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¿Existen los agujeros blancos?

En el último artículo que colgué estuve hablando sobre los efectos que tendría sobre el universo que alguien (ejem, ejem, voz cursiva) pulsara un botón hipotético que “desactivara” la gravedad. Y, como muchos notasteis, no hablé sobre cuál sería el destino de los agujeros negros en este escenario. ¿La causa? No estaba lo demasiado seguro  de la respuesta.

Así que he indagado un poco más en la cuestión y resulta que, con la excusa, este asunto me permite escribir sobre otro tema bastante solicitado que tenía pendiente desde hace tiempo: los agujeros blancos.

Bueno, vale. Pero, por favor, dime qué le pasaría a un agujero negro si desapareciera la gravedad sin irte por las ramas.

Lo intentaré, pero no puedo prometer nada.

Como he comentado alguna otra vezun agujero negro se forma después de que las reacciones de fusión nuclear del núcleo de una estrella muy masiva se detengan. Cuando esto ocurre, toda la masa de la estrella se precipita hacia el núcleo, contrayéndose tanto que la materia se compacta más allá cualquier límite conocido, dando lugar a una singularidad rodeada de una región del espacio que está tan curvada que ni siquiera la luz puede escapar de ella.

Mayor curvatura = campo gravitatorio más intenso, como explicaba en esta entrada. (Fuente)

¿Qué significa que el universo sea “plano”?

Durante las dos últimas semanas he recibido varios correos (os recuerdo que podéis mandar vuestras preguntas a jordipereyra@cienciadesofa.com) en los que me preguntáis qué significa exactamente eso de que el universo sea plano o esté curvado. No sé qué ha levantado esta oleada de curiosidad repentina, pero la verdad es que es un tema muy interesante porque conociendo la curvatura del universo podemos deducir cómo evolucionará… Y cual será su destino final.

Pero esto de que el universo tenga curvatura puede sonar un poco raro. Al fin y al cabo, cuando miramos al cielo por la noche, sólo vemos espacio vacío y estrellas, pero ninguna señal de una “curvatura”. Para entender un poco mejor el asunto, hablemos primero de la Tierra.

Hoy en día sabemos que la Tierra es redonda (aunque aún haya quién no quiera aceptarlo). No es una esfera perfecta, porque su diámetro entre los polos es 21 kilómetros menor que en el ecuador, pero tiene una forma casi esférica. En términos geométricos, la redondez del planeta es el motivo por el que la ruta más larga en la que os podéis embarcar por mar en línea recta tiene esta pinta sobre un mapa:

Si no os lo creéis, aquí tenéis un vídeo donde el autor lo demuestra. (Fuente)

Pero nosotros no podemos experimentar esa redondez en nuestro día a día. Cuando miramos a nuestro alrededor todo parece muy plano hasta donde nuestros ojos desnudos pueden apreciar. La curvatura de la superficie del planeta tan sólo empieza a resultar obvia si nos colocamos en un lugar muyalto o si emprendemos una larga ruta triangular desde el ecuador hasta el polo norte.

Espera, ¿puedo enseñarle la curvatura de la Tierra a un terraplaniense sin levantar los pies del suelo y viajando? ¿Donde hay que firmar?

Bueno, podrías con la motivación y el dinero suficientes.
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¿Giran todas las galaxias en el mismo sentido?

Mike, de la Agrupación Astronómica de Ibiza (aquí su Facebook, que recomiendo seguir por su labor divulgativa), me preguntó hace poco si las galaxias giran todas en el mismo sentido. Aunque parezca mentira, la respuesta a esta pregunta, tan inocente a primera vista, nos puede proporcionar información muy interesante sobre el origen del universo. Más concretamente, saber si la mayoría de las galaxias gira en una dirección concreta nos permitiría deducir si el universo está rotando o no.

Xro k m dise d k l huniberso sta rotando lokoh? k tas fumao jaja

Quédate conmigo hasta el final de la entrada y lo descubrirás, voz cursiva. Empecemos hablando del momento angular.

