EL FIN DEL UNIVERSO

¿Qué nos depara el futuro? ¿Cómo terminará el universo?

La ciencia no sabe que ocurrirá.

Ni siquiera estamos seguros de si el universo acabará en un firme y definido final, o si simplemente desaparecerá poco a poco.

Una vez que la noción de que el universo empezó con una rápida inflación apodada el Big Bang, se hizo popular entre la mayoría de los científicos la cuestión del posible destino final del universo, convirtiéndose en una pregunta cosmológica válida, que dependería de las propiedades físicas de la masa/energía en el universo, su densidad promedio, y la tasa de expansión.

Si bien es uno de los millones de los misterios que yacen en el cielo, esta pregunta con variables filosóficas tiene varias respuestas posibles. La física sugiere que hay varias opciones para este misterioso final. Y también ofrece algunas pistas sobre cómo podríamos seguir existiendo…

1. El Big Crunch

Así como todo empezó con el Big Bang, desde un punto infinitamente denso en medio de la nada que explotó, la teoría del Big Crunch propone que toda esa materia en expansión que llega hasta los confines está siendo afectada por la gravedad misma del universo.  Al llegar al límite de su expansión, la gravedad provocará que toda la materia del universo comience a contraerse al punto donde todo inició volviendo a formar esa “singularidad”. Sin embargo, según los últimos estudios, el universo continúa expandiéndose en un rango más acelerado.

 

2. Big Freeze o Muerte térmica

Este escenario es generalmente considerado como el más probable y ocurrirá si el universo continúa en expansión como hasta ahora. Sobre la escala de tiempo en el orden de un billón de años, las estrellas existentes se apagarán y la mayor parte del universo se volverá oscuro. Al contrario de lo que propone el Big Crunch, la teoría de la muerte térmica explica que la gravedad no es lo suficientemente fuerte como para impedir la expansión del universo, por lo cual continuará agrandándose exponencialmente hasta apagarse.

Si consideramos al universo como un sistema termodinámico, con el calor distribuido uniformemente en su totalidad, terminaremos con toda la materia uniformemente dispersa a lo largo y ancho del universo convertida en una niebla fría, oscura y densa. El universo estará en un estado de equilibrio, y las partículas rebotarán entre sí sin intercambiar energía, quedando esparcidas en el vacío.

 

3. Masificación de los agujeros negros

Una popular teoría dice que la mayoría de la materia del universo orbita alrededor de los agujeros negros, y que se produce una canibalización de estrellas e incluso galaxias enteras a medida que estas caen en el horizonte de sucesos de estos agujeros. Así, en un universo finito, los agujeros negros eventualmente devorarán toda la materia dejando un universo oscuro. Con el tiempo, los agujeros negros pierden su masa y emiten lo que se llama “radiación Hawking”. Así que la etapa final del universo serán partículas subatómicas de la radiación Hawking uniformemente distribuidas.

 

4. El fin del tiempo

Según esta teoría, si vimos un tiempo infinito, cualquier cosa que sea posible está garantizada que va a suceder -y un número infinito de veces-. Debido a que esto altera una gran cantidad de cálculos predictivos, los científicos teorizaron algo más: que el tiempo mismo eventualmente va a detenerse; todo se congelará, como si se tratara de una fotografía eterna de un momento. Pero no sería realmente para siempre, ya que el tiempo no avanzaría. Simplemente sería que un instante en el tiempo donde nadie ni nada moriría ni envejecería.

 

5. Big Bounce o El Gran Rebote

Es una teoría similar al Big Crunch, solo que las cosas no se destruyen, sino que se “reciclan”: La gravedad frena la expansión del universo y todo se condensa en un solo punto. La fuerza de esa rápida compresión es suficiente para iniciar otra gran explosión, y el universo comenzaría de nuevo. Por lo tanto, el Big Bang es simplemente el comienzo de un período de expansión al que siguió un período de contracción. Desde este punto de vista, se podría hablar de un Big Crunch, seguido de un Big Bang, o, más sencillamente, un Gran Rebote y capaz de producir un nuevo universo, y así infinitamente. Así que según esta teoría, nuestro universo bien podría ser la primera versión de una serie, o la enésima encarnación de otro universo.

 

6. El Big Rip

En esta teoría, una fuerza invisible llamada “energía oscura” provoca la expansión acelerada del universo. Con el tiempo, la aceleración es tal que se vuelve incontenible, hasta que el universo sale disparado hacia la nada. Llevándolo al extremo,  significa que toda la materia del universo, empezando por las galaxias y eventualmente todas las formas de vida, no importa cuanto de pequeñas sean, se disgregarán en partículas elementales desligadas. El estado final del universo es una singularidad, ya que la tasa de expansión es infinita.

