VO: Investigación y didáctica de la astronomía en la era de la WWW (II)

German Peris Luque

Vimos anteriormente cual era la misión del observatorio virtual y someramente cuales eran los estándares establecidos para poder poner a disposición de la comunidad astronómica internacional los cada vez más numerosos archivos astronómicos existentes en el mundo; desde viejas placas de vidrio tomadas hace decenas de años hasta las más recientes observaciones multirango con telescopios como el GTC; el más grande del mundo situado en la isla de la Palma.

Una vez establecidos unos estándares para dar formato a los archivos astronómicos que deben de recoger todos los organismos que quieran ofrecer sus datos a VO, se desarrollan unas aplicaciones que entienden de esos estándares y que nos permiten acceder a diferentes archivos establecidos en diferentes partes del mundo, interpretarlos e interconectarlos, de forma que se nos devuelva una información útil susceptible de ser interpretada y hacer ciencia….o docencia.

 

Aunque las aplicaciones son ya muy variadas, vamos a ver algunas de las más usadas y nos centraremos en una de ellas, muy popular en los últimos años, utilizada no sólo por astrónomos profesionales y aficionados de todo el mundo, si no también por profesores de astronomía como recurso didáctico.

La primera que deseo mencionar es TOPCAT ( Tool  for  operations  on  catalogues and  tables);  es  una   herramienta desarrollada por Astrogrid (la iniciativa VO del Reino Unido), para manejo de datos en forma tabular en muy diversos formatos (incluyendo lógicamente FITS y VOTable). Imagen de la izquierda.

  

 

 

 

La segunda es VOSPEC; Herramienta desarrollada por el grupo  VO de la Agencia Espacial Europea (ESA), se encuentra orientada a la visualización y análisis de espectros y distribuciones espectrales de energía. Imagen de la izquierda.

 

 

 

La tercera es ALADIN, y a la que antes me hacia referencia. Sin duda un referente entre las aplicaciones del VO; Aladin es un atlas interactivo del cielo desarrollado por el grupo VO del Centro de   Datos   de   Estrasburgo   (CDS)   que   permite   visualizar   y  analizar   imágenes astronómicas así como superponer  catálogos y tablas.

 

 

 

Existen muchas más;

Representación de datos: VOPLOT (VOIndia), TOPCAT , STILTS (AstroGrid)

Imágenes & Catálogos:   ALADIN (AVO)

Espectros: VOSpec (ESA), SPLAT (Starlink), SPECview (STScI)

Discovery: VOSED (SVO), Datascope (NVO)

Cross-matching: OpenSkyQuery, Wesix (NVO),

Teoría: VisiVO (INAF)

Interoperabilidad entre aplicaciones: PLASTIC (EuroVO)

Entornos VO: AstroGrid

Web Services: CDS, NVO…

Librerías VO: PHP, PYTHON (NVO)

EDUCACIONAL: http://www.virtualobservatory.org/students/

Veamos un ejemplo de utilización de la herramienta Aladin.

 En primer lugar podemos descargarnos la aplicación o ejecutarla on-line. Es necesario tener instalado Java en el equipo y la opción que aconsejo es la descarga; un único archivo de muy pocos megas. Es uno de los portales del VO que pronto nos va a sorprender.

La última versión (versión 7) ya está disponible en castellano y ofrece mejoras en el tratamiento de los surveys entre otros.

Naturalmente necesitamos una conexión a Internet, pues nosotros le vamos a hacer peticiones a la aplicación de búsqueda de catálogos o imágenes, que la aplicación se encargará de buscar en los diferentes centros asociados al VO en todo el mundo que devuelven información en el formato entendible por la aplicación.

Pinchemos en “cargar” y seleccionemos “servidor de imágenes”. Allí le pondremos el nombre del objeto del que queremos que se nos devuelva información y el “cono” o “apertura” de búsqueda, es decir, la resolución o detalle abarcado. Seleccionemos M16 y dejemos el cono de búsqueda con el valor por defecto.

Si pinchamos “enviar” se nos devolverá en pocos segundos un índice de todas las imágenes disponibles. Seleccionemos por ejemplo “serc sr-mama de 11.5’x11.5’” y pinchamos en “enviar”.

 Ver imagen Aladin1

 La imagen nos la cargara en un plano o capa que podremos visualizar o no a nuestra voluntad. Se nos muestra el progreso de la descarga mientras dura la misma.

A continuación queremos superponer un catalogo desde por ejemplo Simbad, así que le pedimos que nos devuelva, de los diferentes “surveys” del cielo, la información de estrellas desde Simbad (manteniendo M16 y un cono de búsqueda de 14’ para que no nos cargue estrellas mucho más allá de la nebulosa).

 

El catalogo de estrellas se nos cargará en un nuevo plano, en el cual (pinchando con el botón derecho del ratón sobre el mismo), podremos establecer propiedades básicas, tanto de representación como por ejemplo de filtrado (aplicar un filtrado o cualquier operación al catálogo o a la imagen, nos creará un nuevo plano en Simbad).

 Después podemos seleccionar los catálogos del óptico de “All Vizier”. Quedémonos sólo con los V15 y VII/118. Aquí también podríamos especificar un catalogo por nombre, por ejemplo el famoso GSC2.2.

 Estando seleccionada la capa de la imagen cargada, podemos pinchar en el botón de “pixel” y realizar ajustes básicos en la presentación de la imagen. Fijémonos que la imagen esta calibrada astrométricamente, pues el catalogo de estrellas se superpone a la perfección con la imagen, lo cual es totalmente lógico y lo contrario no tendría sentido.

 También podemos crear una nueva capa de cruce entre los catálogos cargados pinchando en el botón de “cruce”.

Fijémonos que si pinchamos sobre la representación de una estrella (por defecto círculos azules, aunque como dijimos esto se puede cambiar a nuestra voluntad), bajo se nos devuelve una información completa sobre el objeto y un link a la base de datos que nos proporciona esa (y más) información del objeto, en una nueva ventana de nuestro navegador. Ya podemos empezar a entrever la potencia de Aladin, en el manejo de información perfectamente formateada.

Podemos, por ejemplo, buscar más detalles en imágenes de mucha más resolución que por ejemplo hubiera captado el telescopio espacial Hubble de esa zona (glóbulos de Bok en la nebulosa, proto-estrellas, etc).

 Para ello nos vamos a la opción “Missions” y ponemos en el campo “Mission” LogHST, ahora se nos devolverá la información disponible en una nueva capa, de aquellas zonas de las que existe imagen.

Podemos pinchar sobre alguna de las imágenes para verla con detalle.

 Naturalmente podemos operar la imagen que queramos del HST como cualquier otra imagen, estableciendo contornos, realizando mediciones de distancia con las herramientas de Aladin, etc.

 

 

 

 

 

 

 

 

Ahora estamos ya familiarizados con el funcionamiento básico de Aladin, podemos ir “jugando” un poco y comprobando con asombro la cantidad de información astronómica que está a nuestra disposición.

Próximamente veremos un ejemplo muy sencillo y didáctico, pero ahora hablemos de ciencia. Gracias a los recursos del VO no sólo es posible utilizar el VO como apoyo a investigaciones científicas, si no que es posible hacer ciencia directa, como si estuviéramos recogiendo datos directamente de un observatorio, pero en esta caso con CERO horas de observación; las observaciones están realizadas, sólo tenemos que establecer que criterios necesitamos para nuestra investigación y bucear en el VO.

 ¿Qué ciencia podemos decir que se ha hecho directamente con el VO?. Bueno, sin irnos más allá de nuestras fronteras por ejemplo la búsqueda de enanas marrones aplicando criterios de color. (Enrique Solano, LAEFF/SVO y Eduardo Martín, IAC/SVO).Con cero horas de observación en telescopios (y esto es lo que me sorprende más que los propios descubrimientos) se han encontrado 10 a la 8 candidatos a enanas marrones.

 Próximamente seguimos con más del VO, si el cielo no cae sobre nuestras cabezas.

VO: Investigación y didáctica de la astronomía en la era de la WWW (I)

VO: Investigación y didáctica de la astronomía en la era de la WWW (I)

 

German Peris Luque

 Introducción

 Cada época de la historia ha venido marcada por unos determinados avances en nuestra comprensión del universo. Si han existido épocas en las que los cambios han sido muy lentos y sutiles, en otras por el contrario han sido espectaculares, y en algunas, como en la que estamos viviendo entrado el siglo XXI, podríamos tachar de vertiginosos.

El avance en el conocimiento del universo ha ido parejo tradicionalmente de la cantidad de datos que disponíamos de él. A mayor número de datos, tanto más podíamos aventurarnos en refutar teorías que explicaran el universo.

Sin embargo, actualmente parece que vivimos en una época en la que esa relación aparentemente simple, no se cumple. Por primera vez en la historia de la humanidad, la cantidad de datos disponibles del universo, gracias a los telescopios en tierra y a los telescopios en el espacio, cubriendo lo que se ha venido a llamar la astronomía multi rango, es tan basta, que el crecimiento de datos no va en paralelo con el avance en el conocimiento del universo.

El proyecto del Observatorio Virtual (al que me refiero en adelante por sus siglas en ingles, VO) intenta precisamente suplir el problema actual del “exceso” de datos científicos (resultados de los diferentes surveys en el pasado, presente o futuro), su interoperatividad  y la búsqueda de resultados científicos a partir de ellos, mediante  lo que se conoce como minería de datos.

