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Tres buenas razones para creer en extraterrestres

Por Ester Lázaro* y Mar Gulis (CSIC)

¿Quién no ha fantaseado alguna vez con la existencia de vida más allá de nuestro planeta? Si, como la ciencia ha demostrado, la Tierra no es el centro del universo y los seres humanos no somos el centro de la creación, ¿por qué no puede haber otras tierras habitadas por organismos similares o diferentes a los terrestres?

Es cierto que, hoy por hoy, la única vida que conocemos es la de este planeta, pero hay fuertes argumentos a favor de la existencia de vida extraterrestre. Aquí te presentamos tres de ellos.

Planetas y satélites

1. El universo es enorme y, como dijo Carl Sagan, “si solo estamos nosotros, sería un auténtico desperdicio de espacio”. En nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay entre 100.000 y 400.000 millones de estrellas. Si ca­da una tuviera un sistema planetario como nuestro sistema solar, el número de planetas podría acercarse al billón. Pero la Vía Láctea es solo una de las aproximadamente 100.000 millones de galaxias que hay en el universo, así que el número de planetas extrasolares podría supe­rar las decenas o los cientos de miles de trillones, una cifra casi imposible de concebir por la mente humana. Si, además, tenemos en cuenta que muchos de esos planetas podrían tener sus propias lunas, el número de escenarios capaces de albergar vida sería aún mayor. Aunque este razonamiento pueda parecer meramente estadístico, con tantos planetas y satélites, ¿cómo es posible que no exista vida en alguno de ellos?

2. Algunos de los ingredientes básicos de la vida son muy comunes en el cosmos. La vida terrestre se ha desarrollado fundamentalmente a partir del carbono y su combinación con el hidrógeno, el nitróge­no, el oxígeno, el fósforo y el azufre, elementos que se agrupan en el acrónimo CHONPS. No parece una casualidad: el hidrógeno, el oxígeno y el carbono se encuentran entre los ocho elementos más abundantes del universo y se combinan en moléculas orgánicas que están presentes en todo el cosmos. De hecho, hasta el momento hemos sido capaces de detectar más de un centenar de tipos distintos de moléculas orgánicas en el espacio; entre ellas, el aminoácido más simple: la glicina.

3. La vida es mucho más robusta de lo que pensábamos hace unas décadas. Durante mucho tiempo se creyó que la vida era un fenómeno muy frágil, que solo podía desa­rrollarse en el rango de condiciones que nos resultan más fa­vorables a los seres humanos. Es decir, temperaturas y presiones moderadas, agua en abundancia y algún tipo de protección frente a la radiación. Todo esto cambió con el descubrimiento de los extremófilos: organismos (microorganismos en su mayor parte) que vi­ven en condiciones fisicoquímicas próximas a los límites compatibles con los procesos biológicos.

Algunos de sus hábitats más ex­tremos son las proximidades de las chimeneas volcánicas submarinas, donde se combinan temperaturas muy elevadas con presiones muy altas; desiertos tan secos y áridos como el de Atacama; el agua ácida y rica en metales pesados de algunos ríos, como río Tinto, en la península ibérica; salinas o las aguas a temperaturas bajísi­mas que existen bajo el hielo de la Antártida.

Conan

‘Deinococcus radiodurans’, también conocida como Conan, la bacteria invencible, puede soportar dosis de radiación gamma hasta 1.500 veces mayores que las que causarían la muerte humana. / Wikipedia.

Desde su hallazgo, el estudio de estos organismos ha sido una pieza esencial de la astro­biología, ya que entender las soluciones que los extremófilos han adoptado para sobrevivir en condiciones aparentemente inhóspitas resulta muy útil a la hora de imaginar la vida en otros lugares del cosmos.

Planetas diferentes, formas de vida distintas

Estos argumentos implican que la búsqueda de vida extraterrestre no debería limitarse a localizar escenarios similares a la Tierra.

Si echamos la vista atrás veremos que nuestro planeta no siempre ha sido como es ahora y, sin embargo, ha albergado vida desde hace más de 3.500 millones de años. En sus inicios, la Tierra estaba cubierta de lava y las elevadas temperaturas no permitían la existencia de agua líquida en su superficie. Pero, poco a poco, se fue enfriando y el vapor de agua pudo condensarse y caer en forma de lluvia para formar los primeros océanos. El oxígeno no estuvo presente en la atmósfera en cantidades apreciables hasta hace unos 2.000 millones de años. Mucho antes de esa fecha, la vida ya había sido capaz de abrirse camino y, aunque no había pasado del estado microscópico, ya poseía todas las propiedades que caracterizan a la vida actual.

Por tanto, la vida podría existir en escenarios muy distintos a la Tierra actual y, si así fuera, lo esperable es que fuese muy diferente de la que conocemos. Por ejemplo, a pesar de su diversidad, la vida terrestre ‘solo’ es capaz de obtener energía de la luz solar (organismos fotótrofos), de las reacciones químicas que ocurren en el ambiente (qumiótrofos) o de otros organismos que la han almacenado en las moléculas que forman sus estructuras corporales (heterótrofos). Sin embargo, nada impide imaginar formas de vida que utilicen otras fuentes de energía, como la energía térmica, la eólica o la gravitatoria.

Planeta y estrella

Tampoco podemos descartar la existencia de organismos simples con una química muy diferente a la de la vida terrestre. Aunque poco probable, en condiciones muy determinadas, podrían existir formas de vida simples basadas en el silicio en lugar del carbono o seres que no utilizaran agua en su metabolismo, sino amoniaco, nitrógeno o metano líquidos, estado en el que estas sustancias se encuentran cuando las temperaturas son muy bajas.

En cualquier caso, estas posibilidades hacen mucho más probable encontrar formas de vida simple que vida inteligente. Esto no quiere decir que la vida inteligente extraterrestre no pueda existir, sino que será menos abundante que otras formas de vida porque la aparición de inteligencia requiere un grado de complejidad biológica que precisa tiempos mucho más largos para surgir.

¿Seríamos capaces de reconocer la vida extraterrestre?

Por último, las diferentes formas que podría tener la vida nos plantean un interrogante muy particular: ¿sabríamos reconocer esa vida que ha surgido y evolucionado en condiciones tan distintas de la vida que conocemos?

Aunque la vida en la Tierra sea enormemente diversa, todos los organismos terrestres compartimos rasgos comunes, como estar organizados en células y estar constituidos por cuatro macromoléculas principales: proteínas, glúcidos, lípidos y ácidos nucleicos. ¿Debemos interpretar nuestros rasgos comunes como propiedades esenciales de la vida o simplemente como la mejor solu­ción para prosperar en el ambiente de nuestro planeta?

Para en­tender qué es lo esencial de la vida, necesitaríamos poder comparar la vida terrestre con otra vida que tuviera un origen diferente. El resultado de esa comparación sería un hallazgo de gran trascendencia para comprender qué es realmente la vida y cuál es su significado en la evolución del universo. Así pues, tendremos que seguir buscando.

* Ester Lázaro Lázaro es investigadora del CSIC en el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), donde dirige el grupo de Estudios de evolución experimental con virus y microorganismos, y autora del libro La vida y su búsqueda más allá de la Tierra (CSIC-Catarata), en el que está basado este post.

 

Copérnico: el canónigo que revolucionó el mundo después de muerto

Por Pedro Meseguer* (CSIC)

En los talleres de narrativa se insiste en que, en un relato, el autor o la autora ha de proporcionar una forma original de ver el mundo. Pero eso no es exclusivo de la literatura, ni siquiera de las humanidades: también sucede en la ciencia. Este año se cumple el 550 aniversario del nacimiento de Nicolás Copérnico (1473-1543), un personaje esencial en la renovación astronómica de los siglos XVI y XVII. Revolucionó la ciencia europea (entonces se denominaba “filosofía natural”) porque tuvo el atrevimiento de romper con el pasado al interpretar el movimiento de los astros de una manera inédita, diferente.

