El LHC se reactiva en su larga búsqueda de la materia oscura

El colisionador de hadrones del CERN estrena mejoras que le permitirán dar pasos en la confirmación de la existencia del material indetectable que compone el 84% del universo.

 


El colisionador de hadrones del CERN se ha reactivado este domingo a las 09.30 --hora peninsular española-- tras una serie de mejoras que permitirán a los científicos dar un nuevo paso en la confirmación de la existencia de la llamada "materia oscura", el material hasta ahora indetectable y que según teorías compone el 84 por ciento del universo.

A tal efecto, el plan consiste en lanzar dos rayos de partículas de alta energía que recorrerán los 27 kilómetros de túneles subterráneos con el objetivo de volver a hacer historia, como ya sucediera hace dos años con el descubrimiento de una partícula enormemente consistente con las características que se presumen al bosón de Higgs, la partícula elemental que ha contribuído a nuestro entendimiento del origen de la masa de las partículas subatómicas.


Así, el elevado nivel de energía de estos rayos, de 13 teraelectronvoltios, podría permitir la captura de esta materia oscura, en opinión del responsable de comunicación del CERN, Arnaud Marsollier.

"El colisionador va a estar trabajando día y noche. No sabemos qué resultados vamos a obtener pero lo importante es que vamos a registrar colisiones a un nivel nunca visto antes", ha declarado a 'The Guardian' tras confirmar que la nueva mejora del colisionador le permitirá duplicar la potencia de sus rayos.

 

Y los resultados, como apunta, no serán inmediatos. Serán necesarias algunas semanas antes de que el colisionador esté listo para incrementar la potencia hasta los niveles necesarios. En este sentido, las primeras colisiones de partículas no comenzarán hasta el próximo mes de junio.

Confirma la NASA que hay un océano en luna de Júpiter

Científicos que trabajan con el telescopio espacial Hubble confirmaron que Ganímedes, una de las lunas que orbitan a Júpiter, alberga un océano bajo su superficie congelada, dijo el jueves la NASA.


El hallazgo resuelve uno de los misterios sobre la luna más grande del sistema solar, después de que la sonda Galileo –ahora desactivada– entregó señales de que Ganímedes contaba con un océano tras una misión de exploración a Júpiter y los cuerpos que lo orbitan entre 1995 y 2003.


Los científicos dijeron a periodistas que tuvieron que realizar un trabajo detectivesco para confirmar el descubrimiento.
Al igual que la Tierra, Ganímedes tiene un núcleo de hierro líquido que genera un campo magnético, aunque el área está supeditada al propio campo magnético de Júpiter.


Este factor establece una dinámica que arroja ciertas señales visibles para los expertos: bandas dobles de una aurora brillante alrededor de los polos norte y sur de Ganímedes.


Dado que Júpiter rota, su campo magnético se desplaza y provoca que la aurora de Ganímedes se agite. Los científicos midieron este movimiento y consideraron que era insuficiente, por lo que usaron modelos computarizados y descubrieron la existencia de un océano salado, que puede conducir energía, bajo la superficie de la luna y que contrarrestaba el efecto del campo magnético de Júpiter.


El planeta es como un faro cuyo campo magnético cambia debido a la rotación. Ejerce influencia sobre la aurora, explicó el geofísico Joachim Saur, de la Universidad de Colonia en Alemania. Gracias al océano, la agitación es significativamente menor, agregó.


Los científicos trabajaron con más de 100 modelos computarizados para determinar si algún otro factor podía tener un impacto sobre la aurora de la luna. También realizaron series de observaciones de siete horas con el telescopio Hubble y analizaron los datos de los dos cinturones de la aurora.


Es asombroso, desarrollaron un nuevo método para examinar a un cuerpo planetario con un telescopio, indicó Jim Green, administrador adjunto de la NASA.


Ganímedes se suma a una creciente lista de lunas en la parte exterior del sistema solar con una superficie dotada de agua. El miércoles, científicos reportaron que una de las lunas de Saturno, Encélado, alberga aguas termales bajo su superficie de hielo.
Otras dos lunas de Júpiter han sido identificadas como cuerpos celestes con agua: Europa y Calisto.

Philae está bien colocado y tiene energía de los paneles solares

El robot Philae, posado sobre un cometa a más de 510 millones de kilómetros de la Tierra, envió este jueves tres buenas noticias sobre su funcionamiento. Es sometido a un chequeo, anunciaron los científicos.

 

"Pasó la noche sobre el cometa y tenemos tres buenas noticias: la primera es que está posado sobre el núcleo del cometa; la segunda, que recibe energía: sus paneles solares están encendidos y le permitrán enfrentar el futuro, y la tercera es que estamos en contacto permanente con él, ya que emite y envía informaciones a Rosetta y luego la sonda, que orbita el cometa, las transmite" a la Tierra, dijo Jean-Yves Le Gall, presidente del Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia.


Según Le Gall, "la señal de radio funciona bien, estamos en contacto directo con Philae", agregó.


Consultado acerca del anclaje del robot sobre la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko y el funcionamiento de los dos arpones que lleva en las patas, destacó que "lo más importante es que estamos bien colocados. Luego veremos lo que hacemos con los arpones. Estamos haciendo un chequeo de Philae. Estamos en contacto, eso es lo más importante.


Y sobre todo, tenemos energía, insistió Le Gall. Teníamos la batería que permitía vivir de manera autónoma varias decenas de horas, pero ahora los paneles solares funcionan, agregó. Eso permitirá tener una vida mucho más larga para el robot, más allá de las 60 horas previstas.
Todos los sistemas funcionan bien, aseguró el responsable.


En cuanto al núcleo del cometa, todas las teorías decían que era una bola de nieve sucia, más bien compacta. Ahora los científicos saben que se trata de una superficie totalmente accidentada. Allí donde esperábamos una superficie blanda, encontramos hielo duro, agregó Le Gall.
Pendiente muy inclinada


El robot funciona bien, pero las fotos que envía parecen indicar que está sobre una pendiente muy inclinada y rodeado de acantilados, indicó Philippe Gaudon, jefe del proyecto Rosetta del Centro Nacional de Estudios Espaciales.


Philae dispone de seis cámaras y tomó fotos en distintas direcciones, pero los científicos no recibieron las fotografías panorámicas que esperaban del cometa. En una de ellas se ve el cielo, en otra el suelo, en otra una especie de acantilado.


Según los responsables espaciales, el robot se encontraría a cierta distancia del lugar previsto inicialmente. Nuestra prioridad por ahora es seguir haciendo análisis científicos, sin mover nada, dijo Gaudon.


Repleto de instrumentos de observación, el robot carece de sistema de desplazamiento autónomo, tiene el tamaño aproximado de un refrigerador y pesa unos 100 kilos.


Desde el 6 de agosto y tras más de 10 años de viaje interplanetario de 6 mil 500 millones de kilómetros, la sonda no tripulada europea Rosetta se desplaza a escasas decenas de kilómetros junto al cometa, escoltando al cuerpo celeste en su movimiento a medida que se aproxima al Sol.


Los cometas son agregados de polvo y hielo, primordialmente, escombros restantes del proceso de formación del sistema solar ocurrido hace 4 mil 600 millones de años.


Por eso Philae intentará analizar directamente con sus instrumentos el núcleo del cometa y descifrar las claves para comprender cómo los planetas se formaron alrededor del Sol.

Si sólo se detecta un tipo de gas, no es posible confirmar vida en otros planetas

Astrónomos y astrobiólogos de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio de Estados Unidos (NASA, por sus siglas en inglés) y del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) mostraron que no se puede confirmar si hay vida en otros planetas si sólo se detecta un tipo de gas; por ejemplo, oxígeno (O2), ozono (O3) o metano (CH4), ya que éstos pueden ser producidos por procesos abióticos.

Por medio de simulaciones detalladas, los investigadores recrearon la química atmosférica que podría existir en planetas sin vida. Más de cuatro años probaron miles de variaciones en la composición de la atmósfera y en el tipo de estrellas que los orbitan.


