"Quiero hablar de un viaje que he estado haciendo, un viaje más allá de todas las fronteras conocidas..." James Cowan: "El sueño del cartógrafo", Península, 1997.

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martes, 24 de junio de 2008

El telescopio Glast y la explosiones de supernovas

Toda la violencia del cosmos estalla ante el 'Glast'

El nuevo telescopio en órbita captará rayos gamma y explosiones de supernovas

ALICIA RIVERA - Madrid
EL PAÍS - Futuro - 18-06-2008



Los humanos vemos el cielo -y en realidad, todo- sólo por una ventanita: de todas las longitudes de onda del espectro electromagnético (desde la radiación gamma hasta las ondas radio), nuestros ojos sólo ven un rango, más o menos intermedio, el de la luz visible. Pero el universo emite en todas las longitudes de onda y los astrónomos necesitan abarcarlas todas para comprender mejor qué pasa ahí fuera. Como es difícil hacer un único observatorio para todo el espectro electromagnético, lo mejor es tener telescopios especializados, de modo que cada uno sea como una ventana distinta y en conjunto compongan el ventanal abierto al universo. El último es el Glast, un observatorio de rayos gamma, lanzado al espacio la semana pasada y con un gran potencial para estudiar fenómenos de violencia extrema en el cosmos: desde la materia que sale aceleradísimas del entorno los agujeros negros, hasta estallidos de rayos gamma o explosiones de supernovas.

Por si fuera poco, el nuevo telescopio puede arrojar alguna luz sobre la identidad de la misteriosa materia oscura e incluso dar pistas sobre la aún más extraña energía oscura que acelera la expansión del universo. Los astrónomos y los físicos de partículas están entusiasmados con las perspectivas que se abren. El Glast está ya dando vueltas alrededor de la Tierra, a 560 kilómetros de altura, y en fase de pruebas. Está previsto que empiece a observar rutinariamente en agosto y que lo haga durante al menos cinco años, prorrogables hasta diez.

La mayoría de los objetos celestes emiten en todo el espectro electromagnético, pero en cada longitud de onda se ve mejor algún aspecto de su funcionamiento. El astrofísico Diego Torres, que dirige el único equipo español participante en Glast, pone el ejemplo de la nebulosa del Cangrejo. Por supuesto se observa en visible, en los colores que ve el ojo humano, y para fotografiarla se utiliza el Hubble o los telescopios terrestres. Pero allí hay regiones, como las cercanas al púlsar que aloja esa bonita nebulosa, que radia en rayos gamma, y hay emisiones en rayos x, en ultravioleta, etcétera. Cada emisión informa de algo, y los astrofísicos, viendo el panorama, pueden hacerse una idea de los procesos que ocurren allí. También hay zonas del cielo que sólo, o preferiblemente, emiten un tipo de radiación, como las frías nubes de gas y polvo, que se ven en infrarrojo o radio, o el eco remanente del cosmos primitivo que se capta en microondas.

Si el Glast mira el universo de los rayos gamma, otros telescopios lo están haciendo en ventanas diferentes: el Chandra y el Newton-XMM ven los rayos X, el Hubble, sobre todo la luz visible, el Spitzer el infrarrojo y el WMAP la radiación de microondas. También observa la radiación gamma el europeo Integral, complementario del Glast por sus tecnologías y capacidades diferentes. Y lo que ven todos ellos se compagina con los diferentes observatorios terrestres.

Los rayos gamma son billones de veces más energéticos que luz visible. ¿Y qué pasa ahí fuera para que se emitan esas radiaciones colosales? Hay agujeros negros que chocan o que emiten chorros de partículas que alcanzan el 99% de la velocidad de la luz; rayos gamma que interaccionan con la luz estelar y literalmente desaparecen, creando partículas de materia y antimateria; cuerpos llamados quásar que deben de tener un agujero negro en su centro y que expulsan chorros violentos (cuando uno de esos chorros apunta hacia la Tierra, verlos con un telescopio es como mirar de frente a la boca de un cañón); tal vez partículas desconocidas de materia oscura que podrían generarse en el choque de partículas de alta energía y dejar una huella reconocible en rayos gamma. Todos estos son algunos de los objetivos del Glast, unos en la Vía Láctea y otros fuera de la galaxia. Por supuesto, los científicos cuentan con hallazgos inesperados.

