domingo, 28 de enero de 2018

KIC 8462852, la estrella que hizo fantasear con extraterrestres



A 1280 años luz de la Tierra existe una estrella que durante los últimos 2 años desconcertó a los observadores de todo el mundo. A pesar de que se conoce desde 1890, saltó a la fama en 2015 cuando algunas particularidades inéditas hasta la fecha fueron descubiertas en 2015 por un grupo de astrónomos liderados por Tabetha Boyajian, de la Universidad de Louisiana. Es en honor a ella que este cuerpo se conozca coloquialmente como Estrella de Tabby. En cuanto a su nomenclatura oficial, las siglas KIC se corresponden con las iniciales de Kepler Input Catalog (base de datos estelar basada en las observaciones del telescopio Kepler), siendo 8462852 el número de la estrella en dicho catálogo.

Situación de la estrella KIC 8462852 dentro de la constelación de Cygnus

Esta estrella está localizada en la constelación de Cygnus. Es un poco más grande que nuestro Sol (1,43 masas solares y 1,58 radios solares) y pertenece al tipo espectral F3V. Fue observada por el telescopio Kepler, que entró en servicio en 2009, en su misión de búsqueda de exoplanetas alrededor de estrellas que potencialmente pueden albergarlos. En el caso de la Estrella de Tabby no se encontró planeta alguno, pero sí que pudieron hallarse, tras el estudio de los datos arrojados de la observación directa, datos inexplicables a primera vista por ninguna teoría de las manejadas.


Tabetha Boyajian en una presentación sobre la estrella que lleva su nombre

Las particularidades vistas en esta estrella eran relativas a su luminosidad, y es que los datos de Kepler arrojaban que existía algo que provocaba caídas bruscas y no periódicas del brillo que llegaba procedente de la estrella. Esta carencia de periodicidad era el principal meollo del problema, pues descartaba que fuese una cuestión debida a un planeta en órbita. Los planetas orbitan a sus estrellas con una periodicidad definida y no había manera de cuadrar los datos para que una presencia planetaria explicase el fenómeno. A continuación se enumeran las caídas anómalas en el brillo estelar detectadas por Kepler:

  • Marzo de 2011: caída del brillo de la estrella en un 15%
  • Febrero de 2013: caída del brillo de la estrella en un 22%
  • Abril de 2013: caída de un 8%
Estos datos resultarían totalmente extraños incluso aunque fuesen periódicos, pues un planeta del tamaño de Júpiter habría provocado una caída de solamente un 1%, cifra ínfima comparada con los datos recabados. Había algo que se escapaba al entendimiento de los científicos que estudiaban el fenómeno. Por si esto fuera poco, pudo verse también que el brillo máximo de la estrella había decrecido en un siglo más de un 20%, algo que tampoco es para nada común en una estrella de su rango espectral.

Caídas en la luminosidad observadas por Kepler


A partir de este extraña y a la vez apasionante situación, científicos y aficionados de todas partes del mundo empezaron a debatir y a apuntar sus telescopios a la estrella. Las teorías empezaron a formarse por todas partes: Algunos decían que todo aquel problema con la estrella era producido por discos protoplanetarios (discos de polvo a partir de los que se forman los planetas) a su alrededor. No obstante, esta teoría chirriaba, pues este tipo de formaciones son propias de estrellas jóvenes y los datos parecían evidenciar que nuestra estrella era ya adulta.

Discos protoplanetarios (representación artística)

Otras teorías decían que podía existir una gran nube de cometas orbitando de manera muy cercana a la estrella, pero los datos (no explicaba el oscurecimiento gradual de la estrella durante el pasado siglo) tampoco coincidían bien con eso. No parecía que las opciones lógicas fueran a ofrecer explicaciones convincentes a corto plazo y en medio de este ambiente de incertidumbre y excitación simultáneas, apareció un hombre. Jason Wright, astrónomo de la Universidad de Pennsylvania, que no pudo evitar emitir la teoría con la que todo aficionado a la ciencia ficción soñaría y pronunció la palabra mágica: extraterrestres.

Según Wright, los datos eran compatibles con la presencia de superestructuras alienígenas dispuestas para aprovechar la energía de la estrella: Paneles solares gigantes, una esfera de Dyson a medio construir... posibilidades variadas y más divertidas que simples cometas o discos de polvo. No debe creerse que era una completa locura, realmente había compatibilidades teóricas con esta idea y durante un tiempo se vigiló la estrella en búsqueda de posibles señales raras para ver si se captaba alguna muestra de civilización en aquel remoto lugar. No obstante, los proyectos SETI (Búsqueda de Inteligencia Extra-Terrestre, por sus siglas en inglés) no dieron resultados que evidenciaran nada extraño en esa zona del espacio.

Esfera de Dyson : Estructura teórica desarrollada por el físico Freeman Dyson en los años 60 que rodearía completamente una estrella y permitiría utilizar eficientemente su energía
El tiempo pasaba sin que nadie encontrase explicación satisfactoria a estos datos, y las teorías posibles pero no probables se iban acumulando. Hubo quien dijo que en KIC 8462852 se formaban manchas estelares gigantescas, que había una nube de gas enorme delante de ella interfiriendo con su luz y una sucesión innumerable de muchas otras posibilidades, pero nada de esto encajaba de manera natural en las teorías conocidas y tantas veces probadas como válidas.