El momento angular es una magnitud que nos dice la “cantidad” de movimiento rotacional de un objeto o un sistema que… Bueno, que está girando sobre su propio eje o en el que hay algo dando vueltas alrededor de otra cosa. Esta cantidad depende de la velocidad de los objetos implicados y de cómo está distribuida su masa alrededor del eje de rotación (su inercia, que trataré en un momento). Cuanto más rápida y masiva sea una cosa y más lejos se encuentre del eje de rotación, más momento angular tendrá. O poseerá una mayor “cantidad de movimiento rotacional“, que es una expresión más fácil de entender.

E, igual que la energía ni se crea ni se destruye, el momento angular de un sistema se conserva con el tiempo.

A vuestro paso por las clases de física del instituto habréis escuchado/visto unas doscientas mil veces el ejemplo de la patinadora sobre hielo que da vueltas a una velocidad concreta con los brazos estirados y que, en el momento en que acerca los brazos hacia su cuerpo, sin necesidad de hacer ningún otro esfuerzo por su parte, empieza a girar más deprisa.

En este vídeo podréis apreciarlo mucho mejor, si hasta ahora sólo habíais visto este fenómeno en diagramas:

El principal causante de este efecto es la inercia, que viene del latín “inertis“, “falta de vida o de reacción“. Esta propiedad es el equivalente a la “resistencia” que ofrece un objeto al movimiento y depende de su forma y su masa.
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¿Por qué es importante la detección de ondas gravitacionales? Actualización: ¡detección confirmada!

Actualización [11/02/2016]: los responsables del LIGO acaban de confirmar en una rueda de prensa que se ha confirmado la detección de ondas gravitacionales. ¡Tenedlo en cuenta mientras seguís leyendo este artículo, escrito antes de conocer los resultados!

A menos que viváis en una piña debajo del mar, esta semana habréis visto titulares por todos lados anunciando que se han detectado ondas gravitacionales con el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

No, si ya lo he visto, ya. ¿Por qué se empeñan en insistir tanto en noticias que no me importan lo más mínimo?

Pero bueno, voz cursiva, no sales en una entrada y a la siguiente vuelves con la actitud del ácido sulfúrico. Dame un momento para que te explique la importancia de este descubrimiento y te prometo que lo vas a ver con otros ojos.

Venga, va, te doy unos cinco minutos, que hoy llevo mucho lío mirando fotos de gatos por internet.

En primer lugar, parece ser que estas noticias están basadas en un tweet del astrofísico Lawrence Krauss en el que decía que le habían confirmado unos rumores sobre la detección de ondas gravitacionales en el LIGO, pero la propia institución no ha confirmado nada al respecto porque aún necesitan comprobar muchos datos y aún no pueden decir si las han detectado realmente o no. Al parecer, Krauss sólo quería emocionar un poco al público porque, si al final resulta que los resultados eran correctos, más gente sabrá de qué va el tema y más alcance tendrá el anuncio.

Total que, aunque de momento no se ha confirmado, esta noticia podría ser una realidad en un futuro cercano.

Está bien, entonces replanteo mi pregunta: ¿por qué deberá importarme el descubrimiento de las ondas gravitacionales en un futuro cercano?

Muy buena pregunta.

En este artículo que publiqué hace poco hablaba sobre la velocidad a la que se transmite la gravedad y explicaba que, en realidad, la gravedad no es una fuerza que aparece de manera instantánea entre dos cuerpos, como Newton había postulado, sino la una deformación producida por cualquier masa sobre el propio tejido del espacio-tiempo, en el que está contenida toda la materia del universo… O, al menos, eso es lo que predice la teoría de la relatividad de Einstein.

El espacio-tiempo suele representarse como una lámina plana deformada como en la imagen de la izquierda, aunque el fenómeno real sería más parecido a la imagen de la derecha, porque el espacio es tridimensional.

