Colegio Berni, Pregunta...

Colegio Berni pregunta:

Los alumnos de sexto y séptimo grado del Colegio Berni de la localidad de Funes me acercaron decenas de interesantes preguntas que iré tratando de responder por este medio. Dejo copia de ellas pues muchas son tan interesantes que cuesta aceptar que no se nos hayan ocurrido a nosotros.

Entre todos, amables, educados, aplicados y curiosos, destaco a Guido por su dicción perfecta, su agudeza mental y su concentración en el trabajo. Hubo una nena también,muy solidaria, muy compañera, que facilitó sus útiles y materiales a quién no los tenía. Vi en ella el reflejo de la humanidad de su mentor, el artista Berni, quién siempre optó por aquellos que lo necesitaban.

Siento la mayor gratitud por haber podido compartir con ellos y ellas esa tarde preciosa de noviembre. Agradezco a Hugo Navone su recomendación, así como a la señora Cecilia Lenci por confiar en mi esfuerzo; y agradezco al espíritu hambriento de estrellas de mi Padre, quién me regaló esta vida magnífica cuando me hurtó su presencia.

(frase que tomo he invierto de un blog amigo: 

Rogberto Vasconi, http://observatorioio.blogspot.com.ar/ )

Los dejo con las preguntas.

1º ¿Por qué algunos planetas tienen anillos?

Los anillos planetarios están formados por pequeños fragmentos rocosos, hielos y aglomeraciones menores. Las leyes de la física, que imperan en el universo conocido -así en las lejanías como a tu alrededor-, impiden que dichos anillos sean cuerpos sólidos como un CD. Son una infinidad de pequeños guijarros qué, vistos desde lejos y en su conjunto, simulan una cosa única o sólida. Los anillos han surgido sea en la etapa de formación planetaria, o bien por la destrucción de un satélite por las mareas gravitacionales. Así, los fragmentos del satélite destruido han quedado en órbita al planeta madre (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno son planetas masivos que tienen anillos).

2º ¿Cómo se forman las estrellas?

Las estrellas se forman dentro de nubes de polvo, moléculas y átomos que, suspensos en regiones de diversa densidad de la galaxia, incrementan en zonas de mayor densidad por las mutuas fuerzas gravitatorias que aporta cada partícula.

La nube se aglutina y comprime en diversos núcleos proto-estelares, los cuales comienzan a girar cada vez más rápido; al aumentar su densidad y temperatura llega un punto en que los átomos, enloquecidos, chocan con energía suficiente como para fusionarse.

De nuevo: Cuando una acreción destaca por su masa, comienza a absorber mayor cantidad de gas, polvo, etc. etc. Cuando la presión gravitatoria de esta esfera en formación permite la fusión nuclear de hidrógeno, decimos que la estrella ha nacido.

3º ¿Cómo se forman las nebulosas?

Las actuales nebulosas donde nacen o nacerán estrellas se forman por la muerte de estrellas pretéritas, las cuales, al llegar a la etapa de nebulosa planetaria, siembran el espacio de moléculas, átomos y polvo cósmico. Las estrellas primeras, las que nacieron después del origen del cosmos, presumiblemente se crearon a partir de núcleos primordiales: H y He, los cuales se formaron por núcleosíntesis en el momento en qué, al expandirse (enfriarse) el cosmos, permitió la ligazón de quarks en protones (después del supuesto Big Bang el Universo existe y expande; la energía original se transforma en masas, entre ellas, los quarks).

4º ¿Puede existir algún mundo paralelo?

Sí. La física actual ha derivado en juegos matemáticos que permitirían la existencia simultánea de Universos paralelos. Esta física nació en 1905 y se le llama Física Cuántica. Esta semana ha sido anunciada la supuesta prueba de ello. Vendrán años de verificaciones y contrastaciones de dichos modelos matemáticos con las observaciones. Este modo de investigar es la base del pensamiento actual, el llamado pensamiento científico.

5º¿Qué pasa si se muere alguna estrella?