En cualquier caso, los estudios sobre el fenómeno fueron constantes, y en enero de 2018 un nutrido grupo de observadores (con Tabetha Boyajian a la cabeza) publicaron un paper en la que se arrojaban las primeras certezas sobre estos 2 años de investigación con malas noticias para los amantes de las teorías alienígenas. Entre las conclusiones más significativas estaba la de prácticamente despedirse de la posibilidad de una megaestructura artificial: El estudio, que se centraba en tres longitudes de onda diferentes, demostraba que los mínimos de brillo alcanzados por el objeto que tapaba la estrella dependían del color de la luz emitida por la misma. Lo que tapa el brillo de la estrella interacciona diferentemente con cada color del espectro. 

Dependencia de las caídas de luminosidad con la longitud de onda de la luz

 
¿Por qué impide este resultado la presencia de una megaestructura? Simplemente porque esta sería opaca y bloquearía la luz totalmente, no dejaría pasar nada sin depender del color. Taparía absolutamente toda la luz, sin interferir con ella de manera selectiva como se vio que pasa en realidad Se especuló con que partículas finas de polvo que absorbieran luz de determinado color en mayor medida que otros serían una explicación a este fenómeno, pero ahí está la clave, pues sólo explicarían este aspecto satisfactoriamente y no los otros ya expuestos. El camino sigue sin tener una salida del todo clara y todo descubrimiento conlleva nuevas preguntas sin respuesta.

En resumen, a día de hoy parece que las teorías acerca de una civilización alienígena realizando algún tipo de proyecto en las inmediaciones de esta estrella son pura fantasía, pero se sigue sin tener ideas claras sobre lo que puede pasar realmente allí. La teoría preferida en la actualidad es la de un grupo nutrido de cometas en órbitas elípticas (que explicarían la periodicidad variable del tapado de la estrella) emitiendo gran cantidad de polvo en su punto más cercano a la estrella (explicaría en cierta medida la dependencia con el color y el oscurecimiento general de la estrella). Quedará esperar a nuevas investigaciones que sigan arrojando luz a un enigma sin respuesta clara pero de gran interés astronómico.

jueves, 9 de noviembre de 2017

¿Qué pasaría si un astronauta cayese al espacio sin traje espacial?


Por Rubén López
 
¿Alguna vez os preguntasteis qué os pasaría si en un futuro llegaseis al espacio y la mala fortuna hiciera que os precipitarais al vacío sin traje espacial? Quizás no, es posible que nunca lo hicierais, pero seguro que ahora que lo leéis tenéis una ligera duda de cómo sería el trago de veros en esa situación. Por ello, voy a explicar aquí cuáles serían los pasos que vendrían después de tan desafortunada caída.

El astronauta Bruce McCandless utilizando un MMU fuera de su transbordador espacial
Por suerte, puedo comenzar diciendo que esto no es algo que ocurra todos los días. Hasta el día de hoy tuvimos la fortuna de que nadie tuviera que hacer frente a tan dramático suceso, aunque sí existen algunos que otros casos bastante análogos. Sin ir más lejos, tenemos el ejemplo de la cápsula de la misión Soyuz 11 en 1971. En aquella ocasión, la cápsula que traía de vuelta a la tierra a los cosmonautas Georgy Dobrovolsky, Vladislav Volkov yViktor Patsayev desde la estación espacial Salyut 1 se despresurizó cuando se preparaba para la reentrada en La Tierra, lo que conllevó la muerte de los tres ocupantes, que se convirtieron en los únicos humanos muertos en el espacio hasta la fecha (podéis leer una historia más detallada del suceso en el blog de Daniel Marín en Naukas).

Los tres cosmonautas de la misión Soyuz 11
Comenzando ya con el proceso que quiero narrar, estableceré primero los fundamentos básicos, y estos son que el espacio es vacío (no hay aire y por consiguiente no hay oxígeno) y hace un frío terrible, del orden del cero absoluto para un vacío ideal. Con saber esa base nos llegará para todo lo que voy a exponer a continuación. Conocido esto, debemos plantearnos algo clave: ¿cuál sería vuestro primer instinto si vierais que os precipitáis a ese vacío, donde sabéis que no podréis respirar? Por supuesto, algún incauto se verá tentado a decir que lo que haría sería coger una amplia bocanada de aire para intentar aguantar ahí fuera todo lo posible, algo que a priori parece lógico. No obstante, sólo lo parece a priori, pues una reflexión concienzuda nos llevará a determinar que ese acto es la mayor locura que podemos hacer. Es necesario dejarlo claro: coger aire antes de precipitarse al vacío no debe hacerse bajo ningún concepto.

No es algo intuitivo a priori, pero sí lógico. Como dije, el espacio es vacío. Si en tus pulmones hay aire el contraste de presión entre tu interior y el exterior es brutal. Literalmente, si existe aire en los pulmones al caer al vacío reventarán pronto debido a esa diferencia de presión. Podemos pensar en el caso de un buceador: Sabréis que cuando llegan a profundidades significativas tienen que tener cuidado con manejar el aire debido a este mismo problema de presiones. El caso es análogo. También los tímpanos son un problema, el gradiente de presiones provocará que revienten de manera casi instantánea.


