El sábado 21 de octubre tuvo lugar la presentación en Murcia, en el Museo de la Ciencia y el Agua, del libro Cosmología: La ciencia ante el reto del Universo, de Rafael Alemañ Berenguer, docente, investigador, conferenciante y autor de numerosos artículo y libros de divulgación.
Prologado por Francisco José Soler Gil, profesor de Filosofía de la Ciencia de la Universidad de Sevilla, el libro nos habla de las fronteras de la física, sus enigmas y las cuestiones pendientes de resolución. Temas que suscitan un gran interés, tanto en la comunidad científica como entre el público no especializado, tales como la dificultad para unificar la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, la existencia de los multiversos, el misterio de los agujeros negros y los agujeros de gusano, la falta de antimateria en el cosmos o la posibilidad de vida inteligente en otros lugares del universo.
La cosmología, definida por la RAE como la “parte de la astronomía que trata de las leyes generales, del origen y de la evolución del universo”, precisa de las demás ciencias para alcanzar un desarrollo satisfactorio. Por ello el libro proporciona una panorámica de las teorías fundamentales, de los problemas de integración de las mismas, y de las conexiones de todos estos temas con la física de partículas y otros campos adyacentes como la termodinámica y la astrofísica de partículas.
Tras una breve introducción, Rafael Alemañ pasó a comentar algunas de las cuestiones que han producido más debate en el último siglo, como el principal hito de la cosmología moderna: la teoría de la relatividad de Albert Einstein.
El tiempo se puede dividir en láminas, por lo que sería una sucesión de láminas superpuestas. Nuestra sensación de paso de tiempo resulta de asignar instantes a cada una de esas láminas, aunque el flujo de tiempo es una ilusión psicológica: los conceptos de pasado, presente y futuro son términos relativos. El espacio y el tiempo son partes de un bloque tetradimensional, en el que cada punto en el espacio y en el tiempo tiene una posición. Por tanto, la sensación de futuro depende de la perspectiva de cada uno: lo que es pasado para nosotros puede ser futuro para un ser que esté en otra parte de la galaxia.
Imagen: Fuente CC BY-SA 3.0 DEED
Pie de foto: Cono de luz, representación del espacio-tiempo con arreglo a la teoría de la relatividad. Crédito foto: Wikimedia Commons
Otra cuestión de la que se habló y que genera controversia es la relacionada con la física cuántica. Normalmente identificamos la física cuántica con el mundo microscópico (por ejemplo, la desintegración de un átomo de uranio sería un suceso cuántico), pero en la historia del cosmos esta lógica se ha invertido: el universo se expande, y lo que un día fue muy pequeño ahora es gigantesco. Por tanto, el mundo cuántico es importante a efectos cosmológicos.
Al hilo de aplicar la mecánica cuántica al mundo macroscópico, hay que considerar el experimento mental del gato de Schrödinger, que consiste en imaginar a un gato metido dentro de una caja que contiene un peligroso dispositivo, formado por una ampolla de vidrio con veneno y un martillo sujeto sobre la ampolla. El martillo está conectado a un mecanismo detector de partículas alfa; si llega una partícula alfa el martillo cae rompiendo la ampolla con lo que el gato muere; por el contrario, si no llega no ocurre nada y el gato continúa vivo. Al realizar el experimento, se sitúa un átomo radiactivo al lado del detector que tiene un 50% de probabilidades de emitir una partícula alfa en una hora. Pasada una hora, habrá ocurrido uno de los dos sucesos posibles: el átomo ha emitido una partícula alfa o no la ha emitido (la probabilidad de que ocurra una cosa o la otra es la misma). Como resultado de la interacción, en el interior de la caja, el gato está vivo o está muerto, pero no podemos saberlo si no la abrimos para comprobarlo. Si lo que ocurre en el interior de la caja lo intentamos describir aplicando las leyes de la mecánica cuántica, llegamos a una conclusión chocante: el gato vendrá descrito por una función de onda extremadamente compleja resultado de la superposición de dos estados combinados al cincuenta por ciento: «gato vivo» y «gato muerto». Es decir, aplicando el formalismo cuántico, el gato estaría a la vez vivo y muerto; se trataría de dos estados indistinguibles.