Según la teoría de la relatividad, la deformación del espacio-tiempo provocada por un cuerpo muy masivo debería poder desviar los rayos de luz, algo que una fuerza gravitatoria no podría hacer, porque la luz no tiene masa. Y eso es, precisamente, lo que se observó durante un eclipse en 1919 en el que la posición de las estrellas que rodean el sol cambiaba ligeramente, lo que es una señal de que la teoría de Einstein es una interpretación más precisa de la naturaleza de la gravedad. Explicaba este descubrimiento con más detalle en esta otra entrada sobre la teoría de la relatividad especial y la película Interstellar.

La cuestión es que la teoría de la relatividad de Einstein también predice que, igual que un barco crea olas a su paso mientras navega por el mar, un cuerpo muy masivo que se mueva a través del espacio debería hacer que el tejido espacio-tiempo ondule a su alrededor, generando “ondas gravitacionales. Pero la existencia de estas ondas aún no se ha podido demostrar así que, de llegar a confirmarse su detección, ya no cabría duda de que la teoría de Einstein describe el universo correctamente o, al menos, de que vamos bien encaminados en nuestro periplo por descubrir la naturaleza de la realidad.

Este descubrimiento no sólo nos ayudaría a entender mejor el universo, sino también a mejorar la teoría de la relatividad y hacerla aún más precisa. Pero, además, si aprendemos a detectar y medir ondas gravitacionales tendremos a nuestra disposición una herramienta que nos permitirá estudiar fenómenos que hasta ahora no hemos podido observar directamente.

Me explico.

Para estudiar el universo, analizamos los distintos tipos de luz que llegan hasta la Tierra desde todos los cuerpos que nos rodean (estrellas, planetas, asteroides, nebulosas…) y eso nos permite deducir un montón de cosas de ellos: su distancia, su composición química, su velocidad, si hay planetas dando vueltas a su alrededor en el caso de las estrellas…

Un momento, has dicho “distintos tipos de luz”. ¿De qué estás hablando exactamente?

Ah, bueno, claro, es que la luz visible representa una fracción diminuta de un fenómeno mucho más amplio. En realidad la luz es una forma de radiación electromagnética, un tipo de ondas formadas por un campo eléctrico y uno magnético que oscilan y, dependiendo de la frecuencia de estas oscilaciones, la radiación resultante puede tener unas propiedades muy distintas. Esto lo comentaba con más detalle en esta otra entrada pero, en resumen, existen un montón de “tipos de luz” que nuestros ojos no pueden detectar.

Por ejemplo, el ojo humano puede detectar la radiación electromagnética que realiza estas oscilaciones en espacios de entre 380 y 800 nanómetros (mil millonésimas de metro). Este parámetro es la llamada longitud de onda y nuestros ojos traducen las longitudes de onda mayores como colores más rojizos y las menores como tonos más azulados y violetas. Entre estos límites se encuentran el resto de longitudes de onda que corresponden a los otros colores que somos capaces de distinguir.

Nuestros ojos no pueden detectar la luz que está fuera de estos intervalos. La luz tiene una longitud de onda mayor a 800 nanómetros es la radiación infrarroja, llamada así porque se trata de las longitudes de onda que se encuentran más allá del color rojo en el espectro electromagnético. Lo mismo pasa con las longitudes de onda menores que la del color violeta, la radiación ultravioleta.

O sea, que nuestros ojos son incapaces de detectar una cantidad inmensa de la información que nos rodea, lo que está muy bien para sobrevivir en la naturaleza, pero no basta para estudiarla. Por suerte, podemos detectar todas estas longitudes de onda invisibles utilizando cámaras son capaces de detectarlas y traducirlas a colores somos capaces de observar.

Imagen infrarroja de una serpiente enrollada alrededor del brazo de un humano. (Fuente)

Y esto es estupendo, porque cada tipo de radiación electromagnética nos puede ofrecer mucha información sobre el objeto que la está emitiendo.