El caso de un buceador es análogo al expuesto, en lo que se refiere al manejo del aire en los pulmones

Por supuesto, tendréis en mente que no son los pulmones el único lugar donde tenemos aire. Y sí, como posiblemente ya pensarais nuestro astronauta tendrá que dejar los modales a un lado para sobrevivir. Los gases gastrointestinales también son un problema y tendrá que deshacerse de ellos como pueda antes de precipitarse al vacío si no quiere que sus tripas acaben desgarradas. 

Y bueno, ahora que nos deshicimos de todo gas en el cuerpo del hombre tampoco podemos pensar que todo lo demás son problemas menores. Hay, evidentemente, más inconvenientes muy incómodos y palpables. Como podéis sospechar, tener oxígeno en los pulmones es necesario para cosas bastante importantes, como por ejemplo que el cerebro funcione. A las pocas decenas de segundos sin oxígeno, el cerebro empieza a decir basta y a dejar de funcionar adecuadamente hasta que comienza un letargo crítico. Nuestro hombre todavía está vivo, pero no por mucho tiempo si no se le pone solución.
Cuando el astronauta entra en la inconsciencia todavía hay tiempo para el rescate con vida. Si alguien pasa por allí y lo recoge en poco tiempo (máximo 2 minutos) todo irá 'bien'. Pongo bien entre comillas porque a partir de que nuestro protagonista cae inconsciente el daño cerebral empieza a ir abriéndose camino. Cuánto menos pase, menor será, y el límite de dos minutos del que hablé es muy generoso. En ese momento el cerebro habría sufrido ya daños muy graves.

Cuanto menor sea la presión, más sencillo será que el agua hierva. Si la presión es nula, evaporarse es la acción más energéticamente favorable


El de la falta de oxígeno es, sin duda, el problema más terrible, pero por si fuera poco aún hay más. La saliva, el sudor... todo ese líquido que tenemos en el cuerpo 'hervirá' rápidamente y provocará  quemaduras en el cuerpo, que contribuirán a hacer del viaje un suplicio mayor. Por supuesto, antes dije que el vacío era un lugar increíblemente frío, y os preguntaréis cómo puede hervir el líquido corporal a esas temperaturas. La respuesta es que por mucho frío que haga, sin presión el líquido no puede agregarse y tiende a hacerse gas rápidamente, pues no hay nada que haga juntar sus átomos. Lo último que se debe comentar es que tener los ojos abiertos también sería un serio problema, pues las mucosas también son traicioneras en esta situación. Así que, en resumen, serían unos 2 minutos bastante desagradables. Quizás fue Tarantino el diseñador de tan maravilloso proceso natural. 

Para finalizar, lo único que quedaría por explicar es por qué esto no pasa cuando llevan traje. La respuesta es tan sencilla como que los trajes son, esencialmente, burbujas de oxígeno. En ellos el astronauta está rodeado de su propia atmósfera, como en la Tierra. Esto hace que los trajes sean mucho menos manejables de lo que parece, casi infernales, y entrar en uno de ellos significa pasar un tiempo sumido en la incomodidad. No obstante, ahora que sabemos lo que pasaría sin ellos, casi que tener un traje a mano suena una mejor opción...

domingo, 5 de noviembre de 2017

Viajes en el tiempo: La ciencia sin ficción



Hablaremos hoy de un tema que lleva fascinando al mundo generación tras generación, y que no es otro que el de los viajes en el tiempo. ¿Quién no pensó alguna vez en regresar al pasado para comprobar que la historia fue tal y como la conocemos, o en llegar al futuro para ver lo que espera a nuestra civilización? Trataremos en este artículo de hablar de ello de manera científica, sin caer en artificios ficticios.

La TARDIS, nave utilizada por el protagonista de la serie 'Doctor Who' para desplazarse en el tiempo


La pregunta inicial es evidente: ¿Es posible viajar en el tiempo? Y la respuesta es más evidante todavía, pues claro que existe esa posibilidad. Todos lo hacemos, a una velocidad de 1 segundo por segundo. Posiblemente el lector esperaba una respuesta más mágica, pero había que empezar por ahí para establecer todo lo demás. Ahora es cuando empieza la magia, una magia llamada Relatividad. La Relatividad es algo impresionante, y destroza toda nuestra percepción del tiempo. Rompe esa aparente verdad universal que acabo de exponer de que todos viajamos a 1 segundo por segundo.

En términos de Relatividad Especial, los relojes de todas las personas existentes en el mundo dejan de estar sincronizados y el tiempo pasa de manera diferente para cada uno dependiendo de sus circunstancias de movimiento espacial. En otras palabras, cada persona ‘viaja en el tiempo’ a una velocidad distinta según la velocidad a la que se mueve en el espacio. Existe, entonces, una relación de canje entre la velocidad espacial y temporal, y por ello la ‘velocidad de desplazamiento en el tiempo’ de alguien que avanza muy rápido por el espacio será mucho menor que para alguien parado. Así, y aunque a esa escala de velocidad el efecto es casi nulo, el tiempo pasa más lento para Fernando Alonso que para quien lo ve correr desde el sofá.

