Terremotos en las estrellas

 

En el centro de un Temblor Estelar hay una estrella de neutrones, esas estrellas tienen una masa muy densa formada mayoritariamente (como su nombre indica) por neutrones, aunque también presentan protones y neutrones. Tienen hasta 5 veces más masa que el sol (normalmente entre 1,5 y 2 masas solares) pero miden sólo unos 20 km de diámetro. Tienen unas 400 rotaciones por segundo, aunque la fuerza de sus campos magnéticos hace que bajen su velocidad con el tiempo. La rotación más rápida observada en una estrella de neutrones es de 1.122 rotaciones por segundo. Esta rotación veloz e incesante hizo pensar a los astrónomos (la primera vez que se observo) que podía ser el indicio de inteligencia extraterrestre. Se les dio dos explicaciones:

1. Que fuera un mensaje extraterrestre enviado a todo aquel que pudiera observarlo.
2. Que fuera una obra de ingeniería de una civilización inteligente con la misma función que un faro; en otras palabras, para guiar naves a través del inmenso y oscuro espacio.

Estas estrellas de neutrones no son más que los restos de lo que antes fue una gigantesca estrella. Esta estrella después de millones de años ejerciendo de central nuclear acaba su combustible y explota en forma de supernova, dejando como único rastro de su existencia este tipo de estrella.

La increíble fuerza gravitacional de estas estrellas se opone a la rotación. Así mientras la gravedad mantiene la masa fija en un mismo punto, la rotación ejerce fuerza centrífuga, lo que, si no fuera gracias a esta monstruosa gravedad, haría que toda la materia estelar quedara desperdigada por el espacio. Como resultado, la estrella cambia su forma y su rígida corteza se rompe. Este enfrentamiento entre fuerzas provoca una increíble cantidad de tensión.

Cuando la tensión llega a un punto insostenible la corteza de neutrones revienta en un temblor estelar, dejando escapar rayos gamma y rayos X. En combinación con la energía que ha salido de la estrella, se crea una de las emisiones de rayos X más grandes que se conocen en el universo.

Venus: clima de vacaciones

Doy una pausa a la explicación de los experimentos mentales de Einstein ya que entre la autoescuela (a ver si me saco ya el carnet de conducir) y la universidad no tengo demasiado tiempo para redactar un artículo digno de estos experimentos.

He encontrado por mi ordenador un artículo un tanto breve pero interesante sobre Venus que escribí en primero de bachillerato para una seria de charlas científicas para alumnos de primaria (a ver se despertamos la vocación de investigador a alguno). El artículo es el siguiente:

En Venus la temperatura de la superficie planetaria es de 462ºC. El particular clima de este planeta está considerado como el efecto invernadero más potente del sistema solar. Con una presión atmosférica 92 veces más fuerte que la de la Tierra y una atmósfera formada por nubes de compuestos de sulfuro, cloro y carbono  (ejemplo: ácido sulfúrico, extremadamente nocivo y corrosivo) puede ser el clima más extremo conocido hasta el momento.

Fotos de la sonda Venera-13

Se cree que hace miles de millones de años Venus era muy parecido a la Tierra, con un clima mucho más suave y grandes extensiones de mar. Sin embargo a medida que el sol maduraba estelarmente y se hacia más grande y caliente, el agua se evaporaba.

En 1982, un proyecto aeroespacial ruso envió una sonda a Venus, ya que en el momento se pensaba que Venus podía estar repleto de vida debido a la gran cantidad de nubes (hasta el momento se desconocía su composición) presentes en su atmósfera.

La sonda solo consiguió enviar 2 imágenes, ya que en la atmósfera del planeta, la sonda Venera-13 empezó a dañarse debido al contacto con las nubes ácidas. Al tocar tierra, la monstruosa presión atmosférica y el calor acabaran totalmente con la sonda y con el proyecto.

La evaporación del agua presente en los mares de Venus  hizo que el carbono de las rocas se mezclaran con el oxígeno de la atmósfera y se convirtiera en dióxido de carbono, una sustancia que ahora forma el 95% de la atmósfera de Venus. Es lo que se conoce como "efecto invernadero desbocado"; el dióxido de carbono de la atmósfera libera más carbono de la tierra y el proceso se acelera.

Sonda Venera-13

Sólo el 10% de la radiación solar puede alcanzar la superficie, casi toda la radiación se queda atrapada en la atmósfera, lo que hace que haya una diferencia de temperatura de casi 500ºC entre la superficie del planeta y la capa de nubes.