La paradoja del gato de Schrödinger nos advierte que no es posible aplicar las leyes de la mecánica cuántica al mundo macroscópico. Aunque se considera una teoría fundamental, en principio aplicable a todas las escalas, no es en absoluto evidente cómo debemos hacerlo cuando consideramos sistemas grandes. Queda abierta la cuestión de por qué los objetos macroscópicos no presentan propiedades cuánticas.
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Otro de los temas candentes de los que habla el libro es el de los multiversos. El Big Bang está considerado como el punto inicial en el que se formó la materia, el espacio y el tiempo. El universo comenzó, pues, como un solo punto y después tuvo lugar la inflación cósmica, una expansión exponencial que se produjo una fracción de segundo después de la gran explosión hace 13.800 millones de años. Después del Big Bang hubo una hiperaceleración de la expansión. Y en esa expansión se produjeros miríadas de universos burbuja, cada una de los cuales contiene su propio universo infinito que se va expandiendo. La tesis de que nuestro universo sea tan solo un ejemplar de una colección de universos con características diferentes resulta muy atractiva (especialmente para la ciencia ficción), pero hay que guardar cautela sobre la misma.
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El profesor Alemañ también comentó el asunto de los agujeros negros, que se forman por el colapso gravitacional de una estrella masiva al final de su tiempo de vida. La gravedad de un agujero negro es tan fuerte que, dentro de él, ningún tipo de partícula, sea material o electromagnética, puede salir, ni siquiera los fotones. Pero esa teoría tiene fallos, por lo que los agujeros negros siguen siendo un misterio. Lo que parece claro, en palabras del autor, es que “hoy día se piensa que casi todas las galaxias poseen en su centro un agujero negro supermasivo, ya que estos objetos parecen haber participado activamente en la formación de las propias galaxias. Si estos objetos son el producto final del colapso de estrellas más masivas que el triple de nuestro Sol, multitud de estrellas deben haberse convertido ya en agujeros negros.”
Respecto a la posibilidad de crear CTC (Curva Temporal Cerrada, que puede imaginarse como una circunferencia en el espacio-tiempo) y utilizarlas como máquinas del tiempo alrededor de agujeros negros en rotación, no hay ninguna CTC que sea físicamente posible; por tanto no cabe la expectativa de viajar en el tiempo.
Otra de las cuestiones discutibles que se trataron en la presentación del libro es la de si estamos solos en el universo o no. Seguramente sí hay vida microbiana, pero la existencia de vida inteligente ya es más complicada.
De los 7 términos de la famosa ecuación del astrónomo estadounidense Frank Drake para calcular la probabilidad de contactar con otras civilizaciones de la Vía Láctea, sólo conocemos el primero de ellos (R*). En su formulación típica, la ecuación se escribe:
N = R* x Fp x Ne x Fl x Fi x Fc x L
Donde N simboliza el número de civilizaciones alienígenas para comunicarse fuera de su planeta; R* es el número de estrellas que nacen en nuestra galaxia cada año; Fp es la fracción de esas estrellas con planetas a su alrededor; Ne es el número de planetas situados en la ecosfera, esto es, la zona óptima para la vida; Fl es la fracción de estos planetas que pueden desarrollar vida; Fi es la fracción de planetas donde evoluciona la vida inteligente; Fc, los planetas donde la vida inteligente alcanza un desarrollo tecnológico que permita la comunicación interestelar; y L, la persistencia, es decir, el tiempo que una civilización con ese nivel tecnológico sobrevive. Las civilizaciones nacen, sobreviven durante un breve período cósmico y se extinguen. La probabilidad de que dos civilizaciones coincidan en el tiempo es muy pequeña. Y aunque coincidan, las distancias interestelares son tan grandes, que la probabilidad de comunicación durante su existencia es casi nula.