Glast tiene que estar en el espacio porque, afortunadamente, la atmósfera terrestre intercepta la radiación gamma. La ventaja es que la vida está a salvo aquí abajo; el inconveniente es que hay que poner el telescopio por encima de la atmósfera. En la Tierra se estudia radiación gamma pero por los efectos derivados de sus choques con el aire.

El nuevo observatorio es heredero avanzado del Compton que funcionó hace unos años. El Glast, de cuatro toneladas, lleva dos cámaras principales, una de gran angular (LAT), y otra (GBM) para detectar las tremendamente energéticas y fugaces explosiones de rayos gamma, que duran entre unos milisegundos y un minuto y se producen a diario en algún lugar del cielo. Un buen catálogo de las mismas será una de las principales aportaciones de Glast. El telescopio, con un coste de 450 millones de euros, es una misión de la NASA y el Departamento de Energía de EE UU, con la colaboración de instituciones de Francia, Alemania, Italia, Japón y Suecia.

Torres, del Instituto de Ciencias del Espacio (Barcelona), inició su colaboración con Glast en EE UU, y al venir a España incorporó su equipo a la misión con el cometido de preparar la explotación científica del telescopio, la modelización de resultados y hacer tratamiento de datos cuando empiecen a llegar. Como área científica el grupo se especializa en "fuentes galácticas de rayos gamma, tanto los remanentes de supernovas, como los púlsares o las fuentes no identificadas", explica.

martes, 18 de septiembre de 2007

Agujeros negros

Buen vídeo divulgativo con Stepehn Hawkin y los ¡Simpsons!.



Observando agujeros negros. Buen vídeo.



Agujeros negros y materia oscuro.El contenido es denso.

Enigmas del Universo (REDES, Eduard Punset)

Interesantísimos vídeos sobre los enigmas del universo. Nivel de segundo ciclo de ESO o Bachillerato.El programa incluye una entrevista con Leonard Susskind, catedrático de Física teórica en la Universisdad de Stanford. Entre sus múltiples contribuciones a la física destaca la teoría de las cuerdas y su aplicación al estudio de los agujeros negros. Susskind, además, se ha interesado en divulgar sus teorías a un público no especialista, por lo que ha conseguido diversos galardones.


Punset:
Sería una tontería no empezar por esos temas que no han tenido una respuesta, durante tantos años. Cosas como... ¿Sabes la pregunta que te voy a hacer? No creo que la gente de la calle...

Susskind:
No creo que sea cómo saber el tiempo que hará mañana ...

Punset:
No. Pero si la gente estuviera aquí te preguntarían: por favor, por favor, dinos qué había antes del Big Bang.

Susskind:
¿Qué había antes del Big Bang?

Punset:
si es que hubo alguna cosa...

Susskind:
En realidad no lo sabemos con certeza. Algunos creen que no había nada, otros – entre los que me incluyo – creen que el Universo creció increíblemente rápido, en un proceso como el de hinchar un globo muy rápidamente, y esto se llama inflación. La inflación es la teoría que explica lo que sucedió antes de lo que sí explica la teoría estándar del Big Bang. ¿Pero qué pasó antes de eso? Bueno, no es seguro, pero...

Punset:
Pero habría algo... quiero decir... había un cerebro cero, o ...

Susskind:
En algún momento, cuando retrocedemos, perdemos el conocimiento de las leyes de la naturaleza que nos pueden explicar un pasado tan lejano. Ahora tenemos ideas que nos llevan todavía más allá, incluso a un tiempo en que el Universo simplemente se estaba inflando muy rápidamente... pero ¿cómo llegamos allí? No lo sabemos. Mientras el Universo se estaba inflando rápidamente, creemos que se podrían haber forma unas pequeñas burbujas, que a su vez empezaron a desarrollarse, y nosotros vivimos en una de esas burbujas. Y las burbujas son como las burbujas de cava. Sucedió lo mismo que sucede cuando se descorcha una botella de cava, y de repente...

Punset:
... zas, todo el universo, como el que parece que conocemos...

Sussking:
...de una de esas pequeñas burbujas que empezó a expandirse. Y seguramente nosotros vivimos en una burbuja así, pero es posible que haya muchísimas burbujas más en el exterior. Algunas son muy hostiles. ¿Cuál es la palabra adecuada? Letales, son letales para la vida. No se puede vivir allí, se expanden demasiado rápido, o son demasiado calientes o demasiado frías ... siempre hay algo que no está bien...