 Atlas y catálogos astronómicos (un poco de historia).

Podemos situar en el siglo II antes de Cristo el primer catalogo de estrellas recopilado por Hiparco. Recogía la posición y magnitud aparente (era un concepto que se definía por primera vez) de unas 1.000 estrellas. Su popularización se vio retrasada 4 siglos,y dado a conocer de la mano de Tolomeo. El error en este catalogo de estrellas, recopilado sin medios ópticos, venía a tener una media de unos 20 minutos de arco.

  Hubo que esperar al siglo XVI a que Tycho recopilará un catalogo (aún sin medios ópticos) que rozaba la perfección de lo que se podía hacer a simple vista; 1 minuto de arco de error. Gracias a esta precisión, Kepler pudo descubrir y formular las leyes del movimiento planetario en lo que podríamos considerar la primera minería de datos (explotación) de un archivo astronómico.

Con la aparición del telescopio, y en concreto con los círculos meridianos, aumentó el número de estrellas que era posible catalogar y sobre todo la precisión de la que disponíamos que dependía principalmente del instrumento óptico empleado. Podríamos citar el catalogo de Flamsteed (3.310 estrellas) o, ya en el siglo XIX el último gran catalogo de la era pre-fotográfica; el Bonner Durchmusterung (BD para los amigos), de las manos (ojos más bien) del astrónomo prusiano  Argelander, que recogía nada menos que unas 320.000 estrellas de hasta la magnitud 9,5 con una precisión inferior a los 10 segundos de arco.

 Con la aparición de la fotografía y su rápida aplicación a la astronomía, el panorama en atlas y catálogos del cielo cambió radicalmente. El registro que permite la fotografía aumenta drásticamente el número de objetos detectables, pero sobre todo permite la objetividad en las mediciones y poder compartirlas entre astrónomos del mismo centro con mayor facilidad y menor pérdida de datos (errores).

 

Aunque algunos proyectos iniciales (Cartes du Ciel, 1887) pretendían implicar diferentes observatorios a nivel mundial en un cartografiado completo del cielo, lo cierto es que el primer trabajo destacable vino de la mano el Monte Palomar (EEUU) con su Palomar Observatory Sky Survey (POSS); 935 placas realizadas entre 1950 y 1957 con la famosa cámara Schmidt de 48 pulgadas, y que cubrían un campo de 6º de latitudes celestes entre -33º y +90º.

 

Algunos atlas fotográficos (como la propia revisión del POSS, con el POSSII, cuarenta años después) se hicieron famosos entre los observatorios profesionales, así como las compilaciones de catálogos como el de Yale (BS/HR) o el de H. Draper (HD), teniendo este ultimo 272.000 objetos.

 Se calcula que los diferentes observatorios distribuidos por todo el mundo generaron para sus diferentes campos de estudio un total de unos 3 millones de placas, muchas de las cuales terminarían en sótanos polvorientos una vez utilizadas y más aún  con la interrupción de los detectores de estado sólido CCD.

Placas sin embargo que contienen información aún útil para ciertos campos, y que deberían ser “rescatadas” y digitalizadas.

 De entre los catálogos modernos con más renombre seguro que nos suena el GSC (15 millones de estrellas), concebido en la era de la informática y la eclosión de la astronomía espacial para el apuntado del famoso telescopio espacial Hubble (HST).

 La proliferación de misiones espaciales para escrutar el cielo en diferentes bandas espectrales, diferentes surveys en tierra para cubrir todo el cielo en las bandas de visible e infrarrojo adecuadas para fotometría, astrometría y espectroscopía, en la era de la información e Internet, ha permitido generar catálogos e imágenes (a los que nos referiremos como archivos astronómicos en general) de millones y millones de objetos en diferentes rangos espectrales.

 

 

  Los actuales detectores CCD, de alta eficiencia, devuelven cada vez imágenes con más resolución y objetos más débiles con menor esfuerzo en el proceso de detección, que genera problemas, primero para la descarga o movimiento de esa información (incluyendo el almacenamiento) y después para su correspondiente análisis o reducción de datos. Para esta finalidad, y de forma clásica, cada misión espacial, o cada observatorio en tierra, ha generado su propio software, encontrándonos un panorama de grandes volúmenes de información inconexa y con unas formas muy diferentes de trabajar los datos.

El primer “archivo” astronómico a disposición de la comunidad astronomita internacional fue el archivo INES, que devolvía información de los 235.000 espectros en el UV captados por el telescopio espacial IUE (Esa, 1978).

VIZIER, fue el primer “servicio” puesto en marcha por el Centro de Datos de Strasburgo (CDS) que proporciona acceso a unos 8000 catálogos diferentes, y que puso en evidencia la necesidad de homogeneizar los diferentes archivos astronómicos distribuidos por todo el mundo; así Vizier nos devolvía 144 nombres diferentes para referirse a la magnitud V del sistema fotométrico Johnson.

 Introducción al VO

El Observatorio Virtual (VO) es una iniciativa internacional, iniciada en el año 2.000, cuyo objetivo es solucionar los problemas de falta de homogeneidad en los diferentes archivos astronómicos existentes y el problema de la ineficiente gestión de grandísimos volúmenes de datos para su explotación científica. Es un proyecto en desarrollo y mejora que ha implicado a organismos de prestigio internacional.

El VO definirá una semántica, un protocolo de acceso, un formato y un modelo de datos común, para poner a disposición de toda la comunidad científica todos los datos disponibles de los diferentes archivos astronómicos distribuidos por todo el mundo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En junio de 2002 se fundó la alianza del observatorio virtual internacional (IVOA) que contiene actualmente la iniciativa común de unos 20 países que busca consolidar una plataforma común de acceso a datos astronómicos, entre ellas ese encuentra la desarrollada por SVO, de nuestro país, gestionado por el Centro de Datos de Astrobiología (CAB, CSIC).

Las posibilidades que ofrece el VO son impactantes cuanto menos, y sólo cuando manipulamos algunas de las diferentes herramientas desarrolladas por el VO (Topcat, Aladin, VOspec, VOsed,VOplot,…) comprendemos esta caracterización. Por ejemplo, es posible hacer ciencia con 0 horas de uso de telescopios, sencillamente empleando la minería de datos para los peta bytes de información repartida alrededor de todo el mundo y accesible de una forma sencilla, rápida y efectiva.

El VO es un proyecto desarrollado por científicos para científicos, y permite por primera vez en la historia un acceso a una información científica dispersa, de una forma casi increíblemente interconexa, enlazando  a múltiples archivos astronómicos de los mismos objetos, tomados desde diferentes proyectos y en muy diferentes épocas.

Como primera aproximación, nos valdrá decir que el VO es a la astronomía moderna como el buscador de Internet Google es a la búsqueda de información de Internet, pero con el plus añadido que la información devuelta se nos muestra de forma sencilla según nuestros criterios y nos permite bucear hasta hacer ciencia.

Destacar la importancia del VO, así el GTC, actualmente el telescopio más potente del mundo, ubicado en el Roque de los Muchachos (La Palma), ya devuelve los datos en el formato establecido por el VO.

Veremos en la siguiente entrada algunas aplicaciones del VO y la potencialidad didáctica que también ofrece para estudiantes de astronomía o astrofísica.

Un observatorio astronómico para Galicia

Germán Peris Luque.

Observatorio Astronómico de Forcarei (OAF)

 Imagen superior; el observatorio del OAF durante una noche de invierno
 
 Hace cinco  años y por iniciativa de la Asociación Astronómica de Rias Baixas, nacía un proyecto de construcción de un observatorio astronómico semiprofesional en tierras gallegas. Por aquel entonces el observatorio de mayor abertura en Galicia era el de la Universidad de Santiago, con 60 cm de diámetro, pero por desgracia ubicado en el entorno urbano de la preciosa ciudad de Santiago. Sin duda una ubicación buena para la divulgación y para la formación de futuros astrofísicos, pero con limitaciones para la investigación en muchos campos de la astronomía observacional por la proliferación de las luces urbanas.

Después de estudios detallados sobre una ubicación adecuada en los que se debía barajar variables muy diferentes, como prospecciones de la calidad de cielo, lejanía de parques eólicos, accesos, etc…se decidió su ubicación en la localidad de Forcarei (Pontevedra), gracias no sólo a la buena calidad del cielo y su comuncación, si no a la completa colaboración y facilidades mostradas en todo momento por el Concello y su alcalde David Raposeiras. La imagen de la izquierda es el momento de su inauguración el 13 de marzo de 2009.

 

Gracias a diferentes colaboraciones de entidades públicas; Concello de Forcarei, Xunta de Galicia y Ministerio de Agricultura e Unión Europea, hace justo dos años ahora se hacía realidad el proyecto y veía su primera luz un magnifico instrumento; un telescopio de la prestigiosa óptica americana RCOS de 51 centímetros F:8 (en configuración RC) sobre una montura ecuatorial Paramount ME y como detector principal una cámara CCD ST11000 con un tamaño del chip equivalente a un negativo de 35 milímetros  y un tamaño de píxel de 9 micras, lo que da una resolución aproximada de 0,5” por píxel. Para hacernos una idea grafica, con este telescopio y cámara, en configuración a foco primario, podemos casi abarcar la luna llena, y alcanzar detalles con una resolución  inferiores al kilómetro.