Por otro lado la exobiología, que estudia la vida originaria fuera de la Tierra, puede rastrear trozos del universo que caen en nuestro planeta, como el meteorito marciano ALH84001, recogido en la Antártida en 1984, que mostraba un alineamiento de glóbulos identificados por algunos investigadores como el residuo fósil de una bacteria marciana ancestral. Pero ese microcuerpo presenta un aspecto compatible también con morfologías producto de procesos inorgánicos. Por tanto, hoy por hoy no hay evidencias de vida fuera de la Tierra.
Y con la cuestión de si estamos solos en el universo y los retos de futuro que se plantea la cosmología, el autor nos invitó a seguir profundizando en los temas esbozados.
María Victoria Ruiz Cartagena
El viernes 8 de septiembre, dentro de la programación de la Feria de Murcia, el Museo de la Ciencia y el Agua organizó el espectáculo astronómico Lo que (no) se ve, una representación transdisciplinar que establece vínculos con las artes, la filosofía, el feminismo y otros temas de actualidad como la crisis energética o la contaminación lumínica.
Protagonizado por Fernando de Retes -astrofísico, actor y co-director de la obra-, la compañía Cuartoymitad nos demostró que el teatro combina con todo, y que la dramaturgia puede casar perfectamente con la astronomía. Y prueba de ello es que la plaza de la Ciencia estaba abarrotada de personas de todas las edades, fascinadas por la pasión que transmitía Fernando hablando del cielo nocturno.
El viaje por el universo se inició hablando del Sol, del sistema solar y de algunos de sus planetas, como Saturno, que era observable en el firmamento de esa noche. El divulgador extrajo un láser para señalar la posición del mismo, y lo usó en varias ocasiones a lo largo del espectáculo para buscar diferentes objetos visibles en el cielo de Murcia del 8 de septiembre. Precisamente esta obra, Lo que (no) se ve, es única e irrepetible porque se adapta a cada noche y lugar de representación, lo que le da una magia especial.
Continuamos con algunas constelaciones, como la Osa Mayor (y su asterismo más conocido, el Carro) y la Osa Menor, cuya estrella más visible -la estrella polar- ha ayudado al ser humano a orientarse a lo largo de su historia.
Fernando nos habló de la Estación Espacial Internacional (ISS), que tarda 90 minutos en dar la vuelta al planeta. Compuesta por 7 tripulantes, es el laboratorio espacial más grande, una colaboración internacional inmensa dedicada a la investigación científica. Se puede visitar por dentro con un tour virtual diseñado por la Agencia Espacial Europea (ESA): https://esamultimedia.esa.int/multimedia/virtual-tour-iss/
El comunicador también reivindicó algunas figuras maltratadas por la historia, como la astrónoma Henrietta Swan Leavitt, bastante desconocida durante mucho tiempo y que sin embargo proporcionó una regla cósmica para medir el tamaño real del universo; o Giordano Bruno, el astrónomo y filósofo quemado en la hoguera por defender el heliocentrismo o la infinitud del universo.
La belleza del cielo quedó patente en numerosas imágenes, como las del cúmulo de Hércules, un conjunto esférico de estrellas de la constelación de Hércules, o las de la Vía Láctea, cuyas estrellas están siendo cartografiadas por la ESA en su misión Gaia.
Por último, Fernando nos hizo reflexionar sobre la grandeza del universo y la importancia de cuidar nuestro planeta para que seamos más conscientes de los desafíos a los que se enfrenta el ser humano. En definitiva, y a juzgar por la afluencia de público y el entusiasmo con el que despidieron al presentador, fue una noche en la que de forma divertida aprendimos a mirar con asombro el cielo de ese 8 de septiembre, cuyo planisferio, en el momento de finalización del espectáculo y para nuestra latitud, podéis encontrar aquí:
https://www.cuartoymitadteatro.com/loquenoseve-Murcia-2023/
Maria Victoria Ruiz
Os presentamos los eventos astronómicos destacados de este mes:
9 de Septiembre
LLUVIA DE METEORITOS
No son tan famosas como las Perseidas de Agosto pero el 9 de Septiembre en cielos despejados podrá verse el pico más elevado de lluvia de meteoritos llamados ε-Perseidas en una densidad de 5 por hora. Para una correcta visualización hay que buscar el área general de la constelación de Perseo, cielo suroeste.