Las estrellas mueren de diversas maneras, en función de su masa inicial: Nebulosa Planetaria, Enana Blanca – negra. Nova, Supernova; Estrella de Neutrón; Agujero Negro. Los sistemas planetarios de dichas estrellas sufren la catástrofe pero esto es algo natural.

6º ¿Qué pasaría si no hubiera Luna?

La Luna se está alejando de la Tierra, llegará el día en que no esté a nuestro alrededor. No pasará nada malo. Lo malo no es un valor del Cosmos, sino de nuestros mezquinos intereses.

Lo importante es que si la Luna no estuviese allí, nosotros tampoco estaríamos aquí. La Luna nació por el impacto de un planeta del volumen de Marte. Dicho planeta, al chocar con la Tierra, cedió parte de su masa, la cual ingresó y engrosó el núcleo terrestre. Esa masa extra, caída del cielo, permite la actividad actual de nuestra corteza terrestre, base real de la vida. Es relativo que el agua o el oxígeno sean la base de la vida. La vida terrestre se basa en la actividad del núcleo terrestre y de su efecto mediato, la tectónica de placas, en un fenómeno complejo llamado Ciclo del Carbono.

7º ¿Si el Universo se expande, qué hay al final de ese lugar del mismo?

El modelo actual del universo nos dice que éste se expande. Muchos pensadores sugirieron como probable o necesario tal hecho, pero la prueba científica llegó de las hábiles manos de un antiguo cuidador de mulas, el Señor Humason, genial ayudante del playboy y propagandista de guerra yanqui, el Doctor Hubble.

Milton, cada noche tomaba fotografías del espectro de luz de las nebulosas de entonces, las cuales eran galaxias lejanas, solo que la ciencia en 1920 no lo sabía. En dichos espectros pudo ver que las líneas de emisión -características de toda fuente- estaban corridas hacia la escala roja del espectro. Tal efecto es similar al cambio de tono que escuchamos a un motor de un coche de carreras cuando este se aleja de nosotros, el cual es distinto del sonido que escuchamos cuando el coche se acerca.

El corrimiento al rojo de las líneas espectrales de las fuentes emisoras de luz es una prueba incontestable de su alejamiento con respecto al observador.

¿Hacia dónde se expande el cosmos?

Para entender esto debemos basarnos en metáforas, pues el cerebro humano puede visualizar ese ¿dónde? por medio de matemáticas pero no de la intuición cotidiana.

Imaginemos un universo plano como una goma extendida, como un papel, casi.  Imaginemos ahora a los habitantes de dicho universo plano, situados sobre ese plano. Ellos solo pueden mirar a lo ancho y a lo largo de su universo. Nunca podrán mirar arriba  debajo de su universo plano por el sencillo hecho que sus órganos se han desarrollado para habitar 2 dimensiones. Pero los matemáticos de ese universo podrían decir: nuestras dimensiones son el ancho y el largo, vinculadas entre sí por un ángulo recto; más, podría existir un universo de 3 dimensiones espaciales, vinculadas entre sí por otro ángulo recto, uno que proyecte su dimensión hacia arriba y abajo. Los habitantes comunes no entenderían nada, dirían, estos están locos.

Sin embargo, nosotros sabemos que pueden existir 3 dimensiones.

Ahora, si el universo plano de goma formara un globo, es decir, si se curvara en la tercera dimensión para poder formar el globo, los habitantes planos, que solo ven a lo largo del plano, no podrían comprender esa curvatura, ni la verían nunca. Tranquilamente, este globo podría inflarse, es decir crecer, expandirse, y lo estaría haciendo en la tercera dimensión, esa misma que los habitantes del universo plano no pueden ver, y que nosotros sí vemos. Cada vez que yo llevo mi dedo de una tecla del teclado a otra estoy haciendo uso de esa tercera dimensión, asimismo cuando aprieto la tecla, la aperto hacia abajo. Las letras del teclado, habitantes del plano, podrían decir, Ey, qué extraño, ¡bajé!

Este universo plano formado por una materia expandidle como la goma, crecería muchísimo sin que los habitantes pudieran saber hacia dónde, estaría creciendo hacia una dimensión desconocida, inhallable.