Algunos enigmas de la relatividad especial

A parte de los resultados y los postulados expuestos por A. Einstein, en los que los sucesos dejan de ser simultáneos si se miden desde sistemas de referencia distintos, en su aclamada teoría de la relatividad, esta misma teoría también conduce a algunos comportamientos peculiares cuando las velocidades se asimilan a la de la luz. La exploración de tales “efectos”, con las que resulta consistente el punto de vista de Einstein del universo, condujo a la mayor parte de las estimulantes ideas que determinaron la senda que tomaría la ciencia moderna. Sea dicho el pensamiento de la relatividad espacio-temporal es razonablemente más antigua que la publicación de la teoría de Einstein; comentada tanto por Newton como por Galileo Galilei

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Carl Sagan

Einstein explicó estos peculiares efectos mediante “experimentos mentales” muy sencillos de plantear pero muy complicados de digerir o aceptar. Estos experimentos han sido expuestos al público por grandes mentes contemporáneas a Einstein; ejemplos clarificadores son Carl Sagan (en su gran documental y libro, Cosmos), Stephen Hawkin, Susan Joselyn Bell o Arno Penzias. 

Dilatación temporal 

En primer lugar, comencemos con uno de los famosos experimentos mentales de Einstein. En este caso, imaginemos dos relojes, uno de los cuales se mueve con un observador viajando en una nave interestelar a una velocidad muy cercana a la luz (aunque Einstein utiliza mucho el concepto de tren debido a la facilidad de imaginarlo y al auge de la industria ferroviaria de su época) mientras otro permanece estacionario en tierra firme. Imaginemos que se trata de relojes de luz, en los cuales el tiempo se mide haciendo que un pulso de luz rebote entre dos espejos, revelado por un detector de luz. Si el observador en tierra mira su reloj, verá que los pulsos de luz se reflejan entre ambos espejos en línea recta, midiendo el tiempo. De modo parecido, nuestro viajero interestelar verá lo mismo si observa su reloj mientras viaja a unos 300.000km/s. 

Sin embargo, imaginemos que al observador estático se le ocurre mirar en el reloj de su compañero en el espacio estelar la hora. Se fija en un pulso de luz que se refleja en un espejo y seguidamente en el otro. Pero en el tiempo que tarda la luz de un espejo al otro el reloj (y obviamente su portador) se desplaza una distancia razonable en el espacio. Así pues, el camino que la luz recorre desde un espejo le parece al observador estático un recorrido “zig-zagueante”. 

El observador en tierra puede calcular la distancia recorrida por el pulso de luz si sabe que la velocidad a la que viaja la luz es c, la velocidad constante de la luz. Puesto que velocidad por tiempo da como resultado espacio o distancia, puede calcular cuánto tiempo precisa el pulso luminoso para reflejarse entre ambos espejos. Esta cantidad puede utilizarse para comparar el tiempo del reloj en movimiento con el de su reloj en posición estacionaria. Pero cuando compara estos resultados se lleva una gran sorpresa. Aunque ambos relojes hayan sido sincronizados al inicio del experimento, al comparar estos resultados se percata de que su reloj lleva un ritmo mayor al que está perdido en el espacio sideral. Este efecto se llama “dilatación del tiempo (temporal). 

Este efecto se daría con cualquier reloj, no solo los de luz. Este experimento o pensamiento es fácilmente aplicable con cualquier otro reloj. 

Esta dilatación temporal tiene lugar debido a la constancia de la velocidad de la luz. Esta velocidad es igual en todos los sistemas inerciales y de referencia. 

Este efecto ocurriría a la inversa si el observador en movimiento considerara que él está en reposo. Entonces el reloj que se movería aparentemente más despacio seria el terrestre, dándose igualmente esta dilatación temporal. Estos efectos de dilatación temporal no se dan únicamente en el tiempo, sino también en el cuerpo humano; el observador viajando cerca de la velocidad de la luz envejecerá más despacio, razonablemente más despacio, que el observador estático. 