Albert Einstein publicó su Teoría de la Relatividad Especial en 1905
Para explicar todo esto debemos saber que vivimos en un espacio de 4 dimensiones, el espacio-tiempo. Y todo se mueve por él (velocidad espacial+temporal) a velocidad de la luz (c). Esta velocidad  c, ya que espacialmente nos movemos a velocidad muy baja comparada con ella, está casi totalmente invertida en nuestro desplazamiento temporal. Decía antes que entre la velocidad espacial y temporal existía una relación de canje, y se basa en que entre ambas siempre suman c. Es por ello que tenemos nuestros relojes ‘sincronizados’. Los humanos nos desplazamos espacialmente a velocidad casi igual (las diferencias respecto a la velocidad de la luz son totalmente despreciables), y por ello también lo hacemos temporalmente.

Para dar un paso más en nuestro razonamiento imaginemos ahora una nave capaz de desplazarse, por ejemplo, a 0,5c. La contribución de la velocidad espacial es ahora importante.Por ello, la cantidad de velocidad dedicada al desplazamiento temporal de esa nave es mucho menor: su ‘reloj’ va más lento que el nuestro. Esto nos da una conclusión muy sorprendente: Si alguien se desplazase a c, desde su marco de referencia su viaje de un punto A a otro B sería instantáneo. No obstante, nada que no sea la luz puede moverse a velocidad c, aunque si es posible moverse a velocidades infinitamente próximas. Así, si viajamos a velocidades muy cercanas a la de la luz durante meses y volvemos, encontraremos que en la Tierra pasó mucho más tiempo que para nosotros y llegaríamos a una civilización irreconocible. Esta sería la manera científica de 'viajar al futuro'. No implica máquinas que instantáneamente llevan al viajero de un lugar a otro de su línea temporal, es un simple juego de Relatividad y velocidades. No es la concepción idílica de la ciencia ficción de los viajes en el tiempo, pero es lo que hay... Y aunque la Relatividad parezca algo muy teórico y abstracto, tiene aplicaciones cotidianas. Los GPS, por ejemplo, la tienen en cuenta porque en caso contrario no podrían localizarnos al no estar sincronizado su reloj interno con el de la Tierra.


Los relojes de los GPS necesitan tener en cuenta la Relatividad

Ahora bien, seguro que algunos os estaréis preguntando: ¿Cómo es que no podemos viajar en el tiempo tan libremente como lo hacemos en el espacio, si todo es  el mismo espacio 4-dimensional llamado espacio-tiempo? En dimensiones espaciales nada nos impide ir a derecha o izquierda a nuestro aire, pero en coordenadas temporales algo cambia, sólo podemos ir hacia adelante y nunca hacia atrás. Y es que el tiempo es una dimensión peliaguda. Si fuese igual que el espacio no tendríamos espacio-tiempo, sino espacio-espacio. Pura lógica.

El tiempo, por tanto, no puede pararse ni volver hacia atrás, al menos con los conocimientos que tenemos en la actualidad. Pero... ¿existen formalismos teóricos que si se confirmaran podrían abrir la puerta de los viajes al pasado? Pues sí, pero con matices. Estos matices se basan en que en muchos casos implicarían geometrías del Universo (es decir, la forma que tendría la totalidad del mismo y que todavía no se conoce) de las que realmente no se observa nada que apoye la teoría y no se creen posibles.

Representación teórica en 2 dimensiones de un agujero de gusano
 
¿Y qué hay de los agujeros de gusano, tan queridos por los amantes de la ciencia ficción? Esos no parecen implicar geometrías complicadas. En teoría, estos elementos conectan dos puntos separados en el espacio-tiempo, tanto en coordenadas espaciales como temporales. Por tanto, ¿qué nos impediría entrar hoy por el extremo ‘futuro’ del agujero y salir por el pasado, cayendo en Woodstock '69? Pues nada, supongo. Pero por bonito que sea, los agujeros de gusano no son más (que se sepa) que un artificio teórico atractivo. ¿El desarrollo de la gravitación cuántica (un mundo todavía desconocido) ayudará a entender esta limitación o incluso a superarla? Quizás…

sábado, 4 de noviembre de 2017

Movimiento antivacunas: Un engaño muy peligroso


En los últimos tiempos el movimiento antivacunas está en un preocupante nuevo auge que nos lleva a leer con frecuencia noticias sobre el resurgimiento de enfermedades que hasta hace poco teníamos controladas en Europa. Así, casos como la epidemia de sarampión de los últimos meses en Europa (en Italia los datos médicos arrojan que casi un 90% de los pacientes que la sufrieron no estaban vacunados) hacen ver que estamos ante un problema de repercusión mucho más grave de lo que pueda parecer. El movimiento antivacunas deja a la salud pública a la merced de decisiones individuales tomadas por personas sin los conocimientos adecuados para tomar dichas decisiones, y los resultados de ello son visibles.