Por ejemplo, cuanto más caliente se encuentra un cuerpo, más energética será le energía que emite, lo que se traduce en la emisión de una radiación con una longitud de onda menor. Por ejemplo, el cuerpo humano brilla constantemente… Pero no en luz visible, sino en luz infrarroja. Si aumentas lo suficiente la temperatura de un objeto, empezará a emitir un brillo rojizo cuando alcance unos cientos de grados. A una temperatura aún mayor, el color del objeto se volverá cada vez más azulado y emitirá gran parte de su energía en forma de radiación electromagnética más energética, como luz ultravioleta o rayos X.

Por tanto, analizando qué tipo de energía electromagnética emite un cuerpo celeste, podemos conocer su temperatura y deducir si se trata de una débil estrella enana roja, una gigante azul muy caliente o una estrella de neutrones rodeada de una nube de material a un millón de grados de temperatura, tan caliente que tan sólo emite rayos X.

Además, como los distintos tipos de radiación electromagnética se comportan de manera distinta al interaccionar con la materia, ciertas longitudes de onda nos permiten observar unos fenómenos que otras no nos dejan. Por ejemplo, la luz visible emitida por una estrella que se encuentre detrás de una nebulosa será incapaz de atravesar el gas y el polvo que la componen, así que quedará tapada por completo de nuestra vista. Pero la radiación infrarroja emitida por esa estrella sí que es capaz de atravesar las nubes de gas interestelar, así que si miramos en esa misma dirección con un detector infrarrojo, la nebulosa se vuelve transparente y podemos ver y estudiar esa estrella sin problemas.

Dos imágenes de la nebulosa Carina, tomadas en luz visible e infrarroja. (Fuente)

Vaya, menuda herramienta más útil para estudiar el cielo es esto de las distintas longitudes de onda.

Sí, la verdad es que sí. Pero, aún así, hay cosas que de las que no vamos a poder obtener información mediante ningún tipo de radiación electromagnética.

Un buen ejemplo son los agujeros negros, que no dejan escapar ningún tipo de radiación electromagnética desde su interior porque la singularidad que contienen en su centro está rodeada por una región en la que el espacio-tiempo está tan curvado que ni siquiera la radiación electromagnética, ya sea luz o la correspondiente a cualquier otra longitud de onda, puede escapar. Esta región está delimitada por el llamado horizonte de sucesos y, si queréis saber más sobre agujeros negros, hablaba sobre ellos en esta entrada, esta otra y esta otra.

O sea que, sin radiación electromagnética que provenga de su interior, no tenemos manera de saber qué ocurre tras el horizonte de sucesos de un agujero negro.

Y aquí es donde entraría el descubrimiento de las ondas gravitacionales.

La gran masa concentrada en puntos diminutos de los agujeros negros generará grandes distorsiones en el tejido del espacio-tiempo que las rodea a medida que se mueven a través de él, igual que el paso de un transatlántico producirá olas mucho mayores que el de una lancha. Y estas ondas sí que saldrían del horizonte de sucesos y podrían propagarse por el universo como olas, igual que cualquier otro tipo de radiación electromagnética. Por tanto, si conseguimos detectar las ondas gravitacionales, estas ondulaciones del tejido del espacio-tiempo, podríamos obtener información sobre los agujeros negros que es imposible deducir mediante su observación a través de la radiación electromagnética.

Uala, eso es bastante radical.

Pues agárrate bien los pantalones y túmbate en el suelo, voz cursiva, porque las ondas gravitacionales también podrían ofrecernos información sobre el propio origen del universo.

¿Qué me dices?

Como lo oyes.

Muchos habréis oído que, en realidad, mirar el cielo es como remontarse al pasado. Y es verdad: como la velocidad de la luz es finita, de unos 300.000 kilómetros por segundo, tarda un tiempo en recorrer las distancias que lo separan todo en el universo y que son tan abrumadores que este tiempo pueden ser miles, millones o incluso miles de millones de años. De ahí el término “año luz” para referirse a las distancias espaciales: un año luz equivale a la distancia recorrida por la luz en un año, que son unos 10 billones de kilómetros.