En nuestro universo de 3 dimensiones sucede lo mismo, nos estamos expandiendo en una cuarta dimensión. Esta cuarta dimensión sí es imaginable para los matemáticos, pero las personas comunes no podemos percibirla.

De hecho, cuando decimos que las galaxias se alejan, en realidad queremos decir que se expande el universo sobre el cual las galaxias están situadas (quietas).

8º ¿Cómo se descubrieron las Galaxias ajenas a la Vía láctea? ¿Se han descubierto allí nuevos planetas?

Las galaxias lejanas se descubrieron por medio de la medición de las líneas espectrales de la luz que de ellas nos llega. El estudio detallado determinó que todas esas galaxias se encuentran a centenares de miles y millones de años luz de distancia. Cómo entonces ya se conocía el tamaño aproximado de nuestra galaxia, pudo deducirse que esas nubecillas difusas (llamadas nebulosas en esa época) no pertenecían a nuestro mundo, eran islas lejanas.

No se ha descubierto planetas en soles de otras galaxias. Sí se han descubierto centenares de planetas orbitando estrellas de nuestra galaxia por lo que se estima que cada galaxia posee billones de planetas.

9º ¿Están seguros de que existió un Big-Bang y que no fue otra cosa lo que sucedió?

Si bien la comunidad internacional de científicos acepta la teoría del Big Bang como una explicación de los hechos pasados y actuales en el cosmos, no se tiene una seguridad absoluta de tal fenómeno. De hecho, el Big Bang explica casi todo el Cosmos, más no todo. Inmensas preguntas, razones e indicios quedan aún sin respuesta.

10º ¿Qué tan de cerca puede verse una estrella?

Ver es un proceso físico. Nuestras cámaras ópticas ven porque fotones emitidos por el sol (estrella) impactan contra un sensor especial generando una corriente eléctrica que un cerebro posterior recompone en imagen. De modo qué, una estrella puede ser vista de tan cerca como se pueda, sin que el sensor y el cerebro se destruyan por influjo de la energía.

         Los astrónomos –y tú también- pueden ver las estrellas nacer. Lo hacen por medio de antenas de radar y telescopios de diversa sensibilidad. También por medio de telescopios comunes. Basta enfocar sobre las tres marías, hacia el puñal de Orión para que veas una nube de gases que está dejando salir de su seno cientos de estrellas recién nacidas. Asimismo, pueden verse con binoculares.

11º ¿De dónde salen los colores de las nebulosas?

Todo lo que llamamos color es luz que transporta distinta cantidad de energía. Esta energía se genera en los cuerpos radiantes por muchos motivos. En el caso de las estrellas, la energía gravitatoria de las capas de gas que forman el astro se transforma en energía nuclear la cual es radiada hacia el exterior en forma de rayos x, luz ultravioleta, luz visible, etc. etc. En el caso de las nebulosas, los gases que las forman también pueden radiar, pero el origen de esa radiación no es ya la gravedad sino la radiación de estrellas ocultas a la vista, la cual calienta la nebulosa, haciendo que ella misma emita luz, en un rango de energía muy menor. Por esta razón las nebulosas suelen radiar en rojos. Por supuesto, a medida que la nebulosa se caliente más y más, comenzará a radiar en naranja, amarillo, celeste, azul. El rojo es el color que transporta menor energía y el azul es el tope entre los colores o energías visibles. Esto es solo un resumen, existen nebulosas que radian por reflexión, es decir, reflejan la luz recibida.

12º ¿Por qué todos los núcleos son calientes?

Los núcleos estelares (o de los planetas) son calientes pues soportan sobre sí el peso (es decir la presión gravitatoria) de todas las capas de gases o de silicatos o de metales que forman al astro. Esta presión aumenta la densidad material del astro en la zona del núcleo. Mayor densidad significa mayor rozamiento de las moléculas, y como mayor rozamiento es mayor temperatura, los núcleos son las zonas más calientes.

La gravedad es una de las fuerzas básicas del universo, y algo muy confuso de explicar, pero es energía que liga a las cosas (a la materia). La energía gravitatoria aumenta a medida que disminuye la distancia entre los fragmentos de materia, de modo que en los núcleos de los astros la energía gravitatoria es la mayor posible para ese cuerpo. Así, se explica que los núcleos estén a mayor temperatura que el resto.