18 de Septiembre
MÁXIMO BRILLO DE VENUS
Antes de que Venus se acerque al sol hasta aparecer en el cielo de la tarde tendrá una trayectoria donde alcanzará su máximo brillo el 18 de septiembre en el cielo de la mañana.
19 de Septiembre
SATURNO Y EL SOL ESTARÁN OPUESTOS
Saturno es el planeta más lejano y para su visualización son necesarios un telescopio y una aplicación de búsqueda de estrellas. Estas son las fechas adecuadas para su observación porque es cuando recibe más luz solar.
22 de Septiembre
EQUINOCCIO DE OTOÑO
El equinoccio señala el punto en el que la Tierra experimenta duraciones iguales de día y de noche. Es en esta fecha cuando el sol se coloca en el plano del Ecuador celeste y marca el inicio de la estación otoñal.
23 de Septiembre
MERCURIO
Durante la primera quincena de septiembre Mercurio está tan cerca del Sol que es muy complicado poder distinguirlo. A partir de ese momento será visible justo antes del amanecer, cada día un poquito más lejos del Sol hasta que llegue a su pico el 23 de septiembre.
26 de Septiembre
SATURNO Y LA LUNA EN APROXIMACIÓN CERCANA
En la noche del 26 de septiembre, la Luna y Saturno aparecerán separados por una distancia de 2°25′.
Juan Javier Martí
En nuestro anterior paseo por el cielo hablamos de los cuerpos celestes visibles, pero no mencionamos nada de esos personajes mitológicos que lo inundan todas las noches, las constelaciones. Nos sumergimos en algunas de las que estarán visibles durante las próximas semanas. Dejamos la ciencia a un lado y os proponemos que despertéis vuestra imaginación descubriendo las historias que las acompañan.
A lo largo de la historia de la humanidad las distintas civilizaciones han imaginado sus propios personajes e historias: historias de héroes, de animales fantásticos o de meros mortales que podemos encontrar en el cielo nocturno. La mejor manera de comenzar es buscar las siete estrellas más visibles de la Osa Mayor, las que se conocen como el carro o el cucharón. Partiendo de dos de sus estrellas, Dubhe y Merak (conocidas en alguna cultura como “el puntero”), basta prolongar la distancia que las separa hacia la “apertura” del cucharón para dar con la estrella más famosa del cielo, la estrella Polar, la estrella que indica el punto cardinal del Norte.
Su leyenda: Zeus se enamoró de Calisto, ninfa de la diosa Artemisa. Para conseguir su amor se convirtió en ninfa. Hera, la esposa de Zeus, ofendida con lo ocurrido entre Zeus y Calisto decidió castigarla convirtiéndola en osa y dejar huérfano a su hijo. Pasado algún tiempo, su hijo salió a cazar, y sin saberlo, intentó cazar a su propia madre. Zeus al ver lo que iba a suceder, decidió convertirlos en estrellas y subirlos a los cielos para que, madre e hijo, pudieran vivir para siempre juntos y a salvo. Hera, sabiendo que ya no podría hacerles daño, le pidió a Poseidón que les prohibiera bajar hasta los océanos a beber como hacen el resto de las constelaciones.
Serpenteando entre ellas podemos observar la constelación de Dragón. Su cabeza la forman cuatro estrellas que recuerdan a una cometa. Su estrella más brillante, Thuban, fue la que marcaba el norte hace unos 5000 años a los antiguos egipcios.
Una de sus leyendas nos habla del dragón Ladón, muerto por el gran Hércules. Se le encargó que robara las manzanas de oro del árbol de Gea, diosa de la Tierra y Ladón era el encargado de custodiarlas. Muy certeramente, el héroe disparo una flecha matando al dragón y permitiendo así que Atlas robara las preciadas frutas. Hera, airada por el atropello cometido por Hércules, convirtió al dragón en estrellas y lo colocó en el firmamento.