A su vez, el año luz también te dice con cuánto retraso estás viendo ese objeto: la estrella más cerca a la Tierra, Alfa Centauri, se encuentra a 4 años luz de distancia, lo que significa que la observamos tal y como era hace 4 años. Cuanto más lejos esté el objeto, más nos estaremos remontando en el pasado al mirarlo. La galaxia Andrómeda, por ejemplo, a 2 millones de años luz de distancia, la vemos tal y como era hace 2 millones de años.

La galaxia más lejana que se ha observado se encuentra a 13.100 millones de años luz. O sea, que teniendo en cuenta que el universo lleva existiendo unos 13.800 millones de años, hoy en día vemos cómo era esa galaxia 700 millones de años después del Big Bang, lo que nos permite estudiar cómo era el universo “poco” después de su formación.

Pero aquí viene un giro conceptual que responderá a muchas preguntas que me habéis hecho por e-mail (jordipereyra@cienciadesofa.com) sobre el tamaño del universo.

Los objetos tan lejanos como esta galaxia no se encuentran realmente a esas distancias. Esta galaxia que he mencionado no está a 13.100 años luz de la Tierra a día de hoy, sino mucho más lejos, porque durante el tiempo que la luz ha tardado en llegar hasta nosotros, la galaxia se ha estado alejando cada vez más deprisa, alcanzando casi 292.000 kilómetros por segundo en la imagen de ella que vemos en la actualidad, lo que equivale a un 97% de la velocidad de la luz.

Espera, esto me suena un poco raro. Creía que ningún objeto con masa podía acercarse demasiado a la velocidad de la luz porque acelerarlo hasta esas velocidades consumía un montón de energía. ¿Cómo puedes acelerar una galaxia entera a esa velocidad?

Sí, es un concepto un poco raro si te pilla por primera vez. Lo que pasa es que se ha observado que, cuanto más lejos se encuentran dos puntos en el universo, mayor es la velocidad a la que se alejan entre sí Hasta el punto de que se pueden separar incluso a velocidades superiores a las de la luz.

Pese a que lo que mucha gente piensa, que el Big Bang no fue una especie de explosión que lanzó materia volando por los aires en todas direcciones. En realidad, el Big Bang (del que hablaba en esta entrada) fue un proceso de expansión en el que el propio espacio empezó a expandirse rápidamente (y sigue haciéndolo), arrastrando con él toda la materia que contiene. Como no hay ninguna ley física que impida que el propio espacio expanda a la velocidad de la luz, dos galaxias pueden estar alejándose entre sí a velocidades superiores a las de la luz, arrastradas por el tejido del espacio se expande entre ellas.

Se puede entender mejor la situación imaginando que nos arrastra un río: aunque sólo fuéramos capaces de nadar a 1 km/h, por poner una cifra, la corriente nos podría arrastrar a una velocidad mucho mayor de la que somos capaces de alcanzar por nuestros propios medios.

El hecho de que las galaxias muy lejanas se puedan alejar de nosotros a velocidades superiores a las de la luz también delimita el tamaño del universo observable: como mucho, podremos observar regiones del espacio que se estén alejando de nosotros a una velocidad menor a la de la luz y no podemos detectar la luz emitida desde zonas que se alejan a velocidades superiores a las de la luz, porque el espacio que hay entre nosotros se expande más rápido de lo que la luz puede recorrerlo.

Este es el motivo por el que, pese a que el universo tiene tan sólo 13.700 millones de años de edad, el diámetro del universo observable es de 93.000 millones de años luz. Pero, repito, esto no significa que en este momento podamos ver la luz de los objetos que se encuentran a 70.000 millones de años luz, por decir algo, sino que somos capaces de distinguir la luz que emitieron hace mucho tiempo, cuando aún no estaban tan lejos.