Casos de sarampión en Italia de 2013 a 2017  (fuente: Xataka)


Orígenes del movimiento

Edward Jenner, inventor de las vacunas (fuente: BBC)
Las ideas antivacunas estuvieron presentes en la sociedad desde los inicios de este método médico, inventado por Edward Jenner a finales del siglo XVIII. En aquella época las ideologías para poner barreras a la ciencia tenían un trasfondo sobre todo religioso. No fue hasta finales del siglo XX, concretamente en 1998, cuando este movimiento se transformó definitivamente en algo diferente dando pie a una modernización de los argumentos, tras la publicación de un estudio que relacionaba la vacuna triple vírica (sarampión, paperas y rubéola) con aparición de casos de autismo en niños. Desde la publicación de dicho estudio, firmado por Andrew Wakefield y varios colaboradores en la revista The Lancet, las manifestaciones contra las vacunas cobraron un nuevo impulso que continúa a día de hoy teniendo una repercusión indebida.


Vacunas y autismo. Una mentira sobradamente desmentida

Andrew Wakefield publicó el fraudulento estudio que dio pie al movimiento antivacunas moderno
El estudio mencionado consiguió una notoriedad rotunda en su época, consiguiendo unir a la causa a muchos adeptos que veían la palabra de Wakefield como verdad absoluta. El estudio seguía la evolución de 12 niños tras el suministro de la triple vírica y exponía que 9 de ellos mostraban signos relacionados con el autismo tras la inoculación. Las cifras eran alarmantes y la alarma se creó, efectivamente, alrededor de las vacunas.

¿Cuál es la verdad de todo esto? Pues que el estudio era simple basura. Tras muchos años intentando recrear el estudio sin obtener nada que se acercase a las cifras de Wakefield, en 2011 se certificó que la publicación de 1998 era fraudulenta: los datos habían sido burdamente manipulados por el autor, descubiéndose además que estaba al servicio de organizaciones con intereses antivacunas. 

Antivacunas en la actualidad

Tira cómica en referencia al movimiento antivacunas (fuente: Steve Sack/Star Tribune)

¿Sirvió el desmentido oficial para acallar las voces contra las vacunas? Desgraciadamente no. A día de hoy, a pesar de todas las evidencias presentadas y de que Wakefield fue inhabilitado para ejercer la medicina en su país, sigue teniendo un amplio número de fieles seguidores que creen su falso estudio. Da igual que se demostrara que nada de aquello era cierto y que renunciar a las vacunas puede ser mortal (varias muertes se produjeron debidas a la epidemia de sarampión ya mencionada en Europa), no parece que se consiga atajar este problema de raíz, pues uno de las ramas básicas de su ideología está en la creencia de que la medicina está al servicio de intereses económicos (sin pararse a pensar que de Wakefield se demostró que sí lo estaba).

Existen otras falacias, como la tan extendida de que las vacunas contienen tasas de mercurio que pueden dañar gravemente el organismo. Lo cierto es que, por mucho que se repita esto hasta el hastío, no es algo real. A día de hoy es fácil comprobar que las vacunas que se utilizan en España no contienen mercurio, y allí donde se utiliza o utilizó (se usa como conservante) está formando parte de un compuesto no nocivo y que el organismo elimina de manera natural.

¿Puede decirse que las vacunas sean 100% seguras? Por supuesto que no, existen algunos efectos secundarios que dependen del tipo de virus que se busque prevenir, pero desde luego que las vacunas típicas y pertenecientes al calendario de vacunación están sobradamente testadas y aseguradas como para que los riesgos sean mínimos. La vacunación es una de las principales causas del aumento de nuestra esperanza de vida en los últimos siglos, y renunciar a ellas pone en riesgo la salud pública de manera evidente.

Como resumen dejo un genial y breve vídeo en el que se explica de manera muy gráfica todo lo expuesto:


viernes, 27 de octubre de 2017

Viaje hacia el centro de un agujero negro





Representación filmográfica de un agujero negro en la película Interstellar (2014)



¿Queréis saber lo que os pasaría si os cayeseis en un agujero negro? No es necesario que respondáis, pues lo voy a contar igual... En este artículo haremos un apasionante viaje que nos llevará desde las cercanías de un agujero negro hasta su interior.

Ya sé que Interstellar nos dejó a todos una noción bastante interesante de la idea, pero la realidad teórica siempre tiene muchos matices con respecto a lo que nos cuenta Hollywood, incluso cuando las películas buscan verosimilitud científica como es el caso de la obra de Christopher Nolan. Para empezar, han de tenerse en cuenta factores clave: la masa y la densidad del agujero negro. Muchas cosas dependerán de eso. Hay algunos agujeros negros bastante cutres, con una masa de poco más que la de una estrella media, pero los que enamoran al público son los supermasivos, que equivalen a millones de soles.

A distancias grandes, un cuerpo acercándose a un agujero negro no notaría nada extraño, simplemente lo orbitaría como un planeta al Sol. Eso sí, lo de 'nada extraño' tiene matices. Yo, por ejemplo, me asustaría bastante si me descubriese orbitando un cuerpo horrendamente masivo que no brilla ni se deja ver. Las cosas se ponen feas cuando uno se acerca lo suficiente, pues la fuerza gravitatoria depende de la distancia y cuanto más cerca, más atracción existirá. La caída de la fuerza de atracción de la gravedad con la distancia respecto al objeto que la ejerce es muy pronunciada, por eso a los humanos nos atrae la Tierra y no el Sol, aunque este sea mucho más masivo.
  