SEGUNDO BLOQUE

Punset:
Cuando estoy con algunos amigos del mundo de la física, y están hablando sobre las diferencias entre las teorías de la física cuántica, o del mundo cuántico, y el mundo macroscópico, siempre dicen --para que no se les pille en un error-- que las leyes de las física, o del mundo, son las mismas. Pero tu dices que no, que todas las leyes no son las mismas, que depende de la burbuja...

Susskind:
Los cosmólogos son un poco diferentes de los físicos, porque su interés se centra en el Universo: cómo se creó, su tamaño, su forma, ... Y los físicos están interesados en las leyes de la naturaleza tal como se pueden observar en un laboratorio. Los físicos siempre han adoptado el punto de vista de que las leyes de la naturaleza son únicas y de que había siempre un tipo especial de matemáticas, unas matemáticas con unas reglas desconocidas, cuyas ecuaciones, cuando se pudieran resolver, explicarían por qué el mundo es como es: por qué el electrón tiene ese peso, por qué el fotón tiene esa forma.. En cambio los cosmólogos observaron el mundo exterior y vieron algo diferente. Vieron el mundo lleno de coincidencias, coincidencias arbitrarias, conspiraciones accidentales entre los números, ... sin una simplicidad particular, sin una particular belleza matemática, pero con un modelo particular que lo gobernaba todo, y ese modelo en particular era que las reglas, las leyes, el entorno, ... eran exactamente los que se necesitaban para que se pudiera formar la vida. Antes de Darwin, la existencia de algo tan maravilloso como un globo ocular era una prueba de la existencia de Dios. Ahora, cuando se mira el Universo, se tiende a decir que es muy “amable”, y mucha gente piensa que esto debe ser porque alguien lo debió hacer así para que existiéramos. Lo que necesitamos es un principio del mismo tipo del que utilizó Darwin para explicar por qué el universo es tan “amable” sin necesidad de invocar a las fuerzas sobrenaturales. El punto de vista del científico, que cree o no cree en Dios, es explicar la naturaleza sin invocar a las fuerzas sobrenaturales, y puesto que es nuestro trabajo, tenemos que hacerlo.

Punset:
A esto le llamas principio antrópico.

Susskin:
Bueno, quizá yo lo habría llamado de una forma diferente..

TERCER BLOQUE

Punset:
Nos parece tan difícil comprender que puede haber otras dimensiones que sean muy pequeñas, escondidas en algún sitio...

Susskin:
Esta es parte de la cuestión. Creemos... aunque no hay ninguna razón, bueno, de hecho hay razones matemáticas para creer en lo más profundo de la teoría de cuerdas, que existen otras dimensiones además de las tres que vemos: arriba y abajo, derecha e izquierda y adelante y atrás. Hay más, en algún sitio que no podemos ver porque son demasiado pequeñas. De modo que es posible que en otro lugar –no sólo posible: tiene que ser así–, en alguna otra burbuja, la mayor parte de las dimensiones sean grandes como las dimensiones que podemos ver, y unas pocas de ellas sean pequeñas. Este sería un mundo en el que la gente, si pudiera vivir en él, tendrían arriba y abajo, derecha e izquierda, adelante y detrás, y también pompus y rompus, no lo sé, alguna otra cosa, algún otro tipo de dirección. ¿Por qué no vivimos en un mundo que tenga arriba y abajo, lados, y adelante y atrás, y pompus rompus? La razón es que no se podría vivir en un mundo que tuviera una dimensión más. Todo tipo de cosas irían mal, particularmente por lo que respecta a la química. En el lenguaje corriente, lo que la gente entiende por una teoría es: pienso esto o aquello; lo que un físico quiere decir cuando habla de teoría consiste en un marco matemático extremadamente bien definido que permite describir las cosas. De acuerdo con las mejores ideas de la mejor teoría que tenemos, que es la teoría de cuerdas, el número de estas burbujas es enorme y también es enorme la diversidad de los diversos tipos de entorno que hay. Hay todo lo que se pueda imaginar: lugares donde los electrones son más pesados que los protones, o donde los protones son más pesados que los electrones, todo tipo de posibilidades diversas, y sólo una pequeña fracción de ellas es vitalmente posible. Y ahí es donde se encuentra la vida, no hay nada metafísico en ello, nada sobrenatural. No hay ninguna idea de que un dios benevolente hizo el universo para que pudiéramos vivir en él... sino que hay grandes tipos de entorno que fueron el producto de este proceso, y sólo una fracción muy pequeña de ellos fueron, como tu dices, “amables”.