"Shawn (Domagal-Goldman) y yo estudiábamos atmósferas similares a la de la Tierra cuando aún no tenía vida y encontramos, de forma independiente, que había más ozono del esperado. El O3 viene del oxígeno, pero nuestras atmósferas tenían cantidades despreciables de ese compuesto que, a diferencia del que hoy respiramos, era producido por reacciones químicas", señaló Antígona Segura Peralta, del ICN.


Esto tiene consecuencias importantes para nuestros planes encaminados a buscar vida fuera de la Tierra, comentó Shawn Domagal-Goldman, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland.


Mediante un comunicado, se informó que el metano está compuesto por un átomo de carbono unido a cuatro de hidrógeno. En la Tierra, casi todo ese gas se produce biológicamente (el característico olor del excremento de las vacas es un ejemplo recurrente), pero también se puede obtener de formas no biológicas, como en los volcanes del fondo de los océanos, que lo liberan después de que se origina a través de la reacción de ciertas rocas con el agua de mar.


Antes se pensaba que el O3 y el O2 eran las bioseñales más confiables. El ozono está compuesto por tres átomos de oxígeno. En la Tierra se produce cuando un átomo de oxígeno solitario, que se liberó a causa de la radiación solar o los relámpagos, se une al oxígeno molecular (que son dos átomos de oxígeno enlazados).


La vida es la principal fuente de oxígeno molecular en el planeta, pues se crea por la fotosíntesis de las plantas y organismos unicelulares. Se pensaba que ambos gases eran una buena señal de la presencia de vida, porque ésta produce oxígeno, que se necesita para originar O3.


Se conoce que tanto el oxígeno molecular como el ozono pueden surgir una vez que la radiación ultravioleta rompe moléculas de dióxido de carbono (un carbono unido a dos oxígenos), pero investigaciones anteriores sugerían que no se producirían en cantidades importantes. El nuevo trabajo muestra que ese proceso no biológico podría crear suficiente ozono para ser detectable, así que este gas no puede ser una prueba definitiva de la presencia de seres vivos.


"Nuestra investigación fortalece el argumento de que el metano y el oxígeno juntos, o el metano y el ozono enlazados, son fuertes indicadores de vida. Realmente nos esforzamos por crear señales de 'falso positivo' de vida y encontramos algunas, pero sólo de oxígeno, ozono o metano por separado", dijo Domagal-Goldman.


Ambos expertos son los autores principales del artículo que reporta los resultados del estudio, que se difundió recientemente en The Astrophysical Journal (disponible en línea).

Unidas, las moléculas de metano y oxígeno son una señal confiable de actividad biológica, porque el metano no dura mucho en una atmósfera que contiene moléculas con oxígeno. Esto es como los estudiantes universitarios y la pizza: si ambos están en una habitación, lo más probable es que la pizza apenas haya llegado, porque los adolescentes acaban muy rápido con ella, señaló Domagal-Goldman.


Elementos juntos

Entonces, si dichos elementos están juntos en la atmósfera, es porque el metano acaba de llegar, pues el oxígeno es parte de una cadena de reacciones que consume rápidamente al primero. Así que el metano es remplazado de forma continua, y la mejor manera de sustituirlo en presencia del oxígeno es con actividad biológica. También funciona al revés. Para mantener los niveles de oxígeno en una atmósfera con mucho metano, se tiene que liberar más oxígeno, y el método idóneo para hacerlo es con vida.

En el pasado, científicos utilizaron modelos computacionales para simular la química atmosférica de planetas fuera del sistema solar (exoplanetas), y el equipo de investigadores usó un modelo similar para su estudio. Sin embargo, este grupo desarrolló un programa para repetir automáticamente los cálculos miles de veces, de modo que pudieron obtener resultados con una gama más amplia de composiciones atmosféricas y para planetas alrededor de diferentes tipos de estrellas.

Supernovas, los elementos y las distancias del Universo

–¿Quiere presentarse?

 

–Soy astrónoma, estudié en la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata. Mi tesis de licenciatura fue focalizada en física teórica, en temas relacionados con la teoría de cuerdas y la física de partículas. Hice el doctorado en Astronomía en la Universidad de Chile. Y hoy soy investigadora posdoctoral en el Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo, Universidad de Tokio, en Japón.

 

–Y está pensando en volver al país...

 

–Así es. En junio me presenté a la carrera de investigación del Conicet desde el extranjero. La respuesta la voy a saber a fin de año. Pienso que en este momento tenemos excelentes condiciones para desarrollar la ciencia en la Argentina, con organismos activos como el Conicet, con un enorme potencial en recursos humanos que no es fácil de conseguir en otras partes del mundo, y que incorpora científicos jóvenes y repatría a los que se han ido del país para realizar investigaciones de alto nivel.

 

–Usted se dedica a la astrofísica de las supernovas. ¿Por qué nos interesan las supernovas?

 

–Creo que toda persona alguna vez ha levantado la cabeza y ha querido saber por qué está acá y qué hay allá arriba. Después viene el interés por las supernovas. Las condiciones físicas que se producen allí son únicas. Son los únicos objetos astronómicos que producen esas condiciones, porque por ejemplo, los agujeros negros también producen condiciones físicas interesantes, pero no podemos observarlos directamente. Las supernovas están totalmente relacionadas con la evolución química y energética de las galaxias, porque al explotar inyectan una cantidad enorme de energía en la galaxia y se presume, aunque no está totalmente confirmado, que eso puede disparar la formación estelar. Además, produce los elementos químicos más pesados y los esparce en el medio interestelar. Sin las supernovas no se podría entender la composición actual del medio interestelar.

 

–El hidrógeno, el helio y el litio son los tres elementos que se generaron en el Big Bang...

 

–Y todo el resto de los elementos se generan en el núcleo de las estrellas, y las supernovas son las encargadas de esparcirlos. Si uno quiere saber cómo evolucionaron químicamente una galaxia y el universo, necesita entender cómo funciona una supernova. Las supernovas en sí mismas son objetos muy interesantes.

 

–¿Por qué?

 

–Porque se pueden aplicar muchísimas leyes de la física fundamental. Las condiciones que tiene una supernova son muy similares, por ejemplo, en lo que tiene que ver con la presión y la temperatura a las que se generaron durante el Big Bang. Las supernovas son fundamentales para entender la nucleosíntesis del universo. Además, están estrechamente relacionadas con otros objetos de gran interés astrofísico: los pulsares, las estrellas de neutrones y los agujeros negros de masa estelar, no los supermasivos que existen en el núcleo de las galaxias, ya que éstos son el remanente de una explosión de supernova.

 

–Aclaremos que las supernovas son el estallido de una estrella masiva

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–En realidad, existen diferentes tipos de supernovas. A grandes rasgos es posible dividirlas en dos: las que provienen de la explosión de estrellas masivas que llamamos "supernovas de colapso gravitatorio", y las que provienen de estrellas de menor masa, pero que forman parte de un sistema binario donde una de las estrellas es una enana blanca que recibe materia de su estrella compañera y explota por otro mecanismo. A éstas se las denomina "supernovas termonucleares" o de tipo Ia. Las supernovas que yo estudio son las de colapso gravitatorio, es decir, las que representan el final de la evolución de estrellas masivas, que cuentan con una masa mayor que unas ocho veces la del Sol. Estrellas que son de menor masa no van a explotar, se supone que van a morir como enanas blancas. Pero de las estrellas que tienen más masa se espera que exploten, aun si no son parte de un sistema binario. Y en ese momento se las observa en el cielo como un objeto muchísimo más brillante que una estrella, que puede brillar por un mes con un brillo similar al de una galaxia.

 

–¿Por qué son interesantes para estudiarlas?