 

7. Metaestabilidad en el vacío

Propone que el universo existe en un estado esencialmente inestable y que dentro de miles de millones de años pasará a un estado de vacío. Antes de que suceda, aparecerá una burbuja en el universo, que se expandirá en todas direcciones a la velocidad de la luz, para acabar con todo lo que toca. Pero el universo seguirá existiendo. Las leyes de la física serán diferentes, e incluso podría haber vida. Pero sería un universo perfectamente incomprensible.

 

8. Teoría del multiverso

Según la teoría del multiverso, no hay fin del universo como tal. En un escenario con infinitos universos, nuestro universo es sólo uno de muchos y el tiempo podría acabarse en él, hay y seguirá habiendo un universo más grande, en donde existen otros universos que nacen continuamente. En particular, otros universos podrían ser objeto de leyes físicas diferentes de las que se aplican en el universo conocido. Según la física, el número de nuevos universos siempre superarán a los antiguos, por lo que en teoría está en constante aumento.

 

9. La barrera del tiempo

Si se parte de la teoría del multiverso, existe un 100% de probabilidades de que todo ocurra en él. Para solucionar este problema, los científicos solo toman una sección del universo para calcular las probabilidades, ya que las leyes de la física no tienen sentido en un multiverso infinito. Entonces, la única forma en que este modelo tenga sentido es si ese límite es una frontera real, física, donde nada pueda expandirse más allá. Y de acuerdo a la física, en algún momento de los próximos 3700 millones años vamos a cruzar esa barrera del tiempo, y el universo terminará para nosotros.

 

10. El universo eterno

Para muchos, el universo siempre ha existido y seguirá existiendo, eternamente. Pero hay un nuevo giro que agrega algunos conceptos a esta antigua noción. El tiempo pudo haber existido antes del Big Bang, que pudo haber sido en realidad el resultado del choque de dos estructuras laminares del espacio conocidas como membranas. En este modelo, el universo es cíclico y continuará expandiéndose y contrayéndose para siempre.

 

En fin… las teorías abundan, y aunque difieren una de otra, aun tenemos “tiempo” para descubrir nuevas explicaciones a cerca de nuestro destino, y así, del destino de todo.

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Púlsares

Un pulsar es una clase especial de estrella variable, relacionada íntimamente con las estrellas de neutrones; en general tienen una cantidad de materia similar a la del Sol, pero comprimida en un tamaño no mayor de unos 15 km de diámetro. Su gran particularidad radica en que son fuentes de ondas de radio que vibran con periodos regulares.

La palabra Púlsar es un acrónimo de “pulsating radio source”, (fuente de radio pulsante) por lo que se requieren relojes de extraordinaria precisión para detectar cambios de ritmo.

Los pulsares fueron descubiertos accidentalmente en 1967 por Anthony Hewish y Jocelyn Bell en el observatorio de radio astronomía en Cambridge.

 

Anthony Hewish
Anthony Hewish

 

 

Jocelyn Bell
Jocelyn Bell

Se conocen muchas estrellas pulsantes, pero sólo dos, la Pulsar del Cangrejo, y la Pulsar de la Vela, emiten pulsos visibles detectables. Se sabe que estas dos también emiten pulsos de rayos gamma, y una, la del Cangrejo, también emite pulsos de rayos-X.

 

 Pulsar del Cangrejo
Pulsar del Cangrejo

 

Pulsar de la Vela
Pulsar de la Vela

             

Los estudios indican que un púlsar es una estrella de neutrones pequeña que rota a gran velocidad, lo que las convierte en poderosos generadores eléctricos, capaces de acelerar las partículas cargadas hasta energías de mil millones de millones de Voltios. El intenso campo magnético se concentra en un espacio reducido. Ésto lo acelera y lo hace emitir un haz de radiaciones que desde nuestro planeta recibimos como ondas de radio a través de radiotelescopios.

 

Pulsars
Recreación del campo magnético de un púlsar

 

La regularidad de los pulsos es su gran particularidad pues los astrónomos  pueden hoy en día predecir los tiempos de llegada de los pulsos con antelación de un año, con una precisión mejor que un milisegundo, haciendo que estas estrellas variables sean a la vez un instrumento para medir distancias en el Universo.

Cada pulsar emite durante cerca de cuatro millones de años; después de este tiempo ha perdido tanta energía rotacional que no puede producir pulsos de radio detectables. Si conocemos la población total (1.000.000), y el tiempo de vida (4.000.000 de años), podemos deducir que un nuevo pulsar debe nacer cada cuatro años, asumiendo que la población permanece estable.

Recientemente se han encontrado pulsares en cúmulos globulares. Se piensa que han sido formados allí por la acreción de materia en estrellas enanas blancas que forman parte de sistemas binarios.