El observatorio, plenamente operativo, y actualmente gestionado por la Fundación  Ceo, Ciencia e Cultura (FC3), formada por AstroVigo, Concello de Forcarei y la Universidad de Vigo, tiene dos líneas bien marcadas; una destinada a la investigación en cualquier campo que quede al alcance del instrumento y una segunda y especialmente importante que es la divulgación y formación, destacando en esta última una gran multitud de visitas de estudiantes y público en general.

 

El observatorio además abre sus puertas al público todos los viernes y sábados no festivos entre las 20:30 y 23 horas, atendiendo a personas de lo más diversas que se encuentran atraídas de forma casual por el edificio singular, o que han conocido su existencia por otros vecinos del Concello o por la página Web de la Fundación FC3, a través de la cual es posible la realización de reservas para visitas o la solicitud de tiempos de observación para aficionados y profesionales de cualquier punto de nuestro estado.

 

Recientemente además se ha celebrado en Forcarei una reunión de representantes de las asociaciones astronómicas gallegas (imagen de la izquierda) para hacer llegar el mensaje de que el observatorio está abierto a todo el mundo y especialmente a los aficionados gallegos; no es un ente cerrado y tan sólo hay que pedir adecuadamente tiempos para conseguir observaciones, tanto presenciales como asistidas, es decir realizadas por el operador del observatorio a petición.

 

 

En proceso continuo de mejoras, se abren nuevas perspectivas que incluirán no sólo la adquisición de nuevo instrumental científico y divulgativo, si no la construcción en un futuro muy próximo de un segundo edificio polifuncional que podría contar entre otros de un planetario para la formación de escolares y público en general.

En un futuro próximo está previsto incluso la robotización completa y operación a través de Internet, tras la asignación de tiempos a los observadores solicitantes.

 

 Sorprende que en un clima complicado como el reinante en Galicia, podamos disfrutar de forma sencilla, de un telescopio con una potencia semejante, pero cuando las noches son estrelladas y transparentes queda comprobado la efectividad y espectacularidad de las tomas del cielo….al alcance de todos.

Algunas tomas desde el observatorio de Forcarei por el autor (sin apenas procesar).

Nebulosa del Cangrejo M1 en Tauro

M13 en Hércules.

M42 en Orión (3 tomas RGBx 10 minutos)

M63; La galaxia del girasol en Canes.

M64, Galaxia del Ojo Negro en Coma.

M97. Nebulosa planetaria de la Lechuza en Osa Mayor.

M101. La Galaxia del Molinete en Osa Mayor.

M106. Galaxia en Canes.

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¿Lástima,….pero adiós?

¿LASTIMA, …PERO ADIOS?         

Finaliza el Año Internacional de la Astronomía IYA 09

 Germán Peris Luque

 Como nos tiene habituados este universo, todo lo que tiene un inicio parece tener un final.

 Finalizamos el Año Internacional de la Astronomía IYA09, en el que hemos disfrutado un poco más de la astronomía, sobre todo de su divulgación.

 A falta de una evaluación mucho más objetiva, con cifras y resúmenes ofrecidos por organismos y entidades  dedicadas al estudio y divulgación de la astronomía implicadas en este IYA 09, que será mostrado en el encuentro de Granada los días 15 y 16 de enero próximos en las instalaciones del Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, me encuentro con un cierto sabor agridulce por mis experiencias locales.

Cuando a principios de los 80 era un preadolescentes, mis medios y  esfuerzos para acercarme a la Astronomía estaban claramente limitados, y pensaba que ya tendría tiempo de disfrutar de aquella observación nocturna a la que no podía acudir, o aquel lejano eclipse para el que no tenía medios que me pudieran permitir desplazarme a verlo.

El año pasado, pensaba en lo interesante que resultaría el presente año, y la de eventos que viviría, con los que colaboraría y las oportunidades que surgirían para disfrutar divulgando la ciencia y aprendiendo,….una ocasión única en la vida de una persona apasionada por la Astronomía, y que he tenido la fortuna de vivir en una época de mi vida un tanto especial y complicada.

 He de dar a entender que profesionalmente no me dedico a la Astronomía, sólo soy un simple aficionado con mayor o menor experiencia en la contemplación y estudio del Universo. Como objetivos de colaboración, me apresuré a ofrecerme en colaborar con este Blog, cosa que he venido haciendo con mayor o menor acierto durante este año (descubriendo una nueva faceta, la tan de moda, Blogger), así como decidí emprender actividades de divulgación vinculadas al IYA 09 ofrecidas por una de las Asociaciones Astronómicas incipientes de mi provincia, Astromorella, de la que soy miembro.

 Aumente mis colaboraciones con la prensa local y pensé que ciertas instituciones locales se volcarían plenamente en un año tan especial, para los que sentimos pasión por la Astronomía.

 Pero por desgracia, el número de actividades en la que he estado implicado, aunque han sido más que la media de los últimos años, no han alcanzado ni el número ni las dimensiones que esperaba.

Los medios de comunicación locales y muchos de los estatales, salvo dignas excepciones, han realizado pocos esfuerzos en resaltar un año en el que no sólo conmemoramos el 400 aniversario de la utilización del telescopio astronómico por parte de Galileo, si no que vivimos en el día a día la exploración remota por sondas espaciales en riguroso directo (si se me permite utilizar esta palabra) de planetas hermanos, o el descubrimiento de centenares de planetas extrasolares, algunos ya de tamaños comparables a la Tierra y que sin duda marcaran el futuro apasionante de los próximos años de descubrimientos,… ¡y posiblemente algún premio Nobel!.

 Las instituciones responsables de la ciencia en nuestra localidad, tanto a nivel académico como de divulgación, tampoco han estado a la altura de lo que cabría esperar en una año tan simbólico, y han pasado con unas discretas colaboraciones para cumplir expediente, muy lejos, por fortuna, de muchas otras a lo largo de nuestro estado.

Esta cierta desidia de organismos públicos locales, acompañado por un interés público por debajo de lo que quizás  ingenuamente me esperaba,  lleva a preguntarme, si la astronomía es una ciencia que experimenta un interés cada vez mayor, o por el contrario, llevados de lo habituados (vacunados) que estamos a los avances técnicos, la falta de divulgadores de calidad que sepan levantar la pasión por la ciencia, y la falta de empuje por parte  de instituciones cuya misión debería fomentar el interés de los más jóvenes por la investigación, nos lleva a la triste situación en la que, la única preocupación existencial de la sociedad es vivir con un número mayor de bienes de consumo, sin atisbos de ilusión en buscar respuestas a preguntas profundas y antiguas sobre nuestra existencia como componentes de algo grande y bello; el Universo.

 Sirva esta última de mis entradas en el Blog, como dedicatoria sincera a todos aquellos que durante este año se han acercado a conocer el Universo con ojos de descubridores, en las múltiples actividades relacionadas con el IYA09 que se han realizado, y  muy especialmente dedicada a todas aquellas personas, miembros de Asociaciones Astronómicas, Observatorios, Institutos de Investigación, Centros de Divulgación, Planetarios, Universidades, que si se han interesado e involucrado en mostrarles a los primeros, la belleza del Universo.

 Felicitémonos de este momento irrepetible en la historia, en la que miles de personas miraron aún hacia el cielo.

Fauna Extra-solar ( y III)

Los Cúmulos de Estrellas


Germán Peris Luque

Cuando observamos el universo mediante un telescopio se nos hace evidente que multitud de estrellas no se encuentran solas, si no que forman parte de sistemas de dos, tres o más soles. De hecho una gran parte de estrellas son consideradas sistemas binarios o múltiples, vinculados gravitatoriamente.

Sin embargo es posible encontrar las estrellas formando comunidades aún mucho mayores y que implican una evolución conjunta desde su nacimiento en alguna gran nebulosa, nos referimos a los cúmulos estelares, verdaderas ciudades de estrellas.

Observando estos conglomerados de decenas, centenares o miles de componentes, enseguida nos percataremos que responden a dos tipos de agrupamientos muy diferentes atendiendo a su morfología.

Los cúmulos globulares: Un cúmulo globular es una distribución esférica de estrellas formando una especie de pelota densamente poblada que contiene cientos de miles de estrellas individuales. Los cúmulos globulares de nuestra Galaxia están dispersos a lo largo de un halo esférico que rodea a la Galaxia, y contienen algunas de las estrellas más viejas de la Galaxia, precisamente por su gran vínculo gravitacional.

cumuloglobular_M13

Existen unos 150 cúmulos globulares en nuestra Galaxia. Se han identificado en otras galaxias cúmulos globulares similares distribuidos en halos esféricos, por ejemplo más de 300 en la galaxia Andrómeda M31, y aproximadamente 6000 en las proximidades de M87. El número de estrellas es tan elevado y las distancias relativas tan mínimas que constituyen grupos íntimamente ligados gravitacionalmente, en un sólo pársec cúbico de espacio puede haber hasta 1.000 estrellas, en los que cada estrella recorre una órbita más o menos elíptica alrededor del centro del conglomerado.

La distribución de los cúmulos sugiere que se formaron cuando la Galaxia era joven, hace 15.000-18.000 millones de años, cualquier modelo del big bang debe dar una edad el universo de unos 20.000 millones de años o más. Los cúmulos globulares contienen principalmente estrellas de Población II, muchas de las cuales han evolucionado hasta convertirse en gigantes rojas. Observados a través de un telescopio pequeño aparecen como pequeñas bolas borrosas, pero con instrumentos de mayor abertura convierten a esas bolas en miles de estrellas.

