Todo lo que siempre quisiste saber sobre el universo
¿Sabes qué es un pársec? ¿Por qué se mueven los planetas? ¿De qué está hecha la radiación? Respondemos a estas y otras preguntas.
Desde la perspectiva de un terrícola, el espacio exterior es una zona que se encuentra a unos 100 kilómetros sobre nuestro planeta, donde no hay aire apreciable para respirar o dispersar la luz. En esta zona, el azul da paso al negro porque las moléculas de oxígeno no son lo suficientemente abundantes para hacer que el cielo sea de color azul.
Además, el espacio es un gran vacío, lo que significa que el sonido no puede transmitirse porque las moléculas no están lo suficientemente juntas para que puedan transmitirlo. Sin embargo, eso no quiere decir que el espacio esté vacío. El gas, el polvo y otras partículas de materia flotan alrededor de las áreas "más vacías" del universo, mientras que las regiones más pobladas pueden albergar planetas, estrellas y galaxias.
Nadie sabe exactamente cómo de grande es el espacio. La dificultad surge debido a lo que podemos ver en nuestros detectores. Medimos largas distancias en el espacio en "años luz", que representan la distancia que le lleva a la luz para viajar en un año (aproximadamente 9,3 billones de kilómetros).
Desde la luz que es visible en nuestros telescopios, hemos trazado las galaxias que casi llegan al Big Bang, que se cree que inició nuestro universo hace 13.700 millones de años. Esto significa que podemos "ver" en el espacio a una distancia de casi 13.700 millones de años luz. Sin embargo, los astrónomos no están seguros de si nuestro universo es el único que existe, lo que expone que el espacio podría ser mucho más grande de lo que nos parece.
Para comprender la inmensidad del cosmos, el libro de Mariano Abril Domingo (geodesta militar, ingeniero de caminos y doctor en construcción) titulado “225 preguntas sobre la naturaleza del universo” (Editorial Marcombo) es un fantástico punto donde hacer una parada y repostar para leer sobre todo lo que nos rodea, desde los átomos a las galaxias. Este libro de divulgación científica pretende acercarse al gran público; ante todo curioso, pero no experto mediante explicaciones sobre la naturaleza del universo con todas aquellas cuestiones que “siempre quiso saber, pero nunca se atrevió a plantear”.
Descubrimos algunos de los misterios del universo contenidos en este libro.
¿Qué es una unidad astronómica?
La unidad astronómica es el patrón fundamental de medida utilizado en astronomía para medir distancias dentro del sistema solar, equivalente a la distancia media entre la Tierra y el Sol y aproximadamente unos 150 millones de kilómetros. La primera medida fiable de este valor se la debemos al astrónomo Giovanni Domenico Cassini quien, en 1671, observó la posición del planeta Marte desde distintas posiciones muy distantes, deduciendo la distancia de la Tierra al Sol y, sorprendentemente, obteniendo un valor solo un 7% menor que el que utilizamos actualmente. La Unión Astronómica Internacional adoptó en 2012 el valor de una unidad astronómica en 149.597.870.700 metros.
¿Qué es un pársec?
Un pársec es la distancia desde la que una unidad astronómica es vista bajo un ángulo de un segundo de arco; equivale a solo unos 3 años luz. ¿Por qué usar pársecs para medir distancias? Porque el pársec es la base sobre la que los astrónomos han construido toda la escala del universo conocido. Es tan usual usar esta medida que se emplean también múltiplos como “mega” y “giga” para referirse a un millón o a mil millones de pársecs, respectivamente.
¿Qué es la radiación?
La radiación es la energía que se propaga en forma de ondas electromagnéticas como la que produce un horno de microondas o la que emite un cuerpo muy caliente. Esa energía se transporta por medio de fotones -partículas sin masa-, es decir, se trata de un transporte de energía sin transporte de materia. Así, en sentido estricto, la radiación es la propagación de ondas electromagnéticas, produzcan o no ionización.
¿De qué está hecha la radiación?