El caso es que nos podemos remontar en el pasado y estudiar la historia del universo encontrando objetos cada vez más lejanos, pero nos encontramos con un problema muy gordo que nos impide remontarnos a épocas anteriores a 300.000 años después de la formación del universo: desde el momento en el que se formó hasta entonces, las condiciones extremas del universo primigenio impedían que cualquier forma de radiación electromagnética se moviera por el espacio sin interaccionar con ningún átomo, así que el universo fue opaco durante todo este tiempo. Por tanto, no tenemos a nuestra disposición ninguna fuente de luz que nos permita estudiar el universo “recién nacido”.

Pero las ondas gravitacionales provocadas por la materia en aquella época no se verían afectadas por la “opacidad” del universo, así que hoy en día podríamos seguir detectándolas y nos darían mucha información sobre el universo temprano que, hasta ahora, no teníamos manera de obtener.

Esto es todo lo que te puedo decir sobre las implicaciones que tiene en la astronomía el descubrimiento de las ondas gravitacionales, voz cursiva. ¿Se te ha pasado ya la mala leche?

¿Eh? Ah, perdona, me he puesto a ver vídeos de gatos y no te estaba escuchando.

No sé qué voy a hacer contigo.

En fin, hasta aquí la entrada de hoy. Como dato, quería comentar que este tema (y muchos más) lo trato también en el libro que publiqué en septimebre de 2015 con la Editorial Paidós en el que hablo sobre la historia de la astronomía y que ahora está disponible en librerías tanto en España como en México y a través de internet por todo el mundo.

Así que, si os apetece saber cómo hemos llegado a conocer todo lo que sabemos hoy en día sobre el universo, podéis hacer click sobre la siguiente imagen del libro, “El universo en una taza de café“, para ir a la entrada donde hablo del libro con más detalle:

Respuestas (LI): ¿Qué pasa cuando dos agujeros negros chocan?

Durante el mes que he estado de vacaciones he recibido muchas preguntas interesantes para la sección de respuestas y dos de ellas trataban el mismo tema: ¿Qué pasa cuando dos agujeros negros colisionan?

Fotografía de una parte del núcleo de nuestra galaxia, abarrotado de estrellas. En el centro de las galaxias residen los agujeros negros más grandes (hablaré de ello más adelante, pero necesitaba una imagen para encabezar el artículo). Crédito: Silas Laylock.

Los agujeros negros dan miedo. Por suerte no hay ninguno cercano en nuestro vecindario estelar, pero el mero hecho de imaginar un cuerpo completamente oscuro que no deja escapar nada de lo que cae en él (bueno, está la radiación de Hawking, de la que hablaba en esta entrada sobre cómo se forma un agujero negro) pone los pelos de punta.

Ante nada, voy a aclarar una cosa sobre los agujeros negros: al contrario de lo que sugieren en las películas, no son aspiradoras cósmicas malvadas.
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¿De dónde viene la materia?

 ¿De dónde salió toda la materia que nos compone a nosotros y todo lo que nos rodea? Se suele decir que somos “polvo de estrellas” lo que, en un sentido muy amplio, es correcto, pero no deja de ser una visión romántica que no puede sustituir la compleja historia real.

Así que he hecho una entrada muy larga para explicar el origen de la materia.

Disfrutad esta imagen agradable de una nube molecular, zona de formación de estrellas, porque hoy traigo texto para rato. Crédito: NASA/Hubble.

Primero, remontémonos al pasado. Pero no a cualquier punto al azar del pasado, sino al pasado máximo, el nacimiento del universo y el propio tiempo.
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¿Qué es el letargo solar?

Ya ha salido una nueva noticia alarmista, y esta vez de la mano de Actualidad RT, un portal de noticias que tiene ganas de que estalle la Tercera Guerra Mundial en cualquier momento. Como de aquí a los batallones de páginas pseudocientíficas sólo hay un paso (lo siento, RT, pero es el precio que tiene decirles lo que quieren oír), he preferido adelantarme antes de que se me inunde la bandeja de entrada con preguntas sobre el tema. El titular que me ha llamado la atención es:

Primero os dejo un breve resumen de la situación, muy bien explicada en este informe del GAME (Grupo Amateur de Meteorología Espacial):

El actual ciclo solar, el número 24, está siendo inusualmente tranquilo. La actividad solar ha disminuido un 46% respecto a otros ciclos y parece que la tendencia continuará de cara al siguiente, que además llegará con 4 años de retraso. Esto podría tener algún efecto en el clima terrestre.