El mejor cúmulo globular del hemisferio norte es M 13 en la constelación de Hércules, con una magnitud de 5,8, un diámetro de 14′ y situada a 23.000 años luz de distancia, tiene una anchura de 100 años luz. Es un cúmulo globular muy conocido por los astrónomos aficionados y es fácil de encontrar en el trapecio de Hércules, en la línea que une a las dos estrellas Zeta y Eta.

 

Los cúmulos abiertos: Un cúmulo abierto es una agrupación irregular de estrellas. También se las denomina cúmulo galáctico, al estar situados relativamente próximo a nosotros en el plano de nuestra Galaxia.

Los cúmulos abiertos contienen estrellas jóvenes y calientes de la Población I que se han formado recientemente en el disco de la Galaxia. Son grupos no muy numerosos -desde unas pocas hasta unos centenares- de estrellas que nacieron juntas y que se van separando lentamente pero aún se influencian gravitatoriamente. Siempre se encuentran cerca del plano galáctico y su forma es irregular,a veces con mayor concentracion en el centro. Las más conocidas son las Pléyades, las Híades y el Pesebre, visibles a simple vista en las constelaciones de Tauro los dos primeros y en Cancer el tercero.

M45.TIF

La densidad inferior de estrellas provoca que los cúmulos estelares abiertos se vayan disgregando debido al propio movimiento de los brazos de la galaxia, asi pues, los cúmulos jovenes como el conocido y cercano (400 años luz) cúmulo de las Pléyades, aún arrastra parte de la nebulosidad que dio origen a las estrellas, pero esa situación cambiará con el transcurso de unos pocos millones de años.

FAUNA EXTRASOLAR (y II)

Las Nebulosas Brillantes

Germán Peris Luque

     Por nebulosa se entiende a un conjunto de objetos celestes muy diferentes en cuanto a su naturaleza y que tiene su origen en la ambigüedad del término “nebulosa”, pues la palabra procede del griego y significa nube. Así, todos aquellos objetos celestes que se iban descubriendo con la invención del telescopio, cuyo cuatrocientos aniversario celebramos en este blog, y que presentaban un aspecto “de nube” recibieron está denominación. Sin embargo conforme se mejoraron los medios ópticos se pudo comprobar que algunos objetos de aspecto “nebuloso” eran en realidad cúmulos estelares lejanos, incluso galaxias como nuestra propia Vía Láctea u otros objetos de aspectos de formas arbitrarias y diferentes.

En la entrada anterior nos centramos en un tipo de nebulosas que se asemejan, en una primera aproximación, a lejanos discos de planetas, y que fueron llamadas por este motivo nebulosas planetarias, en esta ocasión nos acercaremos a las nebulosas más abundantes visibles en el universo; las nebulosas brillantes.

Es preciso realizar pues una clasificación más detallada de aquellos objetos de aspecto nebuloso, pues aún entendiendo por nebulosas a las nubes de gas y polvo que parecen como objetos brumosos a los ojos de un observador, su naturaleza y composición es diferente; en algunos casos se tratará de zonas de intenso nacimiento estelar y en otros casos  restos de lo que fueron estrellas.

En todo caso, estos objetos celestes constituyen por si solos algunos de los objetos más bellos que pueden observarse en el espacio.

También llamadas por algunos autores como nebulosas difusas, se trata de enormes conglomerados de gas interestelar formados principalmente por Hidrogeno. Una clasificación sencilla que hace referencia al estado energético que presenta la materia que contiene la nebulosa es la sigiente ;

Nebulosas de reflexión: Las nebulosas de reflexión son nubes de polvo cuyos átomos reflejan la luz de una estrella próxima, por lo que aparecen del mismo color que las estrellas cuya luz reflejan, un ejemplo de ello es el de la nebulosa azulada que rodea al conocido cúmulo invernal de las Pléyades.

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Nebulosas de emisión: Las nebulosas de emisión brillan porque sus átomos, excitados por la radiación ultravioleta emitida por las estrellas próximas (tipos espectrales O y B habitualmente), se convierten en fuentes de radiación. Son nubes de gas que reciben energía irradiada por estrellas cercanas calientes, y se muestran típicamente rojas en las fotografías astronómicas debido a la radiación característica del hidrógeno en la región roja del espectro. Las nebulosas de emisión, las más características y cocidas por los aficionados, suelen presentar dos zonas diferenciadas atendiendo a su naturaleza;

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a) Regiones HII. Son regiones cercanas a las estrellas y las que conocemos típicamente. Los fotones ultravioletas que emiten las estrellas son absorbidos por los átomos del gas de la nebulosa, cuyos electrones saltan varios niveles energéticos. El retorno al estado fundamental se produce luego por pasos, liberándose la energía en forma de radiación visible. No se utiliza toda la energía en la ionización, sino que una parte aumenta la temperatura hasta los 10000 ºK. La ionización del hidrógeno puede alcanzar distancias de varias decenas de años luz. Cuanto mayor es la temperatura estelar, mayor es el volumen de gas ionizado y lógicamente mayor el alcance.

b) Regiones HI. Están más alejadas de dichas estrellas por lo que la radiación estelar llega más debilitada. Por esto son más frías que las anteriores, tan sólo unos 150 ºK, y el hidrógeno no se ioniza sino que se encuentra en estado neutro. Estas nebulosas no pueden observarse visualmente porque su densidad es muy baja y no emiten luz visible. En cambio sí que emiten ondas de radio (radiación de 21 cm), por lo que es necesaria la utilización de un radiotelescopio para su detección.

 

Es necesario precisar que muchas nebulosas presentan tanto el fenómeno de la reflexión como el de la emisión. Algunos autores distinguen de las regiones tipicamente HI las nebulosas llamadas oscuras.

Nebulosas oscuras: Las nebulosas de absorción u oscuras son vastas nubes de gas ricas en partículas de polvo que absorben la luz y sólo se hacen presentes cuando detrás existe una fuente luminosa o un rico campo estelar. Son conocidas todas las nebulosas detectadas fotográficamente por Barnard hace casi un siglo, pero existen muchas más y un número indeterminado que podría albergar consecuencias cosmológicas interesantes sobre la cantidad de masa presente en las galaxias, que nos permanece desconocido.
Por termino medio, ciertos autores citan que la cantidad de polvo es unas 100 veces menor que la de gas. Para detectarlas, además de las técnicas fotográficas que no siempre son evidentes, se realiza un recuento de las estrellas de cierta magnitud que hay en una zona determinada del cielo y se las compara con las que, por término medio, deberían aparecer.

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Remanente de Supernovas: Este otro tipo de objeto de aspecto nebuloso es aún más extraño que las nebulosas planetarias que vimos en la entrada pasada dedicada a estos objetos exóticos. Se producen cuando una estrella de gran masa explota al final de su vida y esparce su materia al espacio. Tienen aspecto deshilachado, fruto de la violenta explosión final. En el centro hay una estrella, de tipo degenerada, de unas pocas decenas de kilómetros de radio, residuo de la estrella original, que emite fuertemente en rayos X y ondas de radio.

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Imagenes; varios autores.

FAUNA EXTRA-SOLAR (I): Nebulosas Planetarias

Las Nebulosas Planetarias

German Peris Luque

 

Si lo que llevamos explorado de nuestro sistema solar nos parece exótico, ciertamente la riqueza en objetos extraños de formas, colores,  naturalezas y orígenes muy diferentes fuera de nuestro sistema solar, es realmente sorprendente.

 

En las dos ultimas décadas, las nuevas técnicas de detección junto con el desarrollo de nuevos dispositivos de detección, y sobre todo gracias a los nuevos telescopios entre los que destacan los telescopios espaciales, nos están ofreciendo las más bellas y sorprendentes imágenes captadas nunca en la historia de la astronomía.

 

Vamos a ocuparnos de describir que es lo que nos encontramos ahí fuera, y empezaremos por las nebulosas planetarias, que a la postre y en una primera aproximación serían aparentemente lo más parecidos a los discos planetarios que observamos con nuestros telescopios de aficionados.

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Es curioso que en el conocido catalogo recopilado por Charles Messier (1730-1817) en su infatigable búsqueda de cometas, sólo se topara con cuatro de estos objetos, de un total de 110 que reunió.

 Charles_messier

 Estas cuatro nebulosas planetarias son bien conocidas entre los astrónomos amateurs; Messier 27 (La Dumbel en la vulpécula), Messier 57 (La anular de Lira), Messier 97 (la Lechuza, en Osa Mayor) y M76 (la pequeña Dumbell en Perseo), y podríamos concluir al realizar una observación con cualquier modesto telescópico dos cosas; son de apariencia esférica tenue y además son evidentemente escasas.

 

Estas dos simples observaciones del muestreo de planetarias del pequeño catalogo Messier, como veremos más adelante, nos va a decir mucho sobre la naturaleza de estos objetos, auténticos fantasmas del espacio.

 

William Herschel (1738-1822) fue un astrónomo contemporáneo  a Messier, entre cuyos logros más destacables esta el descubrimiento el 13 de marzo de 1781 de un nuevo planeta en la constelación de Géminis, con su modesto reflector de 15 cm. El planeta no era otro que Urano, si bien el denominó “planeta del Rey Jorge” en homenaje el rey Jorge III de Inglaterra, no fue hasta entrado el siglo XIX que se propuso (Bode) que el nombre del nuevo descubrimiento siguiera la secuencia genealógica de la nomenclatura mitológica de los planetas, y por tanto pasará a denominarse Urano.