Si imaginamos a las energías recorriendo un sendero del cosmos, el núcleo de los astros será el punto de reunión de todas las energías gravitatorias. En ese punto de reunión, la gravedad se transformará en calor. A partir de allí la situación o dirección del camino de la energía se invertirá, el calor comenzará el recorrido inverso, buscará siempre salir del astro para lograr un equilibrio de temperaturas.

Es decir, el cuerpo recibe la energía gravitatoria e inmediatamente la transforma en energía calórica, de este modo puede devolverla al espacio para no generar el absurdo de contener energía infinita dentro de sí.

Si Podemos razonar que la energía interna debe ser radiada, y que dicha radiación sucede en superficie, comprenderemos que la superficie será el área donde el astro se enfría; y que el núcleo será la zona donde el astro se calienta.

13º ¿Por qué en el espacio no se propaga el sonido?

El sonido se propaga por medio de ondas de moléculas que chocan entre sí. En el caso de la Tierra el sonido se propaga por ondas de las moléculas del aire, agua o sólidos. Cuanto más denso sea el medio, más rápido se propagará la onda de sonido. En el espacio exterior la densidad de moléculas es muy baja. Las ondas de sonido no encuentran medio sobre el cual desplazarse.

Cuando veas una peli de ciencia ficción en la que se oigan explosiones espaciales… sabrás que el director de la misma intentaba engañarte.

14º ¿Astrónomos: cómo se descubrió el Big Bang, ya que en ese momento no existía ningún ser vivo?

El Big Bang es una teoría o modelo para explicar aquello que vemos, es decir, el Cosmos. La ciencia no necesita del relato de otras personas para reconstruir el pasado pues trabaja con una herramienta distinta de las palabras. La ciencia trabaja con la curiosidad, la imaginación, la experimentación y la repetición de los experimentos. Los científicos observaron el cosmos y dedujeron que las galaxias se alejan las unas de las otras. Luego, si todas las galaxias se están alejando, es porque alguna vez estuvieron todas juntas en algún lugar muy pequeño y muy caliente. Desde ese lugar pequeñísimo y recontrarecaliente todas las galaxias han salido impulsadas hacia todas las direcciones. Ese lugar fue el Big Bang. Esto dicen la mayoría de los científicos, y tienen las pruebas de lo que dicen. Tienen las fotos de todas las galaxias alejándose hacia la nada.

15º ¿Por qué hay gravedad en el espacio?

No lo sé. La gravedad es algo inexplicable para mí.

En la antigüedad, un señor llamado Aristóteles decía que las cosas están formadas por cuatro naturalezas: tierra, agua, aire y fuego. Las piedras caen a la tierra, decía, porque busca volver a su lugar natural, según su naturaleza.

Hooke, Newton y otros muchachos, dos mil años después, dijeron que las cosas caen porque están siendo atraídas por una fuerza incomprensible llamada gravedad, la cual puede actuar a distancias infinitas entre las cosas materiales. Por ejemplo, entre la Tierra y nosotros, o entre el Sol y la Tierra, o entre la Galaxia y el Sol. Esto decían en el año 1600 y es difícil de creer, pues, ¿cómo algo va a actuar hasta el infinito?

En el año 1919 un señor de pelos revueltos, llamado Alberto Einstein, dijo que la fuerza de gravedad no existe. Dijo él que lo que en realidad existen son pozos gravitacionales en el universo, cavados por las cosas materiales, por los átomos que forman la materia. En estos pozos de espacio tiempo caen los objetos materiales (el universo todo sería un tremendo pozo de espacio y tiempo). 

Esta teoría -llamada Relatividad General- es muy simple pues nos evita pensar en una fuerza infinita. Ahora solo debemos pensar en pozos gravitatorios invisibles que pueden ser infinitos, ¡como sucede en los horizontes o bordes de los agujeros negros!

16º ¿Cómo se forman los agujeros negros?