Astrónomo Copérnico, de Jan Matejko (1873)

Astrónomo, canónigo y médico

Nacido en Torun (Polonia), Nicolás era el menor de cuatro hermanos. Su madre murió a los pocos años y, cuando él había cumplido diez, también falleció su padre. De su educación se ocupó su tío Lucas, un duro sacerdote canónigo en una ciudad vecina. En la universidad de Cracovia estudió astronomía, y entró en contacto con el modelo geocéntrico —en donde el Sol giraba en torno a la Tierra— de Ptolomeo, aunque Copérnico se sentía incómodo con él. Viajó a Italia y continuó su formación en la universidad de Bolonia. Y posiblemente allí tuvo una revelación —en su libro Copérnico, John Banville la cuenta así—: “…había estado analizando el problema desde una perspectiva errónea […]. Si consideraba al Sol como el centro de un universo inmenso, los fenómenos observados en los movimientos de los planetas que habían intrigado a los astrónomos durante milenios, se volvían perfectamente racionales y evidentes…”.

A partir de ese momento, Copérnico se ocupó en construir un nuevo modelo astronómico con el Sol en el centro, en torno al cual giraban los planetas en órbitas circulares. Sin embargo, difundió sus concepciones con mucha cautela, tanta que también podría decirse que las escondió. Volvió de Italia y siendo seglar consiguió una canonjía en Fraudenburg con la ayuda de su tío el entonces obispo Lucas —había ascendido—, que gobernaba Ermeland (un protectorado del reino de Polonia). Allí se dedicó a las obligaciones de trabajo mientras cultivaba en privado su modelo astronómico. También ejerció la medicina y solventó cuestiones económicas.

Pero, años después de la experiencia italiana, publicó su Commentariolus, un cuadernillo resumen de sus ideas que lanzó a modo de ‘globo sonda’ y que, para su tranquilidad, no generó reacciones adversas. Al final de su vida, urgido desde varias instancias, se avino a publicar su modelo de forma completa. Su libro De revolutionibus orbitum coelestium (Sobre las revoluciones de las esferas celestes) vio la luz en 1543, muy cercano al día de su muerte.

Un libro que inspiró a Kepler, Galileo y Newton

Antes de Copérnico, imperaba el arquetipo astronómico geocéntrico desarrollado por Ptolomeo en el siglo II. Era un modelo farragoso, ya que obligaba a utilizar epiciclos para encajar las observaciones. Sin embargo, tenía una ventaja extracientífica: al colocar la Tierra inmóvil, con los planetas y el Sol girando en torno a ella, se reforzaba el concepto del ser humano como el centro de la creación. La iglesia católica hallaba adecuada esta interpretación en consonancia con El libro del Génesis: el universo conocido giraba en torno a la más excelsa obra de Dios, el ser que habitaba la Tierra.

Cuando su libro De revolutionibus se extendió, Copérnico ya había muerto. Esta circunstancia fue beneficiosa no solo para él, que obviamente no fue perseguido, sino para la obra misma, porque permaneció como una mera hipótesis: el libro era muy técnico, comprensible únicamente por astrónomos avanzados y solo entró en el índice de libros prohibidos tras el proceso a Galileo.

Esto permitió que astrónomos posteriores como Johannes Kepler (1571-1630) o Galileo Galilei (1564-1642) pudieran formarse con ese modelo y después realizar aportaciones muy relevantes. Basándose en él y manejando una buena cantidad de observaciones, Kepler postuló sus tres leyes: los planetas describían órbitas elípticas con el Sol en uno de sus focos, barrían áreas iguales en tiempos iguales y los cuadrados de los periodos de las órbitas eran proporcionales al cubo de sus distancias al Sol.

Galileo alcanzó a ir más allá: con el telescopio de su invención —a partir de un prototipo desarrollado por un constructor de lentes holandés— descubrió los satélites de Júpiter, que orbitaban en torno al planeta. Eso era más de lo que la iglesia católica podía soportar. Kepler, un luterano en reinos católicos, estaba lejos de Roma, pero Galileo se hallaba en Italia, cerca del Papa. Fue procesado por la Inquisición, pero astrónomos ulteriores trabajaron a partir de sus resultados. En particular, Newton (1642-1727) descubrió la ley de la gravitación universal apoyándose, entre otros, en las contribuciones de Kepler y Galileo.

Modelo heliocéntrico propuesto por Copérnico

Los mitos caen de su pedestal

En dos centurias el modelo geocéntrico fue reemplazado por el heliocéntrico. Además, la observación del Sol o de las estrellas se popularizó en los siglos siguientes por la navegación marítima. Esto estimuló una formación astronómica básica en donde la experimentación jugaba un papel central y a su vez consolidó la aceptación general del modelo heliocéntrico.

El impacto de las ideas lanzadas por Copérnico fue enorme, tanto en el nivel científico como en el filosófico, y de larga permanencia. La Tierra dejaba de ser el centro del universo: era un astro más, sometida a las mismas leyes que los demás cuerpos celestes.

Esa concepción estaba a un paso de que el ser humano también cayera de su pedestal, lo que sucedió con las obras de medicina que lo asemejaban a otros seres vivientes. En su libro Los errantes, Olga Tokarczuk (Premio Nobel de Literatura 2018) lo refleja muy bien: “La nueva era comenzó […] en aquel año cuando aparecieron […] De revolutionibus orbitum coelestium de Copérnico y […] De humanis corporis fabrica de Vesalio. Naturalmente, estos libros no lo contenían todo […] Sin embargo, los mapas del mundo, tanto el exterior como en interior, ya estaban trazados”.

Así, en 1543 se sentaron las bases de lo que sería la ciencia moderna. Comenzó un proceso de desmitificación progresiva, que se inició cuando la Tierra dejó de ser el centro del universo, siguió con el ser humano abandonando la cúspide de la creación, continuó con una Europa descabalgada del centro del mundo y llega hasta nuestros días. Una evolución que arrancó con las investigaciones de Copérnico y se ha propagado hasta hoy, donde es moneda corriente cuestionar los roles que han sido dominantes durante siglos en nuestra visión del mundo.

 

*Pedro Meseguer es investigador en el Instituto de Investigación en Inteligencia Artificial del CSIC.

Dibujos animados, series, títeres… Más de 10 propuestas del CSIC para estos días sin cole

Por Mar Gulis (CSIC)

Faltan meses para que niñas y niños vuelvan al cole y recuperen sus rutinas. Mientras tanto, ¿qué hacer? ¿Cómo rellenar tantas horas de ocio? Muchos padres y madres llevan semanas haciéndose estas preguntas. Desde este blog os hemos contado los recursos y canales virtuales a los que podéis acceder para satisfacer vuestra curiosidad científica. Pero también queremos acercar la ciencia al público infantil. Aquí os damos algunas ideas para que la chavalada pueda entretenerse y aprender al mismo tiempo.

Distintos institutos del CSIC ponen a vuestra disposición materiales que combinan contenidos científicos con formatos atractivos para la gente menuda. Dibujos animados, todo tipo de audiovisuales con música e ilustraciones, marionetas, cortometrajes y hasta juegos online os esperan en varias webs vinculadas al CSIC y sus centros de investigación.

Si disponéis de ordenador u otro dispositivo y conexión a internet en casa, accederéis a un abanico de recursos para para que vuestros familiares más jóvenes aprendan de forma divertida sobre cambio climático, galaxias, arqueología o electromagnetismo, entre otros muchos temas. En este post os detallamos algunas opciones que encontraréis a golpe de click. Empezamos por las edades más tempranas:

Fragmento de 'Una aventura en la Prehistoria', de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Una aventura en la Prehistoria’, de Kids.CSIC.