 

–Además de que son importantes para entender la nucleosíntesis del universo, son objetos ideales para las mediciones de distancias cosmológicas. La medición de distancias en el universo es uno de los problemas más difíciles de la astronomía y las supernovas de tipo Ia son los mejores patrones lumínicos que existen a grandes distancias. Esto es por así por dos razones: porque son muy brillantes y es posible observarlas a grandes distancias y porque es posible estandarizar el brillo intrínseco del objeto. Es decir, conocemos la energía que emite el objeto por unidad de tiempo. Luego, si lo vemos más débil es porque está más lejos. La característica temporal de estos objetos es también una ventaja, ya que son objetos que pueden verse por un tiempo y establecer un evento temporal. Aparecen y desaparecen después de meses. A partir de las condiciones que se dan, en su interior, se van produciendo los diferentes elementos químicos de los cuales estamos hechos nosotros. Las estrellas, en principio, brillan porque se está produciendo fusión y liberan energía, pero cuánta fusión de diferentes elementos se puede hacer, va a depender de la masa inicial que tenga la estrella.

 

–¿Por ejemplo?

 

–Una estrella como el sol, a una determinada fase, no puede seguir quemando determinados elementos, pero cuanto más masiva sea más presión y temperatura va a tener y más posibilidades tiene de seguir creando los elementos químicos de la tabla periódica, hasta el hierro. Ahí, cuando el hierro ya no puede seguir produciendo energía por este proceso, el objeto tiende a colapsar, se hace muy denso y llega a condiciones extremas, muy extremas, de física extrema, de física que se estudia en el Big Bang.

 

–¿Cuántas supernovas por año estallan en una galaxia común?

 

–Eso depende del tipo de galaxia. Se espera más o menos una supernova por siglo en una galaxia dada. Pero como los astrónomos observan muchas galaxias cotidianamente, en un año se descubren cientos de supernovas, en cientos de galaxias distintas.

 

–Pero, ¿por qué no se observa una supernova por siglo en nuestra galaxia?

 

–La última supernova galáctica que fue observada es la que sucedió en 1604, conocida como la supernova de Kepler, observada por Kepler y Galileo, entre otros. Se suele adjudicar la no observación frecuente de supernovas galácticas a que nos encontramos inmersos en el disco denso de la galaxia misma y, por eso, puede suceder que no veamos las supernovas que explotan "del otro lado", más allá del núcleo galáctico, que quedarían ocultas. La estrella más cercana que se supone que va a explotar es Betelgeuse, que es la más brillante de la constelación de Orión (donde están también Las Tres Marías) y creo que es el hombro derecho de Orión. Es una estrella bastante roja que puede verse a simple vista. A partir de las propiedades que tiene hoy Betelgeuse, nosotros hicimos unos cálculos de cómo se observaría su explosión desde la Tierra y del posible efecto nocivo sobre el planeta y los seres vivos. Según estos cálculos, la supernova podría verse durante el día por aproximadamente un año y llegaría en su máximo esplendor a tener un brillo comparable al de la Luna llena.

 

–Hay varios tipos de supernovas. Una es la supernova de una estrella, que colapsa y por alguna razón explota...

 

–Así es. Una es la explosión de una estrella masiva aislada que proviene del colapso de su núcleo cuando ya no puede producir más energía. La segunda posibilidad es la supernova que proviene de una estrella de baja masa que forma parte de un sistema binario. En este último caso, se trata de una estrella enana blanca que, si tiene una compañera que le transfiere materia, entonces se torna inestable y se desata una explosión termonuclear. Ese tipo de supernovas, conocidas como supernovas de tipo Ia, son consideradas las más importantes para la cosmología, porque son sistemas muy homogéneos. Es decir, de una enana blanca sabemos qué masa tiene, qué radio tiene y eso hace que la forma de explotar, su emisión de luz en función del tiempo, sea muy estándar. Es una standard candle o patrón lumínico. Sabemos el brillo intrínseco que tiene que tener este tipo de supernovas, entonces al saber eso, si la vemos más débil es porque debe estar más lejos, lo cual permite calcular distancias. Son, de hecho, los mejores objetos que se conocen para medir distancias a escalas cosmológicas. Y justamente con ellas es que se descubrió la aceleración de la expansión del universo, lo que llevó a la propuesta de una nueva forma desconocida de energía, la "energía oscura". Todo esto condujo a una revolución en nuestra cosmovisión y posiblemente en la física fundamental.

 

–El descubrimiento de la aceleración del universo fue Premio Nobel en Física hace unos años...

 

–Así es, en 2011. Se lo dieron a tres científicos, dos norteamericanos y un australiano. La revolución que significó conocer la aceleración del universo se descubrió con supernovas. Al ser éstos patrones lumínicos ideales, se dieron cuenta de que la ley que seguía no era la ley que se esperaba para algo que estuviera expandiéndose de manera constante, y descubrieron que se estaba acelerando.

 

 

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“Nunca sabremos todo sobre el Universo”, sostiene científico europeo

El director de Ciencia y Exploración Robótica de la Agencia Espacial Europea (ESA), Álvaro Giménez, ha asegurado que “el descubrimiento de la vida extraterrestre está realmente al alcance del hombre” hoy en día. A su juicio, “los actuales descubrimientos sobre los límites de habitabilidad, mucho más amplios que lo supuesto anteriormente, y de mundos con características apropiadas para la vida” en el Universo, así lo demuestran.


 
Giménez ha explicado, en una entrevista concedida a Europa Press, que llegado el momento del descubrimiento “el problema que seguramente habrá es la confirmación del descubrimiento”. “Si lo que vemos es un resto de vida o no, llevará a largas pruebas y discusiones entre la comunidad científica porque lo más seguro es que no se encuentre algo parecido a lo que se está acostumbrado a reconocer como vida en la Tierra”.


 
Sobre si hallar vida en el Universo sería  el mayor logro en la historia de la astrofísica, el director de Ciencia de la ESA ha indicado que “hay dos grandes preguntas de la humanidad a las que la investigación espacial está contribuyendo de forma sustancial”: el origen del universo ¿Por qué hay algo en vez de la nada más absoluta? y el origen de la vida ¿Por qué hay organismos vivos en vez de solamente materia inanimada?.


 
“El descubrimiento de la naturaleza de la componente oscura, materia y energía, del universo acerca a la primera pregunta y el descubrimiento de algún tipo de vida fuera de nuestro planeta lleva a la segunda. Ambos logros rivalizan por ser los mayores de la humanidad pero el hecho de que ambas cuestiones puedan siquiera ser discutidas en el ámbito científico es ya un gran paso adelante”, ha explicado.


 
Ambos descubrimientos están “entre las prioridades de la ESA”. Así, Giménez ha señalado que la agencia espacial europea está desarrollando 7 misiones científicas nuevas que “deberán ser lanzadas durante lo que queda de esta década” y con “objetivos múltiples y extraordinariamente ambiciosos”.


 
En este sentido, ha explicado que se espera realizar misiones que abarcan desde “la exploración detallada de la atmósfera y la superficie de Marte” hasta “la caracterización de la energía oscura del Universo”. “Se pretende comprender mejor cómo influye el Sol en nuestro entorno y observar en detalle su actividad; explorar Mercurio, su superficie, estructura y campo magnético; o preparar la realización de experimentos de física fundamental de altísima precisión”, ha apuntado.


 
EN FUTURO EN MARTE


 
Otra de las prioridades de la ESA en los próximos años es la exploración de Marte. Sin embargo, Giménez cree que para llevar al hombre hasta el planeta rojo “todavía hay muchos temas por resolver” como “mantener la salud de los astronautas en un viaje de este tipo, resolver el problema a la exposición de la radiación cósmica, resolver los problemas físicos asociados a la ausencia de gravedad durante un viaje tan largo o mejorar los sistemas de soporte vital”.


 
Del mismo modo, ha indicado que hay que evolucionar “desde un punto de vista del transporte a Marte, desarrollar mejores sistemas de propulsión, resolver adecuadamente el aterrizaje y despegue en Marte”, entre otros.


 
“Hemos llevado naves a Marte y hemos posado vehículos robóticos, el problema se vuelve mucho más complejo cuando hablamos de seres humanos. Además el viaje tiene que ser de ida y vuelta, y no hay que olvidar que todavía no hemos hecho ninguna misión que vaya a Marte y vuelva a la Tierra”, ha apuntado.


 
A su juicio, “una misión de exploración que trajera muestras de rocas de Marte a la Tierra para su análisis, es un paso intermedio natural que se deberá hacer, antes de concebir una misión tripulada”.