Además, es importante destacar que la gravedad atrae hacia el centro del cuerpo atractor. Es decir, apunta hacia dentro (hacia su núcleo) siempre, no hacia la superficie.Como nuestros pies están algo más cerca del núcleo de la Tierra, sienten un poco más de atracción que la cabeza, pero no gran cosa. Esta diferencia gravitatoria entre los extremos de una persona en la Tierra es despreciable, porque la masa de la Tierra es, en términos universales, muy poca cosa. Ahora, y es importante tenerlo claro, existen esencialmente dos tipos de agujeros negros y los efectos en cada caso son diferentes. Debemos diferenciarlos:

Agujeros negros poco masivos (masa equivalente a decenas de soles)
Cerca de uno de estos agujeros negros, la diferencia entre la gravedad experimentada por pies y cabeza sí que se descontrola, y mucho. Esto sucede porque hay mucha masa concentrada en un lugar minúsculo y un cuerpo puede acercarse lo suficiente como para que exista un contraste significativo entre la gravedad experimentada entre dos puntos muy próximos de un mismo cuerpo (en los muy masivos, como veremos, es distinto).

Alguien suficientemente loco para acercarse demasiado al agujero negro poco masivo notaría sus pies tirando brutalmente hacia el centro de gravedad del mismo y su cabeza quedándose atrás debido a la menor atracción ejercida sobre ella. Por supuesto, aunque tenga el engañoso apelativo de 'poco masivo', un agujero negro de este tipo no se puede tomar a broma. No es un tirón sin más, estos animalitos pueden convertirte en un espagueti, y a pesar de que suene a chiste, esta analogía no es una exageración. De hecho, el término espaguetización existe para describir esta predicción teórica sobre el efecto de un agujero negro poco masivo sobre un cuerpo acercándose suficientemente a él.

Representación figurada del proceso de espaguetización (fuente: Quora)
 
Aparte de este proceso de espaguetización que hace que su cuerpo se haga largo y fino debido al tirón gravitatorio ejercido sobre él existe otra mala noticia, y es que el agujero negro rota provocando que nuestro hombre espagueti lo pase algo peor todavía. Esta rotación hace que además de alargarse su cuerpo se vaya enrollando (siguiendo la analogía, como pasaría con un espagueti  que se enrosca al tenedor antes de llevárselo a la boca). Debido a todo esto, cuando nuestra persona chicle entra en el horizonte de sucesos (punto a partir del cual pierde toda posibilidad de comunicación con el exterior del agujero negro), ya poco tendrá de persona y mucho de jirones destrozados por la gravedad.

Este es el resumen de este apasionante viaje en el caso de un agujero negro cuya masa no es suficientemente grande como para ser considerado supermasivo, y creo que pocos de los lectores se quedarían ahora con ganas de comprar un billete para visitar este tipo de lugares de nuestro Universo.


Agujeros negros supermasivos (hasta billones de masas solares)

En los agujeros supermasivos el proceso es distinto y más 'amable'. No hay espaguetización y no matan a Matthew McConaughey. Este tipo de agujeros negros se encuentran en el centro de todas las galaxias conocidas y a pesar de tener una masa y radio mucho mayor que los poco masivos en ellos no ocurre la espaguetización que expliqué antes. Esto es así porque este tipo de agujeros tienen un radio de acción tan grande que un cuerpo siempre estará muy lejos del centro de fuerza gravitatoria.
  
Al estar lejos del centro, y por la fuerte caída de la fuerza gravitatoria con la distancia ya comentada, una persona no notaría diferencia entre los extremos de su cuerpo. Por ello, uno puede llegar al horizonte de sucesos sin verse destrozado como en el caso anterior. Podría incluso estar twitteando su viaje sin gran problema si es capaz de alcanzar una señal wifi. Lo que no podría hacer sería twittearlo a un lugar externo una vez sobrepase dicho horizonte. A partir de ese momento se quedará desconectado de toda vida externa al horizonte de sucesos (quizás encuentre seres vivos en el interior del mismo, nunca se sabe...)

Una representación artística del horizonte de sucesos. Dentro de él, no existe luz que pueda salir al exterior (fuente: Richard Kail/SPL)

Una vez algo entra en este horizonte (y puede entrar sin enterarse, pues a simple vista no hay nada diferente a lo de fuera), no puede salir. A partir de aquí, ya que el problema se convierte en cuestión de Relatividad General, se entenderá mejor si ponemos un observador externo: Como dije, nuestro protagonista no sentirá nada raro al rebasar el horizonte. Quizás ni sepa que dijo adiós al resto del Universo, el muy descuidado... No obstante, el observador externo sí verá cosas extrañas en el viaje de nuestro querido protagonista. Llegará a temer que está sufriendo algún tipo de alucinación si no está familiarizado con los aspectos de la Relatividad General.

Debido a la teoría de Einstein de la RG, cuando algo cae en un pozo gravitatorio (un pozo gravitatorio es una masa que altera el espacio tiempo, como es el caso) su tiempo pasa más despacio que para alguien fuera del mismo. Debido a esta gran dilatación temporal debida a que una masa tan grande crea también un pozo muy grande y al hecho de que nada que cruza el horizonte de sucesos (de ahora en adelante HS) sale, ¿qué ve el observador externo? Pues simplemente ve al tipo que cae en el agujero acercándose de forma cada vez más y más lenta al HS pero sin cruzarlo nunca (ni esperando miles de años). Esto es algo peligroso: si entraste en el HS hurgándote la nariz, el mundo exterior verá esa imagen tuya para siempre, ralentizándose y oscureciéndose hasta que toda la luz que sale de tu cuerpo consigue abandonar el pozo de potencial. Es por ello que siempre que uno caiga en un agujero negro debe tratar de hacerlo con una pose digna.

