Cita del día

La humildad, metafísicamente, implica la ausencia de ninguna entidad que pueda ser “orgullosa” o “humilde”. Wei Wu Wei

Cita del día

Todas las nociones como causación, sucesión, átomos, elementos primarios… todas son pedazos de la imaginación y manifestaciones de la mente. Buda

Misterios del Universo 4

Desafortunadamente los videos de esta serie fueron eliminados en YouTube debido a problemas con los derechos de autor. Sin embargo no quisiera dejar la serie inconclusa por lo que esta es la traducción del cuarto video.


MK- La Tierra se mueve en un viento de materia oscura. Pero la materia oscura atraviesa todo, se parece mucho a un fantasma. Ahora mismo puede que haya materia oscura en tu cuerpo. Es muy difícil de detectar pero sabemos que está ahí, ahora incluso tenemos mapas de la materia oscura.

¿Si no podemos verla o sentirla, cómo es posible que hagamos un mapa?

MIK- Veamos una vez más esa imagen de huevo moteado del Universo. Es una medición precisa de las fluctuaciones y la radiación de fondo que nos ayuda a entender la composición del Universo. Desde este punto de vista de la radiación de microondas los astrofísicos han podido determinar que un sorprendente 95% no se puede ver ni medir. Y casi una cuarta parte de ese Universo desconocido está compuesto de lo que se conoce como materia oscura.

Así no es como lo aprendí.

MK- Bueno, no me sorprende, porque casi todos los libros de texto de química de secundaria está equivocado; el Universo no está compuesto principalmente de átomos. No se puede ver, desde luego, es por eso que los científicos que trabajan con el telescopio Chandra de rayos-X que ahora está en órbita encontraron imágenes de galaxias distantes y luego las procesaron digitalmente para mostrar la separación de la materia visible, que se muestra en rojo, y la materia oscura que se muestra en azul.

MK- El color azul realmente es artificial porque la materia oscura es invisible. Estos astrónomos determinaron la presencia de materia oscura porque su gravedad puede doblar la luz visible. Este efecto se llama lente gravitacional. Einstein lo predijo desde 1918 y observaciones posteriores lo han confirmado. Sí que ahora sabemos que la materia oscura se encuentra ahí cuando vemos como se dobla la luz visible. Es como mover una lenta a través de un campo de estrellas.

¿Hace cuánto que sabemos estas cosas? En 1933 Fritz Swicky De Calt Tech notó que las galaxias no giraban de acuerdo a las leyes de la gravedad de Newton. Deberían estarse deshaciendo a menos de que algo pesado las estuviera manteniendo unidas. La comunidad astronómica se rió cuando el la llamó materia oscura. Y también se rieron de otra astrónoma Vera Rubin que también había notado que la Vía Láctea tendría que ser diez veces más pesada para comportarse de la manera como lo hace sin desintegrarse.

MK- Pero con el paso de las décadas el volumen absoluto de datos de las galaxias finalmente convenció a una comunidad dudosa de que la materia oscura realmente existe. Ya nadie se ríe. Si se usan las leyes de movimiento de Newton para calcular los giros de una galaxia, resulta que una galaxia gira diez veces más rápido, lo que significa que se debe desintegrar. Tiene que haber un halo que pese diez veces más que la galaxia misma para mantenerla unida. Así es que imagina una imagen típica de una galaxia, ahora dibuja un círculo, diez veces más grande que la galaxia misma. Eso es la materia oscura.

¡Oh! Así que esa materia oscura actúa como un amortiguador que evita que la galaxia se desintegre. Pero si sumamos toda la materia que podemos ver (4%) y la materia oscura que no podemos ver (23%) todavía queda un setenta y tantos por ciento de algo en el Universo que no tiene explicación. ¿Es materia u otra cosa?

MK- Nosotros la llamamos energía oscura. La energía oscura bien puede ser la cosa más misteriosa en el Universo. Es una manera para explicar lo que hemos estado viendo con nuestros telescopios. El Universo se está expandiendo constantemente. Esta no es una nueva teoría pero en 1998 los astrónomos que estudiaban una supernova descubrieron que una fuerza antigravitacional está acelerando la tasa a la que se expande el universo.