 
Finalmente, Giménez ha destacado que “nunca se acabará por saber todo lo que ocurre en el Universo”. “Las observaciones en y desde el espacio nos permiten encontrar soluciones a preguntas que tenemos en la actualidad, pero cada pregunta que respondemos abre otras nuevas”, ha señalado para añadir que “esta es la gran maravilla de la ciencia”.


 
“La enorme ventaja de toda esta investigación del Universo para la sociedad es que estos descubrimientos representan un beneficio neto para su bienestar tanto cultural como tecnológico, es decir, de una vida mejor”, ha concluido.
 

 

10 febrero 2013


(Con información de Europa Press)

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Lunes, 06 Diciembre 2010 06:30

500 mundos cercanos, ninguno como la Tierra

En el universo, en torno a estrellas como el Sol, o más grandes, o más pequeñas, o más viejas, o más jóvenes..., debe haber millones de mundos. Se han encontrado ya más de medio millar y la lista crece a un ritmo frenético. Los descubrimientos empezaron hace pocos años y el alcance de los telescopios y de las técnicas de observación son aún limitados, pero mejoran de modo espectacular. Y las perspectivas son enormes: puede haber planetas en órbita en un tercio o incluso en la mitad de las estrellas, aunque esta sea una estimación muy especulativa, advierten los científicos.

¿Habrá planetas como la Tierra? ¿Serán habitables? Los científicos intentan contestar estas preguntas obvias, pero todavía no están en condiciones de hacerlo. De momento ni siquiera ven esos otros planetas, en la inmensa mayoría de los casos, sino que deducen su presencia indirectamente.

"Si nuestra galaxia fuera una ciudad de tipo medio, la zona en la que estamos encontrando exoplanetas sería nuestro propio bloque de viviendas y el más cercano (a 10 años luz de la Tierra) estaría en nuestro descansillo", explica Ignasi Ribas, del CSIC y del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña. Con el símil, Ribas pone en perspectiva el territorio de esta cacería científica de objetos celestes que se parezcan más o menos a nuestro mundo, aunque a esta altura "hemos aprendido ya a llevarnos una sorpresa tras otra en el campo de los planetas extrasolares", dice Carlos Eiroa, astrónomo de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).

Las distancias reales son abrumadoras y la comparación de la ciudad y la casa se agradece para digerir el hecho de que los 505 planetas extrasolares descubiertos están en un radio de unos pocos centenares de años luz a nuestro alrededor, y la Vía Láctea, con 300.000 millones de estrellas, tiene un diámetro de 100.000 años luz. Por cierto, hay cientos de millones de galaxias en el universo.

La cacería está siendo un éxito, hasta el punto de que, en 15 años, se ha pasado de conocer solo los ocho planetas que giran en torno al Sol (entonces nueve, porque Plutón se consideraba planeta de pleno derecho) a 505. Y, como buena cacería, la competición por obtener más presas -planetas- y más interesantes es feroz, sobre todo entre dos familias de astrónomos, una estadounidense, liderada por Geoff Marcy, y otra europea, con Michael Mayor a la cabeza. Esta última, por cierto, lleva últimamente la delantera.

Los exoplanetas tienen algo especial en la cultura y la imaginación social, incluidos los astrónomos. Es algo que toca una fibra sensible de la gente: "Todos nos preguntamos si estamos solos, y la astrofísica intenta responder a esta cuestión, pero estamos dando solo los primeros pasos", dice Eva Villaver, de la UAM.

"Creo que toda la comunidad astronómica estaba convencida, antes de que se descubrieran, de que debían existir planetas en torno a otras estrellas", apunta Benjamín Montesinos, del Centro de Astrobiología. "Era pretencioso pensar que nuestro sistema planetario fuera único, así que era cuestión de tiempo el descubrirlos, y sucedió cuando las técnicas de detección y análisis estuvieron suficientemente pulidas", añade.

El gran ¡eureka! planetario, en 1995, fue del suizo Mayor (Observatorio de Ginebra), trabajando con su entonces joven discípulo Didier Queloz. Ellos pusieron a punto un método sutil para notar la presencia de un cuerpo en órbita de una estrella similar al Sol, y triunfaron con el descubrimiento de 51 Pegasi b, un planeta grande, como Júpiter, girando alrededor de una estrella -y muy cerca de ella- que está a una distancia de unos 42 años luz de la Tierra.

Tres años antes se habían detectado tres cuerpos en órbita de un pulsar (un remanente de estrella muerta) y se consideran más bien precursores peculiares, dando la primicia a Mayor y Queloz.

Su hallazgo despertó enorme interés y voló la imaginación buscando mundos como el nuestro -y, a ser posible, con vida extraterrestre- alimentada, a veces, por términos que para los científicos no tiene el significado corriente. "Hay que tener mucho cuidado para no confundir a la gente", advierte Montesinos. "Por ejemplo, cuando usamos la definición de zona habitable alrededor de una estrella, nos referimos a un conjunto de órbitas en las cuales un planeta similar al nuestro, rocoso y con atmósfera, podría tener agua líquida, que los biólogos consideran solvente indispensable para la formación de la vida, en nuestro caso". De momento, ni siquiera se ha descubierto un planeta como la Tierra (el menor tiene una masa varias veces superior), y la vida exige más condiciones que el agua. Así que de identificar habitable con lugar al que viajar, nada de nada, por mucho tiempo.

"Cuando uno tiene pocos ejemplos, y en el caso de nuestro sistema solar era un ejemplo único, tiendes a pensar que todos los demás serán más o menos iguales; pero no, con los exoplanetas estamos descubriendo la enorme variedad de la naturaleza, porque son muy distintos", explica Ribas. "La verdad es que, hasta ahora, clones de nuestro sistema solar no hemos encontrado ninguno, así que no sabemos cómo es de común este modelo de sistema planetario", añade.

El nombre del primer exoplaneta, 51 Pegasi b, como todos los demás, es escuetamente técnico, tal vez, como dice Mayor, "porque no puedo bautizar de otro modo algo que no veo".

Solo una docena de planetas extrasolares han sido vistos directamente y aparecen en las fotografías como un puntito tenue. El resto se ha detectado por métodos indirectos. El más común consiste en medir en la estrella el efecto de la interacción gravitatoria que tiene con el planeta. Una forma de entenderlo es imaginando una persona adulta que hace girar a su alrededor a un niño muy pequeño sujetándole por las manos: de lejos no se distinguirá al niño, pero de su existencia informa el bamboleo del adulto al darle vueltas. Los tamaños no se ajustan ni de lejos a la realidad de las observaciones de los astrónomos, pero el adulto es la estrella y el niño, el planeta que no se ve. "Júpiter induce en el Sol un cambio de su velocidad de 13 metros por segundo", explica Eiroa.

Otra técnica se denomina de tránsito, que es como un minieclipse en el que el planeta se cruza por delante de la estrella en la línea de visión del telescopio terrestre, provocando un mínimo oscurecimiento del astro. "El tránsito de un planeta tipo Júpiter produce una disminución del brillo de la estrella del orden del 1%", explica Eiroa. Y aun así se puede medir con las técnicas actuales. Pero si el planeta es mucho más pequeño, como la Tierra, "la disminución del brillo de la estrella es en torno a 0,01% y eso no lo podemos apreciar aún desde observatorios terrestres, aunque no podemos excluir que pronto haya una noticia en este sentido desde telescopios espaciales", añade.

¿Tan difícil es verlos directamente? "Es como intentar fotografiar una bombilla de un árbol de navidad que está encendida junto a cinco estadios de fútbol de primera división iluminados", responde Montesinos. Lo que se hace es intentar tapar la estrella en el telescopio con una máscara, o restar luz al astro en el detector, pero aun así solo se ven, de momento, algunos casos especiales, como planetas grandes en torno a estrellas de poco brillo intrínseco.

Estas dificultades de observación tienen mucho que ver en el extraño zoológico de exoplanetas encontrados. "Estamos limitados por las técnicas de detección, que son sensibles, sobre todo, a los planetas grandes que están cerca de su estrella, porque así esta se agita mucho", dice Villaver. Pero se estudian características físicas y químicas de estos cuerpos y sus sistemas planetarios (se han hallado más de medio centenar). En algunos casos, los astrónomos incluso aprecian la existencia de atmósfera en un planeta y, analizando en su luz las firmas químicas, deducen su composición.