Objetos de diferentes masas crean pozos de potencial de diferente profundidad (fuente: Julian Baum/SPL)
A pesar de que el panorama no parece muy halagüeño, no todo está perdido todavía. El hombre que cae todavía existe, simplemente 'dejó de existir' para el resto del Universo ajeno al agujero.Pero no creais que a su existencia no le quedan ya cosas bonitas, no. Podemos salirnos de lenguaje técnico y decir que puede 'ver el futuro'. Si echa la vista al exterior, debido a que el reloj externo va mucho más rápido, verá billones de nuestros años condensados en muy poco tiempo, que dependiendo del tamaño del pozo gravitatorio pueden ser del orden de oras o incluso de segundos, sin tiempo para disfrutar de las vistas. Si tuviera con él un telescopio suficientemente bueno incluso podría enfocar a la Tierra y ver cómo acaba nuestra civilización, allá por 2022 (?).

En un agujero negro, el pozo de potencial es infinito (fuente: Henning Dalhoff/SPL)

Por supuesto, llegará un momento (quizás pasen siglos hasta eso) en el que nuestro loco viajero se aniquile de manera inefable contra la singularidad central, con un resultado no del todo claro cuando eso pase, pero al menos se aniquilará habiendo conocido el futuro y destino del Universo.


Y hasta aquí la historia de nuestro increíble y sorprendente viaje. Si tenéis alguna pregunta o sugerencia no dudéis en hacerla saber, estamos aquí para hablar de ello. Tenéis la sección de comentarios a vuestra disposición.

jueves, 26 de octubre de 2017

Historia Curiosa: El pragmatismo de Franz Kafka


Franz Kafka en su juventud


El asesinato del archiduque Francisco Fernando de Austria el 28 de junio de 1914 fue la gota que colmó un vaso cuyo desbordamiento dio comienzo a la I Guerra Mundial. El autor de su muerte fue el nacionalista bosnio Gavrilo Princip, de una organización (Joven Bosnia) que buscaba liberar su tierra de la dominación ejercida por el Imperio Austro-Húngaro y anexionarse a Serbia para formar el estado yugoslavo.

La dramática historia que sobrevino después es conocida por todos. Un compendio de crisis diplomáticas entre las principales potencias europeas crearon un contexto político insostenible que acabó con una declaración de guerra entre Austria-Hungría y Serbia que movilizó en cadena a otros países con acuerdos de protección con ambos bandos beligerantes. El día 31 de julio Rusia (aliado serbio) se movilizó para ejercer presión sobre Alemania (aliado austrohúngaro) y se vivieron días de tensión en los que el país germano instó al gobierno ruso de manera ineficaz a cesar las acciones contra su país. Debido a la total falta de entendimiento, el 1 de agosto Alemania acabó declarando la guerra a Rusia como parte de un conflicto que duró 4 años y dejó incontables muertos en toda Europa.

La población civil, por supuesto, asistía con verdadero pánico a aquellos primeros días de un conflicto que tenía potencial para arrasar sus vidas sin compasión. No obstante, contrasta ver en el diario de Franz Kafka unas anotaciones del día 2 de agosto de 1914 que rezan de la siguiente forma:

Alemania ha declarado la guerra a Russia. Por la tarde fui a nadar [1]
Estas palabras, por supuesto, no se pueden tomar como una muestra de absoluta indiferencia. No se debe obviar el hecho de que el escritor checo daba relevancia al suceso, pues lo escribió en su diario personal. Simplemente es un ejemplo perfecto de que, incluso en los momentos más complicados, la vida sigue.


[1] Kafka, Prague and the First World War, Kafka-research 

jueves, 8 de diciembre de 2016

Mercurio: Un planeta no tan conocido


Imagen de Mercurio tomada por la sonda MESSENGER (fuente: NASA)

Hablaremos hoy de uno de los planetas más cercanos a la Tierra del Sistema Solar, pero a la vez (debido a su particular posición tan cercana al Sol que hace que llegar a él sea complicado por las condiciones extremas) uno de los menos explorados. Este artículo pretende ser un compendio de datos sobre este objeto astronómico que ayuden a conocer mejor su naturaleza e historia.

Nomenclatura

Del mismo modo que el resto de los planetas de nuestro Sistema Solar, su nombre proviene de una deidad de las mitologías clásicas. Mercurio era el dios romano del comercio, hijo de Júpiter. Este nombre se relaciona con la palabra 'merx', término latino para 'mercancía'. El equivalente de Mercurio en la mitología griega es Hermes.