Otro animal legendario que podemos ver en los cielos primaverales es Leo, una de las doce constelaciones zodiacales. Para localizarlo en el cielo solo deberemos seguir las estrellas “puntero” de la Osa mayor en sentido contrario, es decir, hacia el sur. La parte más visible de esta constelación tiene forma de signo de interrogación.
Leo vivía en los bosques de Nemea y se dedicaba a asolar los campos, devorando personas y animales. Los dioses del Olimpo decidieron encargarle al gran héroe Hércules que lo matase. El gran héroe ideó un plan para deshacerse del león. Sabiendo que su piel era tan gruesa que nada la atravesaba, Hércules tapó la entrada de la cueva donde dormía el león y mientras dormía plácidamente, lo agarró y lo ahogó. Le quitó la piel y se la puso de capa y la cabeza a modo de casco. Zeus, como forma de honrar a su hijo, decidió premiarlo colocando al león entre las estrellas.
Tras Leo podemos observar otro signo del zodiaco, Virgo. La manera más sencilla de encontrar esta gran constelación es continuando la cola de la Osa Mayor. Así hallaremos la estrella Espiga, que Virgo sujeta con su mano.
La constelación de Virgo se inspira en la leyenda griega sobre una madre llamada Deméter, diosa de los cultivos, la vegetación, la fertilidad y la cosecha. Su hija, Perséfone, fue secuestrada por Hades mientras recogía flores. Esta tomó represalias haciendo que el crecimiento de todas las plantas y brotes se detuviera. Ante tales eventos, Zeus tuvo que pedir a la diosa Hécate que arbitrara una solución entre Hades y Deméter. Tras oír a ambas partes, dictaminó que si Perséfone no comía nada mientras estaba en el reino de los muertos, podría ser devuelta a su madre. Desafortunadamente, Perséfone comió algunas semillas de granada mientras estaba secuestrada.
Pero Deméter no se dio por vencida y persistió con la suspensión del crecimiento de las plantas hasta que Zeus interfirió de nuevo. Ordenó que Perséfone permaneciera con Hades solo durante tres meses al año y el resto del año podría volver con su madre. Durante los tres meses con Hades, el crecimiento de las plantas se para, que es el invierno. La aparición de la constelación en la primavera señala el regreso de Perséfone junto a su madre Deméter y el nuevo crecimiento de los cultivos.
Si nos fijamos con atención en nuestro recorrido entre la Osa Mayor y Virgo, pasamos por una estrella bastante visible, Arturo, que pertenece a la constelación de Boyero. Dicha constelación tiene forma de cometa.
Ícaro, que había aprendido el cultivo de la vid del dios Dioniso, invitó a unos labradores a probarlo. Estos bebieron demasiado y se despertaron la mañana siguiente con tal malestar que supusieron que Icario había tratado de envenenarlos y por esto fue asesinado. Dioniso colocó a Ícaro en las estrellas para honrarlo. O podría tratarse de un labrador que manejó los bueyes en la constelación Osa Mayor utilizando sus dos perros Chara y Asterión (de la constelación Canes Venatici). Los bueyes fueron atados al eje polar y la acción de Bootes mantuvo los cielos en la rotación constante.
Y como despedida, un fragmento de un poema de Neruda:
“Asomando a la noche
en la terraza
de un rascacielos altísimo y amargo
pude tocar la bóveda nocturna
y en un acto de amor extraordinario
me apoderé de una celeste estrella.
Negra estaba la noche
y yo me deslizaba
por la calle
con la estrella robada en el bolsillo.
De cristal tembloroso
parecía
y era
de pronto
como si Ilevara
un paquete de hielo
o una espada de arcángel en el cinto.
La guardé
temeroso
debajo de la cama
para que no la descubriera nadie,
pero su luz
atravesó
primero
la lana del colchón,
luego
las tejas,
el techo de mi casa.”