Si alguien pensó en apuntar los telescopios para dar con sistemas como el solar y planetas como la Tierra, a estas alturas puede decir que ha visto casi de todo menos esos dos ejemplos. Estrellas mucho más masivas que el Sol, similares, enanas blancas, gigantes rojas... todas ellas pueden, al parecer, tener planetas (rocosos o gaseosos). La mayoría de ellos son enormes, como Júpiter o más, y están tan cerca de su estrella que deben ser infiernos.

La investigación de esos mundos tiene interés científico por partida doble: por un lado, se trata de conocer el universo en sí mismo, como sea, y por otro, de averiguar, por comparación, qué procesos originaron el sistema solar hace unos 4.500 millones de años, seguramente a partir de un disco de materia suelta.

"Hasta ahora, los exoplanetas más pequeños que se han visto son las llamadas supertierras, de unas cinco veces la masa del nuestro, pero posiblemente dentro de poco tengamos algún candidato de exoplaneta similar a la Tierra", dice Eiroa. En los observatorios espaciales -los actuales y, sobre todo, los futuros- se pone mucha esperanza por su gran resolución y la posibilidad de que observen en el infrarrojo adecuado para ver objetos fríos como los planetas. Pero también los telescopios terrestres tendrán algo que decir. "Con el gigante europeo E-ELT posiblemente se puedan detectar directamente planetas tipo Júpiter alrededor de estrellas tipo Sol", dice Eiroa. Para ver una foto de un exoplaneta con resolución espacial, como se fotografía ahora Neptuno o Júpiter, habrá que esperar bastante tiempo.

En cuanto a encontrar en esos mundos condiciones de vida y, tal vez, ejemplos de ella, primero hay que dar con los habitables. Pero no bastará: "Para saber si un planeta alberga algún tipo de actividad biológica debemos estudiarlo de forma directa: detectarlo directamente y, después, sacar análisis de su luz que nos revelen las propiedades físico-químicas de la atmósfera", concluye Eiroa. "A partir de ahí, podríamos deducir si esa atmósfera está modulada por la existencia de vida en el planeta".

Exoplanetas en cifras

- De los 505 planetas extrasolares descubiertos hasta ahora, 470 se han detectado indirectamente por el bamboleo que inducen en su estrella; 395 forman sistemas planetarios, y 47 son múltiples (de más de dos cuerpos en órbita del astro).

- Uno de los exoplanetas más peculiar es HIP 13044 b, que gira en torno a una estrella originaria de otra galaxia vecina y que acabó en la Vía Láctea tras una colisión entre ambas. Es algo mayor que Júpiter y su estrella ha pasado ya la fase de gigante roja.

- El primer planeta extrasolar descubierto (1995) alrededor de una estrella como el Sol fue 51 pegasi b y, pese a ser tan grande como Júpiter, gira muy cerca de su estrella, más próximo aún que Mercurio del Sol, por lo que clasificó después como un 'Júpiter caliente'.

- Hasta ahora no se ha identificado un sistema planetario como el solar, con planetas rocosos en sus órbitas inferiores y gaseosos en las exteriores.

- El planeta extraterrestre más pequeño detectado hasta ahora tiene un diámetro ligeramente inferior al terrestre, se llama COROT-Exo-7b y da una vuelta a su estrella cada 20 horas y tan cerca de ella que su temperatura estimada ronda los 1.000 o 1.500 grados centígrados.
 

 
- Se denominan supertierras los planetas, presumiblemente rocosos, que tienen una masa comprendida entre dos y seis veces la de la Tierra. 

Por ALICIA RIVERA 06/12/2010
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Primero revolucionó el conocimiento sobre los agujeros negros, después y presentó un modelo del universo, y de lo finito lo infinito, antes de que los satélites comprobaran que existía. Pero Jean Pierre Luminet, que esta semana expondrá sus ideas en Buenos Aires, también avanza en el terreno de las artes y presenta una visión del mundo y de la ciencia que entrecruza lo científico con el imaginario.

Desde París


Definir una teoría sobre la topología del universo, sobre lo infinito del cosmos, sobre los agujeros negros y sobre lo visible y lo invisible no sofoca la humanidad del instante. La garúa cae con persistencia en el parque del Observatorio de París Meudon. Imposible encontrar la puerta de entrada en este vasto recinto. Corre la hora de la cita con el astrofísico francés Jean Pierre Luminet y ningún camino visible conduce a la puerta del Laboratorio Universo y Teorías, LUTH, donde trabaja. Jean Pierre Luminet toma su auto y acude en ayuda del visitante perdido en un ángulo lejano de parque. Astrofísico fuera de lo común, especialista en la gravitación relativista, pionero de las investigaciones sobre los agujeros negros, divulgador científico ejemplar, especialista en cosmología y en la topología del universo, poeta y novelista, Luminet concentra una alucinante convergencia de disciplinas. En 1979, Luminet fue el primero en simular las distorsiones ópticas provocadas por el campo gravitacional de un agujero negro; en 1982, innovó con el estudio de los efectos del paso de una estrella en las inmediaciones de un agujero negro súper masivo. A partir de 2003, Luminet concibió un modelo sobre la forma del espacio corroborado luego por las observaciones satelitales. Este modelo fue expuesto por el astrofísico francés en un libro que lleva el nombre de su esquema topológico: L’Univers Chiffonné, el Universo arrugado o “en bollo”. Esta patrón sobre la topología plantea que el universo podría estar cerrado sobre sí mismo, un poco como una pelota de fútbol pero con una forma dodecaédrica.

Calificado como un “descubrimiento mayor”, este modelo no cierra el debate ancestral sobre la infinitud o la finitud del universo. Sin embargo, agrega una contribución al conocimiento de nuestro vasto mundo. En paralelo a sus brillantes investigaciones científicas, Luminet escribió varios libros de poemas y novelas de divulgación científica sobre esos genios de la historia que son Newton, Galileo y Kepler.

La forma del universo


–Hemos tenido varios modelos del universo. En breve, el de Ptolomeo, el de Copérnico y el de Galileo. En la ciencia contemporánea, también hubo varios modelos sobre la infinitud o la no infinitud de nuestro universo. Usted ha propuesto un esquema fuera de lo común.

–La talla del universo, es decir, es finito o infinito, es una cuestión que se remonta a los pensadores de la antigüedad. En el curso de los siglos hubo un ir y venir entre la idea de un universo finito y un universo infinito. La situación moderna permite que esas cuestiones sean abordadas no ya desde las teorías de Galileo, Copérnico, Kepler o Newton sino con la ley de la Relatividad General de Einstein. A ella hay que agregarle preceptos matemáticos nuevos como los de la topología. Eso permite poner sobre el papel infinitos tipos de espacios posibles. Con la topología se descubrió que existe un número infinito de espacios posibles. Hay espacios finitos sin bordes, y modelos de espacios infinitos. Esas dos opciones son posibles en el marco de los modelos cosmológicos actuales, que se llaman modelos relativistas porque están basados en la teoría de Einstein. Son los famosos modelos en expansión derivados del Big Bang. Hay dos, sea que se trate de una expansión por contracción, sea de una expansión perpetua, acelerada. Con ello tenemos una respuesta sobre la dinámica, es decir, sobre la historia en el curso del tiempo, pero aún no tenemos una respuesta sobre la extensión del espacio: no sabemos si el espacio es finito o infinito.

–Es allí donde se sitúa su descubrimiento: el universo arrugado.

