más allá de la Vía Láctea

ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.

2011.10.22. Sábado


Es bastante improbable que, por el momento, nuestra civilización sea capaz de desarrollar la tecnología necesaria para viajar por el espacio explorando siquiera la Vía Láctea. Por ahora, parece demasiado grande para poder salir de ella. En total, abarca más de cien mil años-luz, o sea, varios millones de billones de km. Suponiendo que en el futuro, algún ingenio, saliendo desde La Tierra fuera capaz de viajar  la velocidad de la luz (máxima que, por ahora, creemos que es posible en el universo), tardaría cien mil años  en recorrer nuestra galaxia de un extremo a otro. Y eso parece fuera de nuestro alcance. Seriamos demasiado viejos a la vuelta.

Pero La Vía Láctea, nuestra familiar y próxima galaxia, es solo una pequeña mota de polvo en el Universo, según nos permiten asegurar hoy día los potentes telescopios con que lo escrutamos.

Muchos de los puntos de luz que nos es posible distinguir en la inmensidad del cielo de una noche estrellada, son galaxias, comparables a nuestra Vía Láctea. Cada una de ellas es un conjunto unido entre sí gravitacionalmente, que contiene cientos de miles de millones de estrellas, algunas probablemente con planetas orbitando a su alrededor y quizás, ¿por qué no?, albergando vida inteligente.


Podemos imaginar las galaxias girando en el silencio del Universo, de forma elegante y majestuosa, en una inconmensurable danza cósmica. Muchas están reunidas en lo que se llama cúmulos de galaxias y cada una de ellas, dentro del conjunto, tiene un movimiento aleatorio parecido al que experimentan las moléculas en un espacio de aire caliente o al movimiento turbulento de las partículas de agua en un recipiente de agua hirviendo. Sin embargo, los cúmulos de galaxias tienen un movimiento bien definido y organizado y este movimiento es recesivo, todas parecen estar alejándose de nosotros, lo sabemos porque sus espectros se desplazan hacia el color rojo y eso supone un aumento de su longitud de onda. El efecto Doppler, dice que cuando un cuerpo se acerca al observador, la longitud de onda de su espectro tiende a acortarse, desplazándose hacia el violeta y cuando se aleja tienden a alargarse desplazándose hacia el rojo. Sin embargo, es un efecto cualitativo, no relaciona de ningún modo la velocidad con la distancia.

Pero las galaxias no solamente se alejan, sino que lo hacen a velocidades proporcionales a sus distancias; cuanto mayor es la distancia a que se encuentran de nosotros, más rápidamente se alejan (más rápidamente tiende su espectro al rojo). Las galaxias situadas a cuatro mil millones de años-luz, se alejan a una velocidad aproximada de 90.000 km/seg. (Aún así, desde el punto de vista interestelar no podríamos considerarla una gran velocidad, es solamente el 30% de la velocidad de la luz).

Para relacionar velocidad y distancia tenemos que recurrir a la relación de Hubble, un descubrimiento empírico que podría expresarse: velocidad de recesión = constante de Hubble x distancia. El valor para la constante de Hubble generalmente aceptado en la actualidad es de 22 km/seg. x millón de años-luz. Es decir que por cada millón adicional de años-luz de distancia respecto a nosotros, los objetos astronómicos escapan con una velocidad que aumenta en unos 22 km./seg.


La importancia de la constante de Hubble radica, entre otras cosas, en que permite deducir que todas las galaxias proceden de un único punto, quizás del lugar de una explosión en algún momento de un pasado que no podemos situar con exactitud. Los movimientos de recesión de las galaxias prueban que el universo entero se encuentra en movimiento, va cambiando con el tiempo, evoluciona. El cosmos no solo se expande, sino que además lo hace de un modo no aleatorio sino direccional. Sin embargo, las galaxias están unidas gravitacionalmente y no se expanden, solo el nivel superior del Universo manifiesta su expansión cósmica.

¿Cuanto tiempo ha estado el Universo expandiéndose? ¿Cuándo tiempo va a transcurrir antes de que cese esa expansión?¿volverá a contraerse cuando llegue al final de su expansión?

Preguntas que, por ahora, no tienen respuesta.



