Respuestas (LXXX): ¿Qué fue de la supernova que impulsó la formación del sistema solar?

Carlos Morro me envió un correo electrónico (a jordipereyra@cienciadesofa.com) preguntando sobre la supernova que dio lugar al sistema solar. ¿Qué se sabe sobre esa estrella que reventó y posibilitó nuestra existencia? ¿Tenía su propio sistema planetario? ¿A qué distancia ocurrió? ¿Y dónde están ahora los restos de su explosión? (esta última la he añadido yo)

El tema me pareció interesante pero, antes de empezar, habrá que aclarar cómo se formó nuestro sistema solar para asegurarnos de que todos partimos de la misma base que Morro.

El proceso de formación de las estrellas es simple: empieza con una nube de gas (compuesta principalmente por hidrógeno y helio) que flota por el espacio y, por un motivo u otro, aparecen en ella regiones más densas que comienzan a atraer material a su alrededor gracias a su mayor fuerza gravitatoria. A medida que estas bolas de gas se vuelven cada vez más grandes y densas, la presión sobre su núcleo va creciendo hasta que, cuando han acumulado la masa suficiente, aumenta tanto que desata una cadena de reacciones de fusión nuclear. Estas reacciones disparan millones de grados la temperatura del núcleo y el calor termina repartiéndose por todo el amasijo de gas, convirtiéndolo en una bola de plasma incandescente o, lo que es lo mismo, una estrella (hablaba sobre el mecanismo con más detalle en esta entrada).

Este proceso se puede ver en la siguiente simulación en la que varias regiones de una nube molecular se colapsan y empiezan a producir estrellas, todo mientras las diferentes partes del tinglado interaccionan gravitacionalmente:

El proceso de formación de planetas es parecido. El disco de gas que queda dando vueltas alrededor de una estrella tras su formación contiene partículas de elementos más pesados que empiezan a colisionar entre ellas, fusionándose, formando trozos de materia cada vez mayores y con un campo gravitatorio más intenso que atraen aun más material hacia ellos… Y el efecto bola de nieve continúa hasta que se convierten en planetas (hablaba los distintos tipos de planetas en este otro artículo).

Aquí tenéis otra animación del proceso, en la que se puede ver cómo la nucleación de planetas empieza en las regiones más densas del disco de gas y polvo, inducidas por la propia rotación del sistema:

Captado, pero… ¿De dónde salieron esos elementos más pesados que formaron los planetas rocosos, como Mercurio o Venus?

Buena pregunta, voz cursiva.

Después de que tuviera lugar el Big Bang, en el universo tan sólo existían átomos de hidrógeno y de helio (y alguno de litio). Pero, afortunadamente, estos átomos se empezaron a fusionar en los núcleos de las primeras estrellas que se formaron a partir de ellos, convirtiéndose en elementos más pesados como el carbono, el nitrógeno, el oxígeno o el hierro. Las estrellas de esta primera generación eran inmensas y, cuando se quedaron sin combustible, terminaron sus vidas reventando en forma de las mayores explosiones conocidas, las supernovas, lanzado al espacio esos elementos pesados que guardaban en sus entrañas (otra cosa que comenté más concienzudamente en otra entrada).
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¿Qué significa realmente el concepto de “universo observable”?

En la última entrada estuve explicando cómo es posible que las galaxias más lejanas se estén alejando de nosotros a velocidades superiores a la de la luz si, en principio, ningún objeto que tenga masa puede igualar o superar esa velocidad. Y, por supuesto, quedaron algunas dudas en el aire que creo que la voz cursiva dejó apuntadas en algún lado.

Sí… Las tengo por aquí… Eh… ¿Cómo podemos detectar una galaxia que se aleja a una velocidad superior a la de la luz? ¿Y qué es eso del universo “observable”? ¿Es que hay partes del universo que no podemos observar? ¿Cómo podemos saber qué tamaño tiene el universo? 

Estupendo. Intentemos resolver el entuerto hablando un poco sobre los conceptos de volumen de Hubble y universo observable.

Como vimos en la entrada anterior, el espacio se expande de tal manera que la velocidad con la que las galaxias se alejan de nosotros aumenta cuanto mayor es la distancia que nos separa de ellas. Y, de hecho, si te alejas lo suficiente en cualquier dirección, terminas encontrando galaxias que se están alejando de nosotros a la velocidades iguales o superiores a la de la luz.

Esto significa que, desde nuestro punto de vista, podemos separar el espacio que nos rodea en dos regiones: una más “cercana” donde las cosas se alejan de nosotros a velocidades inferiores a la de la luz y otra “lejana” en la que lo hacen a velocidades superiores. En la frontera entre las dos se encuentra el llamado límite de Hubble, la franja del espacio en la que las cosas se alejan de nosotros a la misma velocidad que la luz.