–Sí, lo llamé así de forma metafórica. Se trata de una modelización matemática con una forma del espacio fascinante que trasladé a la cosmología. Un universo arrugado es un modelo de espacio finito, que no tiene bordes. ¡Claro, no es simple concebir la idea de un espacio finito sin bordes! Para explicarlo de alguna manera diría que si viajamos en un cohete en línea recta sin dar la vuelta, un espacio finito sin bordes nos traerá a nuestro punto de partida. Hay en esto una analogía con la superficie de una esfera, que es en dos dimensiones. Una línea recta es como un gran círculo que da la vuelta completa. Se regresa al punto de partida sin chocar con ningún borde ni ir al infinito. Se puede imaginar esto, pero en tres dimensiones. Se pueden imaginar espacios normales, en tres dimensiones, en los que se viaja derecho y se vuelve al punto de partida. Ahora bien, este tipo de espacio es clásico y se conoce desde hace mucho. Pero hay variantes topológicas, como la que yo llamé el universo arrugado, en donde los espacios están reconectados. Si tomamos una hoja de papel y pegamos los bordes para hacer un cilindro y luego cortamos los extremos y los volvemos a pegar, tenemos entonces una superficie finita pero sin bordes. Así se pueden construir miles de espacios tridimensionales, finitos, sin bordes y reconectados. Es un poco como la pantalla de un videojuego: el cohete va hacia delante y en cuanto llega al borde de la pantalla el cohete reaparece del otro lado. Los bordes están así reconectados. Entonces, un modelo de espacio arrugado es un modelo de espacio tridimensional que carece de bordes. En realidad, hay bordes, pero como están pegados, reconectados, eso los suprime. Aclaro que este esquema no es un juego o una fantasía matemática sino una propuesta de espacio físico real.

Lo finito y lo infinito


–Con este modelo se crea una suerte de ilusión óptica que desemboca en réplicas del universo o de los objetos observados.

–Efectivamente. La reconexión de los espacios multiplica los caminos de los rayos luminosos entre dos puntos. Ello crea imágenes múltiples de un mismo objeto celeste: una galaxia lejana podría ser vista en varios ejemplares, en diferentes lugares del espacio, y sin reconocer que se trata del mismo objeto porque la estamos viendo en diferentes momentos de su historia. ¡La luz recorre muchos caminos distintos hasta llegar a nosotros! También se pueden fabricar modelos del espacio arrugado cuyo tamaño físico es más pequeño que el espacio que se observa. En general, se piensa que observamos un subconjunto de una realidad que es extraordinariamente grande, tal vez infinita. Aquí, al contrario, asistimos a una redundancia: observamos una duplicación del universo físico entero más allá del cual solo veríamos una réplica, una repetición. En el año 2003, las observaciones astronómicas realizadas por un satélite de la NASA que cartografió la luz fósil encontraron indicios capaces de sustentar este tipo de modelo, en lo concreto a uno de los modelos de espacio que propuse. Se trata de una forma del universo que se asemeja a un dodecaedro cuyos lados pegados, reconectados, hacen que viajemos de una cara a la otra sin salir nunca de la caja. Esta modelización topográfica del espacio del universo no pone en tela de juicio los modelos existentes, el Big Bang, por ejemplo. En cambio, sí pone en tela de juicio nuestra relación con lo real entre el espacio percibido, el verdadero espacio, y las ilusiones ópticas.

–De alguna manera usted encontró una de las formas de lo infinito.

–Me gusta mucho la paradoja que hay en todo esto. Siempre existió el debate entre espacio infinito y finito. Con el modelo del universo arrugado tenemos un modelo de universo finito pero capaz de dar la ilusión de lo infinito. En cierta forma volvemos a la pregunta fundamental planteada por Aristóteles: ¿el infinito actual o el infinito potencial? Con este modelo del universo arrugado tenemos un infinito que no está reactualizado porque el espacio sería así realmente finito, pero con la ilusión y la apariencia de ser infinito. Es un juego de espejos. Aclaro que no es el universo el que se repite en un juego de espejos sino la percepción que nosotros tenemos de él. Imaginemos una pieza tapizada de espejos en la cual encendemos velas. La habitación no se repite, es la ilusión de la visión la que crea la sensación de infinito. La pieza es única.

–Usted fija un límite, si se puede decir, a lo que la teoría de la Relatividad General puede explicar. Usted dice que se llega a un momento en que la teoría de Einstein no sirve para explicar la cuestión del infinito. Ello implica un afirmación objetiva: no existe teoría absoluta para explicar la vida, el universo.

–Por supuesto que no. Como toda teoría científica, por más bella y elegante que sea, la Relatividad General acabó por encontrar sus límites. Lo mismo ocurrió con algunas teorías de Newton, que funcionaron durante 150 años. A finales del siglo XIX la física era completamente newtoniana. Todo iba muy bien hasta que un físico inglés de la época recordó que existían solo dos nubes para poder explicarlo todo con Newton: esas dos nubes van a desembocar en la teoría de la relatividad y el la física cuántica. En el siglo XX se dijo lo mismo, que la Teoría de la Relatividad explicaba todos los fenómenos a gran escala mientras que la física cuántica explica todo lo que es infinitamente pequeño. Se dijo: casi no queda nada por hacer, a no ser unir las dos teorías para elaborar una teoría definitiva, final y única. Pensar así es inocente. La teoría de Einstein tiene dos límites: el primero a escala de lo infinitamente pequeño, el segundo, la Teoría de la Relatividad igualmente incompleta a escala de lo infinitamente grande. La Teoría General de la Relatividad no dice si el espacio es finito o infinito. Para completarla hace falta agregar las hipótesis de la topología, que es lo que yo hice.

–Usted aborda también esta pregunta en su libro El Universo arrugado. La idea del infinito, ¿acaso nos expone o nos protege?

–Depende del sentimiento cósmico que hay en cada individuo, de su cultura, de sus opciones filosóficas. Puede que sintamos terror frente a la idea del infinito porque como no tiene fin nos sentimos perdidos. No hay ni centro ni borde y así carecemos de referencias. Cuando en los siglos XVI y XVII, con la gran revolución astronómica que va de Copérnico a Newton, se plasma la concepción cosmológica de un universo, que era pequeño, finito y cerrado en la antigüedad, al universo inmenso, tal vez infinito, de Newton, se produce una pérdida de referencias. Para otras personas, al contrario, la idea de lo infinito no es perturbadora. Giordano Bruno decía “un espacio infinito multiplica al infinito las posibilidades”. Ello implica la idea de la pluralidad de los mundos, etc. Hoy, cuatro siglos más tarde, siguen existiendo las dos modelizaciones posibles, ambas compatibles con la relatividad y el modelo del Big Bang. Incluso en el seno de la comunidad científica hay quienes prefieren un espacio infinito y otros no. Puede que un científico racionalmente esté con la idea de un espacio finito y que, al mismo tiempo, filosóficamente prefiera el otro espacio.

La racionalidad científica y el imaginario


–¿Ambas opciones son posibles en la racionalidad científica?

–Desde luego que sí. Los científicos no se han sacado de encima la subjetividad. Desde el vamos, todo modelo científico parte de nuestro imaginario, igual que toda creación. Ese imaginario será luego reelaborado en un modelo que obedece a reglas, a obligaciones, a la coherencia matemática, a la comparación con las observaciones, a la experiencia. Insisto igualmente en que las preferencias de los científicos tienen una relación con la estética. Desde el nacimiento de la ciencia hay como una apuesta filosófica de que existe una forma estética en la organización del cosmos. La física es eso, una apuesta a favor de que existan leyes físicas en lugar de un caos sobre el que nunca entenderemos nada. Esa apuesta sobre la existencia de una forma de orden en el universo se asemeja a una forma de la estética. Para un matemático o un físico, la estética va a pasar por una formulación matemática o geométrica elegante en la descripción del universo.

–Hay en el espíritu humano una dualidad esencial: razón y providencia. Nada ilustra mejor esa dualidad como el baúl de Newton. El hombre que creó la ciencia moderna tenía un baúl lleno de escritos esotéricos que se descubrió muchos siglos después de su muerte. Como si el infinito sólo pudiese alcanzarse mediante el arte, la religión o la filosofía.