 NPG 98, Sir William Herschel

Sin embargo, William Herschel conoció la existencia del catalogo de Messier y se propuso, ayudado por su hermana Carolin y mediante la construcción de telescopios de mayor diámetro, dedicarse al estudio de estos objetos de cielo profundo a partir de agosto de 1782.

 

En sólo un mes ya sabía que Messier sólo había recogido una pequeña muestra de objetos de cielo profundo, por lo que inició la recolección de datos acerca de los nuevos objetos. Su primer objeto descubierto fue NGC7184 en Acuario, y en poco más de un año su catalogo ya alcanzaba los 1000 objetos. En los tres años siguientes descubrió 1000 más, y en total alcanzó los 2514 objetos en una veintena de años observando.

 

Herschel se percató de las diferentes naturalezas de los objetos de cielo profundo. Algunas eran evidentes como los cúmulos estelares abiertos y globulares. Otros eran conflictivos, como las nebulosas espirales, de las que ya pensó que podrían tratarse de Universos Islas (teoría adelantada por Emmanuel Kant) como nuestra Vía Láctea. Pero otros objetos eran extraños, no se trataba de nebulosas difusas y amorfas, si no de objetos nebulosas circulares. Herschel acuñó el término de “Nebulosa Planetaria” para estos objetos tras contemplar NGC7662 o NGC 7009, por la similitud a un borroso y lejano disco de un planeta.

 

Algunos contemporáneos sugirieron que eran cúmulos globulares tan lejanos que no era posible resolverlos en estrellas, pero la observación de algunos objetos, como NGC 1514 en la que era posible distinguir una estrella en el centro de la nebulosa, ya llevaron a Herschel a pensar en su naturaleza gaseosa.

 

Fraunhofer y Secchi habían empezado a aplicar la incipiente espectroscopia, o análisis espectral, al Sol y a las estrellas. El estudio de las líneas de absorción presentes en los espectros estelares permitía usarse para conocer la composición química de la estrella, pues cada elemento presente es responsable de un patrón único, una huella dactilar.

    NGC6543

    Cuando se aplicaron estas técnicas a las nebulosas brillantes (William Huggins 1864 a NGC 6543), se observó que algunos objetos como por ejemplo la gran nebulosa de Andrómeda, devolvía espectros que hacían pensar en una naturaleza estelar, sin embargo otros objetos como las nebulosas planetarias, devolvían espectros diferentes; sólo unas pocas líneas de emisión y muy marcadas que no se correspondían con el patrón de ningún espectro de elementos presentes en la Tierra (así por ejemplo se descubrió en 1868 la presencia del Helio en el Sol).

 

Este elemento observado en estas nebulosas se le denomino “nebulio”. En realidad hubo que esperar, entrado el S XX, a que estas líneas se identificaran con el Oxigeno en un entorno muy rarificado que provocan lo que en espectroscopia se conocen como “líneas prohibidas” y que responde al oxigeno triplemente ionizado, en adelante OIII.

 

El 95% de las líneas de emisión se sitúan en la banda de los 5007 Angstroms, esto es zona verde del espectro. Este efecto curioso provoca que las nebulosas planetarias sean objetos sensibles para nuestros ojos en observación visual pues el pico de sensibilidad de nuestro ojo se sitúa en torno a los 5500 Angstroms, cerca del OIII y que la observación fotográfica de las mismas no sea tan diferente y espectacular como con el resto de nebulosas.

 NGC6751

Bien, hasta aquí conocemos algo a cerca de su naturaleza y composición, pero cabría preguntarse ahora por su origen y por su abundancia. ¿Por qué vemos tantas nebulosas y galaxias y tan pocas nebulosas planetarias? ¿Por qué tienen la forma geométrica de un disco? ¿Qué fenómeno puede provocar estas formas tan curiosas?

 

Las nebulosas planetarias son, por contra a las nebulosas brillantes, los signos de la muerte de las estrellas. Una nebulosa planetaria se forma en los últimos estadios de la evolución estelar de gran parte de las estrellas de la secuencia principal. Tan sólo estrellas muy masivas, por encima de un cierto límite de masa, no se ven arrojados al final típico que mostrara un bello fantasma nebuloso en el cielo.

 

Una estrella tipo solar pasa varios miles de millones de años brillando gracias a la fusión del hidrogeno. Esta presión de radiación contrarresta el propio peso de las capas de la estrella, manteniéndola en equilibrio. Sin embargo cuando se agota el combustible nuclear, el núcleo se contrae y calienta, formándose una estructura de capas que intenta mantener el equilibrio hidrostático. Las capas más externas se expanden debido al enfriamiento mientras el núcleo se contrae, en un intento de mantener la estabilidad.

 

La estrella tardará poco en entrar en una fase de expansión y contracción en algunas de sus capas, aumentándose la temperatura en el núcleo lo que provocará, a unos 600 millones de grados, la fusión del carbono, mientras que la capa más externa de fusión del Helio se expande y enfría produciendo pulsaciones que pueden provocar que las capas más externas se vean eyectadas al espacio.

 

El centro de la estrella, que formará una enana blanca, continua siendo un objeto extremadamente caliente con temperaturas superficiales de 30.000 grados y temperaturas nucleares de 25 millones de grados,  que producen gran cantidad de energía ultravioleta capaz de ionizar las capas que han sido eyectadas. Estas capas al ser ionizadas, emiten luz siendo visible como una nebulosa planetaria.

 

Si este es uno de los pasos finales de las estrellas tipo Sol, podríamos pensar que nuestra galaxia debería estar poblada de este tipo de objetos, pues ya ha habido al menos una generación estelar que ha llegado a su fin. Sin embargo esto contradice el número de objetos de este tipo detectados, apenas unas 1500 nebulosas planetarias.

La explicación puede ser sencilla. El proceso durante el cual se forma una nebulosa planetaria es relativamente corto en comparación con el ciclo completo de la vida de la estrella. Se calcula que son apenas unos 1000 años los que tardan en formarse una nebulosa planetaria, y las capas exteriores de la estrella, que son visibles por la ionización de la estrella central –una enana blanca extremadamente caliente-, escaparan a una alta velocidad, de forma que ese alejamiento provoca que en sólo unos 10.000 o 20.000 años los gases estén lo suficientemente lejos de la estrella, quizás un par de años luz,  para que ya no sean ionizados y por tanto se vuelvan invisibles.

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Por tanto, estos fantasmas estelares son visibles durante poco tiempo respecto a la vida de una estrella, y la corta vida de una persona debe de tener la suerte de “coincidir” temporalmente con la visibilidad de estos restos.

 

Respecto a su morfología hemos dicho que son mayormente con simetría esférica como cabe esperar a unas capas estelares eyectadas al vacío. El hecho de que algunas se vean como rosquillas es exclusivamente efecto de la perspectiva. Sin embargo también existen otras morfologías menos abundantes y llamativas, como las simetrías bipolares y que deben de responder a interacciones con otros objetos cercanos.

Imagenes; Wikipedia/HST Team.

HISTORIAS ESCRITAS SOBRE EL UNIVERSO

Germán Peris

 

Muchos de los que somos actualmente aficionados o profesionales de la Astronomía, nos aficionamos o confirmamos nuestra vocación por el estudio de los astros gracias a uno de los grandes divulgadores científicos del siglo XX; Carl Sagan.

 

Sagan, tristemente ya desaparecido,  se hizo popularmente famoso a nivel mundial gracias a su serie televisiva “Cosmos”, una exquisita colección de 13 documentales de aproximadamente una hora de duración, donde no sólo se hablaba de astronomía, si no de Ciencia,…. en realidad se hablaba del Cosmos, del todo.

Fue un éxito sin precedentes que millones de personas gracias a las geniales habilidades de comunicador de Sagan, se acercaran a sus televisores con ojos de descubridores. Nunca una serie de divulgación científica alcanzo el éxito de Cosmos.

 CSAGAN

Muchos recordaremos los sueños de Sagan en sobrevolar los volcanes de Tharsis o el monte Olimpo, en explorar la atmosfera de Júpiter o la helada luna Europa. Pero también nos abrió los ojos a las epopeyas históricas de descubrimientos. Recordamos a los mercaderes holandeses, la biblioteca de Alejandría  o los cangrejos Samuráis.

 

Sin embargo Sagan se movió en una época relativamente fácil. Los medios de comunicación sacaban de forma esporádica los hitos que se iban consiguiendo en la exploración espacial de nuestro sistema solar. No sólo éramos conscientes de que hacía algo más de una década se había abandonado el programa espacial Apolo que puso en la Luna al ser humano, si no que una serie de sondas  espaciales habían viajado a otros planetas, mientras otras se encontraban en camino de los más alejados. Parecía que el espacio estaba cerca.

 

Tener un ambiente propicio que llama la atención del ciudadano, y además los medios adecuados, como la prensa, radio y excepcionalmente la televisión, sin duda ayudaron mucho a que el gran público se interesara por la serie de Sagan y la pasión con que expresaba las historias de los científicos y descubridores.

 

Un buen número de personas habían tenido la ocasión de crecer, de alimentarse de la pasión de otros divulgadores científicos anteriores que no tuvieron los medios que dispuso Sagan para llegar al gran público, pero sin duda, si la misma pasión y poder cautivador de transmitir ciencia.

 

Uno de ellos, fue el genial  Camille Flamamarion. Nacido en Francia en 1842, entró a trabajar como colaborador del Observatorio de Paris muy joven y fundó en 1887 la Sociedad Astronómica Francesa de la que fue su presidente.

