lunes, 29 de junio de 2015

Sobre el origen del término 'agujero negro'

Gargantúa, el agujero negro de la película Interstellar. ©Warner Bros.

Apenas un mes después de que Albert Einstein publicase su teoría general de la relatividad en 1915, el físico alemán Karl Schwarzschild encontró una solución exacta a las ecuaciones del campo gravitatorio einsteniano en el vacío producido por un cuerpo esférico. Schwarzschild descubrió que su solución conducía a un resultado sorprendente: si el cuerpo celeste tuviese la masa suficiente y se redujese a un tamaño apropiado, su gravedad sería tan fuerte que ni siquiera la luz podría escapar. Aunque esta situación podía asimilarse al campo producido por el Sol, en el que se movían los planetas, nadie pensaba que un objeto así pudiera existir realmente en el universo.

A finales de la década de 1920, sin embargo, se empezó a conocer el ciclo vital de las estrellas. Y entonces la situación cambió. Cuando el hidrógeno de una estrella empieza a consumirse, el calor generado por la fusión nuclear disminuye y ya no compensa su peso; la estrella se enfría y se encoge. Al reducir su tamaño, los átomos se acercan más unos a otros, entrando en juego otro mecanismo para frenar esa contracción: la repulsión eléctrica de los electrones de los átomos. 

En 1930, un joven físico indio de 19 años, Subrahmanyan Chandrasekhar, calculó que si la masa de una estrella fuese aproximadamente 1,44 veces la masa del Sol, la atracción gravitatoria en la última fase de su vida sería tal que la repulsión entre los electrones de los átomos no sería capaz de frenarla. En algunos casos, estas estrellas llegarían a explotar con violencia en forma de supernova, o conseguirían desprenderse de la suficiente materia como para reducir su peso. De no ser así, la estrella se contraería y colapsaría debido a la atracción gravitatoria de sus componentes. 

¿Cómo llamar a este objeto colapsado gravitatoriamente? Dejemos que sea el físico estadounidense John Wheeler quien lo explique, tal y como lo cuenta en su autobiografía Geons, Black Holes and Quantum Foam (Norton, 1998).

John Archibald Wheeler (1911-2008) | Fuente

'En el otoño de 1967, Vittorio Canuto, director administrativo del Instituto Goddard para Estudios Espaciales de la NASA en el 2880 de Broadway, en Nueva York, me invitó a dar una conferencia para considerar posibles interpretaciones de las nuevas y sugerentes evidencias que llegaban de Inglaterra de los púlsares. ¿Qué eran estos púlsares? ¿Enanas blancas que vibraban? ¿Estrellas de neutrones en rotación? ¿Qué? En mi charla argumenté que debíamos considerar la posibilidad de que en el centro de un púlsar se encontrase un objeto completamente colapsado gravitatoriamente. Señalé que no podíamos seguir diciendo, una y otra vez, "objeto completamente colapsado gravitatoriamente". Se necesitaba una frase descriptiva más corta. ¿Qué tal agujero negro?, preguntó alguien de la audiencia. Yo había estado buscando el término adecuado durante meses, rumiándolo en la cama, en la bañera, en mi coche, siempre que tenía un momento libre. De repente, ese nombre me pareció totalmente correcto. Cuando, pocas semanas después, el 29 de diciembre de 1967, pronuncié la más formal conferencia Sigma Xi-Phi-Kappa en la West Ballroom del Hilton de Nueva York, utilicé ese término, y después lo incluí en la versión escrita de la conferencia, publicada en la primavera de 1968.'

Así fue, por tanto, cómo Wheeler introdujo el término 'agujero negro'. Era sugerente y su éxito fue inmediato, quedando asociado desde entonces a estos fascinantes objetos del universo. En la actualidad, el término ha traspasado los límites de la física, siendo aplicado en otros campos como la economía, la política o incluso en la vida cotidiana. Lo curioso de todo esto es que la explicación de Wheeler no era correcta, ya que un púlsar está impulsado por una estrella de neutrones, y no un agujero negro.

NOTA 1 : El primer párrafo ha sido modificado siguiendo el acertado comentario de Mario Herrero (@Fooly_Cooly) en Twitter (1 y 2).

NOTA 2: Como bien apunta Samuel Dalva (@SamuelDalva) en Twitter (1, 2 y 3), según Marcia Bartusiak el término ya se había empleado antes de Wheeler. Os recomiendo leer el primer artículo en papel en el que se menciona el término, 'Black Holes' in Space, publicado el 18 de enero de 1964. Que cada uno saque sus conclusiones.

NOTA 3: Esta entrada participa en la Edición LXII del Carnaval de la Física que organiza este blog.


miércoles, 10 de junio de 2015

¿Cuánto tarda la luz del Sol en llegar a nosotros?


La respuesta convencional es que necesita algo más de ocho minutos en recorrer los casi 150 millones de kilómetros que separan la Tierra del Sol. Pero la pregunta tiene trampa, porque en realidad también hay que tener en cuenta lo que tarda la luz desde que se genera en las profundidades del Sol -el núcleo- hasta que llega a su superficie. Y entonces la respuesta cambia de forma radical: no hablamos de minutos, ni horas, ni días, ni semanas, ni meses, sino de años. Miles de años.