(Oda a una estrella)
Son descubrimientos que nos han hecho replantearnos muchos de los conocimientos que teníamos hasta ahora y que han tenido un enorme impacto en la investigación astronómica. Además, muestran cómo el afán de conocimiento del ser humano siempre va un paso más allá y parece no conocer límites.
1 – Messenger se convirtió en la primera sonda en orbitar Mercurio. Entró en órbita alrededor de dicho planeta el 18 de marzo de 2011 y su periodo de observación orbital fue de un año terrestre.
2 – Se ha obtenido la vista óptica más profunda del espacio: el Campo Profundo Extremo del telescópio espacial Hubble. Sucedió en 2012 y es la imagen del espacio profundo más alejado que hemos podido observar hasta el momento.
3 – El telescopio espacial Planck capturó la imagen con más detalle del Universo antiguo: se ha podido observar la primera luz existente. Tuvo lugar 380.000 años después del Big Bang. El descubrimiento de Planck se publicó oficialmente en 2012.
4 – En septiembre de 2013 la NASA informó que la sonda Voyager 1 es el primer objeto creado por el ser humano en alcanzar el espacio interestelar. En 2018 la sonda Voyager 2 también salió del sistema solar. La Humanidad es oficialmente interestelar.
5 – Se produjo el aterrizaje de la sonda Philae en un cometa, en este caso el Churyumov-Gerasimenko 67P. Esta sonda consiguió una gran cantidad de información y de imágenes del mismo, cambiando muchas de las creencias que se tenían sobre la composición de estos cuerpos. Fue en 2014.
6 – La NASA puso a la sonda Dawn en órbita del planeta enano Ceres en marzo de 2015. Obtuvo imágenes del mismo de una resolución nunca antes conseguida. Se descubrieron manchas blanquecinas en su superficie, que podían estar relacionadas con altas concentraciones de sales.
7 – En febrero de 2016 se hizo pública la primera detección de ondas gravitacionales a través del observatorio LIGO, que confirmaban en la práctica la teoría de la relatividad general de Einstein. En junio de ese mismo año se anunció la segunda detección, proveniente de la colisión entre dos agujeros negros.
8 – En agosto de 2016 fue anunciado el descubrimiento de un planeta terrestre en la órbita de Próxima Centauri, la estrella más cercana al sistema solar. Además este planeta se encuentra en la zona de habitabilidad.
9 – En 2017 la NASA confirmó que en el océano líquido del interior de Encélado, el sexto satélite más grande de Saturno, se reúnen varios de los elementos necesarios para la formación de la vida y de la existencia de pequeños ecosistemas microbianos.
10 – Se han observado por primera vez dos objetos interestelares que visitan el sistema solar: el asteroide Oumuamua y el cometa Borisov, en 2017 y 2019 respectivamente.
11 – En 2017 se anunció que se habían observado cuatro exoplanetas orbitando alrededor de la estrella TRAPPIST-1 que podían cumplir las condiciones necesarias para tener agua en superficie. Tres de esos planetas son de un tamaño y composición similar a nuestro planeta. Se sitúan a 39 años luz de la Tierra.
12 – La colaboración científica hizo posible obtener la primera imagen de un agujero negro supermasivo. Se encuentra en el centro de la galaxia M87, a más de 55 millones de años luz del sistema solar, y fue posible gracias a la creación de un consorcio internacional. Fue el hito científico más importante de 2019.
El sábado día 20 julio se cumplen 50 años desde que Neil Armstrong y Buzz Aldrin fueran las primeras personas en pisar la Luna. Un auténtico hito de la exploración espacial que además supuso un punto y aparte en la carrera espacial en la que estaban inmersos por aquel entonces Estados Unidos y la Unión Soviética. Repasamos algunas curiosidades y anécdotas que a lo mejor no conocíais de la misión Apolo 11 para celebrar esta importante efeméride:
Podréis acompañarnos en las sesiones especiales de Planetario «Aniversario del Apolo 11» los jueves de julio (19 horas) y los miércoles de agosto (13 horas), en las que comentaremos estas y otras curiosidades.