Dibujos, marionetas y medio marino (a partir de 3 años)

Para los más pequeños, el Instituto de Investigaciones Marinas cuenta con sus Kaleid@labs, una serie de vídeos cortos sonorizados solo con música donde se alternan ilustraciones, títeres realizados por estudiantes de Infantil y Primaria e imágenes de investigación del medio marino. De forma fluida y amena, y sin pasar por alto cuestiones duras de pelar como la contaminación o el calentamiento global, acercan a este público el complejo mundo de la práctica científica.

El mismo instituto también os lleva de paseo subacuático a recorrer la biodiversidad oceánica con su Safari submarino por aguas gallegas y aguas del mundo, igualmente conformado por música e imágenes. Además, en su página web #quedaNaCasa encontraréis muchos otros recursos y materiales didácticos.

Kaleid@labs

Portada de la serie Kaleid@labs, del IIM.

¡Que vivan los dibujos animados! (a partir de 4 años)

El CSIC dispone de un buen repertorio de dibujos animados con abundante contenido didáctico. Preparad las palomitas porque aquí os damos unas cuantas pistas:

Si queréis acercaros a las ciencias del cosmos, echad un vistazo a los dibujos animados del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), uno de los centros de CSIC dedicados a estudiar el universo. Sus cortometrajes animados contienen grandes dosis de ciencia y humor. Con ellos descubriréis cómo se originaron el Sol y las estrellas, aprenderéis más sobre las galaxias, entenderéis cómo empezó la vida en la Tierra y de qué está hecho el aire que respiramos. También podréis saber más sobre partículas y elementos químicos. La chavalada se familiarizará con conceptos como “zona de habitabilidad” o “contaminación lumínica”, y alucinará con el viaje que hace un fotón desde que sale del Sol hasta que alcanza la superficie de una planta.

Si os atrevéis con la física solar, no os perdáis la serie The QuEST de este mismo instituto, integrante del proyecto del Telescopio Solar Europeo (EST, en sus siglas en inglés). La serie explica los objetos de estudio de este nuevo telescopio solar a través de los astrónomos que los estudiaron por primera vez: Galileo Galilei, George Ellery Hale, Angelo Secchi o John and Mary Evershed. Podéis ver sus episodios online y descargarlos en distintos idiomas.

Imagen the The QuEST

Fragmento del capítulo ‘John and Mary Evershed de la serie The QuEST.

Seguimos con más dibujos animados. El CSIC en la Escuela, un programa orientado a impulsar la ciencia en las primeras etapas del aprendizaje, os ofrece cortometrajes que están acompañados de una guía para el docente y se enmarcan en diferentes itinerarios didácticos: ‘El mundo de las moléculas’, ‘La naturaleza de la luz’, ‘Electromagnetismo’, introducciones a la genética y a la arqueología, o la importancia de la transmisión del conocimiento para el avance de las sociedades. En sus historias remiten a nombres y anécdotas que confeccionan la historia de la ciencia, y en su página web Kids.CSIC cuentan con un apartado especial para biografías, además de incluir juegos y tests interactivos.

Fragmento de Los guisantes informan, de Kids.CSIC

Fragmento de ‘Los guisantes informan’, de Kids.CSIC.

También para pequeñas mentes inquietas, el Instituto de Agroquímicos y Tecnología de Alimentos (IATA) ha realizado una serie de animaciones con las que podéis aprender sobre las bacterias que viven en nuestro intestino, los virus o el gran problema de la contaminación por microplásticos.

Imagen de Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA

Fragmento de ‘Los virus entéricos, de la serie de animaciones del IATA.

Para un poco más mayores (a partir de 7 años)

En la Unidad de Cultura Científica (UCC) del CSIC en Galicia, con la llegada de la cuarentena se pusieron manos a la obra para alimentar la curiosidad científica en estos días de confinamiento. Hablaron con el actor gallego Rony Flamingo y decidieron elaborar esta serie de Píldoras CSIC de conocimiento. De la mano de una divertida ristra de personajes y con referencias locales, estas píldoras os llevarán a los distintos ámbitos de investigación de los centros del CSIC en esta comunidad.

Imagen de Píldoras CSIC de conocimiento

Fragmento de ‘Palmira, domadora profesional (la domesticación vegetal), de la serie Píldoras CSIC de conocimiento de la UCC del CSIC en Galicia.

Si ha llegado el momento de dar un paso más, otra propuesta animada que no os podéis perder es Revoluciones matemáticas. La serie, que cuenta ya con dos temporadas de cuatro capítulos cada una, presenta la vida y obra de grandes matemáticos como Emmy Noether, Isaac Newton, Ada Lovelace, Henri Poincaré o Leonhard Euler, y explica algunos de los problemas que decidieron resolver a través de este lenguaje numérico y universal.

Imagen de Revoluciones matemáticas

Fragmento del capítulo ‘Ada Lovelace’, de la serie Revoluciones matemáticas.

También podéis ver los vídeos del grupo InDi de investigación y divulgación inclusiva de la Institución Milá y Fontanals (IMF), y conocer la iniciativa ‘La Prehistoria contada con marionetas’, o descubrir ‘Hechos y mitos de la Prehistoria’, que apuesta por una ciencia que también sea hecha por personas con discapacidad intelectual.

Si os gustan los espectáculos científicos, asomaos a la iniciativa Ciencia en Navidad, donde, entre otras cosas, podréis disfrutar de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie’.

Portada de la obra de teatro La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad

Portada de la obra de teatro ‘La radiante vida de Marie Curie, dentro de los vídeos del programa Ciencia en Navidad.

Y para mayores de 9 años que sientan atracción por la astrofísica y el universo, el Instituto de Astrofísica de Andalucía ofrece más alternativas: la serie de vídeos divulgativos Deconstruyendo la luz y, con un plus de creatividad, los videoblogs didácticos El diario secreto de Henrietta S. LeavittEl consultorio de Erasmus Cefeido y el Teslablog.

Finalmente, Climate Change. The FAQs, pensado para público a partir de 12 años, es un vídeo en el que científicas y científicos responden a diversas preguntas de estudiantes de Secundaria sobre las causas, las consecuencias y las posibles soluciones del cambio climático.

Si os quedáis con ganas de más, no os perdáis el amplio repertorio de videojuegos y juegos interactivos, recursos didácticos, convocatorias y experimentos creados por el CSIC para el público infantil y juvenil. Podéis encontrar una buena parte de ellos aquí.

¿Cómo suena un agujero negro?

Por Enrique Pérez Montero (CSIC)*

La mayoría de las personas piensan que el sentido de la vista es imprescindible para estudiar los astros, dado que ninguno de los otros cuatro sirven para darnos información sobre ellos.

El gusto, el olfato y el tacto están basados en el contacto directo de nuestros receptores con moléculas y átomos, mientras que el oído requiere que las vibraciones que producen el sonido se transmitan a través de un medio material. Es imposible que una onda sonora sea capaz de surcar el vacío del medio interplanetario, interestelar o intergaláctico para traernos información sobre cuerpos que se encuentran a distancias difíciles de concebir. En cambio, la luz puede atravesar sin problemas ese vacío y traer con ella datos sobre el brillo y el color de las estrellas y las galaxias más lejanas.

agujero negro

Primera imagen real en la historia de un agujero negro. Se trata de un agujero supermasivo ubicado en el centro de la galaxia M87, presentado el 10 de abril de 2019 por el consorcio internacional Telescopio del horizonte de sucesos.

De lo que muchas personas no son conscientes es que la inmensa mayoría de la información que los astrónomos utilizamos para analizar los astros es invisible. Esto se explica en parte por la debilidad de la luz que nos llega del cosmos y que, solo parcialmente, logramos compensar con el uso de telescopios –que recolectan y concentran esa débil señal–, fotografías –que recogen en un tiempo extendido esa luz para su mayor definición– o de la espectroscopia –que ayuda a descomponer la luz por su contenido energético, algo que el ojo es incapaz de hacer por sí mismo más allá de la percepción de los colores–.