CUARTO BLOQUE

Punset:
Leonard, te das cuenta de que si miramos la filosofía occidental, o la historia de la filosofía, vosotros, los físicos, las personas que insistieron, ante ideas dogmáticas e ideas no demostradas, en que todo el conocimiento debería someterse a la prueba de la experimentación, vosotros que fuisteis los que nos proporcionasteis esta idea, ahora estáis promoviendo ideas --por favor, corrígeme-- que tienen coherencia matemática pero que probablemente nunca podrán ser experimentadas. ¿Es así?

Susskin:
Nunca digas nunca jamás. Lo que hacemos es construir una teoría y luego testarla de diversas formas teóricas. Son siempre elementos de la teoría los que intervienen en la comprobación de estas cosas. Recuerdo muy claramente cuando surgió la idea de los quarks, ¿sabes lo que es un quark? Un quark es lo que hay dentro de los protones y de los neutrones, y que no puede salir de ellos. De manera que cuando los físicos oyeron decir que en los protones y en los neutrones había quarks, y que un quark no se podía separar para examinarlo, dijeron: Esto no es ciencia. Si no se puede sacar, y no se puede examinar, y no se pueden hacer experimentos con el quark mismo, entonces simplemente no es ciencia y no creemos en los quarks, porque la ciencia exige que seamos capaces de hacer observaciones directas. Bueno, con el tiempo la gente se fue acostumbrando a la idea de que los quarks no se podían sacar, y se cambiaron las reglas. Una de las reglas es: la filosofía sigue a la física y no la física a la filosofía. La filosofía nos dice cómo hay que hacer los experimentos, qué constituye una prueba científica, y esto tuvo que cambiar para acomodarse a la idea del quark.

Punset:
La última pregunta, y mi nieta estará muy contenta. El otro día estaba hinchando un globo y me preguntó –tiene 7 años– de dónde viene el aire que entra en el globo. Y yo le dije, creo que la mayor parte viene del Big Bang. Pero no entendió realmente lo que le decía...

Susskin:
Ella dijo: no, viene de dentro de tus pulmones, abuelo.

Punset:
Pero de donde sale?

Susskind:
Viene del Big Bang, pero de forma indirecta. La mayoría del material que se creó durante el Big Bang era principalmente helio e hidrógeno. El aire que sale de tus pulmones contiene muy poco hidrógeno y helio, es principalmente oxígeno, nitrógeno y sobre todo dióxido de carbono, y tal. ¿De dónde salió lo otro, y cómo se llegó del helio y del hidrógeno a...? La respuesta es: del interior de las estrellas, que se estaban quemando y que calentaron el helio y el hidrógeno y lo transformaron en carbono, oxígeno, ... Y entonces ¿por qué no está todo esto encerrado en el interior de las estrellas? Porque las estrellas explotaron y crearon supernovas, y nosotros estamos hechos del material que salió de la explosión de las supernovas. Originalmente estamos hechos del material creado en el Big Bang, pero este dio lugar al material que hoy soplamos en un globo.

Fuente: http://www.rtve.es/tve/b/redes/semanal/prg342/frcontenido.htm






lunes, 10 de septiembre de 2007

Doce imágenes para entender el Cosmos


Ayer EL PAÍS SEMANAL (número 1615) publicó un reportaje muy didáctico sobre el cosmos con fotos magníficas comentadas. Este es el enlace a la fotogalería

http://www.elpais.com/fotogaleria/Imagenes/entender/Cosmos/4358-1/elpepuesp/

"... lo que percibimos, nuestra realidad, representa un mísero 5% de lo que hay en el universo, y que el 95% restante son materia y energía oscuras, ambas de naturaleza del todo desconocida. Saber eso, ¿no hace que nos sintamos un poco incómodos? En cualquier caso, la mayoría coincidirá en que, cuando se abandona la escala humana, las distancias, los tiempos, las temperaturas y las velocidades no son fáciles de visualizar para nuestro cerebro, por mucho que sea el más sofisticado conocido por ahora.
Una estrella que se forma rápidamente tarda varios millones de años en nacer; una galaxia pequeña mide unas pocas decenas de miles de años luz de diámetro. Y ¿cómo imaginar una estrella que explota? totalmente en silencio?