 

Recreación de un sistema binario de Púlsares

 

 

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Satélites Naturales

Nuestra Luna forma parte de un conjunto de 182 cuerpos dentro del Sistema Solar (por ahora) que se conocen como satélites naturales. La característica principal de este grupo es el hecho de que todas orbitan alrededor de un cuerpo celestial de mayor masa y para efectos prácticos, nos vamos a enfocar solo en aquellos que orbitan planetas, llamados comúnmente lunas.

Los sistemas planetarios, con sus satélites naturales, son extremamente variados, en cantidad de cuerpos, por ej., Marte tiene 2 satélites, mientras que alrededor de Saturno hay 62, aquí no solo sobresale el número, sino también las múltiples características físicas de sus lunas, como tamaño, densidad, composición y de forma más espectacular, el tirón gravitatorio que ejerce el planeta o para ser más específico, las fuerzas de marea a las que está sometida la luna, hacen que esta tome “vida”, con geiseres que llegan a alturas similares a las del Monte Everest, superficies plagadas de volcanes y relieve formados por el movimiento de masas de hielo, donde bajo este podría estar el motor de lo biológico: agua líquida.

Repasemos cada uno de los planetas y sus fascinantes lunas

Mercurio y Venus no tienen lunas descritas hasta ahora, aunque si se pueden observar cuerpos conocidos como cuasi-satélites, estos permanecen de forma cercana al planeta durante varios periodos orbitales.

La Tierra tiene un satélite natural, la Luna, que posee un radio medio de 1737 km, y es de los más grandes dentro del sistema solar, tanto así que el sistema Tierra-Luna lidera el ranking en lo que a razón de tamaño satélite-planeta se refiere. Orbita la tierra en un período de 27,3 días y está compuesta principalmente de aluminio y silicio. Fue y es parte esencial del desarrollo geológico y de la vida en la Tierra, principalmente por generar los períodos de marea, donde la masa de agua de los mares es “deformada” por el campo gravitatorio de la Luna.

Marte, como se mencionó anteriormente, tiene 2 lunas, Fobos y Deimos, nombres de deidades que acompanaban a Ares, el señor de la guerra. Ambas no alcanzan un tamaño suficiente como para tener forma aproximada esférica (solo 19 lunas son lo suficientemente grandes para adquirir esta forma) y al igual que la Luna, ambas siempre muestran una cara hacia Marte.

Júpiter tiene 67 lunas confirmadas, entre ellas destaca un grupo peculiar por su tamaño y sus características, las lunas galileanas, en honor a su descubridor, Galileo Galilei. Ganímedes, la mayor en el grupo y la más grande en todo el Sistema Solar, es la única conocida que posee un campo magnético propio, es decir, tiene un núcleo rico en hierro. También se cree que tiene una zona de agua líquida entre el núcleo y la corteza de silicato, ésta en volumen podría ser mayor a los océanos de la Tierra. Calisto, la cuarta en ser descubierta y la que se cree una de las antiguas, tiene una superficie semi-brillante, con rasgos de múltiples choques con meteoritos, siendo la luna con más cráteres descrita. Ío es el cuerpo con mayor actividad volcánica de todos los conocidos, su corteza amarillenta sulfurada y con apariencia reciente indica que periódicamente se va renovando debido a la cantidad de material expulsado desde el interior. Tiene el record de ser la luna más densa y el cuerpo celeste más seco conocido. Finalmente está Europa, su capa congelada y rasgada por el movimiento de los hielos, indica que probablemente contenga un óceano por debajo, con una temperatura apta para albergar primordios de vida, como pueden ser bacterias. Esto la ha puesto en el debate de la exploración, donde se están ideando el equipo para llegar a la luna y atravesar su dura superficie helada.

Callisto

Calisto, tomado por la sonda Galileo.NASA/JPL/DRL

62 lunas confirmadas tiene Saturno, donde destacan Titán y Encelado. Titán es un gigante, que a la imagen tomada por la misión Cassini-Huygens, aparece como una esfera amarillenta, debido a su densa atmosfera compuesta por amoniaco y sus derivados. En su superficie, la sonda antes mencionada, puedo enviar información, donde se reveló por ejemplo la existencia de lagos de hidrocarburos en las regiones polares. Encélado, con sus 500 km de diámetro aproximado, es reconocible por su capa de hielo nuevo, que la hace muy reflectante y por lo tanto, muy fría. Lo que impresiona sobre el comportamiento de esta luna son sus criovolcanes, muy parecidos a los geiseres encontrados en la superficie terrestre, donde grandes flujos de partículas de hielo y cloruro de sodio, inclusive, son expelidos hacia el espacio.

Urano tiene 5 lunas, la más grande de ellas llamada Oberon, fotografiada por la misión Voyager y Neptuno es rodeada por 15 lunas descritas hasta ahora, donde una de ellas, Tritón, fue descubierta en 1846 por William Lassel, 8 días despúes del propio descubrimiento de Neptuno.