Pero es que además la mayoría de la radiación electromagnética emitida por los cuerpos luminosos que hay en el cosmos es imperceptible para el ojo humano, capaz únicamente de captar una estrecha franja de energía llamada luz óptica y que abarca los colores a los que estamos acostumbrados a ver. Afortunadamente, en el último siglo se han desarrollado un gran número de instrumentos para sondear el espacio –muchos de ellos en órbita alrededor de nuestro planeta– y recoger todas esas radiaciones, que van desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.

Entonces, ¿cómo nos las apañamos los astrónomos para analizar esas imágenes si son invisibles? El truco está simplemente en que luego esa información puede traducirse a señales eléctricas que, a su vez, se traducen a un canal que sea perceptible para el científico que las analiza. Normalmente esa traducción se produce usando imágenes que representan esa información en colores y contrastes fácilmente reconocibles. De hecho, casi siempre esas imágenes se modifican para combinar distintos filtros o limpiarlas de otras señales que pueden alterar las medidas que se quieren tomar, o simplemente porque se quiere realzar su belleza, por lo que al final las imágenes no son completamente fieles a la realidad.

Por tanto, debemos siempre distinguir entre lo que los instrumentos precisos miden y la manera en que nosotros nos relacionamos con las medidas que esos instrumentos nos están mostrando: el hecho de ver en una imagen una exposición de una galaxia tomada en rayos X no quiere decir que seamos capaces de ver en rayos X.

En ese caso, ¿qué nos impide hacer esa misma traslación a algún otro canal que podamos percibir? Transformar en sonidos o, dicho de una manera más formal, sonificar los datos astronómicos no solo es posible, sino que en algunas ocasiones puede ser conveniente.

Un ejemplo muy claro lo constituye el poder enseñar conceptos astronómicos a personas con discapacidad visual, que pueden acceder a la información sobre el cosmos a través de los sonidos. En las actividades de divulgación que llevamos a cabo en el proyecto Astroaccesible, que tiene como fin explicar astronomía de una manera inclusiva, hemos enseñado a personas ciegas por vez primera una lluvia de estrellas fugaces, la caída de la noche con la aparición de miles de estrellas o el brillo de una aurora boreal.

De hecho, la sonificación ayuda a entender mejor a las personas que no tienen ningún problema de visión algunos procesos que tienen una variación temporal, como la caída de gas en un agujero negro (escucha el vídeo que aparece a continuación), la evolución de una estrella o la expansión del universo.

Todo esto hace de las sonificaciones un recurso muy inclusivo y rico en matices, ya que podemos usar las distintas características del sonido para transmitir diversos conceptos. Además, en el caso de los sonidos es más fácil darse cuenta de que la elección de los parámetros usados para codificar una señal eléctrica –básicamente, volumen, tono y timbre– es arbitraria y no hay reglas fijas en su utilización; al contrario de lo que ocurre en las imágenes, donde a veces se toman por ciertas muchas características arbitrarias que no están totalmente justificadas en la realidad. Esto hace que las sonificaciones redunden en un mejor juicio crítico con respecto a las medidas y representaciones visuales.

Por otro lado, la utilidad de los sonidos para el análisis de datos astronómicos no se limita solo a su uso con fines educativos o divulgativos. Este recurso está ayudando a algunos astrónomos ciegos de todo el mundo a analizar datos de manera directa. No solo eso, sino que la transformación en sonidos de ciertas medidas ayuda a otros astrónomos a detectar mejor ciertas variaciones dinámicas, así que es un recurso que empieza a extenderse entre los astrónomos que estudian astrosismología o participan en la búsqueda de planetas extrasolares a partir de los tránsitos u ocultaciones (escucha el vídeo que aparece a continuación).

Sin duda, en los próximos años veremos una mayor proliferación de este recurso y pronto nos acostumbraremos a ver las animaciones e imágenes que nos tratan de explicar cómo funciona el universo acompañadas de su correspondiente sonificación, que nos ayudará a entenderlo mejor.

Para saber más:

Proyecto Astroaccesible: http://astroaccesible.iaa.es

Proyecto Cosmonic de sonificación: http://rgb.iaa.es/cosmonic

 

* Enrique Pérez Montero es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA).

Cometas: el terror que vino del cielo

Por Montserrat Villar (CSIC)*

Concebidos como profetas de la muerte, los cometas han inspirado terror en muchas culturas a lo largo de más de veinte siglos. Aparecían de pronto y se mantenían en el cielo durante semanas o incluso meses, perturbando su armonía. Se consideraban portadores de grandes desventuras: lluvias de sangre, animales nacidos con dos cabezas, enfermedades mortales… Una larga lista de horrores fue atribuida a los cometas hasta el Renacimiento. El pavor que causaban impulsó su observación, registro y clasificación para tratar de descifrar su significado y prepararse para las fatalidades que anunciaban.

China, siglo II antes de nuestra era. El aristócrata y político Li Cang, su esposa Xin Zhui y su hijo renacen tras la muerte y emprenden el viaje hacia la inmortalidad. Más de 2000 años después, en la década de 1970, se descubren sus tumbas en el yacimiento arqueológico de Mawangdui. Entre los miles de objetos encontrados, se halla un delicado lienzo de seda manuscrito. Contiene los dibujos de alrededor de 30 cometas, cada uno acompañado por un texto breve que previene sobre el mal concreto que causará (hambruna, derrota en una batalla, epidemia…).

En 1587 se publicaba el manuscrito Libro sobre cometas, con hermosas ilustraciones. El texto, anónimo, describe la materia de los cometas, su conexión con los planetas y su significado según la forma, color y posición. Así, cuando el cometa Aurora aparece sobre oriente habrá sequía, incendios y guerra. En la ilustración, una ciudad es devastada por las llamas bajo su auspicio sangriento. El resplandor de la conflagración ilumina la escena, mientras el brillo de Aurora se refleja en las nubes. El artista, por tanto, identifica los cometas como fenómenos atmosféricos. Diez años antes de la edición de este libro, el Gran Cometa de 1577 apareció en los cielos de Europa asombrando a sus gentes durante semanas. Tras estudiar sus movimientos, el astrónomo danés Tycho Brahe confirmó que se trataba de un acontecimiento celeste situado mucho más allá de la luna, y no de un fenómeno atmosférico, como creían numerosos eruditos de la época.

A principios del siglo XIV un joven pintor florentino rompía con la tradición. Cumpliendo el encargo de decorar el interior de la capilla de los Scrovegni en Pádova (Italia), Giotto de Bondone cubrió sus paredes de maravillosos frescos referentes a la vida de Jesús y de la Virgen María. En La adoración de los Reyes Magos representa la estrella de Belén como un cometa. Es probable que el artista viera el cometa Halley en 1301 y se inspirara en su aspecto. En este caso el mensaje es de esperanza: Cristo ha venido a salvar el mundo. Seis siglos después, en 1985, la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó la misión Giotto, con cuyo nombre rendía tributo al artista. Se acercó a unos 600 kilómetros del cometa Halley, del que obtuvo imágenes espectaculares.

En octubre de 1858 el artista escocés William Dyce pasó unos días de descanso en Pegwell Bay, un popular lugar de vacaciones en la Inglaterra de la Reina Victoria. En su obra Pegwell Bay, Kent – Recuerdo del 5 de Octubre de 1858, el artista representa una escena entrañable en la que su familia pasea por la playa mientras recoge piedras y conchas. El esbozo apenas perceptible del cometa Donati descubierto ese año se aprecia en el cielo de la tarde. Es un elemento más del paisaje, ya no simboliza desgracias venideras: en el siglo XIX los cometas habían perdido su aura de terror. Desde el siglo XVII, las investigaciones de científicos como Edmund Halley habían ido desenmascarando la inocuidad de estos astros. Su significado en la obra de Dyce es aún más profundo: ese trazo sutil en el cielo sugiere que la existencia del ser humano es efímera, casi instantánea.