La teoría actual de las estrellas dice que los gases presentes en la galaxia pueden formar esferas por efecto de la fuerza gravitatoria (o por efecto de la curvatura del espaciotiempo). Estas esferas de gas serán tan grandes cómo gases tenga la nube madre, y como compañeras de nacimiento tenga una estrella.

Cuanto más grande sea una estrella, mayor cantidad de gases tendrá. Y cuanta mayor cantidad de gas o de materia, mayor fuerza de gravedad tendrá (o mayor curvatura del universo provocará).

Ahora bien, en el año 1905 Einstein comprendió que la luz estaba formada por pequeños corpúsculos o cuantos de materia. Y ya sabemos que toda materia es atrapada por la gravedad. Cuando un cohete sale de la Tierra para viajar a la Luna necesita mucho combustible para vencer la fuerza de gravedad terrestre. Necesita viajar a 11 km x segundo para poder vencer la fuerza de gravedad de la Tierra. Solo así podrá subir, de otro modo ¡paf! caerá a la Tierra y se destruirá.

Asimismo, los cuantos de luz necesitan una energía muy fuerte para poder abandonar la gravedad de las estrellas que los producen. Pero los cuantos suelen tener muchísima energía en comparación de las estrellas que los envían.

Mas, ¿no habrá una estrella tan grande cuya gravedad le impida a los cuantos de luz salir fuera de ella?

Sí, las hay, estas estrellas son súpermasivas, son gigantes entre los gigantes y cuando colapsan se tragan todo, hasta su propia luz, y se transforman en objetos súpermasivos que no dejan escapar ni siquiera a la luz que producen (súper gravitatorios, super curvadores del espaciotiempo).

Estos objetos, por ser oscuros, reciben el nombre de agujeros negros.

17º ¿Qué pasa dentro de los agujeros negros?

La física es el modo con el que hoy explicamos el Universo.

Galileo dijo una vez que el idioma del Cosmos era la matemática, dijo que si vos sabías matemáticas entonces podías leer el libro del universo.

Los matemáticos no saben qué ocurre en realidad dentro de los agujeros negros pero hacen unos cálculos para poder imaginarlo. Como comprenderás, son cálculos un poco complejos, no difíciles, solo complejos. Y no todos están de acuerdo. Sin embargo, uno de los mejores astrónomos de la historia, un señor muy capa llamado Carl Sagan, dijo una vez:

¿Quieres saber qué ocurre dentro de un agujero negro? Mira a tu alrededor.

18º ¿Es verdad que los agujeros negros succionan todo lo que hay a su alrededor? ¿A dónde va todo eso?

Sí, los agujeros negros succionan todo lo que cae dentro de su radio de acción o de atracción gravitatoria, incluso a otros agujeros negros de menor masa. Todo lo que un agujero negro puede atraer es materia, la cual, al caer, se acelera y es transformada en energía. Esa energía tal ve sea contenida en regiones inaccesibles a nosotros hasta que en millones de años vaya siendo disipada, o bien, toda esa energía de lugar a nuevos universos autónomos, universos que, vistos desde dentro, parecerían crecer a partir de la nada, expandirse y enfriarse, y crear estrellas y agujeros negros a su vez. Así, el Cosmos podría estar formado por burbujas de universos múltiples, los cuales se inflarían a partir de explosiones surgidas de la nada, y tendría límites en los agujeros negros, tragazones hacia esa misma nada.

19º ¿Qué es un agujero de gusano?

Hay una hipótesis que dice que los agujeros negros son pliegues del espaciotiempo. Si esto fuera así, dichos pliegues o pozos sin fondo podrían estar comunicados entre sí. A esa comunicación hipotética se le llama hoyos de gusano. La comunicación de dos agujeros negros por medio de un hoyo de gusano se daría sin las dilaciones que conocemos: no habría ni espacio ni tiempo en ellos; es decir: la comunicación de dos regiones distintas del espaciotiempo por medio de un hoyo de gusano sería instantánea.

20º¿Los humanos podrían crear un agujero negro? ¿El espacio puede comprimirse y explotar?