Singularidad orbital

Representación de la precesión del perihelio de Mercurio (fuente: University of Alberta)

Mercurio tiene una órbita muy particular, que quebró las cabezas de muchos astrónomos durante siglos. Es la más excéntrica de las de los planetas menores, y además es la única de las observadas en nuestras cercanías que no puede ser totalmente predicha por las ecuaciones clásicas de Newton: existe un desplazamiento anual ínfimo en la posición de su perihelio -punto de la órbita más cercano al Sol) con respecto a la que establecerían para él las leyes newtonianas, de unos segundos de arco (aproximadamente la amplitud con la que veríamos una moneda a 1 kilómetro de distancia), que no podría explicarse sin añadir algo más a la teoría. No fue hasta el siglo XX, cuando apareció Einstein con su Teoría de la Relatividad, cuando fuimos capaces de predecir a la perfección esta precesión orbital. Esta capacidad de predicción fue, precisamente, uno de los principales espaldarazos que dicha teoría tuvo para ser definitivamente aceptada.

Días de duración similar a sus años

Imagen compuesta de la órbita observada de Mercurio durante el año 2006 (fuente: NASA)


Otra aspecto orbital muy particular de este pequeño planeta - tras el descarte de Plutón, el más pequeño de nuestro Sistema -, es su relación de frecuencias: Su periodo de rotación (lo que equivaldría, en términos terrestres, a un día) dura la altísima cifra de 2/3 de lo que tarda en dar una rotación completa al Sol (es decir, lo que equivaldría a un año). Esto, además de significar que un día en Mercurio dura casi tanto como un año, provoca un impresionante fenómeno en algunos puntos privilegiados del planeta, desde los cuales se puede ver una doble puesta solar: El Sol sale y recorre la mitad de su camino natural, antes de pararse en su punto más alto y comenzar un retroceso hasta ponerse por el punto de donde salió. Tras esto, vuelve a salir para, ahora sí, recorrer todo el trayecto hasta ponerse por el punto cardinal opuesto.

Exploración de Mercurio

Sonda Mariner 10 (izquierda) y MESSENGER (derecha) (fuente: NASA)
En cuanto a su exploración, habrá a quien sorprenda saber que es un mundo mucho menos visitado  que otros planetas más lejanos a la Tierra. La influencia gravitatoria solar hace complicado enviar sondas que puedan establecerse en su órbita un tiempo significativo. Sólo se enviaron 2 sondas a estudiar el planeta hasta la fecha, siendo la Mariner 10 la primera de ellas en 1973, que sería seguida posteriormente por la MESSENGER más de 30 años después:

  • Mariner 10: Esta sonda tardó sólo un año en llegar a Mercurio, aunque sólo pudo hacer fugaces pasadas sobre el planeta durante su misión, pues por sencillez (debido a la ya citada complejidad de establecerse en órbita estable alrededor de él) se optó hacer que orbitase al Sol en lugar de a Mercurio. En su órbita se cruzó 3 veces con el planeta antes de dejar de funcionar para siempre. La misión Mariner, aunque breve, permitió estudiar casi un 50% de la superficie del planeta y su campo magnético (similar al terrestre, contra las teorías predominantes que optaban por descartar su existencia dándolo como un planeta muerto con un núcleo inerte). Este campo implicaba que existía un núcleo vivo como el terrestre y actividad tectónica. Debido al progresivo enfriamiento y solidificación (que provoca contracción del material) de este núcleo se pudo comprobar también que Mercurio encoge progresivamente.
Comparación entre los núcleos de Mercurio y La Tierra


  • MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging): Tardó 7 años de maniobras gravitacionales en llegar (2004-2011) debido a la ya conocida fuerte influencia solar sobre las inmediaciones del planeta. Por supuesto, podría haber llegado mucho antes igual que hizo Mariner, pero en este caso se buscó (con éxito) orbitar el planeta en lugar de verlo de pasada. MESSENGER consiguió mapear el 100% del planeta y estuvo activa recogiendo datos hasta 2015, cuando se le hizo caer de su órbita y chocar con el planeta. MESSENGER también ayudó a comprobar que, a pesar de que puede sorprender en un planeta tan cercano al Sol, en Mercurio hay hielo (zonas amarillas de esta imagen).La razón de este hecho es que su eje de rotación es tan estable que existen zonas frías en algunos cráteres en las que nunca llega radiación solar.
Cuenca de impacto de Rembrandt, una zona de alta presencia de cráteres recientes debido a impactos hace aproximadamente 4000 millones de años (imagen de MESSENGER)
Carencia de satélites

Su despreciable influencia gravitatoria respecto a la del Sol, unida a la cercanía respecto a este, hacen de Mercurio un planeta sin satélites propios. Véase también que, cuando hablamos de cercanía, esta es relativa, pues no deja de estar a unos 70 millones de kilómetros de nuestro astro, más o menos lo que de media lo separa de la Tierra. No obstante, es una distancia suficiente (debida también de forma clave a las particularidades atmosféricas) para que las temperaturas máximos entre ambos cuerpos  sean muy diferentes. Si la temperatura de la fotosfera Sol es de unos 6000K, las máximas de Mercurio llegan hasta más de 700K (unos 400ºC), algo impensable en nuestra Tierra.

Pequeñas dimensiones


Su pequeño tamaño puede ser mejor comprendido en comparación con la Tierra. Su masa es un 5% de la de nuestro planeta, y su superficie sólamente abarcaría aproximadamente un 15% de la terrestre, lo que quiere decir que si desplegáramos en un plano y lo superpusiéramos sobre la Tierra, no abarcaría más de lo que ocupan aproximadamente África y Eurasia juntos.