Obra de la artista rusa Ekaterina Smirnova

Obra de la artista rusa Ekaterina Smirnova

Comenzaba el año 2015 cuando la artista rusa Ekaterina Smirnova aprendía a producir agua pesada mediante electrólisis. Quería conseguir una composición similar a la hallada unos meses antes en forma de hielo en el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko por la misión Rosetta-Philae de la ESA. Con esta agua, Smirnova creó una serie de acuarelas de considerables dimensiones a partir de las imágenes del cometa obtenidas por la exitosa misión. Además, utilizó pigmentos oscuros mezclados a mano para recrear el bajo albedo (capacidad reflectora) de la superficie del cometa. Smirnova se sumerge en la ciencia para crear una obra bella e inspiradora, retrato de un astro distante y frío.

Decía Séneca en sus Cuestiones Naturales en el siglo I: «¡Tan natural es admirar lo nuevo más que lo grande! Lo mismo acontece con los cometas. Si se presenta alguno de estos cuerpos inflamados con forma rara y desacostumbrada, todos quieren saber lo que es; se olvida todo lo demás para ocuparse de él; ignórase si se debe admirar o temblar, porque no faltan gentes que difunden el terror, deduciendo de estos hechos espantosos presagios”. Dos mil años después, el mensaje cifrado de los cometas, esos ‘misteriosos’ cuerpos celestes compuestos por hielo, polvo y rocas que orbitan alrededor del Sol, nos habla de mundos primitivos y helados, del origen del Sistema Solar e incluso, quizás, de la propia vida.

 

* Montserrat Villar es investigadora del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). Coordina ‘Cultura con C de Cosmos’, un proyecto que surge del diálogo entre el estudio del universo y su reflejo en las diferentes manifestaciones artísticas a lo largo de la historia.

El fondo cósmico de microondas, la fotografía más antigua del universo

Galaxia Andrómeda. / Robert Gendler.

Por Pablo Fernández de Salas (CSIC)*

Cuando miramos al cielo nocturno, la mayoría de lo que vemos es un manto negro con algunas estrellas dispersas. Por eso, siempre nos han dicho que el universo está prácticamente vacío.

Sin embargo, en el interior de una galaxia como la nuestra esto no es realmente cierto, ya que en el espacio que media entre las estrellas hay mucho polvo y nubes de gas molecular. Otra cosa distinta es lo que ocurre en el enorme espacio que por lo general separa las galaxias. Sin ir más lejos, Andrómeda, la galaxia más cercana a la Vía Láctea, se encuentra a nada menos que dos millones y medio de años luz. Si alguien nos enviara un mensaje desde allí, ¡tendríamos que esperar un mínimo de dos millones y medio de años para recibirlo! La cantidad de polvo y gas que hay en estas grandes distancias es ridículamente pequeña, y es por ello que decimos que el espacio intergaláctico se encuentra vacío. No obstante, estrictamente hablando, dicho espacio queda muy lejos de no contener nada.

Lo que llena el espacio intergaláctico está presente a lo largo y ancho de todo el universo. Se trata, principalmente, de fotones, las partículas que componen la luz. Comparten el espacio con otras partículas, como por ejemplo los neutrinos, pero los fotones son las más abundantes del universo. Concretamente, hay más de medio millón de fotones en el volumen que ocupa una botella de litro y medio en el ‘vacío’ cósmico. ¿Cómo es posible que, siendo fotones, no los veamos a simple vista?

Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson bajo la antena que descubrió el fondo cósmico de microondas, en Holmdel, Nueva Jersey. / NASA.

La explicación la encontramos en su origen. Los fotones que pueblan el universo se conocen, en su conjunto, como el fondo cósmico de microondas, y son, además de los más abundantes del cosmos, también los más viejos. Proceden de una época en la que el universo tenía menos de medio millón de años. Trescientos ochenta mil años, siendo más precisos, frente a los casi catorce mil millones de años que tiene en la actualidad. ¡Apenas un día en la vida de un ser humano!

Estos fotones, creados cuando el universo era tan joven, sufrieron un proceso que se conoce con el nombre de desacoplamiento. Antes de que esto ocurriera, el cosmos era una especie de ‘sopa traslúcida’, conocida como plasma, en la que los fotones no duraban mucho, ya que se aniquilaban y creaban de nuevo sin descanso debido a sus frecuentes interacciones con electrones y núcleos de elementos ligeros. Sin embargo, cuando la temperatura descendió por debajo de los 3.000 grados, los electrones se hicieron suficientemente lentos como para que los núcleos los capturaran para formar átomos. Eso, a su vez, permitió que los fotones dejaran de chocar constantemente con esas partículas y pudieran emprender un viaje en solitario y en todas las direcciones hasta nuestros días.

satélite Planck

Representación artística del satélite Planck. /
ESA-AOES Medialab.

A lo largo de todos estos años que nos separan, estos fotones se han ido enfriando por culpa de la expansión del universo hasta alcanzar hoy una temperatura de 270 grados bajo cero. Paradójicamente, esto hace que calienten el universo, ya que si no estuvieran en todas partes la temperatura del cosmos se encontraría en el cero absoluto, a menos 273 grados.

Además de enfriarlos, la expansión del universo ha expandido la longitud de onda de estos fotones, por lo que ya no nos llegan en forma de luz –nuestros ojos no pueden verlos–, sino en forma de microondas –que no pueden ser ‘vistas’ pero sí detectadas–. La primera detección de este fondo cósmico de microondas fue realizada de forma más o menos fortuita por Arno Penzias y Robert Woodrow Wilson en 1964 con una descomunal antena. Ambos fueron galardonados con el Premio Nobel de Física.

Desde entonces la comunidad investigadora ha observado estos antiquísimos fotones con satélites como COBE, WMAP o Planck, y con experimentos situados en la superficie de la Tierra. Actualmente, la observación más precisa de las anisotropías del fondo cósmico se la debemos al satélite Planck, que tras cuatro años de operación nos ha permitido tomar la fotografía más antigua del universo.

Antisotropías

Anisotropías del fondo cósmico de microondas medidas por el satélite Planck. La fotografía más antigua del universo. / ESA-Planck Collaboration.

La imagen refleja las minúsculas variaciones –del orden de las cienmilésimas de grado– que existen entre estos fotones según la dirección de la que procedan. Estas pequeñas desviaciones, conocidas como anisotropías, constituyen una fuente de información maravillosa sobre nuestro universo, en especial en sus primeros años de vida. Por ejemplo, permiten estudiar las diferencias en la densidad del plasma cósmico cuando el universo tenía trescientos ochenta mil años, o características de los neutrinos y de la materia oscura ligadas con las propiedades estadísticas de dichas anisotropías, tareas que llevamos a cabo en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia) con datos preliminares obtenidos por el satélite Planck.

 

* Pablo Fernández de Salas es investigador en el Instituto de Física Corpuscular (centro mixto del CSIC y la Universidad de Valencia).

¿Qué tiene que ver la gravedad con la vida en el universo?

Por Carlos Barceló Serón (CSIC)*

La gravitación, el fenómeno por el cual los objetos con masa se atraen entre sí, parece estar detrás de la vitalidad que muestra el universo, es decir, de su capacidad para generar vida.

Remolinos de polvo interestelar en la nebulosa del Águila captados por el telescopio Hubble. Son conocidos como los “pilares de la creación” de la nebulosa, por ser un lugar donde nacen estrellas. / NASA-ESA.