 Flammarion

Fue un activo y apasionado divulgador científico, publicó asiduos artículos en la revista de la Sociedad Francesa, así como en la prensa Parisina. Además fue un prodigo escritor que no sólo acercó la astronomía al gran público. Escribió una cincuentena de obras, siendo su obra más conocida la publicada en 1880 “Astronomía Popular” por la que ganó un premio. Este libro fue el “Cosmos” de finales del siglo XIX, y que muchas generaciones leyeron hasta bien entrado el siglo XX.

 

En una época aún alejada de la exploración espacial, de los grandes telescopios y con una incipiente astrofotografía y espectroscopia estelar, Flammarion se preocupó por la vida en otros mundos y fue un apasionado del planeta Marte, que observó desde Paris en multitud de ocasiones. En reconocimiento de su labor, un cráter de Marte lleva su nombre.

 

Leer a Flammarión, y re-descubrir la pasión y belleza que pone en las descripciones del universo, en las inquietudes por el futuro de la humanidad, y en la fe que deposita en que un día conozcamos otras civilizaciones, sin duda nos trae gratos recuerdos de aquellas noches de juventud en las que empezamos a descubrir el cielo.

 

Transcribo algunas “perlas” históricas de uno de los libros de Flammarión para animar al lector a que descubra a este genial divulgador. (A través del Espacio, Ed. Española de 1907), y cual era la visión de nuestro universo más cercano en aquella lejana época de hace más de 100 años.

 

La Luna a un metro.

“El numero 384.000 (kilómetros) dividido por 3000 (aumentos) da 128. Es conclusivo, pues, que esta cifra de 128 kilómetros representa el minimum de distancia a la que podemos aproximar la Luna actualmente. Está distancia es demasiado grande para que los astrónomos puedan afirmar nada todavía sobre el problema de habitabilidad actual de la Luna”.

 

“Por otra parte el astrónomo americano William Pickering, que instala en estos momentos un observatorio en las elevadas mesetas de Perú, acaba de señalar algunos cambios sobrevenidos a tres cráteres lunares y vuelve a poner a la discusión la antigua opinión de William Herschell sobre la posibilidad de una actividad actual de los numerosos volcanes que pueblan la superficie de nuestro satélite. Aquí, también, todo nos invita a observaciones precisas.”.

 

El Sol

“Para ir de aquí al Sol, se necesitaría un puente de 11.640 Tierras yuxtapuestas. Para franquear esta distancia, un tren expreso, lanzado a una velocidad constante de 60 kilómetros por hora, emplearía 149 millones de  minutos, es decir, 103.472 días o 283 años. En razón de la duración media de nuestra vida, la expedición solar no llegaría a su término sino en la séptima generación y sólo la décimo cuarta podría traer noticia de lo visto por el tatarabuelo de su bisabuelo.

 

Si pudiéramos alargar el brazo lo suficiente para tocar el sol y quemarnos, como la velocidad de transmisión de la sensación nerviosa no es más que de 28 metros por segundo, no sentiríamos la quemadura sino al cabo de 167 años.

Una bala de cañón lanzada a una velocidad de 500 metros por segundo y que conservara esa rapidez uniforme tardaría diez años en llegar al astro del día”.

 

La Vida del el Sol

“La temperatura del Sol tiene por origen el mecanismo mismo de la formación de este astro. El globo solar es el resultado de la contracción y de la condensación gradual de la antigua nebulosa que se extendía primitivamente hasta los limites del sistema solar, es decir hasta más allá de la orbita de Neptuno y de los planetas transneptunianos, todavía desconocidos.”.

 

“Digamos solamente que el cálculo ha demostrado que las moléculas de la antigua nebulosa solar, al llegar a esté centro y condensarse para formar el globo solar, han creado un calor igual a quince millones de veces aproximadamente el gasto anual de la radiación del astro. De otro modo; por el sólo hecho de su condensación progresiva, la masa solar ha debido de ganar bastante calor para alimentar su radiación durante unos quince millones de años. Y como nada prueba que la masa solar continúe condensándose y continúe recibiendo una lluvia incesante de meteoros y fragmentos cometarios, es posible que en lugar de disminuir por su gasto, el calor solar aumente aun en nuestros días”.

 

Viaje al planeta Marte

“Abordando el planeta Marte, el punto que quizás atraiga mas nuestra atención, es la circulación de agua en su atmosfera”.

 

“La circulación del agua en la superficie de la Tierra es el agente especial de la vida Terrestre”……..”No tenemos el derecho de afirmar, sin embargo, que suceda lo mismo en los demás mundos del universo. El estudio de la naturaleza nos enseña a ser reservados en nuestras afirmaciones, pues nos muestra que esa naturaleza es infinita en la variedad de sus producciones. De que un mundo esté absolutamente desprovisto de agua, no puede inferirse razonablemente que no este habitado. No encerremos nuestras concepciones en una cáscara de nuez. El hombre privado de oxígeno muere. Hay en nuestro pequeño planeta seres a quienes el oxigeno mata.”.

 

“Observamos en Marte nieves polares que están muy extendidas a fines de cada invierno y quedan casi enteramente licuadas a fines de cada verano. ¿Están formadas esas nieves de la misma agua química que la nuestra? Es posible, y hasta probable”

“…Podemos pensar que la combinación (del oxígeno y el hidrógeno) de esos dos elementos se produce en Marte y en Venus, como en la Tierra, pues todas las observaciones están de acuerdo en  favor de esta conclusión. Esto no obstante, pudiera tratarse de otra clase de agua, de otro liquido”.

 

“..Las condiciones son muy diferentes en la superficie de Marte. Los mares marcianos no ocupan la mitad de la extensión del globo, si es que son mares siquiera”.

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“Los canales pueden ser ranuras naturales debidas a la misma evolución del planeta, como en la Tierra, la Mancha y el canal de Mozambique, o surcos abiertos por los habitantes para la distribución de las aguas, o quizás las dos cosas, es decir, formaciones naturales rectificadas por la inteligencia”.

 

“…Pero lo que hay de cierto es que esos canales sirven para la circulación de las aguas y constituyen un sistema hidrográfico de los más ingeniosos”.

 

“….podemos concluir que en la superficie del planeta Marte, el agua circula, no por un sistema de nubes , de lluvias y de fuentes, como aquí, sino por la fusión de las nieves polares y por canales horizontales y entrecruzados que la distribuyen por los continentes. Luego se evapora para ir a condensarse casi exclusivamente sobre las zonas polares mas frías, que la recogen en estado de nieve”….”se tendrá una idea del aspecto de este globo por la figura adjunta, diseñada el 30 de noviembre de 1896.”.

 

“..Puede preguntarse uno (nosotros nos guardaremos de ello) si, después de todo, esos canales y sus desdoblamientos periódicos son debidos a causas exclusivamente físicas y naturales. Al aspecto de un trazado catastral tan regular, tan geométrico, la idea de asimilar esa red a un sistema de irrigaciones voluntarias no es absurda en si y puede ser sostenida por un abogado audaz”.

 

“…¿y quien sabe si los mismos marcianos no intentaran algún medio para comunicarse con nosotros, por medio de señales luminosas , que nosotros no hemos sabido ver ni comprender todavía?”.

 

Júpiter, el gigante de los mundos.

“De allí (la Luna Io), se tendría delante de los ojos un globo inmenso (de Júpiter), midiendo 140.926 kilómetros de diámetro, 11 veces más grande que nuestra Tierra. Es un poco menos de la distancia de la Luna, de manera que, visto desde aquel satélite, Júpiter aparecería mas de 11 veces más vasto en diámetro que la Tierra vista desde la Luna, la cual es ya 4 veces más grande que la Luna llena vista desde aquí. ¡Algo así como 45 veces el disco de la Luna llena, en diámetro más de 20 grados de latitud sobre el horizonte del cielo!”.

 

“…sin remontarnos tanto, y no admitiendo sino las observaciones de la mancha (roja) actual, que remontan a 1877, debemos de convenir en que una configuración tan limpia y precisa como la de que se trata, permanente en su posición, no puede ser un disco nebuloso suspendido en el aire, si no que tiene su causa dentro del globo mismo del planeta y representa quizás una isla, a los lados de la cual circula una corriente rápida”.

 

“..la superficie del planeta debe de ser aun pastosa, quizá solidificada en algunos puntos y de un rojo oscuro. Júpiter es un sol enfriado y se encuentra actualmente en un estado intermediario entre el estado solar y el estado planetario, como lo estuvo la Tierra en su época primordial”.

 

Un ojo nuevo

“Estas ultimas estrellas (las de magnitud 14) son visibles con los instrumentos actuales de los observatorios. Se ve que el total de esos catorce primeros órdenes de brillo pasa de cuarenta millones. Tratar de catalogar esta hueste estelar, seria no sólo un trabajo sobrehumano, sino hasta absolutamente irrealizable: pues se deslizarían inevitables errores en semejante numero de observaciones, así como en sus reducciones, sus transcripciones y su colocación en el mapa”.

 

“Ahora bien, la fotografía puede hacer todo esto enteramente sola, por decirlo así, reproducir el cielo entero y de la manera más sencilla, gracias a los perfeccionamientos introducidos de algunos años a esta parte, en los métodos de operación. ¿Y sabéis en cuanto tiempo podría obtenerse esa obra gigantesca, ese monumento perdurable de la astronomía moderna? ¡En trece minutos!. En efecto, véase la duración necesaria de la exposición para que las estrellas de diversas magnitudes impresionen placas preparadas al gelatino-bromuro.”.