Parte de la valiosa información enviada por la sonda New Horizons en su encuentro de Plutón hace poco tiempo fueron imágenes de la luna principal del sistema, Caronte, que dieron lugar a más preguntas que respuestas, tratando de indagar sobre la conformación interna de ésta y su composición.

La búsqueda y confirmación de nuevos satélites nos permitirá conocer más sobre sus similitudes y diferencias, para averiguar cómo se relacionan en base al origen de cada una y al origen del Sistema Solar en sí. Parte de las misiones del futuro estarán destinadas, sin lugar a dudas, a estos enigmáticos compañeros.

Vehículo chino Yutu, luego de su alunizaje en diciembre de 2013

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Cometas

‘’Los ancianos y los cometas han sido venerados por la misma razón: sus largas barbas y sus pretensiones de predecir los acontecimientos’’

Jonathan Swift

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Desde tiempos muy antiguos se les han relacionado con grandes acontecimientos venideros para la humanidad, dándoles un significado mágico a su visita desde las primeras civilizaciones y hasta el día de hoy se les considera un hermoso espectáculo en el cielo, en esta entrada le damos la bienvenida a los cometas.

Los cometas son cuerpos celestes con forma irregular, frágiles y de tamaño pequeño, constituidos por hielo, polvo y rocas. Orbitan el Sol siguiendo una trayectoria elíptica y de gran excentricidad, lo que lo aleja más allá de la órbita de Plutón cuando se encuentra en su punto más lejano.

Poseen un núcleo que puede estar compuesto por hielo seco, amoniaco, metano, hierro, magnesio, sodio y silicatos los cuales se encuentran congelados en la superficie, y una gran cola, la cual sólo aparece al sublimarse los compuestos congelados que se encuentran en su núcleo al acercarse al astro rey. Mientras se aproxima al Sol desarrolla una cola enorme de material luminoso que se extiende millones de kilómetros desde la cabeza, una vez que se vuelve a alejar del Sol, el núcleo se enfría y el material se congela. Como es de esperarse cada vez que el cometa se acerca al Sol pierde un poco de su material, por lo que se dice que, a escalas cosmológicas, los cometas tienen una vida corta. Se cree que muchos asteroides pueden ser núcleos de cometas extinguidos, que han perdido todo su material original.

Los cometas se clasifican: (más…)

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Asteroides

Los asteroides son cuerpos rocosos, carbonáceos o metálicos mas pequeños que un planeta, son objetos secos y polvorientos, demasiado pequeños pata tener atmósfera. Se han descubierto más de 200000, pero se cree que hay más de mil  millones. La mayoría orbita entre Marte y Júpiter en el llamado cinturón de asteroides, mientras que los demás se encuentran en los Puntos de Lagrange  y cruzando las órbitas de los planetas. Como curiosidad, los astrónomos que los descubren tienen derechos a bautizarlos.

Cinturón de asteroides
Cinturón de asteroides

La palabra asteroide proviene del griego y significa “de figura estelar”, en referencia a como se ven vistos desde un telescopio. Fue William Herschel en 1802, quien los identificó como un nuevo tipo de cuerpos, ya que hasta en ese entonces los únicos asteroides descubiertos (Ceres y Palas), eran denominados como planetas.

En los inicios del Sistema Solar existían muchos asteroides casi del tamaño de Marte que se fundieron por la desintegración radiactiva de los elementos de la roca que contenían. Durante su estado fluido y antes de enfriarse, la gravedad los convirtió en esféricos. Desde entonces, las colisiones con otros asteroides han desintegrado o deformado muchos de ellos.

El efecto de una colisión entre asteroides depende del tamaño de los cuerpos implicados. Si un asteroide pequeño choca con uno grande, se produce un cráter en la superficie de éste unas 10 veces mas grande que el cuerpo que lo impactó. Como los asteroides son mucho mas pequeños que los planetas, el material desprendido del cráter entra en órbita de forma independiente alrededor del Sol. Por otra parte si un gran asteroide impacta uno pequeño puede llegar a destruirlo. Un gran impacto no sólo destruye del asteroide, sino que hace que los fragmentos salgan disparados y formen una familia de asteroides alrededor de la órbita del cuerpo principal.

 ¿Sabías que?

Cariclo y sus anillos
Cariclo y sus anillos

En junio de 2013 el paso del asteroide Cariclo por delante de una estrella (UCAC4 248-1088672) hizo posible observar por parte de un equipo internacional de investigadores, que Cariclo posee a su alrededor un sistema de 2 anillos de gran densidad de 7 y 3 km de ancho, algo nunca antes visto en los asteroides. Dentro del equipo de investigadores participó Rodrigo Leiva, un ingeniero civil electrónico que estudió en la Casa Central de nuestra universidad.