Así ocurre porque la vida tal como la conocemos requiere para su existencia de una gran variedad de elementos químicos. Para que esta complejidad química se haya producido, fue necesario formar primero un ecosistema de estrellas. Es en estos inmensos y potentes hornos donde se generaron los elementos químicos complejos (todos salvo los elementos primordiales generados en fases del universo temprano); incluido el carbono, que es fundamental en los compuestos orgánicos. Es más, algunos elementos pesados solo pudieron formarse en explosiones de tipo nova, supernova o en las colisiones de estrellas de neutrones.

Esto quiere decir que únicamente un medio suficientemente procesado por el nacimiento y muerte de generaciones de estrellas es un terreno abonado para la vida. Y la fuerza suprema responsable de la formación de estrellas es la gravedad. Es ella la que tiende a compactar la materia, aumentando su densidad hasta permitir las reacciones termonucleares responsables del enriquecimiento químico.

Sin embargo, existe otro aspecto todavía más importante que relaciona biología y gravedad, considerada una de las cuatro interacciones físicas fundamentales. Es el hecho de que la gravedad, a través de la generación de estrellas, abre una puerta entrópica en el universo.

¿Qué quiere decir esto? Para entenderlo, hay que saber que la entropía es un concepto fundamental en física de sistemas complejos (gases, fluidos, etc., en general, sistemas con muchos componentes). En la descripción propuesta por Ludwig Boltzmann, la entropía de un sistema es una medida de cómo de ordinaria es la configuración en la que se encuentra entre todas las configuraciones que el sistema podría adoptar. Todos los sistemas físicos conocidos satisfacen la segunda ley de la termodinámica, la cual nos dice que todo sistema evoluciona de lo singular a lo ordinario, es decir, que su entropía y su desorden siempre aumentan.

Restos de una explosión estelar en la nebulosa de Orión. /ALMA (ESO-NAOJ-NRAO), J. Bally-H. Drass et al., via Wikimedia Commons.

Sin embargo, la evolución biológica parece ir a primera vista en contra de esta ley, ya que aparentemente produce de forma progresiva estructuras más organizadas, más singulares. No obstante, esta violación es solo una apariencia y, de hecho, la segunda ley de la termodinámica no se vulnera aquí tampoco. Lo que sucede es que cada disminución de entropía de un sistema vivo se ve compensada con aumentos de entropía en otras partes del sistema total. Nosotros y todos los seres vivos consumimos energía empaquetada de forma singular para devolverla al sistema en forma ordinaria. Al contrario de la visión popular, no funcionamos a base de consumir energía como si de hacerla desaparecer se tratara; nuestros procesos vitales conservan la cantidad de energía. Funcionamos a base de desorganizar la energía. Para poder hacer esto necesitamos que haya fuentes de energía susceptibles de ser desorganizadas. Y un foco caliente –una estrella– en un universo frío proporciona precisamente esta situación.

Todo apunta a que el universo comenzó su andadura a partir de un estado extremadamente singular y que este hecho ha permitido que en la actualidad contenga tal riqueza estructural. Aunque la conexión exacta todavía se nos escape, deberíamos retener la idea de que la gravedad guarda la clave de lo que podría ser el más singular de todos los hechos: el nacimiento entrópico del universo.

 

* Carlos Barceló Serón es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía, autor del libro de divulgación La gravedad (CSIC-Catarata) e impulsor del proyecto audiovisual ‘Territorio gravedad’.

El universo y lo que el ojo humano no ve… o sea, casi todo

Por Enrique Pérez Montero (CSIC)*

¿Qué hace una persona ciega estudiando el universo? Además de investigador en el Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC, soy invidente. Tengo una enfermedad degenerativa de la retina llamada retinosis pigmentaria por la que he ido perdiendo visión, lo que hizo que me afiliara a la ONCE hace ya seis años. Quizá algunos piensen que esta limitación física me impide llevar a cabo mi profesión, pues podría parecer que el sentido de la vista es importante para percibir el universo, pero la realidad es que todos estamos casi igual de ciegos a lo que éste contiene. Eso es algo que hemos descubierto en el último siglo, en el que han aparecido telescopios cada vez mayores, cámaras fotográficas capaces de capturar imágenes imperceptibles a simple vista, detectores sensibles a la luz que el ojo humano no puede ver porque se encuentra en otras frecuencias distintas de la luz visible, como las ondas de radio o los rayos X. Todo ello ha hecho que hayamos descubierto cosas increíbles que hasta hace no tanto ni siquiera éramos capaces de imaginar.

Incluso el ser humano ha puesto en órbita sondas espaciales que pueden visitar otros planetas y satélites de nuestro sistema solar. También hemos lanzado al espacio observatorios que recopilan la luz que no puede atravesar la atmósfera terrestre.

Muchas de las cosas que sabemos del universo las conocemos porque hemos diseñado ojos artificiales que miran más allá de lo que nuestros ojos pueden llegar a ver. No obstante, el universo tiene muchas otras cosas que, ni siquiera con los últimos adelantos técnicos ni los más sensibles telescopios o detectores, podemos observar aún. Os voy a poner cinco ejemplos.

Asteroides. Nuestro sistema solar está plagado de innumerables cuerpos rocosos que son vestigio de la época en que una parte de la nube gaseosa que formó todo el sistema se condensó en pequeños fragmentos orbitando alrededor del Sol. Muchos de ellos se agruparon en objetos cada vez mayores que dieron lugar a los planetas y sus satélites, pero otros muchos siguen sueltos y, de vez en cuando, acaban colisionando contra los otros cuerpos mayores. Desde la Tierra los buscamos y los seguimos, pero la mayoría de los cuerpos más pequeños, de hasta 100 metros de diámetro, son aún una amenaza invisible para nosotros. El mayor riesgo lo constituyen aquellos que no reflejan la luz del sol hasta que no están muy cerca de nosotros para ser detectados, bien por su debilidad o bien por su posición. El uso de un telescopio infrarrojo situado en una órbita interior podría resolver en parte la escasez de recursos para hacer un censo más completo de estos cuerpos pero, mientras esto sucede, seguimos viajando alrededor del Sol entre un auténtico enjambre de estos bólidos.

Exoplanetas. Vivimos una etapa revolucionaria de la historia de la astronomía, ya que se ha roto una de las barreras observacionales más complicadas: la detección de planetas fuera de nuestro sistema solar. El telescopio espacial Kepler ya ha catalogado más de 2.000 y algunos de ellos tienen un tamaño similar al de nuestra Tierra, y podrían albergar vida. De todas maneras, no busquéis muchas imágenes de ellos porque nos las vais a encontrar. Los planetas extrasolares se detectan por la variación en el brillo de las estrellas o en el movimiento de éstas cuando los planetas pasan por delante de ellas. Habrá que esperar a las nuevas generaciones de telescopios gigantes que se construirán en la próxima década para poder verlos directamente.

Agujeros negros. Son uno de los misterios más grandes de la naturaleza. Según la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, acumulan tanta masa en un volumen tan reducido que curvan el espacio y el tiempo de tal modo que ni siquiera la luz puede escapar de ellos porque el tiempo está congelado en su superficie. Se han podido detectar por la radiación que emite el gas antes de caer en ellos o por el movimiento peculiar de las estrellas que pasan cerca, pero no se sabe qué leyes físicas gobiernan lo que ocurre en su interior. Una manera prometedora de estudiarlos son las ondas gravitacionales, detectadas el año pasado en un observatorio especial llamado LIGO que mide las oscilaciones del espacio-tiempo que se propagan cuando una gran masa es acelerada. La sensibilidad de estos observatorios tiene que mejorar mucho aún, pero han abierto la puerta para poder mirar dentro de estos ‘monstruos’.

Recreación de las órbitas estelares alrededor de SgrA*, un candidato a agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia (Crédito: ESO).