Seguro que era tu siguiente pregunta. Pues la radiación... no está hecha de nada, puesto que no tiene nada que ver con la material. Está producida por fotones y los fotones, como recordaremos, son partículas sin masa. Lo que sí podemos decir es que los fotones son los constituyentes básicos del campo electromagnético o, al menos, los responsables de la radiación y se mueven en el vacío a la velocidad de la luz, esto es, a unos 300.000 kilómetros por segundo.
¿Qué son las líneas espectrales?
Las líneas espectrales son características de cada elemento químico y son causadas por la absorción o emisión de fotones cuando un electrón cambia de nivel energético. Teniendo en cuenta la diferencia de energía de los niveles del salto, la radiación electromagnética tendrá una longitud de onda u otra. Para remontarnos a los orígenes, podríamos decir que Isaac Newton fue el primero que habló de ello, cuando descubrió que la luz blanca del Sol se descomponía en los colores del arcoíris al atravesar un prisma.
¿Cuáles son las fuerzas conocidas del universo?
Las cuatro fuerzas conocidas del universo son: la interacción nuclear fuerte (la más intensa pero con un alcance muy corto), la interacción electromagnética (unas cien veces menos intensa que la anterior y con un alcance limitado), la interacción nuclear débil (10 billones de veces menos intensa que la interacción fuerte y con un alcance 1.000 veces menor) y la interacción gravitatoria (tiene un alcance ilimitado pero es 10 elevado a 38 menos intensa que la interacción fuerte), resume Mariano Abril.
¿Qué es la fuerza fuerte?
La interacción nuclear fuerte fundamental es la responsable de mantener unidos al quark y al antiquark que forman un mesón, así como los tres quarks que forman un barión mediante el intercambio de gluones, según describe la cromodinámica cuántica, que es la teoría que apunta todas estas relaciones.
¿Por qué se mueven los planetas?
Los planetas describen una órbita elíptica alrededor del Sol como respuesta a la fuerza de su campo gravitatorio, hablamos de una 'caída' continua hacia el Sol. Y es que solo los objetos sobre los que no actúa ninguna fuerza permanecen en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme. Según decía el famoso físico Stephen Hawking, “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza que actúa sobre el cuerpo; y tiene lugar en la dirección en que se aplica la fuerza”.
¿Cómo se mueven los planetas?
Los planetas del sistema solar y, en general, todos los objetos que se encuentren en el campo gravitatorio de una estrella, describen dos tipos de movimientos: el de rotación -sobre sí mismos- y el de traslación– alrededor de la estrella. Así, respecto al de traslación, los planetas se mueven alrededor del Sol describiendo una elipse. Todos los planetas giran en el mismo sentido y lo hacen casi en el mismo plano pero existen algunas excepciones.
¿Cuáles son los límites del sistema solar?
Según las estimaciones, el límite exterior del sistema solar es la nube de Oort, que se extendería hasta una distancia de nada menos que 50.000 unidades astronómicas. Si esta medición es correcta, nuestro sistema solar tendría un radio de prácticamente un año luz. Además, se especula con la existencia de una segunda nube de millones de cometas que podría encontrarse a 50.000 unidades astronómicas del Sol.
¿Cuántas clases de estrellas existen?
Hiparco de Nicea, Norman R. Pogson, Annie J. Cannon, Edward C. Pickering, Ejnar Hertzsprung o Henry N. Russell son algunos de los nombres destacados al intentar responder a esta pregunta. En esencia, existen muchas clases de estrellas. Los astrónomos las clasifican por su brillo aparente, su temperatura superficial y su tamaño y todas ellas se representan en el Diagrama Hertzsprung-Russel. Como ejemplo más cercano, nuestro Sol es una estrella subenana de magnitud -26.7, amarilla y con una temperatura superficial de 5.778 K.
¿Qué son las cefeidas?
Se trata de estrellas supergigantes, muy brillantes de luminosidad aparente variable que se contraen y expanden regularmente y de las que se conoce la relación entre su periodo pulsante y su magnitud absoluta. Debido a que son muy luminosas resultan fácilmente detectables a grandes distancias. Su curva de luz suele ser bastante regular, con un periodo bien definido y amplitud constante. Eso sí, algunas cefeidas pasan por periodos variables como le está sucediendo a la conocida estrella polar.