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Planetas Enanos

“Cuán inmensas deben ser esas esferas y cuán insignificante la Tierra, el escenario de todos nuestros poderosos designios, todas nuestras navegaciones y todas nuestras guerras, cuando las comparamos con ellas”

Christian Huygens. 

Un planeta enano es un cuerpo en órbita en torno al sistema solar, con una forma casi esférica pero que no cuenta con la gravedad y masa suficiente como para limpiar su espacio circundante, el término de planeta enano se hizo popular luego de que el noveno planeta de nuestro sistema solar, Plutón, fuera excluido de su categoría como planeta y fuera considerado un planeta enano, dentro de nuestro sistema solar se encuentran los siguientes:

Plutón: Se encuentra a 5.900 millones de km del Sol, compuesto de roca y hielo con una temperatura superficial de -230ºC, tiene un diámetro de 2.300 km y una masa 400 veces menor que la Tierra. Su período orbital dura 248,6 años terrestres. Tiene tres compañeros, el de mayor tamaño tiene de un diámetro de 1.180 km llamado Caronte y ambos siempre muestran una cara por lo cual era desconocido el aspecto de ella, hasta que el 14 de julio de 2015 la sonda new horizons logra la mayor aproximación antes vista donde se pueden ver nubes de metano y una topografía de amplios valles y picos afilados de 5.000 m de altura. Sus otros dos satélites más pequeños son Hidra y Nix.

Ilustración 1: Superficie de plutón obtenida por la sonda New Horizons
Ilustración 1: Superficie de plutón obtenida por la sonda New Horizons

Sedna: Es el objeto del sistema solar más distante jamás observado, fue descubierto el año 2003 y su órbita es muy extraña e incluso más similar a la de un cometa que un planeta. Tiene 1500 km de ancho actualmente se encuentra en el cinturon de Kuiper se cree que se formó más cerca del Sol de lo que se encuentra hoy pero un planeta de paso lo expulsó, debido a su lejanía su temperatura es de -240ºC, un misterio asociado a Sedna es la variación de su brillo cada 20 días, se supone la existencia de un satélite retrogrado pero al ser observado por el telescopio Hubble no se encontró presencia de satélites.

Ilustración 2: Órbita de Sedna, imagen extraída de www.cosmopediaonline.com
Ilustración 2: Órbita de Sedna, imagen extraída de www.cosmopediaonline.com

Eris (Antiguamente nombrado como Xena): Es el planeta de enano de mayor tamaño conocido (mayor que Plutón) tiene cerca de 2.800 km de diametro, se encuentra a un 16.000 millones de km de distancia al Sol, demora 560 años terrestres en completar la órbita al Sol, tiene una órbita excéntrica muy alargada e inclinada. Al igual que Sedna su órbita también pasa por el cinturón de Kuiper. Este cuerpo celeste se encuentra acompañado por un pequeño satélite descubierto el año 2005 por el telescopio Heck en Hawai el cual lleva el nombre de Disnomia.

Ilustración 3: Eris y Disnomia
Ilustración 3: Eris y Disnomia

Ceres: Tiene un diametro de 960 km y completa su órbita alrededor del Sol en 4,6 años dentro del cinturón de asteroides (ubicado entre Marte y Júpiter) su composición es principalmente roca, pero además tiene una proporción significativa de hielo, se cree que tiene un núcleo en el cual los silicatos se encuentran al interior y el hielo más hacia a la superficie, fue descubierto el año 1801 por el astronomo italiano Piazzi y considerado un asteroide pero se pudo observar que cumple con todas las características de un planeta enano por lo que entra en esta categoría junto con Plutón.

Ilustación 4: Ceres
Ilustación 4: Ceres

Por ahora estos son los cuerpos celestes considerados planetas enanos, pero hay más posibles candidatos dentro del sistema solar que podrían optar a este título por lo que se cree que el número de planetas de esta lista se incremente a medida que avanza la exploración espacial y los avances en la astronomía.

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Nebulosas

En el cielo además de las Estrellas, Planetas y Cometas existen objetos con  apariencia difusa o forma de nubes y a estos se les conoce como Nebulosas.

El espacio interestelar no esta completamente vacío, contiene gas muy tenue y pequeñas partículas sólidas mas conocidas como Polvo. Para hacernos una idea de la densidad de la materia del espacio interestelar en nuestra Vía Láctea, sería como tomar un dedal de atmósfera terrestre y dispersarlo en un cubo de 25 kilómetros de lado. A pesar de esta baja densidad, las Galaxias son tan extensas, que  este gas aun así representa el 10% de su masa. El gas está constituido principalmente por Hidrógeno y Helio (aproximadamente hay 10 átomos de hidrógeno por uno de helio).