Estos efectos de dilatación han sido medidos experimentalmente. Uno de estos experimentos, y esta vez me refiero a experimento empírico, se realizó sincronizando dos relojes idénticos y poniendo uno en un avión dando vueltas por el mundo mientras el otro se mantenía apoyado en la poyata del laboratorio. Teniendo en cuenta que la velocidad de crucero de un Boeing 747 es de 800 km/h, lo que queda muy lejos de los 300.000km/s de la luz, el cambio horario entre ambos relojes no era muy significativo. Aunque haya una gran diferencia entre ambas velocidades, el reloj que rondaba la tierra a 800km/h mostraba menor tiempo transcurrido que el que permaneció en el laboratorio. Lo que parece ciencia del futuro ha estado realmente a nuestro alrededor durante mucho tiempo, aproximadamente 13,7 miles de millones de años (con un error de unos 0,2 mil millones de años arriba o abajo).

Seguir la pista a las tortugas desde el espacio

Con novecientos kilos de peso y dos metros de longitud, las tortugas laúd son los mayores reptiles existentes en la actualidad. Su tamaño, sin embargo, oculta una gran fragilidad: las poblaciones que viven en el océano Pacífico se han reducido en un noventa por ciento en los últimos veinte años. Los biólogos ya sabían que las artes de pesca ocasionaban problemas a estos animales en peligro de extinción, al quedar atrapados en las redes de los pesqueros de arrastre, pero no estaban seguros de dónde y cuándo sufrían tales agresiones.

Las tortugas recorren miles de kilómetros por el Pacífico, así que no hay forma de rastrear su itinerario desde tierra o desde un barco, afirma Helen Bailey, bióloga marina del Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland. Así pues, Bailey y sus colaboradores decidieron seguir sus movimientos mediante satélite. Colocaron arneses con dispositivos de rastreo en la blandas conchas de tortugas laúd, de manera que estos transmitiesen una señal cada vez que las tortugas ascendían a la superficie para respirar. El estudio, publicado en el numero de abril de la revista Ecological Applications, señala con precisión las zonas de peligro en las que coinciden tortugas y arrastreros. Los datos ayudarán a que las agencias reguladoras decidan cuándo y dónde limitarán la pesca para proteger a la especie.

Los investigadores siguieron a lo largo de quince años, a 135 tortugas hembra, algunas de la zona oriental del Pacífico y otras dela zona occidental, mientras nadaban por el océano en busca de medusas. El estudio descubrió diferencias en las pautas migratorias de la dos poblaciones. Las tortugas del Pacífico occidental abandonaban sus áreas de desove para alimentarse en el mar de China, los mares indonesios y el sudeste de Australi, así como a lo largo de la costa oeste de Estados Unidos, lo que las hace vulnerables ante las redes de pesca en numerosas zonas.

Las tortugas del Pacífico oriental viajan desde sus áreas de desove en México y Costa Rica hasta el Pacífico sudoriental, de manera que muchas quedan atrapadas en aparejos de pesca a lo largo de las costas sudamericanas. Como la población oriental ocupa un área geográfica más reducida, su riesgo de extinción resulta mayor, señala Bailey.

Los nuevos hallazgos podrían ayudar a los gestores a planificar vedas de pesca a corto plazo. Bailey afirma que una reciente decisión de cerrar todos los años una pesquería de peces espada y tiburones zorro en Califronia, desde mediados de agosto hasta mediados de noviembre, redujo de forma drástica las capturas de tortugas laúd (en 2010 no se prendió ninguna). El rastreo mediante satélite puede ayudar a precisar el tiempo y el área de veda y a decidir las que deben realizarse junto a las costas de Oregón y Washington. En las islas Galápagos, las tortugas laúd atraviesan, de febrero a abril, un corredor migratorio muy bien delimitado, así que un cierre temporal de las pesquerías en esa zona podría terminar por completo con las capturas.

"Ya suponíamos que el problema residía en las pesquerías -señala Bailey-, pero ahora sabemos dónde concentrar nuestros esfuerzos."

Tortuga laúd recién nacida

¿Tiene el universo un eje?

El universo no posee centro, fronteras ni regiones especiales: con independencia de hacia dónde miremos, su aspecto a gran escala siempre es el mismo. Así al menos reza el principio cosmológico, uno de los pilares en lo que a concepción moderna del universo se refiere. Sin embargo, algunos indicios obtenidos durante los últimos años han puesto en duda dicho postulado: al parecer, el universo podría contar con una dirección privilegiada.