Sí, los modelos matemáticos que explican los agujeros negros suponen la posibilidad de crearlos bajo ciertas condiciones extremas. Se supone incluso que en el cosmos se crean micro agujeros negros permanentemente y en forma espontánea, pero que estos Agujeros Negros se disipan en un instante. La detonación de ingentes cantidades de energía podría generar micro agujeros negros. Una civilización posible podría ser capaz incluso de manipular masas suficientes como para dar lugar al colapso que genere agujeros negros estelares.

21 ¿Existen las estrellas frías?

Sí, las estrellas frías existen, sea cómo etapas primeras y fallidas de las nebulosas protosolares; sea cómo estrellas negras, que apenas radien, frías, antes enanas blancas, antes estrellas tipo solar.

22 ¿Puede la Tierra quedarse sin núcleo magnético y perder la gravedad?

Magnetismo y gravedad son dos de las cuatro fuerzas básicas del Cosmos. Tres de esas fuerzas han podido ser explicadas como rupturas de una fuerza anterior (que ahora no vemos) que las contenía como un conjunto mayor o único. Se supone que la gravedad también será incorporada a ese Unificado, aunque aún no se ha conseguido hacerlo. De este modo, magnetismo y gravedad no son sinónimos ni causales la una del la otra. El magnetismo que se origina en regiones que rodean al núcleo terrestre no causa la fuerza gravitatoria.

El magnetismo está causado por metales fluidos en movimiento.

La gravedad está causada por la masa de esos y otros materiales terrestres.

El magnetismo tiene que ver con cierta propiedad de los ladrillos con que están creados los núcleos atómicos; la gravedad tiene que ver con el peso atómico de los átomos, es decir, con el número de partículas que hay en cada núcleo atómico de cada elemento.

El magnetismo terrestre sí va a desaparecer en el futuro, ya que los fluidos metálicos que lo generan un día se enfriarán y se convertirán en sólidos. Pero la atracción gravitatoria terrestre no desaparecerá, ya que los núcleos de los metales sólidos tienen el mismo peso atómico que los núcleos de los metales fluidos.

21 ¿Cuánto pesa el planeta?

El peso es una función de la gravedad y la masa. Decir, peso 120 kilos significa que mi masa corporal, parada sobre la Tierra, pesa 120 kg. Para evitar confusiones a la hora de hablar de cuerpos masivos como los planetas, se toma en cuenta la masa del mismo, y no se habla ya de su peso, puesto que no podría nunca pararlos sobre la Tierra.

Aclarado esto: La Tierra posee una masa de casi 6 x 10²⁴ kg.

Esto es, casi Seis cuatrillones de kilos:

6.000.000.000.000.000.000.000.000Kg.

Diez veces más que Marte; 320 veces menos que Júpiter.

22º ¿Qué es lo más raro del espacio? ¿Qué es lo que te parece más extraordinario?

Lo raro uno lo define por lo que ignora o le sorprende por ser excepcional. Así, por ignorancia, diría que lo más raro es el Universo todo, no sé lo que es. La materia y energía oscuras también me resultan raras, si es que existen. Los agujeros negros parecen raros. Pero también son raras las formas de vida que comen sulfuros en las fosas marinas, o las esporas que en apariencia pueden viajar sobre los meteoros de planeta en planeta, sembrando de vida el sistema solar. Y es muy rara la forma en que las células todas se las arreglan para reproducirse y mutar con el fin único de perdurar.

Lo que me resulta extraordinario en el universo es la imagen de las galaxias que interactúan unidas y danzantes; o las imágenes de las nebulosas planetarias, coloridas en azul; o los lejanísimos quásares.

Me resulta extraordinario suponer que puede haber infinitos universos expandiéndose o contrayéndose ahora mismo, en este mismo lugar, en este mismo momento, sin que siquiera lo compruebe nunca. En ese marco es que me resulta infinitamente necia la capacidad de hacer mal del hombre.

Lo más extraordinario de todo, sin embargo, es la curiosidad humana, la curiosidad y la inteligencia de alumnos y alumnas cómo ustedes, que nos preguntan y alumbran con agudeza.

Las respuestas son mías, surgen de mis lecturas, espero corrijan los errores de modo que el trabajo sirva a los curiosos alumnos.

Sergio Galarza.