El gas en nuestra Galaxia no se encuentra distribuido uniformemente, la mayor parte de la materia se encuentra en el plano de la Galaxia, además el gas puede encontrarse en diferentes condiciones, puede estar muy denso y frío, en estado neutro, y en otros lugares especiales el gas está caliente en estado ionizado.

Es importante conocer las propiedades del material que se encuentra entre las Estrellas, el mismo que compone las Nebulosas. El estudio de este permite entender mejor la relación entre el gas y las Estrellas y con esto  las primeras fases de evolución del Universo.

 Una clasificación general de las nebulosas puede hacerse de acuerdo a  su naturaleza de emisión electromagnética o a la falta de ésta. Existen las Nebulosas Oscuras, las Nebulosas de Reflexión y las Nebulosas de Emisión.

Las Nebulosas Oscuras tienen este nombre ya que emiten nada o muy poca luminosidad, pues se encuentran muy lejanas a alguna estrella para poder calentarse al recibir la energía de éstas, sin embargo sí son capaces de absorber la luz de otros objetos, por lo tanto dificultan o “tapan” la observación a través de ellas.

 Vía láctea
La franja que caracteriza la Vía Láctea es, en su mayoría, una sucesión de Nebulosas Oscuras, las cuales absorben la luz tras ellas.

Las Nebulosas de  Reflexión reciben este nombre porque el gas que las compone sólo es capaz de reflejar el brillo de estrellas cercanas, las que  por ser muy pequeñas o  emitir poco calor su radiación ultravioleta no es capaz de excitar el gas de la nebulosa. “Las nebulosas de reflexión son usualmente azules, porque la dispersión es más eficiente para la luz azul que para la roja (misma razón que explica el color del cielo).

Nebulosa de Tempel (NGC 1435), Nebulosa de Reflexión Difusa

Las regiones de gas más comunes y más brillantes son las Nebulosas de Emisión. El gas absorbe la radiación de la luz ultravioleta proveniente de Estrellas  que la rodeen (generalmente estrellas masivas sobre 30 veces el tamaño del Sol y temperaturas de sobre 30000 °C), se calienta, se ioniza (se encuentra en forma de electrones y protones libres) y brilla de forma espectacular.

Las Nebulosas ionizadas por Estrellas calientes, a su vez, pueden dividirse en dos grupos: las Regiones H II y las Nebulosas Planetarias.

Una región H II es una nube de gas  ionizado por una estrella joven y de mucha mayor masa que el Sol. Como referencia este tipo de estrella pasa mucho menos tiempo en etapa de quemado de hidrógeno (1000000 de años y que en la misma fase nuestro sol tarda 10000000000 años), a su vez su masa es mayor y también su temperatura.

M8
Nebulosa Laguna (M8) Nebulosa del tipo Emisión

Por otro lado las Nebulosas Planetarias son regiones cuyas estrellas progenitoras, a diferencia de las regiones H II, son estrellas muy viejas, pequeñas y compactas (0,1 veces el tamaño del Sol), y por lo tanto de gran densidad, que han recorrido un largo camino evolutivo y están próximas a su fin. El análisis detallado de las Nebulosas Planetarias ha demostrado que las estrellas que les dan origen tienen entre 0,8 y 8 masas solares en el momento de su formación, es decir, se espera que una estrella como el Sol llegue a formar algún día una Nebulosa de este tipo.

Como hemos dicho, la materia interestelar se encuentra en diferentes estados, tamaños, densidades, lo que significa que presenta diversas condiciones de temperatura y estado de ionización y por lo tanto las formas de estudiarlo difieren en cada caso. Los astrónomos tratan de observar el medio interestelar en diversas longitudes de onda (en particular ondas de radio y de luz infrarroja complementan los de luz visible), lo que permite conocer de forma más completa las características de sus componentes.

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Cuásares

Un cuásar (nombre derivado de Quasi-stellar radio sources, fuentes de radio cuasi-estelares) es un objeto astronómico extremadamente energético, que ocasionalmente se puede hallar en el centro de una galaxia. Pese a su enorme luminosidad, típicamente son a penas un poco más grandes que el sistema solar.

Son la clase más energética de núcleos galácticos conocidos, siendo potentes fuentes de radiación electromagnética, que puede ser equivalente a la emisión de energía de cientos de galaxias. Debido a estas potentes emisiones, son detectables a muy grandes distancias. Un ejemplo, el más brillante desde la tierra, y el primero en ser identificado como tal, 3C 273, es visible en la constelación Virgo con telescopios medianos, pese a encontrarse a 749 Megaparsec del sistema solar (aproximadamente 2450045800000000000000000000 Km, para ponerlo en perspectiva).

3C 273, por el telescopio espacial Hubble.