 

“Diez y ocho observatorios diseminados por todo el mundo se han repartido la tarea. Cada uno de ellos se ha comprometido a facilitar, por término medio, mil doscientos clichés de una exposición de cinco minutos y un número igual de una exposición de una hora. Se necesitan 11.027 de estos clichés para cubrir el cielo. Cada clichés toma dos grados cuadrados de cielo y mide 16 centímetros. Esta inmensa carta celeste representará una esfera de 21 metros de diámetro de circunferencia o de 3,44 metros de radio. Los instrumentos utilizados para obtener estas fotografías son idénticos para los diez y ocho observatorios; son ecuatoriales cuyo objetivo mide 0m33 de diámetro y cuya longitud es de 3,43 metros”.

 

“El mismo instrumento que muestra al ojo humano los astros de la decimocuarta magnitud, y que en el cielo entero registra unos 44 millones de estrellas, muestra al ojo fotográfico, 134 millones desde las primeras pesquisas para obtener la decimaquinta magnitud. Alcanzará la decimosexta a la segunda, y en una hora veinte minutos de exposición, presentará, a la admiración deslumbrada del observador, un polvo luminoso de cuatrocientos millones de estrellas!”.

 

 

Hombres y Mujeres planetarios

“El primer punto que nos impresiona en el estudio de otros mundos es el de saber si se nos parecen. Cuando observamos la Luna, o Venus; Marte o Júpiter, al telescopio, buscamos ante todo, instintiva y como naturalmente, si ofrecen analogías con el mundo que habitamos. Nuestros esfuerzos tienden a determinar las condiciones de habitabilidad, los climas, las estaciones, el estado de la atmosfera, la densidad, la pesantez, la duración del día y de la noche, le meteorología de cada mundo, con la idea preconcebida de que el grado de probabilidad a favor de la existencia de vida, es paralelo al grado de semejanza con el planeta que habitamos”.

 

“!La vida! ¡La vida! Ella irradia por todo en el mundo, desde las negras profundidades del Océano, hasta las blancas cimas de las nieves eternas; palpita en y un rayo de sol, pulula en una gota de agua; llena de microbios el aire; se multiplica, parasito sobre parásito, en detrimento de la vida misma; envuelve todo el globo en una red sin fin, que se reforma perpetuamente por si misma; se muestra en la tierra, en el agua, en el aire, en la planta, en el animal, devorándose a ella misma antes que cesar de ser; desborda por todas partes de la copa terrestre, demasiado estrecha para contenerla; ¡y tendremos la pretensión de trazarle limites!…..!Peces que somos!…. ¿Con que derecho decirle a la energía vital que irradia en el Universo: “Tú llegaras hasta aquí y no irás más lejos”? ¿En nombre de la ciencia? Error completo. Lo conocido es una isla minúscula, en medio del inmenso océano de lo desconocido”.

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40 años de la Luna

40 años en que caminamos sobre otro mundo, …en pocas palabras.

 

 

En las historia de la aeronavegación hay dos fechas históricas importantes, el primer vuelo de motor de los hermanos Wright, un 17 de diciembre de 1903, en el que invirtieron cuatro años en desarrollar la primera maquina voladora y duró 12 segundos, y el primer paseo sobre la Luna de Armstrong y Aldrin el 20 de julio de 1969, en el que se invirtió al menos una década de esfuerzos de la agencia espacial estadounidense NASA. Entre ambas fechas históricas sólo pasaron 66 años.

 

En 1957 se lanzo el primer artefacto que circunvaló la Tierra, el spútnik I, por la antigua agencia espacial soviética. En una época marcada por una tensa pugna política que se llamó Guerra Fría, la conquista del espacio vino a ser motivo de orgullo nacional y carrera por la superioridad tecnológica.

 

En mayo de 1961 el carismático presidente estadounidense J.F Kennedy prometió en un histórico discurso mediático público, que los americanos serían los primeros en llevar un hombre  a la Luna antes de finalizar la década,  tomando la delantera en la pugna por el control del espacio que hasta ese momento era claramente del lado comunista.

 

La Nasa, en una hazaña tecnológica sin precedentes, pero también arriesgada y con un gran coste económico cumpliría la visión del presidente Kennedy. El 16 de julio de 1969 desde el Centro Espacial Cabo Cañaveral en Florida, el mayor cohete jamás fabricado por el hombre, Saturno V, partía con 3 hombres a bordo en un viaje de una duración total de 8 días, que llevaría a los dos primeros hombres de la Tierra a pisar por primera vez en la historia otro mundo; la Luna.

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Tras casi 400.000 kilómetros de viaje a una velocidad de 38.000 kilómetros por hora y a través de un medio hostil para la vida, tres hombres llegaban el 20 de julio en la misión Apolo XI a orbita lunar; el comandante N. Armstrong, piloto del modulo lunar E. Aldrin y piloto modulo de mando M. Collins. De ellos, los dos primeros bajarían en el modulo Lunar Eagle hasta la superficie de nuestro satélite, mientras Collins permanecería aguardándolos en el modulo de mando, para volver hacia la Tierra.

 

La órbita lunar no es una novedad, la anterior misión del programa Apolo ya la había orbitado, pero el Apolo XI va a hacer historia; ellos van a alunizar sobre la Luna y a pasear sobre su superficie durante unas pocas horas.

 

El modulo Lunar se posó sobre la superficie de la Luna, en el llamado Mar de la Tranquilidad el 20 de Julio de 1969 y permaneció allí durante casi 22 horas.

 

El momento en el que Armstrong salió por la escotilla y se dispuso a bajar la escalerilla que le separaba de la luna fue un evento fue retransmitido en directo a nivel mundial y seguido por 600 millones de personas, la quinta parte de la población mundial en aquel momento. Armstrong pronunció una histórica frase; un pequeño paso para un hombre pero un gran salto para la humanidad, apenas audible y acompañado con una calidad de video bastante deficiente, pero allí estaban; sobre la superficie de la Luna.

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Fue un momento que marcó la historia. Todas las personas que siguieron el evento por televisión o radio recuerdan donde se encontraban en aquel momento en el que los humanos hicimos historia en la exploración espacial, hace justo 40 años.

 

Los astronautas sólo depositaron dos instrumentos científicos sobre la superficie de la Luna y tomaron unas muestras de 21 kilos en piedras lunares.

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El 24 de julio de 1969 los tres hombres regresaron sanos y salvos a la Tierra, como prometió J.F.K, y tras una cuarentena de 3 semanas, los astronautas hicieron una gira mundial y fueron recibidos como héroes allá donde estuvieron.

 

Después hubo otras misiones a nuestro satélite, Apolo XII, XIII, XIV y XV, XVI y XVII, pero ninguna tuvo la repercusión social que tuvo el la del hombre que piso la Luna por primera vez en 1969, que llegó en paz en nombre de la Humanidad, tal y como reza la placa de metal que depositaron sobre la Luna.

 

El programa espacial se abandonó en diciembre de 1972, y quizás vivamos en la próxima década el retorno del hombre a nuestro satélite como paso previo a otro momento histórico; llegar a Marte.

Un poco (mas) sobre el Universo.

El Origen del Universo y la expansión.

 

La Cosmología nos habla del principio del Universo, de su evolución, así como de su final. El método científico nos permite actualmente acercarnos como nunca a comprender como se formó el Universo y como creemos, en base a nuestros observables, que finalizará.

 

¿Que datos tenemos para suponer que el Universo tuvo un origen y no suponer que vivimos en un universo eterno e inmutable como algunas cosmologías ancestrales pensaban?

 

La Paradoja de Olbers.

 

¿Por qué el cielo durante la noche es oscuro?

 

Esta pregunta, aparentemente tan simple, se la conoce como la paradoja de Olbers, formulada por el astrónomo vienes H. Olbers en 1826.

 

Supongamos que nos encontramos ante un universo infinito, eterno e inmutable, situación que nos recordará a ciertas Cosmologías antiguas. En este universo suponemos que esta lleno de estrellas, de infinitas estrellas independientemente de sus agrupamientos locales en cúmulos o galaxias. En cualquier dirección que miráramos en el cielo, nuestra línea de visión debería alcanzar la vista de una estrella, por lo que el cielo no debería ser oscuro, si no brillar todo el firmamento como un sol inmenso.

 

Pero de la experiencia de la observación de la noche estrellada y de la existencia de nosotros mismos, sabemos que ese escenario en el cual la vida a priori no sería posible, no existe. Podríamos argumentar la presencia de materia interestelar que absorbe la radiación de las estrellas, pero como el universo es eterno, la materia interestelar se habría ionizado a base de recibir calor de las estrellas y hubiera empezado a brillar también.

 

Según el planteamiento inicial, o bien el universo no es infinito, no es eterno o no es inmutable.

 

En realidad hoy sabemos que el universo esta en expansión, por tanto no es inmutable, y además tampoco es eterno, tuvo un origen.

 

Que las estrellas se alejen de nosotros a grandes velocidades (en grandes estructuras llamadas galaxias) implica que la luz se debilita al reducirse la longitud de onda de los fotones emitidos. La luz de las estrellas lejanas esta tan corrida al rojo que no podemos observarlas, de forma que esa energía apenas es capaz de aumentar la temperatura de un universo mayoritariamente frío.