Pero, ojo, que aquí llega un dato interesante: no podemos ver la luz emitida actualmente por los objetos que se encuentran más allá de nuestro volumen de Hubble (la esfera delimitada por el límite que tiene el mismo nombre) porque, en esta región, el espacio se expande tan deprisa que ni siquiera la luz es lo suficientemente rápida como para poder avanzar hacia nosotros a través de él. Es como si una persona normal se montara en la cinta de correr de Usain Bolt y le subiera la velocidad al máximo: por muy rápido que corra, la cinta siempre se moverá más deprisa y le arrastrará en la dirección contraria.
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Respuestas (LXXIX): ¿Por qué (a primera vista) el universo observable es más grande de lo que su edad le debería permitir?

Hace un par de semanas, Roberto López-Herrero preguntaba por Twitter cómo es posible que el universo observable tenga un radio de 46.500 millones de años luz, si el Big Bang ocurrió hace 13.800 millones de años.

Se trata de una duda que a todos los aficionados a la astronomía nos ha atormentado en algún momento de nuestras vidas: el universo se ha estado expandiendo desde que tuvo lugar el Big Bang pero, incluso suponiendo que las galaxias se hubieran estado moviendo a la velocidad de la luz, sólo podrían haber recorrido 13.800 millones de años luz en cualquier dirección durante todo este tiempo. Por tanto, siguiendo este razonamiento, el diámetro del universo actual no podría superar los 27.600 millones de años luz.

Pero, por supuesto, eso no es así: sabemos que el universo observable tiene un diámetro de 93.000 millones de años luz.

¡Y eso sólo puede significar que el universo se ha estado expandiendo a velocidades superiores a la de la luz! ¡Maldita sea! ¿No  decías hace una semana que es imposible que un objeto se mueva a la velocidad de la luz? ¿Cómo puede ser que haya galaxias que han movido incluso más rápido? ¿No será que el Big Bang no es más que una gran patraña? 

Pues no, voz cursiva, no es una patraña. Para entender lo que está pasando, empecemos por hablar de la expansión del universo.
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Algunos desafíos de viajar a velocidades cercanas a la de la luz

Las películas y las series de ciencia-ficción nos han acostumbrado a ver a sus protagonistas moviéndose de un lado al otro del universo como si se estuvieran paseando por su casa. Y, tal vez por eso, me da la impresión de que se tiende a infravalorar la dificultad real que supondría explorar el espacio: no hablo sólo de movernos de un lugar a otro dentro de la Vía Láctea, sino del sueño de llegar a expandir nuestra civilización más allá de nuestra galaxia hacia el resto del universo.

Total, que en la entrada de hoy quería comentar algunos de los desafíos más tochos que tendremos que superar para movernos con relativa libertad por el cosmos.

En primer lugar, abordemos el problema más obvio: las enormes distancias que separan las cosas en el espacio.

Cuando se habla del espacio que separa las estrellas, os sonará la medida del año luz, que equivale a la distancia que recorre un rayo de luz en el vacío durante un año… O casi 10 billones de kilómetros, teniendo en cuenta que la luz se propaga por el vacío a unos 300.000 kilómetros por segundo (km/s).

Para poner esta cifra en perspectiva pensad que, a 120 km/h, un coche tardaría casi 10 millones de años en recorrer un año luz, de modo que si ahora mismo pusieras rumbo a Alfa Centauri (la estrella más cercana a nuestro sistema solar) a esa velocidad, tardarías 38 millones de años en cubrir los 4 años luz que nos separan de ella. Más aún, incluso a la mayor velocidad alcanzada por un vehículo espacial hasta la fecha (los 265.000 km/h experimentados por la sonda Juno mientras se acercaba a Júpiter), una nave tardaría 17.200 años en llegar hasta la estrella más cercana.

Y, encima, para hacer el escenario aún más deprimente, nuestra galaxia mide 100.00 años luz de diámetro… Por no hablar del resto de las galaxias que nos rodean, porque hasta las más cercanas están a millones de años luz de nosotros.

Un gráfico que a lo mejor os ayuda a haceros una idea de lo lejos que está todo en el espacio.

¿Por qué recibes más radiación mientras vuelas en avión?

Hoy os traigo un vídeo nuevo en el que, siguiendo la línea del vídeo anterior, hablo sobre el origen de la radiación adicional que recibimos mientras vamos en avión… Y si es peligrosa o no (spoiler: no lo es).

Espero que os guste y, si es así, podéis darle un “meneo” al vídeo en este enlace de Menéame.net para ayudarme a aumentar su difusión. ¡Muchas gracias! 🙂

¿Tiene algún efecto la mecánica cuántica a escala humana? Aclarando algunas cosas sobre el “gato de Schrödinger”

Hace unos días, en el programa de La Vida Moderna, David Broncano sacó el tema del gato de Schrödinger, el famoso experimento mental relacionado con la mecánica cuántica en el que se mete un gato en una cámara que contiene un dispositivo que tiene el 50% de probabilidades de matarlo tras un periodo de tiempo determinado. Hasta ahí todo bien pero, a continuación, según cómo os lo explicaran, es posible que os dieran entender que, como somos incapaces de ver qué pasa dentro de la caja durante el experimento, el gato estará vivo y muerto a la vez hasta que alguien abra la caja para comprobarlo… Y será en ese momento en el que adopte un estado u otro.

¿Pero qué paparrucha es esta? ¿Hoy tocaba actualizar la sección de “Patrañas” y no me he dado cuenta? 