Para saber qué está haciendo el sol en cualquier momento, podéis seguir al GAME en Facebook haciendo click aquí o visitar su página web.

Antes de llevarnos las manos a la cabeza, ¿A qué nos referimos con eso de actividad solar?

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Los restos del cometa ISON no representan ningún peligro

Hace un mes, en esta entrada, hablábamos del cometa ISON y su color verdoso relativamente poco habitual. Como viene siendo tradición, aparecieron catastrofistas afirmando que este cometa iba a impactar contra la Tierra, pero el cometa se desintegró al pasar demasiado cerca de la superficie del Sol (hubiera quedado muy bien si le hubieran llamado Ícaro desde el principio) antes de volver hacia el lugar de donde había venido (los confines del sistema solar), como puede verse en esta imagen:

Crédito: ESA/NASA/SOHO/SDO/GSFC.

 

En la imagen aparecen las diferentes fases del cometa después de pasar por detrás del sol. Como se puede observar, después de rodearlo, su brillo va disminuyendo y su cola reduciéndose hasta desaparecer, señal de su desintegración.
Al dejar de brillar, el estudio directo de los pedazos en los que el cometa inicial (de unos 5 kilómetros de diámetro) se dividió resulta un poco complicado y, cómo no, los conspiranoicos han vuelto a frotarse las manos de nuevo al ver que podían inventarse otra mandanga con las que mantener las visitas de sus páginas web.

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¿Qué son las supernovas?

Cuando uno escucha la palabra supernova le viene a la cabeza el concepto explosión loca en el espacio* pero, técnicamente, no es el caso. Una supernova es la culminación apoteósica de la vida de una estrella con una masa enorme, del orden de entre 8 y 250 veces la de nuestro sol.


Comparación del Sol y la estrella R136a1, 265 veces más masiva. Los colores nos los hemos inventado, sólo estamos mostrando la escala.

 

Aclararemos que, de por sí, una estrella ya es una explosión termonuclear de proporciones inimaginables en la que interviene tanta materia que su propia atracción gravitatoria la mantiene confinada en una esfera. O sea, que una supernova no puede ser la explosión de una explosión.

Así que hablemos de la vida de las estrellas.

Mientras le dura el combustible, la reacción de fusión nuclear en el centro de una estrella trata de empujar su masa hacia afuera, a la vez que la propia materia que compone el astro intenta comprimir el núcleo en dirección contraria. De esta manera, las estrellas se mantienen en equilibrio.

Pero, a medida que el combustible se agota, la explosión central va perdiendo fuerza y la masa que rodea el núcleo empieza a comprimir el núcleo estelar, ya que sigue empujando con la misma fuerza desde todas direcciones.

Cuando la estrella agota todo su combustible (para los que tienen idea del asunto, ha fusionado los elementos ligeros en elementos mucho más pesados “infusionables”, como el hierro), la explosión central se detiene repentinamente y la masa que la rodea libera todo su potencial compresivo contra el núcleo, porque ya no hay ninguna fuerza que la expulse hacia afuera.

Este proceso es muy violento.

¿Recordáis la entrada en la que  hablábamos de cómo en realidad los átomos estaban compuestos casi en su totalidad por espacio vacío (click aquí para leerla)? La compresión a la que queda sometida la materia en el centro de la estrella es tan grande que los átomos se descomponen y las partículas que constituyen los núcleos atómicos quedan sueltas, formando una sopa extremadamente densa de protones y neutrones.

De nuevo, no está a escala.

Este amasijo de protones y neutrones es tan denso que un dedal lleno del material pesaría 100 millones de toneladas.