Recreación de las órbitas estelares alrededor de SgrA*, un candidato a agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia./ ESO

Materia oscura. Su existencia solo es conocida porque es necesaria su presencia para explicar los movimientos de las estrellas en las galaxias y de las galaxias en los cúmulos de galaxias. También es imprescindible para entender cómo se curva la luz cuando viene propagándose desde las primeras etapas del universo y tiene que atravesar grandes distribuciones de masa. Al no interaccionar con la luz de ninguna otra manera no puede ser observada directamente, pero se calcula que es cuatro veces más abundante que todos los otros tipos de materia que conocemos y compone todo lo que podemos percibir. Todos los intentos realizados hasta ahora para descubrir de qué se trata han sido infructuosos y aún se desconoce por completo su naturaleza.

Mapa 3D de la Materia Oscura a través del análisis de datos del Hubble Space Telescope (Crédito: ESA; Richard Massey)

Mapa 3D de la materia oscura a través del análisis de datos del Hubble Space Telescope./ ESA; Richard Massey

Energía oscura. Para finalizar hablaré de la energía más misteriosa y, al mismo tiempo, la más abundante. Se estima que la energía oscura compone más del 70% del total de masa y energía del universo. Teniendo en cuenta que la mayoría del resto de masa es materia oscura, esto deja en apenas un 5% la cantidad relativa de la materia que conocemos. La energía oscura es de nuevo un requerimiento teórico para explicar por qué el universo está acelerando su movimiento de expansión después del Big Bang. Si no existiera, las galaxias irían frenando su movimiento de expansión y acabarían atrayéndose unas a otras hasta volver a unirse en una única singularidad. Sin embargo esto no ocurre así, lo que ha hecho postular a los teóricos la existencia de una fuerza repulsiva a gran distancia que haría que el universo siga expandiéndose sin fin.

La mayoría de todo lo que hay en el espacio, desde las más pequeñas escalas cerca de nuestro planeta hasta las más grandes, que dominan el movimiento de todo el espacio, está repleto de objetos desconocidos y aún por descubrir. Posiblemente acabemos conociendo lo que son con ayuda de nuestros ojos mejorados y nuestras mentes despiertas.

* Enrique Pérez Montero es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y fundador del proyecto Astronomía accesible.

 

Baade y Zwicky: la extraña pareja que descubrió las estrellas supernovas

autorPor Miguel A. Pérez Torres (CSIC)*

Si el director de cine Gene Saks hubiera decidido hacer una versión de la excelente comedia La extraña pareja (1968) protagonizada por científicos, sin duda habría escogido a Walter Baade en el papel de Félix (Jack Lemmon) y a Fritz Zwicky para el de Óscar (Walter Matthau).

Fritz Zwicky (Bulgaria 1898 – EE.UU. 1974), físico especialista en materia condensada, llegó al Instituto de Tecnología de California (el famoso CalTech) en los años veinte del siglo pasado, procedente de Suiza, donde se crió y cursó estudios universitarios. Era brillante y polifacético, pero su corrosiva y neurótica personalidad, así como su arrogancia sin límites, lo convirtieron en poco más que un bufón para muchos de sus colegas.

Pareja

Walter Baade (arriba) y Fritz Zwicky (abajo).

En una ocasión, en el colmo de la arrogancia, Zwicky llegó a afirmar que él y Galileo eran las dos únicas personas que sabían utilizar correctamente un telescopio. Un ejemplo de su bufonería neurótica estaba relacionado con el fanatismo que profesaba por el deporte. No era raro encontrarlo en el suelo del recibidor del comedor de CalTech haciendo flexiones con un solo brazo, demostrando así su virilidad ante cualquiera que, en su opinión, la hubiera puesto en duda.

Asimismo, era tan agresivo y sus modales tan intimidatorios que incluso su colaborador más cercano, Walter Baade (Alemania 1893 – 1960), el otro protagonista de este artículo, y que tenía una personalidad tranquila, llegó a negarse a que lo dejaran solo con Zwicky entre las cuatro paredes de un despacho. En un más que probable acceso de paranoia, Zwicky llegó a acusar a Baade de ser nazi, lo cual era completamente falso. Y, al menos en una ocasión, Zwicky amenazó con matar a Baade, que trabajaba en el observatorio de Mount Wilson, colina arriba de Caltech, si alguna vez lo veía en el campus de su instituto.

En fin, Zwicky era un científico que la mayoría no querría tener como compañero de despacho, pero cuya brillantez y colaboración con Baade iban a resultar fundamentales para explicar la aparición de unas estrellas extremadamente brillantes, y que habían traído de cabeza a los astrónomos durante décadas.

En marzo de 1934, Baade y Zwicky enviaron dos comunicaciones a la Academia de Ciencias de los Estados Unidos que marcarían un antes y un después en la astrofísica.

En la primera de esas comunicaciones, titulada ‘On Super-novae’, los autores proponían la existencia de un nuevo tipo de estrellas ‘nova’, las ‘super-novas’. Las novas, estrellas que aumentan su brillo enormemente durante periodos típicos de días o semanas, eran conocidas al menos desde el siglo anterior, y quizá por ello habían dejado de llamar la atención de los astrónomos. La aparición de una nova excepcionalmente brillante en la nebulosa de Andrómeda, en 1885, renovó el interés de los científicos por este tipo de astros. Sin embargo, nadie había logrado explicar satisfactoriamente este fenómeno.

En su trabajo, Baade y Zwicky proponían que las supernovas eran un fenómeno general en las nebulosas (en aquella época, el término ‘galaxias’ no estaba todavía asentado). Además, estas supernovas ocurrirían con mucha menor frecuencia que las novas, de ahí que se hubieran descubierto tan pocas.

Baade y Zwicky utilizaron como supernova-patrón el objeto descubierto en 1885 en la galaxia de Andrómeda, y calcularon que su luminosidad máxima debió de ser unas 70 millones de veces la de nuestro sol, compitiendo así con la luminosidad total de una galaxia. Posiblemente, esta colosal luminosidad fue decisiva para que propusieran el nombre de ‘super-novas’.

Supernova 1994D (punto brillante en la parte inferior derecha) captada por el teloscopio Hubble. / NASA-ESA-

Supernova 1994D (punto brillante en la parte inferior derecha) captada por el teloscopio Hubble. / NASA-ESA-

La pareja también estimó que la estrella tuvo que haber perdido una fracción significativa de su masa inicial, incluso varias veces la masa del sol. La conclusión principal del trabajo era que las supernovas representaban la transición de una estrella ordinaria a un objeto con una masa mucho menor. Aunque expresada con ciertas reservas, ya que la presencia de objetos como la supernova de 1885 en Andrómeda era todavía muy escasa, la hipótesis de Baade y Zwicky se vio plenamente confirmada por observaciones y estudios posteriores.

En la segunda comunicación, titulada explícitamente ‘Cosmic Rays From Super-Novae’, Baade y Zwicky sugerían que los rayos cósmicos se producían en las supernovas (¡cuya existencia habían propuesto en la página anterior!) y explicaban satisfactoriamente las observaciones de rayos cósmicos existentes en la época.

Estos resultados habrían bastado, por sí solos, para ganarse una reputación de por vida, como así fue por otra parte. Pero la pareja fue más allá en su segundo trabajo y, “con todas las reservas”, avanzó la hipótesis de que las supernovas representaban la transición de una estrella ordinaria a una estrella de neutrones.

Hay que tener en cuenta que James Chadwick había descubierto el neutrón apenas año y medio antes, en 1932. Baade y Zwicky entendieron que ese nuevo estado de la materia en las estrellas las haría estables, pero quisieron ser especialmente cautos. Solo así también se entiende que separaran sus resultados sobre las supernovas en dos comunicaciones, en lugar de publicarlas como un único artículo.

Son muy pocos los trabajos en astrofísica que, como estos de Baade y Zwicky, presentan tantos conceptos nuevos, incluso revolucionarios, al tiempo que dan con la solución a problemas que habían permanecido largo tiempo sin respuesta satisfactoria alguna. La presentación de estos resultados en dos breves, concisos y muy claros artículos, propició su rápida difusión, no sólo entre los astrofísicos, sino también entre el público en general.