 

 

3C 273 fue catalogado en 1959, y hasta principios de la década de 1980 poco se había indagado sobre su verdadera naturaleza. Actualmente, el consenso científico es que un cuásar es una región compacta en el centro de una galaxia, que rodea un agujero negro supermasivo (o bien un sistema binario, con dos agujeros orbitándose mutuamente). La radiación se libera producto de masa que cae en el anillo de acreción del agujero negro (Esto es, un anillo de material que orbita el agujero negro, similar, por ejemplo, a los anillos de Saturno).  Ocasionalmente los cuásares presentan jets, estos son emanaciones de materia liberada a alta velocidad en una dirección perpendicular al anillo de acreción.

Impresión artística – M. kornmesser.

Fueron observados por primera vez a través de radiotelescopios a mediados de siglo pasado. En apariencia eran similares a estrellas de poco brillo, pero presentaban espectros electromagnéticos desconocidos, que luego de varios años, se logró concluir que estos espectros correspondían a elementos conocidos, pero con grandes desplazamientos al rojo, indicando que debían ser cuerpos extremadamente distantes, y por ende muy antiguos, y enormemente luminosos. Su reducido tamaño, indica densidades de potencia enormemente altas.

Imagen de raxos x del cuásar PKS 1127-145, por el observatorio espacial Chandra.

A través de un telescopio común, un cuásar se ve de manera indistinguible a una estrella, debido a su tamaño reducido y lo distantes que son. Es también producto de esto, sin embargo, que son distinguibles por su peculiar espectro electromagnético. la radiación de un cuasar sufre de un mayor desplazamiento al rojo que muchos otros objetos. Esto se debe al desplazamiento al rojo gravitacional, debido a su gran masa, sumado al desplazamiento al rojo cosmológico, debido a la expansión del universo que aleja los objetos unos de otros (un ejemplo de efecto Doppler). La radiación que emiten, es en su mayoría en el espectro que va desde los infrarrojos hasta los rayos X, con un pico en la luz ultravioleta, aunque se han encontrado algunos que también emiten rayos gamma y ondas de radio.

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Galaxias

Galaxias

Galaxias

 

Nuestra galaxia es una de los cientos de billones que existe en el universo conocido. A través de las vastas extensiones del vacío interestelar las estrellas distantes se mantienen unidas por el largo alcance de la firme atracción de la gravedad. Durante años estas estrellas se han agrupado para formar galaxias que de por sí, son una acumulación de un ciento de billones de estrellas.

Vía Láctea  Los astrónomos hace mucho tiempo lograron dilucidar que la franja de estrellas y polvo que parecía rodear el cielo nocturno sobre ellos era nuestra galaxia, una mancha blanca. Es esa franja de luz colectiva de estrellas que el ojo humano no puede ver individualmente la que fue nombrada por los antiguos griegos como Vía Láctea. Es por esta razón que si hay cien billones de estrellas en nuestra galaxia y cientos de billones de galaxias en el universo se puede pensar que hay más estrellas en el universo que granos de arena en todas las playas del mundo.

astronomia-griega

Los dos tipos principales de galaxias son las espirales (Vía Láctea) con brazos y espirales y un delgado disco central y las elípticas con una forma más o menos esférica y sin brazos .Las espirales poseen mucho gas y polvo estelar en su interior donde nuevas estrellas se están formando en este momento. Las elípticas parecen haber formado sus estrellas hace mucho tiempo por eso no poseen gas ni tanto polvo estelar. Por otro lado son los núcleos galácticos activos, donde yace el fenómeno del Cuásar los que nos permiten observar esas remotas acumulaciones de estrellas. Son esos espectaculares flujos de energía los que permiten iluminar el universo.

Galaxia  Elíptica Galaxia Espiral

Viajando al pasado ya hace mucho tiempo, la materia y la energía que constituirían las galaxias no se hallaban muy lejos. Todo lo que llegó a convertirse en una galaxia surgió de una singularidad gravitacional conocida como Big Bang. Esta expansión del universo nos dice que tuvo un punto de partida en el tiempo. Luego de eso las reglas que rigen el universo comenzaron a conformarse, una de ellas la ley Gravedad. Esto permitió una vez que el universo ya estaba expandiéndose que las partes más densas comenzaran a contraerse dando vida a las galaxias.

Situándonos cronológicamente tendrían que transcurrir cientos de millones de años para que la primera galaxia llegara a existir luego del Big Bang ;sin embargo, no se tiene conocimiento exacto de cuándo sucedió pero se pueden observar galaxias alrededor de un billón de años después del Big Bang considerando el hecho de que solo percibimos la luz que ha abandonado las galaxias hace billones de años. De esta forma las galaxias que observamos tienen una mínima parte de la edad actual, solo un indicio de como eran antes de que existiese la tierra.