MK- Esa fue una gran sorpresa. Hasta entonces habíamos aceptado la noción de que la expansión del universo, la continuación de la secuela del big-bang realmente se estaba haciendo más lenta.

Ya que realmente nunca hemos visto muchas de las cosas de las que estamos hablando, supongo que nunca hemos tenido contacto visual con la energía oscura.

MK- No hasta ahora, pero cuando el haz de protones pasa como un destello por las 17 millas del túnel del colisionador de adrones se crearan nuevas partículas de energía que nunca se habían visto antes. Una de estas puede ser una spárticula

Ustedes se pasan mucho tiempo inventando nombres.

MK- Sí. Las spartículas son super-partículas, son partículas de sombra y puede que compongan mucho de lo que llamamos materia oscura. Las spartículas han sido pronosticadas por una teoría llamada la Teoría de la Cuerda. De hecho mi trabajo lo dedico a la Teoría de la Cuerda. Esa es mi ocupación.

Parece que el descubrimiento de la energía oscura ha cambiado nuestro entendimiento de las fuerzas que impulsan al universo.

MK- Sí cuando Einstein creó su Teoría General de la Relatividad en 1915 lo hizo en una época en la que se pensaba que el Universo estaba estático. Él teorizó que eventualmente se colapsaría por la fuerza de gravedad, así que Einstein agregó una constante cosmológica para balancear la ecuación.

Pero el universo se está expandiendo.

MK- Correcto. Cuando Hubble descubrió que el Universo no era estático ya no hubo necesidad de la constante. Einstein lo llamó su gran error. Pero ahora que sabemos que hay esta fuerza antigravitacional haciendo que el Universo se despedace, resulta que se parece mucho a la constante cosmológica de Einstein, así que su gran error puede ser que pensara que se había equivocad en primer lugar.

Un error correcto, que bien. Ahora por qué no observamos algo que podamos ver realmente, la hoja de resumen:

Lo que podemos ver y medir resulta que es el 4.3% del Universo.
Un estimado de 23% del Universo lo compone la materia oscura.
Esta materia oscura evita que las galaxias se desintegren.
Un especie de antigravedad que llamamos energía oscura está impulsando la expansión del Universo y es el 75% de lo que está allá afuera.

Así que ahora que nos acercamos al final, voy a predecir que nuestro universo globo no va a explotar, ¿o sí? Va a ser otra cosa.

MK- Bueno, no. Durante siglos los poetas y los compositores se han preguntado si el Universo va a morir en el fuego o en el hielo. Así es que ¿cuál es?

Estoy pensando, estoy pensando.

Hemos visto hacia atrás hacia el big-bang y al baby-bang y hemos explorado los misterios de los hoyos negros y el lado oscuro de la materia y la energía. Vimos hacia atrás en el tiempo a un punto unos trescientos mil años después del big-bang, ese huevo moteado. ¿Es posible ir más atrás en el tiempo que eso?

MK- Los astrónomos pueden recibir algo de ayuda cuando la NASA lance un satélite llamado Liza dentro de unos años. Habrá tres satélites en forma de anillo comunicándose entre ellos por medio de rayos laser. Liza es un gran paso adelante porque es un detector olas de gravedad. Se basa en un principio totalmente diferente a los telescopios de luz.

¿Olas de gravedad? Yo pensaba que la gravedad era una constante.

MK- La teoría de la relatividad de Einstein pronostico las olas de gravedad que son ondas y vibraciones en la superficie del espacio-tiempo. Y el sistema Liza debe comprobar que estas olas de gravedad están en todas partes del universo. Estarán grabando estas olas de gravedad, fluctuaciones leves en campos de gravedad que se han propagado por todo el Universo desde los primeros momentos después del big-bang.

¿Encontrarán algo como el huevo moteado, el mapa de la radiación cósmica del big-bang?

MK- Liza detectará la radiación en el instante de la creación lo que no podía hacer Wmap. Wmap sólo ve las cosas trescientos cincuenta mil años después del big-bang. Antes de eso es sólo una bruma. Y para penetrar esta bruma penetrarán hasta posiblemente una trillonésima de segundo después del instante de la creación.