Hoy día, todos los estudiantes de astrofísica aprenden en los libros de texto que la muerte de una estrella masiva da como resultado una supernova, que a su vez deja como remanente una estrella de neutrones (o quizá un agujero negro, como hoy sabemos). También aprenden que las supernovas representan la principal fuente de rayos cósmicos en el universo. Todo esto se lo debemos a los estudios pioneros realizados por Baade y Zwicky en los años 1930. Insisto, a “Baade y Zwicky”, ya que es muy habitual citar solamente a Zwicky como la persona que realizó estas gestas científicas, algo que posiblemente se deba a su peculiar personalidad, que contrastaba con la del tranquilo y caballeroso Baade.

 

* Miguel A. Pérez Torres es investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía.

El origen del universo: las tres grandes evidencias del Big Bang

AutorPor Alberto Fernández Soto (CSIC)*

Todo cambia: nosotros, otros seres vivos, la geografía de nuestro planeta, etc. El universo también evoluciona, aunque habitualmente lo hace en escalas de tiempo mucho mayores. Existen procesos, como la explosión de una supernova, que podemos observar en tiempo real. Pero además el cosmos cambia como un todo, y hace aproximadamente 13.800 millones de años conoció la mayor transformación que podemos imaginar: surgió de repente, de modo que la materia, la energía, e incluso el espacio y el tiempo aparecieron espontáneamente a partir de la nada en lo que hoy llamamos la ‘Gran Explosión.

Esta es una idea difícil de digerir, y como tal requiere evidencias muy sólidas que la apoyen. Tres son las grandes pruebas en que se basa:

  1. El universo se expande. Edwin Hubble observó hacia 1925 que las galaxias se alejan unas de otras a velocidades proporcionales a la distancia entre ellas. Georges Lemâitre había probado anteriormente que un universo en expansión representaba una solución válida de las ecuaciones de Einstein, aunque éste se había mostrado reticente («sus ecuaciones son correctas, pero su física es abominable«, cuentan que le dijo). Si el cosmos se encuentra en expansión es fácil imaginar que en el pasado ocupaba un volumen mucho menor y, en el límite, un volumen nulo. Tal instante, en el que la temperatura y la densidad serían extremadamente altas, es lo que llamamos ‘Gran Explosión’ o ‘Big Bang’.
  1. La composición del universo es tres cuartos de hidrógeno y un cuarto de helio, los dos elementos más ligeros. Todo el resto de la tabla periódica, incluyendo los elementos que componen la mayor parte de nuestros cuerpos y nuestro planeta (silicio, aluminio, níquel, hierro, carbono, oxígeno, fósforo, nitrógeno, azufre…), representa aproximadamente el 2% de la masa total. Cuando hacia 1950 algunos físicos (entre ellos Fred Hoyle, William Fowler y el matrimonio formado por Geoff y Margaret Burbidge) entendieron por primera vez las ecuaciones que regían las reacciones nucleares en las estrellas, probaron que todos esos átomos ‘pesados’ habían nacido en los núcleos estelares. George Gamow, Ralph Alpher y Robert Herman aplicaron las mismas ecuaciones a la ‘sopa’ de partículas elementales que debería haber existido en los primeros instantes del universo, teniendo en cuenta su rápido proceso de enfriamiento. Dedujeron que, aproximadamente tres minutos después del instante inicial, la temperatura habría bajado lo suficiente como para frenar cualquier reacción nuclear, dejando un universo con las cantidades observadas de hidrógeno y helio.

    Arno Penzias y Robert Wilson en la antena de Holmdel (Bell Labs, Nueva Jersey) con la que descubrieron la radiación de fondo de microondas. / NASA.

    Arno Penzias y Robert Wilson en la antena de Holmdel (Bell Labs, Nueva Jersey) con la que descubrieron la radiación de fondo de microondas. / NASA.

  1. Si el universo nació en ese estado indescriptiblemente caliente y se ha ido enfriando, ¿cuál será su temperatura actual? Eso se preguntaban Robert Dicke, Jim Peebles, Peter Roll y David Wilkinson en Princeton a mediados de los sesenta. Antes de completar su antena para intentar medir esa temperatura, supieron por un colega que dos astrónomos de los cercanos laboratorios Bell, que utilizaban una gran antena de comunicaciones para medir la emisión de la Vía Láctea, detectaban un ruido de fondo que no conseguían eliminar. Arno Penzias y Robert Wilson habían descubierto, sin saberlo, la radiación de microondas causada por la temperatura de fondo2,7 grados Kelvin (aproximadamente menos 270 grados)– que constituye el eco actual de la Gran Explosión.

Otros resultados recientes, como la medida de la tasa de expansión del universo a partir de observaciones de supernovas (1998) o la detección de escalas ‘fósiles’ características en el agrupamiento de galaxias (2005), han permitido estimar con precisión los parámetros del modelo. Así, la edad del universo es 13.800 millones de años (con una precisión menor del 1%).

La evolución de la estructura del universo según una simulación por ordenador, en escalas de tiempo que cubren desde hace 12.800 millones de años (línea superior) al presente (línea inferior), y escalas de tamaño que van desde 325 (columna izquierda) a 50 millones de años-luz (columna derecha). / Millennium-II Simulation: M. Boylan-Kolchin et al. (Max Planck Institute for Astrophysics), Volker Springel (Heidelberg Institute for Theoretical Studies).

La evolución de la estructura del universo según una simulación por ordenador, en escalas de tiempo que cubren desde hace 12.800 millones de años (línea superior) al presente (línea inferior), y escalas de tamaño que van desde 325 (columna izquierda) a 50 millones de años-luz (columna derecha). / Millennium-II Simulation: M. Boylan-Kolchin et al. (Max Planck Institute for Astrophysics), Volker Springel (Heidelberg Institute for Theoretical Studies).

Eso sí, menos de un 5% del contenido del cosmos es la materia que estamos acostumbrados a ver. Existe otro tipo de materia del que hay una cantidad cuatro veces mayor que de materia normal –sólo notamos su efecto gravitatorio, y la llamamos ‘materia oscura–. Además una nueva componente, que llamamos ‘energía oscura a falta de un nombre mejor, representa casi un 75% del contenido del cosmos. ¿Su propiedad principal? Que genera una presión que se opone a la gravedad haciendo que el universo se encuentre en un proceso de expansión desbocada.

Hace 10.000 millones de años se formó nuestra galaxia, y nuestro sistema solar apareció solamente unos 5.000 millones de años atrás. En uno de sus planetas aparecieron hace casi 4.000 millones de años los primeros seres vivos: entes capaces de almacenar información genética, reproducirse y evolucionar. Tuvieron que pasar casi todos esos años para que, prácticamente ayer, apareciera una especie de primate capaz de observar el mundo a su alrededor, hacerse preguntas, y almacenar información de un nuevo modo: el instinto, el habla, la escritura, la cultura, la ciencia…

La cosmología observacional ha conseguido hoy responder a muchas preguntas que hace poco más de un siglo eran absolutamente inatacables para la física. No obstante un gran número de nuevos problemas se han abierto: ¿Qué es la materia oscura? ¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura y cómo provoca la expansión? ¿Qué produjo la asimetría inicial entre materia y antimateria? ¿Tuvo el universo temprano una fase inflacionaria de crecimiento acelerado? Multitud de programas observacionales y esfuerzos teóricos y computacionales se dedican a intentar resolver estas cuestiones. Esperamos que al menos algunas de ellas tengan respuesta en los próximos años.

 

* Alberto Fernández Soto investiga en el Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC) y en la Unidad Asociada Observatori Astronòmic (UV-IFCA). Junto con Carlos Briones y José María Bermúdez de Castro, es autor de Orígenes: El universo, la vida, los humanos (Crítica).