 

Además de ello, saber que el universo tuvo un origen y admitir que tiene una edad, implica que cuando miramos muy lejos en el espacio y por tanto muy lejos en el tiempo, posiblemente miremos hacia lugares donde las estrellas aún no han empezado a formarse y brillar.

 

El universo, quizás infinito en extensión, es finito en edad, quizás unos entre 15 y 20 mil millones de años, de forma que la luz procedente de aquellas regiones aún no ha llegado a nosotros.

 

La Teoría del Big Bang

 

El hecho de descubrir que las galaxias se alejan unas de otras, y que cuanto más lejanas están, más se alejan, nos llevan a pensar en un universo en expansión.

 

No es difícil pensar, que si pasamos la película de la expansión del Universo en dirección contraria, en algún momento todas las galaxias estaban juntas, en el origen de lo que pudo ser el universo.

 

El modelo que explica el origen del universo en base a un instante inicial en el que se produjo un evento que inició la separación de la materia, se llama modelo de la gran explosión o Big Bang. Paradójicamente esta conocida denominación viene del destacado astrofísico ingles Fred Hoyle, detractor de la idea de expansión, que en 1949 utilizó el
término “Big Bang” en un programa de radio para ridiculizar la misma a favor de su teoría del estado estacionario.

 
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La teoría de un origen implica algunas consecuencias que deben ser manifestables mediante observables y los observables deben de estar de acuerdo a la teoría de un origen. Así, un pasado en el que la materia estaba más densa y más caliente, indujo a pensar en 1948 a George Gamow, uno de los padres de la teoría de la gran explosión junto al belga Lemaitre (1929) que formuló la hipótesis del átomo primigenio, que debía existir un observable de ese pasado, que poco después sería bautizado como fondo de microondas. La hipótesis de Gamow también explica la formación de los elementos más ligeros y sus proporciones en los primeros instantes del universo, llamada núcleo síntesis primordial.

 

El hecho de que el Universo se encuentre en expansión o estático ha suscitado también grandes polémicas en el pasado entre grandes astrofísicos.

 

 Einstein, en el desarrollo de su relatividad General (1916), la física que nos explica el Universo, no contemplaba un universo estático, sin embargo Einstein era inicialmente un defensor del modelo estático  y ello le llevó a buscar una errónea constante cosmológica para añadirlas a las formulas de su relatividad, cuya solución explicara satisfactoriamente el universo estático.

 

 Einstein reconocería años después que el intento de introducir una constante cosmológica, atendiendo a la creencia de cómo debía ser el universo, fue uno de los peores errores de su carrera. A Einstein también le debemos, junto con la primera formulación matemática del universo, el enunciado del llamado Principio Cosmológico, según el cual el Universo es homogéneo e isótropo considerando las grandes estructuras, lo que implica que no existe un lugar privilegiado de observación en el mismo.

 

Friedman (1923) sería el primer físico que aplicaría los desarrollos relativistas de las ecuaciones de campo de Einstein correctamente a un modelo de universo, obteniendo una solución a la que muchas veces se refiere por Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker (modelo FLRW), que implica un universo en expansión (o contracción), homogéneo e isótropo.

 

En 1933 el astrónomo suizo F. Zwicky estudió la distribución de las galaxias y fue el primero en llegar a la conclusión que era preciso recurrir a la existencia de una cantidad de materia que no podemos observar (llamada materia oscura) que explique sus movimientos relativos. La introducción de un nuevo concepto como la materia oscura, veremos más adelante que es muy importante para saber como evolucionara el universo.

 

En 1965 el descubrimiento del fondo de microondas (Penzias y Wilson) fue el espaldarazo definitivo a la Teoría del Big Bang.

 

Los últimos 15 años, mediante el análisis de los datos del satélite de microondas COBE, HST y WMAP, se han logrado grandes avances en Cosmología, que siempre tratan de ampliar o detallar aspectos dentro de la Teoría del Big Bang, aunque no siempre con resultados previsibles, como los más recientes referidos a la supuesta aceleración en la expansión del Universo, que vendría a explicarse mediante la presencia de una energía negativa del vacío.

 

El Origen de la materia

 

Los físicos emplean el término eufemístico “singularidad” allá donde las funciones matemáticas que describen la física del objeto o lugar, adquieren valores de infinito o está definida en un sentido extraño, como con valores exóticos.

 

 Lógicamente cuando describimos procesos donde las densidades adquieren valores elevadísimos, como agujeros negros, o bien acontecimientos donde no comprendemos aplicando nuestras ecuaciones sus soluciones, nos solemos encontrar con singularidades.

 

El Big Bang generó las dimensiones desde una singularidad y la idea que tenemos de explosión como con las que estamos familiarizados, no es un concepto correcto, pues no estalló una gran cantidad de masa expandiéndose en el espació, pues fue la misma materia u energía en combinación con el espacio la que sufrió la expansión repentina.

 

No es un concepto fácil ni de explicar ni de transmitir, la cosmología dista mucho de ser una ciencia intuitiva pues se mueve con conceptos como dimensiones o singularidades que se nos escapan de nuestra experiencia habitual, y sólo podemos recurrir a comparaciones o analogías, casi siempre odiosas.

 

Según las observaciones de las supernovas de tipo 1a en galaxias lejanas y la variación minima de temperaturas observadas en el fondo de microondas, eco de la gran explosión, los científicos aceptan un valor para la edad del universo de unos 14.000 millones de años.

 

El universo inicialmente se encontraba lleno de energía muy densa y una alta temperatura y presión, de forma homogénea (uniformidad) e isótropa (proporciones idénticas). Tras el instante de singularidad inicial, se vio sometido a un enfriamiento e inflación muy rápido que produjo algo análogo a los cambios de fase que se estudian en termodinámica.

 

 

 universo

A los 10-35 segundos, la expansión exponencial dieron como resultado la primera condensación e energía en materia, una sopa quántica relativista de quarks-gluones. A medida que se enfriaba el universo, la sopa cuántica se reestructuro en un proceso llamado bario génesis en la que surgieron los bariones que formarían el protón y neutrón. Fue en ese momento cuando se produjo una asimetría entre la materia y antimateria y aparecieron las cuatro fuerzas de la física, y las partículas quánticas que ahora conocemos.


 

En el proceso denominado núcleo síntesis primordial, los protones y neutrones se combinaron formando núcleos de hidrogeno (H1), deuterio (H2), isótopos del Helio He3 y He4 y el isótopo del Litio Li7. Este proceso duraría apenas unos 3 minutos y se iniciaría sólo cuando las temperaturas bajaron lo suficiente para permitir la fusión nuclear.

 

La Teoría del Big Bang predice las proporciones de estos elementos formadas en esos instantes (75% H1, 25% He4, 0,01% de deuterio y 10-10% de Litio), y de hecho esa predicción constituye uno de los pilares más fuertes en la refutación de la Teoría, pues coincide con los observables.

 

 Los átomos más sencillos –hidrogeno y helio-, tal y como hoy los conocemos, no se formarían probablemente hasta pasados unos 300.000 años.

 

Con el tiempo, las regiones con mayor presencia de materia, se agruparon por fuerza de la gravedad, formando nubes de gas, estrellas y galaxias. El porque de la distribución, vendrá en buena medida determinada cuando obtengamos más y mejores medidas sobre la materia oscura, que actualmente se acepta que debe de representar el 80% de toda la materia presente en el Universo y que apenas acabamos de empezar a detectar.

 

El destino del Universo

 

Nos apoyamos sobre una Teoría bastante bien fundamentada y refutada por tres evidencias empíricas principales; la expansión del universo de acuerdo a la ley de Hubble, las medidas del fondo cósmico de microondas y la proporción de los elementos ligeros.

 

La Teoría del Big Bang explica satisfactoriamente el origen del universo e incluso su actual estado, pero encuentra grandes problemas para explicar su evolución o su final.

 

Hace unas décadas los cosmólogos se preguntaban si el universo continuaría expandiéndose indefinidamente (modelo de universo abierto), o bien si existiría suficiente materia para frenar la expansión y provocar un colapso (universo cerrado).

 

A la cantidad de masa necesaria para provocar que nos encontremos en un escenario u otro se la denominó densidad critica.

 

Si el universo se expande indefinidamente, las estrellas se iran apagando y la mayor separación e inter actuación de los sistemas impedirá nuevas generaciones de estrellas, la temperatura media del universo continuará bajando así como su densidad, de forma que el universo alcanzará el cero absoluto y objetos exóticos como los agujeros negros se evaporarían por efecto de la llamada radiación de Hawking (1976) que postula la emisión de energía en el horizonte de sucesos del objeto por fluctuaciones quánticas de las partículas debido a la aparición de pares partícula-antipartícula.

 

Sin entrar en más detalles físico-quánticos, el universo moriría térmicamente.

 

Sin embargo determinar con exactitud la cantidad de materia oscura, y la energía oscura que podría provocar una aceleración en la actual medida de la expansión del universo, son claves para determinar el destino del Universo

 

 

Los huecos del Big Bang

 

El actual modelo, basado en el Big Bang, no explica los primeros instantes tras la gran explosión, que esta íntimamente ligado a la teoría de la gran unificación.

 

Tampoco explica de forma satisfactoria la formación de las grandes estructuras observadas actualmente.

 

El hecho de que se haya observado una aceleración en la expansión del universo implica que la Teoría debe explicar de alguna forma ese observable, que en parte puede estar vinculada a la materia y energías oscuras, de las que conocemos muy poco.

 

Ilustraciones: Wikipedia