Pues tendría cabida en “Patrañas” perfectamente, voz cursiva, pero no porque la mecánica cuántica y la analogía del gato de Schrödinger no sean ciencia seria, sino porque hay gente que interpreta ambas como le da la gana para justificar sus ideas esotéricas absurdas, desde quienes van diciendo por ahí que la mecánica cuántica demuestra que nosotros mismos creamos la realidad al observarla hasta los charlatanes que intentan convencerte de que las enfermedades tienen un origen cuántico.

Pero hoy no me voy a centrar en desmentir ninguna patraña cuántica en particular porque creo que, para ver por dónde pierden agua todas ellas, basta con entender qué quería transmitir realmente el bueno de Schrödinger con su experimento mental gatuno. Aunque, por supuesto, antes de empezar habrá que ver de qué va eso de la mecánica cuántica.

<ironía> Bieeeen… </ironía>
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¿En qué se diferencian la radiación de los móviles y la radiación nuclear?

En el vídeo de hoy aprovecho que tengo una fuente de radiación nuclear en mi colección de minerales (la llamada torbernita) para demostrar algunas diferencias entre la radiactividad y la radiación que emiten los dispositivos con los que nos comunicamos en nuestro día a día. También había hablado del tema con anterioridad en esta otra entrada, pero he pensado que sería una buena idea ponerlo en práctica.

¡Espero que os guste (y que os suscribáis al canal de Youtube)!

 

Presentación del libro “Las 4 fuerzas que rigen el universo”

Dejo por aquí la presentación del segundo libro de Ciencia de Sofá, “Las 4 fuerzas que rigen el universo” que hice en Barcelona el 11 de mayo. Hablé un rato por encima sobre esas cuatro fuerzas fundamentales, además de explicar algunas anécdotas históricas relacionadas con ellas que me parecieron interesantes.

¡Espero que os entretenga!

¿Qué son las baterías de diamante? ¿Son una fuente de energía viable?

Hace unos meses aparecieron noticias sobre unas baterías de diamante ideadas por la Universidad de Bristol que, según algunos medios, podrían “revolucionar” el paradigma energético. Algunos incluso hablaban de una nueva “era de los diamantesde la producción de energía. Pero Israel Bello no terminaba de fiarse de estas predicciones, así que me mandó un correo (a jordipereyra@cienciadesofa.com) preguntando si las baterías de diamante serían realmente un invento tan revolucionario o si, por el contrario, serán una entrada más en la lista de avances exagerados por los titulares y que terminan cayendo silenciosamente en el olvido.

Pero, para variar, veamos cómo funcionan estas baterías antes de analizar su viabilidad.

Recordemos que una corriente eléctrica no es más que un flujo de electrones de un punto a otro. Es por eso que, como comentaba en esta otra entrada, las baterías normales contienen un material al que le faltan muchos electrones (carga positiva) y otro al que le sobran (carga negativa). En cuanto los dos terminales quedan unidos por un circuito, los electrones empiezan a pasar del lado del que sobran al que faltan, dando lugar así a una corriente eléctrica.

Si os interesa el asunto, hablaba sobre las baterías recargables en esta otra entrada.

Pero las baterías de diamante no utilizan dos materiales con carga eléctrica opuesta para estimular la circulación de electrones. En su lugar, generan una corriente eléctrica a través de la radiactividad.
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Respuestas (LXXVII): ¿Puede un recipiente vacío flotar en el aire?

Hoy toca responder a una de las cinco preguntas seguidas que me mandó un lector anónimo por correo electrónico a jordipereyra@cienciadesofa.com: si los globos se elevan en la atmósfera cuando los llenas de un gas menos denso que el aire, ¿un globo vacío (y, por tanto, aún más ligero) no debería flotar aún mejor?

Empecemos por lo básico: ¿por qué algunos objetos flotan?

Pues porque son menos densos que la sustancia en la que flotan, obviamente.

Ya, bueno, pero profundicemos un poco más en la causa.

Un objeto flotará en una sustancia determinada si la masa que desplaza a su alrededor es mayor que la suya propia. Cuando esto ocurre, la fuerza de reacción ejercida sobre él por la sustancia sobre la que se encuentra iguala su peso y, por tanto, no se hundirá. Por ejemplo, los barcos flotan porque desplazan un gran volumen de agua que, a su vez, tiene una masa mayor que el propio barco (recordemos que los barcos están llenos de aire).

O, lo que es lo mismo, los barcos flotan porque que su densidad media es menor que la del agua, precisamente porque están llenos de aire.

Bueno, sí, voz cursiva, pero ese enfoque no nos ayudaría a entender la respuesta a la pregunta de hoy. Sigamos hablando de masa desplazada.

Por otro lado, si se sigue añadiendo más masa al barco, su armazón se hundirá cada vez más y desplazará más agua a su alrededor hasta que las dos cifras se equilibren. De ahí en adelante, el peso del barco será mayor que la fuerza que puede ejercer el agua sobre él y, por tanto, el barco se hundirá.
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Divulgación científica para mentes distraídas.

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