Pero… ¿Cómo…? ¿Qué? :O

Los núcleos atómicos tienen una densidad del orden de 230.000.000.000.000.000 kilogramos por metro cúbico pero, como ocupan una fracción tan pequeña del átomo y el resto es espacio vacío (volvemos a mencionar esta entrada que deberíais leer), no lo notamos a nivel macroscópico. Si suprimimos todo el espacio vacío intermedio, los núcleos atómicos pueden entrar en contacto directo en grandes cantidades y es entonces cuando muestran su verdadera naturaleza.

Total, que una vez reducidos los átomos a su forma más elemental, la fuerza que es capaz de ejercer la estrella no es suficiente como para continuar con la compresión y el proceso se detiene repentinamente.

Pero, claro, toda la materia de la estrella se había precipitado hacia el núcleo en un instante, por lo que había cogido muchísimo impulso. Cuando esa masa da de lleno con el núcleo incompresible, se produce un efecto rebote de escalas cataclísmicas y todo el material sale despedido hacia el espacio a velocidades de hasta 30.000 kilómetros por segundo (un 10% de la velocidad de la luz). El proceso libera una cantidad tremenda de energía, y esto es lo que se llama una supernova.

Los restos de una supernova observados en 1572 por el astrónomo Tycho Brahe.

Lo que queda atrás son los restos extremadamente compactos del núcleo estelar, que variarán en forma según la masa original del astro: una estrella de neutrones (de unas cuantas decenas de kilómetros de radio, pero increíblemente densa) o, si la estrella es suficientemente grande como para comprimir el material más allá de la sopa de protones y neutrones, un agujero negro.

Ya habíamos hablado tanto de las estrellas de neutrones como de los agujeros negros en esta entrada y esta otra, así que damos el tema por zanjado.

Lo interesante es que otro monstruo puede emerger de todo este caos. Una de cada diez veces, durante la formación de una estrella de neutrones, algo sale mal y aparece lo que los astrónomos llaman un magnétar (del inglés, magnetic star), un cuerpo que posee campo magnético tan increíblemente potente que:

  • A 965 kilómetros de distancia, sería capaz de desgarrarte separando cada uno de los átomos que compone tu cuerpo.

O,

  • Si estuviera a medio camino entre la Tierra y la Luna, podría borrar los datos de todas las tarjetas de crédito del mundo.

Impresión artística de un magnétar (a nuestros telescopios les falta bastante para poder observarlos directamente).Crédito: apod.nasa.gov

No está muy claro aún qué determina si se formará una estrella de neutrones corriente o un magnétar pero se cree que, justo antes de colapsarse en una bola súper compacta, el material podría condensarse en un líquido extremadamente denso formado por protones, que en conjunto tendrían una gran carga eléctrica. Cuando un material cargado eléctricamente se desplaza, genera campos magnéticos (como explicábamos aquí) y, teniendo en cuenta de que estos monstruos giran sobre sí mismos alrededor de una vez por segundo, no debería extrañarnos el efecto de su magnetismo.

*Este concepto puede variar ligeramente de persona a persona.

Respuestas XXII: Materia oscura.

Volviendo a la dinámica de los lunes que se convierten en martes, respondo a una pregunta formualda por Esteban Molina que me ha gustado mucho: ¿Qué es la materia oscura?

Al hablar de materia oscura, nos referimos a algo que no interacciona con la materia ordinaria o no emite o absorbe ningún tipo de energía electromagnética (luz, infrarrojos, rayos X…), pero que sabemos que está ahí porque el comportamiento de muchas galaxias no parece cuadrar con la cantidad de masa que tienen: la fuerza de gravedad que las mantiene estables es de 5 a 10 veces mayor de la que debería. Es decir, que nos estamos pasando por alto algo bastante gordo.

En esta imagen, los halos brillantes se han añadido para señalar dónde está concentrada la materia oscura, basándose en la distorsión de la luz de las galaxias de fondo a causa de la gravedad. Fuente: hubblesite.

Bueno, ¿Y si lo único que falla realmente son las ecuaciones que estamos usando para modelar la gravedad? 
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