Una trillonésima de segundo. Eso se llama medir bien en cualquier Universo. Una trillonésima más y podrán ver lo que sucedía antes del big-bang.

MK_ Bueno, tal vez nos de una pista. Es muy especulativo, pero Liza detectará las olas gravitacionales emitidas justo al instante del big-bang. Esta radiación a su vez le dará peso a una de varias teorías que compiten para saber que había antes de la explosión.

Y ¿cuáles son esas teorías en competencia?

Está la teoría de la burbuja y la teoría del cerebro. Empecemos con la teoría de la burbuja.

“MK_ Bueno.

Misterios del Universo 3

A continuación les presento la traducción del tercer video de la serie “Los Misterios del Universo”



MK- “En el centro de la galaxia de la Vía Láctea y en el centro de eso hay un hoyo negro masivo y todos estamos girando en espiral a su alrededor”

El nombre siempre ha sonado muy siniestro “hoyos negros”, suenan como una especie de aspiradoras cósmicas. Pero, ¿qué son en realidad?

MK- “En la física teórica visualizamos el espacio y el tiempo como una tela. Los hoyos negros son objetos con una gravedad intensa que han desgarrado esa tela. El campo de gravedad de un hoyo negro es tan intenso que cualquier cosa que caiga en ellos: asteroides, planetas, soles, incluso la luz, se pierden dentro de ese hoyo giratorio. Así es que un hoyo negro es como el “Motel Roach” final, todo entra pero nada sale”.

¿Qué sucedería si caes dentro de uno?

MK- “Bueno, caer dentro de un hoyo negro realmente arruinaría tu día. Primero, la intensa radiación te freiría. Luego la gravedad de alargaría como un espagueti, esto se llama “espaguetización”, y luego serías aplastado hasta morir. Ahora bien, si de alguna manera pudieras pasar a través de eso, nadie sabe lo que sucede después. Algunas personas dicen que terminarías en un universo paralelo, otras personas dicen que serías escupido en un hoyo blanco, otros dicen que simplemente morirías en el proceso. Lo que tu creas es tan bueno como lo que yo crea”.

Entonces, ¿hay diferentes tipos de hoyos negros?

MK- Sí, los hoyos negros galácticos se están comiendo galaxias completas. Mientras se están comiendo el vecindario, emiten chorros perpendiculares de plasma de alta energía que viaja a una velocidad cercana a la de la luz. También hay hoyos negros estelares, no tan grandes como los monstruos galácticos, pero sin embargo son enormes. Algunos viajan por la noche espacial devorando cualquier estrella con la que se encuentren. Recientemente los investigadores han visto evidencias de gases calientes montados sobre las olas en esta tela del espacio-tiempo con sus enormes campos gravitacionales los hoyos negros jalan esas telas de espacio-tiempo a su alrededor conforme giran. Al mismo tiempo, teóricamente hay pequeñísimos hoyos negros microscópicos, pero hasta ahora no se ha visto o encontrado ninguno en el laboratorio.

Pero eso puede estar por cambiar. El acelerador de partículas más poderoso de la tierra, el gran colisionador de adrones en Suiza posiblemente pueda crear hoyos negros microscópicos, aproximadamente del tamaño de una partícula subatómica, una proeza que requerirá una cantidad sorprendente de energía y muchos trillones de voltios de electrones. Eso suena potencialmente peligroso, ¿lo es?

MK- “En primer lugar, dudo que el colisionador de adrones vaya a producir ningún hoyo negro. Probablemente no, e incluso si lo hiciera, la energía de esos hoyos negros tendría la energía de una mosca de fruta. Y las moscas de fruta no son muy peligrosas. Ahora bien, la madre naturaleza baña la Tierra con rayos cósmicos mucho más poderosos que cualquier cosa que pueda crear el colisionador de adrones, la Tierra ha sido golpeada por rayos cósmicos durante cuatro mil quinientos años y miren, todavía estamos aquí”.

Si un mini-hoyo negro en el laboratorio necesita trillones de voltios de electrones, se deber requerir una potencia inimaginable para crear un hoyo negro masivo en la galaxia.