Para saber más de las galaxias lejanas tenemos que resolver los muchos misterios que guarda nuestra propia galaxia. Cuando intentamos observar su estructura nos encontramos con la dificultad que estamos dentro de ella y solo podemos ver lo que tenemos dentro. Además hay polvo y gas que estorban nuestra línea de visión por lo que en nuestra posición es difícil observar la vía láctea en cualquier dirección.

En el intento de estudiar la vial láctea con sus 100 mil años de longitud y sus 3000 años luz de espeso núcleo enfocando nuestra atención en su centro repleto de polvo, gas y estrellas viejas encontramos algo verdaderamente tenebroso donde las leyes normales del tiempo y el espacio nos son aplicables. Acechando en su centro y quizá en el centro de todas las galaxias se halla un objeto astrofísico de proporciones inconmensurables en todos los sentidos. Donde la gran cantidad de masa dentro de su volumen tan pequeño ejercen una fuerza gravitacional inimaginable lo suficientemente fuerte como para devorar incluso la luz. Es esta región en el centro de nuestra galaxia de la que nada escapa es el punto sin retorno, un súper masivo agujero negro con 4 millones de veces la masa de nuestro sol el que sostiene la Vía Láctea y las demás galaxias por completo.

Impresión artística de agujero-negro_supermasivo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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El origen del universo

universo

Muchas son las preguntas que mueven la ciencia, ¿Cómo se produce la energía del sol?, ¿Qué ocurre cuando una estrella agota su combustible?, ¿Cómo se forman los planetas?, ¿Cómo interactúan los planetas con su estrella?, entre muchas otras. Las incógnitas de nuestro universo han estado siendo descifradas por la curiosidad humana, mas, existen cuestiones fundamentales que se entrelazan en las raíces de conceptos filosóficos, ¿por qué estamos aquí y ahora? La pregunta fundamental clave es ¿Por qué se originó el universo?, ciertamente una pregunta complicada, la ciencia no ha sido capaz de responder el por qué, sin embargo las teorías intentan explicar el cómo.

 

¿Cómo se originó el universo?

Edwin Hubble fue un astrónomo que en la década de 1930 confirmó que el universo se estaba expandiendo. Esta afirmación fue el resultado del análisis de las observaciones de nebulosas. De estas nebulosas muchas presentaban un “corrimiento al rojo”, acción del efecto Doppler sobre la luz, es decir, se estaban alejando de nuestra posición. Aunque algunas presentaban “corrimiento al azul”, es decir se acercan. Se concluye que tales corresponden a un “grupo local” de galaxias más cercanas con interacciones entrelazadas. A diferencia, las galaxias con corrimiento al rojo se encuentran más alejadas y la expansión universal se muestra con más fuerza. El universo se expande aumentando las distancias entre 2 puntos cualesquiera, una expansión uniforme, lo que hace que, acumulado, en la regiones externas de nuestro universo se haga muy visible el efecto.

bigbang

Tomando lo anterior y practicando una regresión, surge la hipótesis de un universo alguna vez colapsado en un único punto. Infinitamente denso y de temperatura extrema, donde las leyes físicas que rigen nuestra realidad no estaban definidas, el tiempo y la distancia no tienen sentido. Cabe destacar que esta fase temprana del universo, el volumen es ínfimo comparado con las dimensiones actuales, sin embargo, nuestras unidades de medida tienen sentido sólo dentro de nuestro espacio tridimensional cerrado, por lo que la pregunta que naturalmente surge, sobre cruzar las “fronteras” del universo, presenta un conflicto. Contando con la premisa de un inicio, el universo tiene una expansión limitada, podríamos pensar en cuando el universo tenía el tamaño de una pelota de fútbol, bastante pequeño para nosotros, pero para las entidades/objetos que se encuentren dentro ese espacio será todo. Imaginar lo que se podría encontrar fuera del universo implica abandonar todo paradigma físico de nuestro universo y liberar la imaginación. Como se mencionó, en el origen nuestras leyes físicas no aplicaban, en la singularidad las condiciones distaban mucho de lo actual, y es cuestionable la homogeneidad de este punto original, pues a medida que se expande se generan asimetrías, como la relación entre materia y antimateria.

El big bang es la singularidad en el espacio-tiempo, el máximo donde podemos estudiar con nuestras herramientas actuales. Luego de este momento en que se rompe esta singularidad y comienza la expansión universal, la teoría de inflación cósmica nos indica un crecimiento extremadamente rápido del volumen del universo, permitiendo establecer las condiciones adecuadas para que la materia y la energía se estabilicen, derivando en las 4 fuerzas fundamentales de la naturaleza. Luego de esto los procesos se volvieron mucho más lentos. Hay que considerar que todo esto ocurre en una fracción de tiempo mínima. Aún continúa la expansión universal y se han propuesto hipótesis sobre el destino que le depara al universo, relacionadas a la forma de origen.

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