Para introducir un resumen visual del universo como el que se muestra en estas páginas, con imágenes del libro Cosmos (RBA), ¿qué mejor que preguntar a algunos expertos cuál ha sido el descubrimiento más relevante en su área en la última década? Sus respuestas muestran que algunos avances recientes han cambiado drásticamente la forma de ver el cosmos.
Hace 15 años, pocos se hubieran creído que hoy habría ya catalogados más de 200 planetas orbitando en torno a otras estrellas. O que el universo se expande de forma acelerada, una consecuencia precisamente de la energía oscura. O que, lo mismo que hay meteorólogos que predicen el tiempo en la Tierra, los hay que lo predicen en el Sol, para evitar que las tormentas solares, con sus potentes chorros de partículas cargadas, dañen los satélites alrededor de la Tierra y provoquen extensos apagones.

La tecnología ha resultado clave para esos descubrimientos. Los telescopios basados en tierra han aumentado mucho su capacidad de recolectar luz, han mejorado sus detectores y han desarrollado técnicas para contrarrestar el efecto distorsionador de la atmósfera. Los telescopios espaciales, por su parte, están permitiendo aprovechar toda la radiación electromagnética que llega de los objetos astronómicos, no sólo la luz visible -la atmósfera terrestre bloquea gran parte de la luz infrarroja y ultravioleta, y toda la radiación X y gamma; de ahí la necesidad de salir al espacio-. Esta nueva capacidad de visión ha revelado facetas del universo del todo desconocidas. Misiones como XMM-Newton, el telescopio espacial de rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA) o su equivalente en la NASA Chandra han conducido al descubrimiento considerado por Xavier Barcons, del Instituto de Física de Cantabria, el más importante en astrofísica de altas energías: que los agujeros negros son muy comunes en el cosmos. "Se han puesto al descubierto, ya no caben dudas sobre su existencia. Hay muchos y de muchos tipos; por ejemplo, ahora sabemos que todas las galaxias tienen uno en su centro", dice Barcons. Hoy ya es posible incluso asomarse al horizonte de un agujero negro y estudiar qué le pasa a la materia que está a punto de atravesarlo. Esto ha convertido estos objetos en un área caliente de investigación, un área en la que confluyen físicos teóricos y astrofísicos -los agujeros negros devoran todo lo que se les aproxima, y eso parece incluir la energía de quienes siguen buscando una teoría que describa qué pasa en su interior.

... En la última década ha aumentado mucho el conocimiento sobre los compuestos químicos que se generan en el espacio, y se ha concluido algo relevante, según Cernicharo: "La complejidad de las moléculas que pueden formarse no tiene límites; la que es limitada es nuestra capacidad de detección". Su grupo ha observado ya numerosos compuestos nuevos en el espacio, incluidos algunos que nadie esperaba encontrar. Eso ha ocurrido con el propileno, un hallazgo publicado a principios de este verano: "Una sorpresa, esta molécula no se había considerado nunca. Con ella se hacen plásticos y gran cantidad de materiales, como los envases de yogures".

Para Cernicharo, una de las áreas en que mejor se aprecia el poder de la astroquímica es el estudio de discos protoplanetarios, los discos que se forman en torno a las jóvenes estrellas aún en formación y cuyo material se aglomera para dar lugar a planetas. Ahora ya se puede estudiar la composición química de estos discos, y esto es importante para conocer la composición de los planetas que en ellos se formarán. "Tal vez algún día podamos arrojar luz sobre el origen de la vida".


El hallazgo seleccionado por Teo Roca, del IAC, especialista en física solar, también tiene que ver con la vida. Con la nuestra. En estos años se ha detectado la existencia de una capa en el interior del Sol, la tacoclina, donde se genera el campo magnético solar. En su superficie y hasta un tercio de profundidad, el Sol no rota como un sólido, sino que lo hace mucho más rápido en el ecuador que en los polos; más adentro, en cambio, la rotación sí es como la de una esfera. La tacoclina es donde tiene lugar el cambio de rotación. Las fricciones que se producen en esta zona "van generando campos magnéticos que poco a poco llegan a la superficie y aparecen en forma de manchas solares", explica Roca. El Sol nos queda a unos 150 millones de kilómetros, pero ya se sabe que en el cosmos eso no es nada."
Mónica Salomone Doce imágenes para entender el Cosmos



UNA PREGUNTA

No hay ninguna imagen del sistema solar tal como suele aparecer representado en los libros de texto. ¿Cuál puede ser la razón? La respuesta la puedes encontrar en Una breve historia de casi todo de Bill Bryson, RBA, 2007.