MK- “Eso es correcto, se necesita una supernova que a su vez requiere una estrella enorme para empezar. Esto es lo que sucede. Una estrella es como una gran bomba de fusión, explotando continuamente mientras un campo gravitacional intenso está jalando en la estrella tratando de hacer que se colapse. El balance entre la fuerza gravitacional y la fuerza explosiva de la estrella la mantienen estable, al menos temporalmente. Pero eventualmente la gravedad gana, porque eventualmente se acaba el combustible. Y cuando se termina el combustible la gravedad se hace cargo. Un hoyo negro empieza cuando estrellas al menos treinta veces mayores que nuestro sol se quedan sin combustible. En el momento en el que sucede eso, colapsan en un objeto de sólo unas cuantas millas de tamaño, pero el campo gravitacional es tan intenso que ni siquiera la luz puede escaparse, y todo sucede en menos de un segundo”.

¿Y eso es todo? ¿Un minuto una estrella que puedes ver y al siguiente minuto un hoyo negro que no puedes ver?

MK- “Hasta hace poco los astrónomos pensaban que había simplemente una gran implosión y luego brazas ardientes después de eso. Pero un satélite de la NASA reveló el nacimiento de un hoyo negro en el que, después de la explosión inicial hubo varias explosiones masivas que duraron varios minutos y resultaron en varios hoyos negros bebés”.

Entonces, ¿qué hace un hoyo negro después de sufrir esta transformación?

MK- “Bueno, usualmente se establece en su nueva existencia como una aspiradora omnívora invisible, que pesa millones y millones de veces más que nuestro sol y que es capaz de devorar cualquier cosa que pase cerca incluyendo estrellas, nubes de gas, planetas y desde luego, la luz”.

Pero, si no los podemos ver, ¿cómo sabemos que existen?

MK- “Casi de la misma manera en la que puedes ver el efecto del viento sin ver al viento mismo. Los hoyos negros a menudo afectan a los objetos a su alrededor. Los científicos estudian los efectos en estos objetos y pueden calcular la masa de un hoyo negro. Así es que si una estrella cercana está toda temblorosa sin una razón visible, puede que sea la fuerza de un hoyo negro la que hace que la estrella sea errática. Algunas veces los objetos celestiales son jalados a órbitas fijas alrededor de un hoyo negro invisible. Estos hoyos negros durmientes realmente sirven como influencias galácticas estabilizadoras en lugar de destructivas. El hoyo negro de nuestra galaxia actualmente esta durmiente y sólo podemos esperar que el gigante invisible permanezca así”.

Así es que ¿por ahora estamos seguros?

MK- “Del monstruo en el centro de nuestra galaxia Vía Láctea, sí. Al menos por un tiempo. Pero los hoyos negros y las estrellas de neutrones y las estrellas supernovas pueden ser la fuente de una amenaza totalmente diferente, emisor de rayos gama y puede que haya uno apuntando hacia nosotros. Ahora estamos mirando justo dentro del barril del arma de este objeto, sus dos estrellas inestables, con su polo norte o polo sur apuntando directamente a nosotros. Y un día se convertirán en una supernova, no tal vez, se convertirán en una supernova. Está a ocho mil años luz de la tierra, tal vez ya explotó hace ocho mil años, ahora bien, puede ser un punto, pero si explota como emisor de rayos gama, olvídense de la tierra, aniquilará todo el Sistema Solar. En ese caso, mañana puedes estar lavando tu ropa y miras al cielo, y el cielo está incendiado”.

Lo bueno de eso es que se acabaron los días de lavar la ropa. Y mientras esperamos que el emisor de rayos gama haga lo suyo, veamos si aprendimos todo acerca de los hoyos negros.