–Los escritos encontrados en al baúl de Newton no están en contradicción con sus escritos racionales. Pero creo que todos sus escritos escondidos en el baúl, es decir, sus investigaciones en torno de la alquimia, sus investigaciones sobre los escritos bíblicos, sus cálculos sobre el Apocalipsis, su fascinación por el esoterismo y el hermetismo, esto forma un todo. Newton es un personaje extremadamente complejo. Sin embargo, esa tendencia a mezclar investigaciones racionales e irracionales se explica porque nuestro imaginario no es racional. Sacamos nuestras teorías racionales de nuestro imaginario, que no lo es. En mi serie sobre los constructores del cielo mostré cómo Kepler, que es un personaje genial, no dudó en mezclar en todos sus tratados científicos, astronómicos y matemáticos las consideraciones místico-religiosas. Ahí vemos el funcionamiento de un espíritu extraordinariamente creativo, sin separación. El sabio más racional siempre funciona con su imaginario.

–Esa dualidad ciencia/imaginario, razón e irracionalidad, usted la expuso mediante un trabajo creativo muy fructífero: novelas históricas sobre los genios de la ciencia, música, poesía.

–Cuando yo era adolescente mi verdadera pasión era la literatura, la poseía. La poseía es una forma de expresión particular que se asemeja un poco a la ecuación matemática. En la poesía se intenta unir en una frase un núcleo, el núcleo duro del sentido, lo mismo que en una ecuación se concentra el núcleo duro de una teoría. La literatura, la poesía, la música, terminó por alimentar mi imaginario. No se si todo eso influyó en las ideas que luego tuve en la ciencia, tal vez sí. Pero son caminos subterráneos, con muchas ramificaciones. Antes de que me consagrara a los trapazos sobre el universo arrugado yo me dediqué a la investigación sobre lo invisible, es decir, a los agujeros negros. Me sentí atraído por lo invisible, por la idea de visualizar lo que no se ve. Y esto no es ajeno a mi fascinación por una forma de literatura como la de Borges o Cortázar. En esos juegos de espejos, la biblioteca de Babel, hay en todo esto muchas correlaciones. Sigo fascinado por las relaciones entre lo visible y lo invisible, lo percibido y lo no percibido, las ilusiones ópticas, los espejos. A su vez, la ciencia influyó en mi obra poética. Por ejemplo, mis poemas fueron adquiriendo con el tiempo una forma cada vez más topológica, una suerte de polisemia que proviene de un enfoque topológico, con una relación de conexiones entre frases y palabras que se pueden cambiar. Cada vez que cambiamos las conexiones se cambia el sentido del poema, y eso me gusta mucho. Esa es una clara influencia de mis investigaciones científicas en la poesía. Y como tengo la pasión de la escritura escribí libros de vulgarización científica sobre los agujeros negros, unos 15 en total, y luego novelas. En los años ’90 me interesé en la historia de las ciencias, en las ideas, y volví a la escritura con obras sobre los grandes creadores de ideas del pasado: Copérnico, Kepler, Newton. Los tres propusieron mucho más que el sol en el centro del universo, las elipsis y Newton la ley sobre la atracción universal. A través de las novelas sobre ellos quise contar la gran historia, el inmenso debate de ideas que hubo en el curso del tiempo. En total escribí seis novelas sobre estos genios y las ideas que se discutieron durante siglos y siglos. Quise contar la historia de la ciencia pero no mediante una biografía lisa en la que sólo se muestran los éxitos de los científicos y las cosas brillantes. No. Son gente de carne y hueso y yo elegí contar también las cosas escondidas. Fíjese en Kepler: con todos los problemas derivados de su enfermedad física, de sus problemas económicos y familiares fue capaz de llegar, en contados momentos, a desbloquear su espíritu, a evadirse.

La ciencia y el arte


–En realidad, esos científicos –como los de ahora–, al construir el cielo construyeron la Tierra.

–Desde luego. A menudo la gente cree ocuparse de la organización celeste es estar desconectado de los asuntos terrestres. ¡Para nada! Cuando miramos la historia vemos que sin esos cambios globales de la visión del mundo, la sociedad actual no sería lo que es. Las grandes preguntas humanas tampoco están ausentes en esas temáticas: el lugar del ser humano en el universo, el sentido de la existencia, etc., etc. Se puede pensar que la astrofísica evacua un poco al hombre del universo porque nos damos cuenta de que somos un puñado de polvo ínfimo. Pero, por otro lado, otros enfoques ofrecen lazos más interesantes y nos muestran que estamos inscriptos en una historia cósmica hecha de materia y de átomos fabricados por las estrellas durante miles de millones de años. Toda la historia del universo está en nosotros. Es maravilloso reencontrar mediante la ciencia moderna, que trata de desprenderse de las viejas ideas, toda la historia del universo en nosotros. Y no sólo a través de nosotros, sino también del conejo, la lombriz. En suma, la vida en sí, la comple-jidad acunada en la historia del universo. Esto cambia la perspectiva del sentimiento cósmico y las interrogaciones sobre lo que hacemos en el universo. Por cierto, estamos hechos de polvo, pero somos polvo pensante.

–A sus maneras distintas, ¿acaso la ciencia y el arte no son dos formas de creación de la verdad?

–No sé si se puede decir que toda creación desemboca en una forma de verdad. Seré prudente en este enunciado. No pienso en términos de una verdad absoluta con una gran “V”. Diría que hay verdades provisorias. La ciencia es una creación intelectual que puede confrontarse con las observaciones y la experiencia. No pretendo que eso sea la verdad del universo. El universo es como es y es indiferente a nuestras teorías. Además, no existe ningún modelo científico eterno. La teoría del universo arrugado subsiste desde hace 7 años, y no está mal. Si dura 20 años más es aún mejor. Ello querrá decir que abrió pistas nuevas sobre nuestras concepciones sobre el espacio. Ciencia, arte, todo esto es creación pura. No me animo a decir que es creación de la verdad. Tal vez sea una creación para nuestra verdad interior, que no es universal.
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La ley de la gravitación universal postulada por Isaac Newton debe ser reformulada, ya que sus premisas presentan inconsistencias cuando se observan fenómenos gravitacionales en galaxias lejanas, señalaron astrofísicos mexicanos del Instituto de Astronomía (IA) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Los investigadores Sergio Mendoza y Xavier Hernández rompieron con el paradigma de una de las leyes pilares de la física contemporánea con el planteamiento de una teoría que denominan gravedad extendida, con la que explican que, a diferencia de lo que vio el físico inglés, la capacidad de atracción entre cuerpos celestes varía de acuerdo con una combinación complicada de las masas y el tamaño del objeto en cuestión.

En entrevista, los científicos explicaron que su formulación ofrece una nueva expresión para la fuerza de gravedad. Afirmaron que si bien la ley newtoniana se aplica a escalas del sistema solar, a niveles galácticos mayores la fuerza de gravedad decae y no coincide con lo postulado por el llamado padre de la física.

Relación cuantitativa

Las premisas propuestas en 1687 por Newton, en su libro Principios matemáticos de la filosofía natural, establecen una relación cuantitativa para la fuerza de atracción entre dos objetos con masa. Sostienen que todo objeto en el universo que posea masa ejerce una atracción gravitatoria sobre cualquier otro objeto con masa, aun si están separados por gran distancia (como sucede con las estrellas binarias, asociadas, aunque a veces están muy lejos una de la otra).

La ley de la gravitación universal dice cómo se atraen las masas y cómo va la fuerza entre ellas. Señala que entre más masa tengan más se atraen, pero mientras más lejos estén la una de la otra, la atracción decaerá por el cuadrado de la distancia. Nosotros encontramos que en galaxias lejanas la disminución no es por un cuadrado de la distancia, sino sólo por la distancia, explicó Hernández.

Con base en esta premisa se advierte que los planteamientos newtonianos afirman que si dos cuerpos celestes en galaxias lejanas están a 10 años luz de distancia, su fuerza de atracción decaerá 100 veces. En cambio el postulado de los científicos mexicanos refiere que a esa lejanía la atracción sólo decaerá 20 veces.

Estos avances, a los que los universitarios llaman un primer paso, fueron publicados este año en dos artículos en las revistas especializadas Astronomy & Astrophisics y Monthly Notices, de la Sociedad Real Astronómica.

Mendoza y Hernández subrayan que no es que Newton estuviera equivocado, pues sus formulaciones cuadran en el sistema solar. Sin embargo, a escalas galácticas mayores hay inconsistencias.