¿Cómo se forman las galaxias?
Las galaxias se forman a partir de cúmulos estelares abiertos formados, a su vez, por el colapso gravitatorio de nubes moleculares cuando su masa supera un valor crítico conocido como masa de Jeans. Los cúmulos estelares están formado por unas mil estrellas.
¿Qué es el CMB?
El CMB o cosmic microwave background es la radiación de fondo cósmico de microondas originada por el corrimiento al rojo de los fotones de la época en la que el universo se hizo transparente a la luz, que ahora identificamos con la radiación de equilibrio térmico a una temperatura de 2.275 K. En resumidas cuentas, es la radiación fósil del Big Bang y fue descubierta por Penzias y Wilson en 1964.
¿Qué destino le espera al universo?
El destino final del universo dependerá del valor de su densidad media: si la densidad cósmica es menor que la densidad crítica, el universo terminará con la evaporación del último agujero negro en unos 10 elevado a 80 años. Si la densidad es mayor, el final está claro: el universo acabará en una gran y fastuosa implosión.
¿Qué es la curvatura espaciotemporal?
La curvatura espaciotemporal es la deformación que la gravedad produce en el espacio tetradimensional, es decir, las tres dimensiones espaciales conocidas (anchura, altura y profundidad) y la dimensión temporal. Sea como fuere, no podemos determinar la curvatura de nuestro universo porque desconocemos la cantidad de materia y energía que contiene. Por el momento.
¿Qué es la flecha del tiempo?
La flecha del tiempo no es sino la percepción de que el tiempo fluye desde el pasado hacia el futuro. Es lo que podría denominarse, según explica Mariano Abril, como “flecha psicológica del tiempo”. También existen otras flechas: una flecha termodinámica que se relaciona con la entropía de un sistema físico o la flecha cosmológica determinada por la evolución del universo.
¿Por qué las leyes físicas son reversibles?
Como decía Brian Green en “El tejido del cosmos”, todas las leyes físicas apoyan plenamente lo que se conoce como simetría de inversión temporal”. Así, las leyes físicas son reversibles porque se pueden usar tanto para lograr la situación futura a partir de unas condiciones iniciales determinadas al cabo de un tiempo, como para averiguar un hecho pasado que ha producido las condiciones actuales.
¿Qué es la supersimetría?
Según reza en “225 preguntas sobre la naturaleza del universo”, la supersimetría es el ingrediente de simetría que relaciona los bosones con los fermiones. En “La simetría y la belleza del universo” de L. Lederman se expone que “existen muchas ideas sobre lo que podría haber detrás del bosón de Higgs. La más extendida es el concepto de supersimetría o SUSY, cuyo precepto podría conducir finalmente a la unificación de todas las fuerzas de la naturaleza, incluida la gravedad”.
¿Qué es el superespacio?
Esta idea fue propuesta inicialmente por el matemático Theodor Kaluza en 1919 y refinada por el físico Oscar Klein. ¿Qué es? Es un espacio de cuatro dimensiones del que no tenemos experiencia porque se trata de una dimensión extra que se encuentra arrollada o compactada en un bucle minúsculo del orden de la longitud de Planck.
¿Qué es un agujero blanco?
Básicamente es el inverso en el tiempo de un agujero negro. Hablamos de un objeto cósmico hipotético que nace aplicando la reversibilidad de las leyes físicas a las ecuaciones de campo de la Relatividad General. Así las cosas, el agujero blanco es una singularidad en la que nada puede entrar, pero sí deja escapar materia y energía. ¿Podría haber sido el Big Bang un agujero blanco?
¿Qué podría ser la materia oscura?
La materia oscura, esa materia desconocida que no emite luz pero que ejerce atracción gravitatoria sobre la materia ordinaria, podría venir representada por los neutralinos (partícula elemental hipotética de tipo fermiónico) y los axiones (partícula subatómica peculiar y cuya existencia tampoco ha sido demostrada). Si se confirmara la existencia de estas partículas, aparte de resolver el enigma de la materia oscura, también confirmarían las teorías supersimétricas y se resolverían otros problemas del ME.
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