• Cuando las estrellas se consumen, colapsan bajo su propio peso.
• Las estrellas grandes explotan en supernovas y luego hacen implosión formando hoyos negros.
• En realidad nunca hemos visto un hoyo negro, sabemos que están allí por su efecto en estrellas y galaxias cercanas.
• Hay hoyos negros de diferentes tamaños, desde los muy grandes hasta los muy pequeños.
• Hay un hoyo negro enorme en el centro de nuestra galaxia Vía Láctea, pero por ahora esta durmiente.
• Poderosos rayos gama llamados emisores de rayos gama podrían aniquilar el Sistema Solar.
• Y hay uno apuntando directamente a nosotros y por cierto, entiendo que no podremos ver que llegan estos rayos gama.

MK- “Correcto, los rayos gama son sólo el principio. Hay formas más misteriosas y elusivas allá afuera en el Universo. Lo que podemos ver es sólo una fracción de lo que nos rodea y que realmente nos está atravesando ahora mismo. Hemos sabido durante mucho tiempo que el Universo está formado por materia y energía pero sólo recientemente hemos descubierto que hay enormes cantidades de materia y energía misteriosas allá afuera que no podemos ver ni tocar y la principal de ellas es una sustancia efímera que llamamos “materia obscura”.

Teoría del Caos

En un contexto científico, la palabra caos tiene un significado ligeramente diferente al que tiene en un uso general como un estado de confusión, falta de cualquier orden. El caos, en referencia a la teoría del caos se refiere a una falta aparente de orden en un sistema que no obstante obedece leyes o reglas particulares; esta interpretación del caos es sinónima con la inestabilidad dinámica, una condición descubierta por el físico Henri Poincare a principios del siglo XX que se refiere a una falta inherente de predictibilidad en algunos sistemas físicos. Los dos componentes principales de la teoría del caos son que las ideas de que los sistemas, sin importar que tan complejos puedan ser, dependen de un orden subyacente, y que sistemas muy simples o pequeños pueden causar conductas o eventos muy complejos. Esto último se conoce como una sensible dependencia en las condiciones iniciales, una circunstancia descubierta por Edward Lorenz a principios de la década de 1960. [3]

Lorenz, un meteorólgo, estaba corriendo ecuaciones computarizadas para modelar teoricamente y predecir las condiciones del clima. Habiendo corrido una secuencia en particular, decidió replicarla. Lorenz volvió a ingresar el número de su resultado impreso, tomada de la mitad de la secuencia y lo dejo correr. Lo que encontró a su regreso fue, contrario a sus expectativas, que estos resultados eran radicalmente diferentes a los primeros. Lorenz, de hecho no había utilizado precisamente el mismo número, .506127, sino que el número redondeado .506. Dado que los números utilizados se consideraban prácticamente iguales, la secuencia resultante debería haber variado sólo ligeramente de la original, porque se consideraba que las mediciones con tres decimales eran bastante precisas. Debido a que repetidas experimentaciones probaron lo contrario, Lorenz concluyó que la más ligera diferencia en las condiciones iniciales, más allá de la habilidad humana para medir, hacía la predicción de resultados pasados o futuros imposibles, una idea que violaba las convenciones básicas de la física. [3]

El efecto mariposa, descrito por primera vez por Lorenz en la reunión de la American Association for the Advancement of Science en Washington D.C. en diciembre de 1972, ilustra vividamente la idea esencial de la teoría del caos. Basada en una aseveración de un meteorólogo anónimo, Lorenz refinó la idea para expresarla como “Predictabilidad: ¿Puede el aleteo de una mariposa en Brazil desencadenar un tornado en Texas?” El ejemplo de un sistema tan pequelo como el que una mariposa sea responsable de crear un sistema tan grande y lejano como un tornado en Texas ilustra la imposibilidad de hacer predicciones para sistemas complejos, a pesar de que estos estén determinados por las condiciones subyacentes. [3]

De acuerdo a James Gleick: autor de “Chaos: Making a New Science, la teoría del caos es “una revolución no de tecnología, como la revolución del laser o la revolución de la computadora, sino una revolución de ideas. Esta revolución empezó con un conjunto de ideas que tenían que ver con el desorden en la naturaleza: desde la turbulencia en fluidos a los flujos erráticos de epidemias, a los movimientos arrítmicos del corazón humano en los momentos anteriores a la muerte. Ha contribuido con un conjunto más amplio de ideas que se pueden clasificar de una mejor manera bajo el rubro de la complejidad”.