Una de esas indicaciones proviene de la radiación de fondo cósmico de microondas. Como cabría esperar, dicha radiación no exhibe un aspecto completamente uniforme, sino que se encuentra plagada de pequeñas irregularidades que motean el cielo. Algunas observaciones, sin embargo, sugieren que esas pequeñas "manchas" no se reparten al azar, sino que se alinearían a lo largo de una dirección que, con cierta teatralidad, algunos cosmólogos han bautizado como "eje del mal".

Otras pistas provienen de los estudios sobre supernovas lejanas. En 1998, el estudio de estas explosiones estelares permitió deducir que el universo actual se halla en una fase de expansión acelerada, un descubrimiento que el año pasado fue galardonado con el premio Nobel de Física. Algunos muestreos recientes indican que esa aceleración podría tomar un valor máximo a lo largo de cierta dirección, muy próxima al eje del mal. De manera similar se ha observado que las velocidades peculiares de los cúmulos de galaxias parecen mostrar cierta preferencia por apuntar en una misma dirección, no tan distinta de las anteriores.

¿Qué significa todo eso? Quizá nada. "Podría tratarse de una casualidad", afirma Dragan Huterer, de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. O puede que se haya cometido algún error en el análisis de los datos. Sin embargo, señala Huterer, tal vez estemos asistiendo a los primeros indicios de "algo asombroso". El primer instante de expansión del universo podría haber durado algo más de lo que se cree y, con ello, haber provocado la deformación que vemos hoy. Según Glenn D. Starkman, de la Universidad Case de la Reserva Occidental, otra posibilidad reside en que, a gran escala, el universo se encuentre enrollado sobre sí mismo a lo largo de una dirección, con una geometría análoga a la de un dónut. A quizá la energía oscura, la misteriosa sustancia responsable de la expansión acelerada del universo, actué de maneras diferentes en lugares distintos.

Satélite Planck

Por el momento, los datos son preliminares y no aportan sino leves indicios del fenómeno. Ahora los cosmólogos esperan con interés los datos del satélite Planck, de la Agencia Espacial Europea, que actualmente se encuentra tomando mediciones muy precisas del fondo de microondas. Sus datos confirmarán las medidas realizadas hasta el momento... o dejarán al eje del mal reducido a una anécdota sin mayor interés.

Fuego y agua

Mercurio es un mundo de extremos. La temperatura durante el día en el planeta más próximo al Sol puede subir hasta los 400ºC cerca del ecuador, un calor suficiente como para derretir el plomo. Junto con la noche, caen las temperaturas, hasta alcanzar la friolera de -150ºC.

Sin embargo, algunas zonas de Mercurio son un poco más estables. En el interior de algunos cráteres polares del diminuto planeta, hay regiones que nunca ven la luz del Sol, por la sombra que les hacen los borde. La temperatura en esas zonas permanece fría durante todo el día. Nuevos datos de la sonda MESSENGER de la NASA, presentados en marzo en la Conferencia Anual de Ciencia Lunar y Planetaria, corroboran la antigua hipótesis de que Mercurio tiene bolsas de agua congelada escondida en esos cráteres umbríos, a pesar de la cercanía con el Sol.

Desde el año 2011, la sonda MESSENGER orbita en torno al planeta más interior del sistema solar, cartografiando su superficie con un detalle sin precedentes. Los mapas de los cráteres polares realizados por el satélite concuerdan con imágenes anteriores de los polos, tomadas por radares terrestres, que mostraban algunas áreas anormalmente brillantes (zonas que reflejaban las ondas de radio mucho mejor que el terreno circundante, igual que hace el hielo).

Pero el radar también muestra zonas brillantes en cráteres más pequeños y en latitudes más bajas, que mantienen en su interior temperaturas menos apropiadas para el hielo. Estos depósitos, requerirían, posiblemente, una fina capa aislante en su superficie, quizás un material de grano fino (regolito), para evitar la sublimación del hielo. 

De hecho, los datos de la sonda MESSENGER parecen confirmar la existencia de algún tipo de material aislante, que cubriría el hielo que pueda haber en los cráteres. Las temperaturas en esas zonas de penumbra son las adecuadas para depósitos de hielo cubiertos por regolito y oscurecidos por compuestos orgánicos, explicó David Paige, de la Universidad de California en Los Ángeles.

Según Paige, los nuevos datos muestran, de forma bastante concluyente, que estas formaciones descubiertas hace tiempo por radares terrestres están compuestas, sobre todo, por agua congelada térmicamente estable.