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MIRANDO HACIA FUERA (I)
La vía Láctea
ERIC CHISSON, Relatividad, agujeros negros y el destino del universo.
2011.10.15. Sábado 

Desde su origen el hombre ha mirado hacia fuera, a su entorno, a su planeta y al cosmos, intentando dar respuestas al sin número de preguntas que se le plantean: el porqué de la naturaleza, de donde procede cuanto le rodea y él mismo, donde comienza y donde acaba, cuando apareció y cuando ha de terminar, etc.
En tiempos pasados, los filósofos empíricos (que ahora llamaríamos seguidores del método de investigación experimental) fueron los pioneros de la búsqueda, estableciendo teorías y modelos, unos más certeros que otros, algunos descabellados.
En tiempos modernos apareció el método científico, la herramienta más potente que el hombre haya inventado nunca, cuyos rudimentos ya dibujara Claudio Ptolomeo desde su Alejandría natal a primeros de nuestra era. En síntesis se basa en dos postulados: que cualquier experimento puede ser repetido con idénticos resultados por cualquier persona en cualquier lugar; y que debe ser falsable: toda proposición científica tiene que ser suceptible de ser falsada, es decir que se puedan diseñar experimentos susceptibles de llegar a resultados distintos a los predictos, lo que negaría la hipótesis puesta a prueba, la falsarían.
Gracias al método científico, hemos descubierto en las últimas décadas que habitamos un punto del universo, una roca rodeada de agua llamada Tierra que órbita alrededor de una estrella de tamaño mediano, el sol, perteneciente a un sistema estelar situado en los suburbios de un conjunto mucho mayor de estrellas al que llamamos vía Láctea, galaxia que se mueve a través del espacio como otras innumerables que se reparten por el abismo sin límites conocidos, el Universo.
Los griegos ya la identificaron en su mitología como la leche derramada por Hera, aunque Demócrito (460 aC.), con una visión más científica del asunto, sugirió que se trataba de un conglomerado de estrellas tan lejanas que resultaba imposible distinguirlas de forma individual. Nadie le hizo caso hasta que Galileo Galilei, en 1609, pudo comprobar con su telescopio recién inventado, que en efecto, se trataba de un enorme número de brillantes estrellas.
Hoy sabemos que se trata de una galaxia espiral con una masa equivalente a 10¹² veces la masa del sol, un diámetro medio de 100.000 años-luz (recordemos que un año–luz es la distancia que recorrería un punto que se desplazara a la velocidad de la luz -300.000 km/seg.- durante un año) y que contiene entre 200 y 400 mil millones de estrellas. Nuestro sol se encuentra situado a unos 27.700 años-luz de su centro.
Más allá de nuestra Vía Láctea, hay miles de millones de galaxias. Enormes conjuntos de materia que contienen unos cien mil millones de estrellas.
Desde luego, números mareantes que tenemos que hacer un esfuerzo por entender ya que están muy lejos de los que manejamos en nuestra vida diaria. De hecho, en cualquier reflexión que hagamos sobre temas del Universo o del Cosmos, debemos hacer un esfuerzo para intentar pensar “a lo grande”, en otra dimensión.
La cosmología actual se sirve básicamente de dos herramientas: la primera es  un conjunto de hechos que reflejan el movimiento combinado de las galaxias. La segunda es la teoría de la relatividad enunciada por Einstein. En tiempos más modernos, se consideran otras teorías que, al parecer, van superando la teoría de la relatividad en algunos de sus aspectos. Por ejemplo el principio de incertidumbre y la aleatoriedad frente al determinismo postulado por aquel. Einstein rechazaba el principio de incertidumbre al que llamaba “acción fantasmal a distancia”. La famosa frase “Dios no juega a los dados”, está hoy día en cuestión. La física cuántica está abriendo caminos que eran inimaginables hasta ahora y científicos como el profesor Vlatko Vedral de la universidad de Oxford trabajan en conceptos revolucionarios: el entrelazamiento, en el que una partícula puede ocupar simultáneamente dos lugares en el espacio de forma que ambas se encuentren “entrelazadas” y compartan la misma información, concepto que supera y aúna el de masa y velocidad, que eran los parámetros que se les adjudicaban hasta el momento.

4 comentarios:

  1. No somos nada ante tantísima magnitud, apenas un puntito en un macrocosmos gigantesco.
    Un abrazo, Mariano.

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  2. Si lo cierto es que somos la mitad de una ameba dividida hasta el infinito en este espacio sin límites.

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  3. ay un video en mexicali donde se toma el espacio profundo del universo , que al verlo me senti pequeño y solo era un punto de alfiler en el cielo

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