En cierto sentido la ley de Newton no es otra cosa que la descripción de cómo se mueven los planetas en el sistema solar, que son los únicos objetos astrofísicos a los que él tenía acceso. Si el físico hubiera accedido a las observaciones que tenemos actualmente, quizá sus ideas serían muy similares a lo que ahora presentamos.

Hasta hoy, las ideas dominantes de la astrofísica mantienen la hipótesis de la existencia de materia oscura en el universo como forma de explicar la discrepancia que presenta la ley del físico inglés. Quienes defienden esta idea aseguran que es la fuerza gravitacional de la materia oscura la que debería mantener unida a la galaxia. No obstante, debe poseer propiedades exóticas, como no absorber ni emitir luz, traspasar la materia ordinaria, ocupar grandes extensiones de espacio sin agrumarse, además de componer 95 por ciento de la materia del universo.

Los científicos mexicanos han explorado un camino alternativo que descarta la presencia de materia oscura. Infieren que la fuerza atractiva que produce la materia observada a distancias galácticas es mayor de lo supuesto. Este proceder es el que Newton recomienda: buscar las fuerzas que rigen el movimiento de los astros en vez de postular la existencia de materia oscura.

Históricamente hay algo muy fuerte: Newton es el padre de toda la física, por lo que rebatirle algo es complejo. No se puede decir que está mal; de hecho no es así: en la descripción que dio le pegas perfecto a los datos (en el sistema solar), pero cuando te vas a escalas más grandes de masa y longitud, ya no funcionan.

La materia oscura es una hipótesis; sólo se supone que está ahí –no ha sido descubierta– para salvaguardar la ley de Newton. Se propone la existencia de ese elemento para no tirar matemáticamente las ideas newtonianas de gravitación universal”, aseveró Mendoza.

Las ideas teóricas de los científicos de la UNAM sólo pretenden cambiar la parte matemática de los planteamientos de Newton. “Hay dos partes de la esta ley: la dinámica y la gravitacional. Todos los intentos por modificarla (desde hace 30 años) han estado dirigidos a transformar la parte dinámica (la parte de la aceleración) de la conocida relación: fuerza igual a masa por aceleración.

Lo que nosotros proponemos es replantear la parte gravitacional, referente a qué tanta fuerza sienten dos masas a determinada distancia, es decir, qué tanto se atraen.

La gravedad extendida, explicaron, abre nuevas líneas de investigación, como buscar su versión relativista, revisar las consecuencias en torno a la curvatura del espacio y la expansión del universo, así como dar respuesta al problema de la materia oscura simplemente prescindiendo de esta última.

Por Emir Olivares Alonso
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El pasado 6 de julio la sala Nezahualcóyotl, en Ciudad Universitaria, bellísimo espacio hogar de la Orquesta Filarmónica de la UNAM, se vistió de gala para recibir a un extraordinario hombre de ciencia: el doctor George F. Smoot, premio Nobel de Física 2006, quien impartió una conferencia. Físico y astrónomo estadunidense, nació en 1945. Es especialista en cosmología, ciencia que se dedica al estudio del origen y la evolución del universo.

George F. Smoot visitó México para participar en la más importante reunión internacional sobre relatividad y gravitación, GR19, organizada este año por físicos de nuestro país. El especialista estadunidense recibió el máximo galardón científico por su papel central en la comprensión de la radiación de fondo de microondas que permea la totalidad del espacio y que es una especie de antiquísimo eco de la gran explosión o big bang que marcó el colosal nacimiento de nuestro universo hace 13 mil 700 millones de años.

Este eco primordial no es, desde luego, un registro sonoro, sino radiación del mismo tipo que la luz visible, pero en forma de microondas, invisibles para nuestros ojos pero que pueden detectarse con instrumentos especiales.

Smoot promovió el lanzamiento del satélite Cobe en 1992, especialmente diseñado para registrar con muy alta resolución esa radiación. Así descubrió que lo que en un principio parecía ser un fulgor homogéneo, sin rasgos particulares, tiene en realidad una estructura fina, con zonas ligeramente más calientes o ligeramente más frías que el promedio.

Estas fluctuaciones primigenias son las que dieron lugar a las galaxias, algunas de las cuales (como la de Andrómeda) podemos observar a simple vista en las noches sin luna. Mediante sus telescopios, sin embargo, los astrónomos han descubierto más de cien billones de ellas en el firmamento, cada una conformada a su vez por millones o billones de estrellas, planetas, gas y polvo interestelar (amén de materia oscura, cuya composición aún no conocemos y que representa la mayor parte de la materia que constituye nuestro universo).

El nacimiento y evolución de estas estructuras y del universo mismo es una historia apasionante que los astrónomos y cosmólogos han logrado desentrañar, utilizando una combinación fundamental en la ciencia: la observación cada vez más detallada, que es motivada y retroalimentada por la elaboración de teorías físicas, basadas en el lenguaje matemático. Éstas, a su vez, surgen para explicar las observaciones y hacer nuevas predicciones, completando así el círculo virtuoso. En este caso, las ideas de Albert Einstein (1879-1955) han sido determinantes. Las consecuencias de esas investigaciones son asombrosas. La narración de esta crónica de nuestro universo resulta tan excitante, o más, que cualquiera de nuestras mejores obras literarias.

Smoot cuenta ésta, nuestra historia, con profundo conocimiento, sumado al talento y gracia para divulgar muy poco comunes, por desgracia, entre los científicos. Su charla fue un verdadero concierto, lleno de imágenes y simulaciones por computadora, con lo que logró mostrar el estado actual del arte, en el conocimiento que la humanidad ha alcanzado sobre la estructura del universo en el que vivimos. La sala Nezahualcóyotl de la UNAM, por primera vez en su brillante historia colmada de memorables actos artísticos, abrió sus puertas a este otro tipo de concierto, auténtico recital científico, con el cosmos como gran orquesta.

Esta interpretación musical de la ciencia podría ser solamente una interesante analogía, pero Smoot y otros científicos intentan llevar este símil mucho más lejos. Los físicos han empezado a traducir muchas de sus observaciones científicas en señales audibles. Ya Ptolomeo (100-170 AC) concebía la armonía de los cielos como la música de las esferas, unificando su modelo geocéntrico del universo con la teoría matemática de la música. Pero, ¿cómo y para qué se lleva a cabo esta transcripción? En algunos casos, la relación resulta bastante clara y directa. Por ejemplo, podemos escuchar los cambios de sonido que se producen al hervir agua en una tetera. El análisis detallado de las señales producidas por las burbujas proporciona claves sobre los procesos físicos que ocurren, en este caso la transición de la fase líquida a la gaseosa.

Un ejemplo más interesante y espectacular es el de los procesos acústicos que se producen en el sol. Cuidadosas observaciones mediante satélites han logrado medir vibraciones sonoras en la atmósfera solar, que han resultado ser de gran utilidad para comprender los fenómenos magnéticos que ocurren en la superficie de nuestra estrella, como se ha reportado recientemente en www.sciencedaily.com/releases/2010/06/100621101420.htm. Estas vibraciones superficiales del plasma pueden también, de hecho, traducirse en una bella y alucinante “música solar, un fragmento de la cual podemos escuchar en www.youtube.com/watch?v=ZbIffp40U8w.

Este ejemplo ha entusiasmado a otros científicos, incluyendo a George Smoot, que se disponen a traducir diversas imágenes del universo en señales audibles, quizá susceptibles de brindar nueva información sobre la enorme variedad de fenómenos observados por los astrónomos. Esta música del cosmos es, sin duda, una extraordinaria manifestación de arte y ciencia: www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100129164526.htm.

La crónica del origen e historia del universo podría llegar a convertirse en un monumental espectáculo de luz y sonido. Después de todo, Ptolomeo parece haber tenido razón, al menos en cuanto a su visión musical del firmamento. Espero, en un futuro cercano, asistir a la sala Nezahualcóyotl a escuchar un concierto dedicado al nacimiento, la evolución y las sutiles armonías de nuestro universo.

Por Alejandro Frank, investigador en física nuclear, director del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM
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