Para entender esto hay que pensar que el interior del Sol es muy denso (unas diez veces más que el plomo) y su temperatura es tan alta -varios millones de grados- que el hidrógeno se encuentra en forma de plasma; es decir, los electrones y los protones no se encuentran ligados en un átomo, sino que 'campan a sus anchas' formando una sopa de partículas cargadas eléctricamente. En estas condiciones, las reacciones de fusión nuclear transforman el hidrógeno en helio, emitiendo fotones en el proceso.

Ahí es donde empieza la fascinante aventura de estos fotones. Hasta la superficie solar les espera unos 690.000 kilómetros plagados de trillones y trillones de protones que se interponen en su trayectoria, y con los que rebotarán si se chocan con ellos. La consecuencia es que los fotones siguen un camino aleatorio; si se tiene en cuenta la cantidad de protones, su separación en las distintas capas del Sol y la distancia total que tienen que recorrer, los últimos modelos matemáticos arrojan un resultado final de ¡170.000 años hasta que los fotones alcanzan la superficie!

Para que te hagas una idea de lo que esto significa, los fotones que ahora mismo impactan en tu retina empezaron su viaje hace dos glaciaciones, cuando los seres humanos comenzaron a utilizar ropa.

NOTA: Esta entrada participa en la Edición LXII del Carnaval de la Física que se alberga en este blog, La Aventura de la Ciencia.
  

lunes, 8 de junio de 2015

Ciencia Jot Down 2015


Parece que fue ayer, pero resulta que ya ha pasado casi un año de un acontecimiento tan especial como fue el evento de divulgación científica Ciencia Jot Down 2014 que se celebró en Sevilla. Aquello fue un rotundo éxito, así que la revista cultural Jot Down, la Universidad de Sevilla y demás implicados se han visto 'obligados' a repetir. Por eso, el próximo fin de semana, el Salón de Actos de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Informática volverá a ser testigo de dos jornadas de auténtico lujo: las que conforman el evento Ciencia Jot Down 2015.

La fórmula es similar a la del año pasado. Durante el viernes por la tarde y el sábado por la mañana habrá diversas charlas, en las cuales podremos escuchar, entre otros, a José Ramón Alonso hablar del cerebro enamorado o a Isabel Fernández Delgado explicarnos la geometría de las pompas de jabón. También habrá un par de mesas redondas que prometen ser apasionantes: una sobre periodismo científico y otra sobre amor 2.0. Además, el viernes se cerrará la jornada con la actuación de los ganadores del concurso Famelab 2015. Y el sábado se entregarán los premio del concurso DIPC de Divulgación de la Ciencia. Los dos ganadores se embolsarán 1.000€ y 500€, gracias al patrocinio del Donostia International Physics Center. Por si todo esto fuera poco, la clausura del evento correrá a cargo de José Antonio Pérez (@mimesacojea), el responsable del programa televisivo de divulgación científica Órbita Laika. No dejes de consultar el programa completo

Por último, un par de apuntes. Como el año pasado, la entrada es gratuita, pero es necesario inscribirse previamente aquí. Un mínimo trámite que además no se pide por molestar, sino por cuestiones de control y seguridad. Repito, y eso es lo que hay que valorar, que la entrada es gratuita, un verdadero lujo en los tiempos que corren.

También este año la organización ha habilitado una Fila 0. Por 50€, tienes derecho a libros y revistas por valor de esos 50€, más la asistencia a una cena de gratis que se celebrará en un 'marco incomparable' de la capital con los conferenciantes y participantes al evento. Irresistible, ¿verdad?

En definitiva, que este Ciencia Jot Down 2015 promete...¿Quién dijo que segundas partes no fueron buenas?


viernes, 5 de junio de 2015

Presentación del la Edición LXII del Carnaval de la Física


Tengo el honor de anunciaros que este blog va a ser el anfitrión de la LXII Edición del Carnaval de la Física que se va a celebrar durante los meses de junio y julio. 

Para aquellos que no conozcáis el Carnaval de la Física, se trata de una iniciativa de Gravedad Cero que, desde noviembre de 2009, recoge mensualmente las participaciones de los blogueros interesados. El objetivo es dar a conocer la física en cualquiera de sus facetas, de forma amena y divulgativa, a ser posible. 

¿Qué es lo que hay que hacer para participar? Pues publicar una entrada en vuestro propio blog. El formato de la entrada es libre, por lo que no es necesario escribir un artículo científico; también se puede participar comentando una película, subiendo una imagen o hablando de un libro, siempre que tenga alguna relación con la física. El único requisito es que indiques en la entrada que participa en la LXII Edición del Carnaval de la Física y enlazar también con la página que lo alberga en esta edición, es decir, La Aventura de la Ciencia

El anfitrión también puede proponer un tema como hilo conductor de la edición que, por supuesto, es simplemente orientativo y no vinculante. Como en este blog no nos andamos con chiquitas, y después de escoger en la última edición que se organizó aquí al gran Isaac Newton, sólo hay un físico a su altura. Un físico que en 1905 envió a la revista Annalen der Physik un artículo titulado Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento, llegando a su redacción el 30 de junio y publicándose el 26 de septiembre de ese mismo año. Un físico que por entonces trabajaba en una oficina de patentes de Berna y que era un completo desconocido en los círculos científicos. Un físico que, como ya habrás adivinado, se llamaba Albert Einstein. Por tanto, Albert Einstein será el tema conductor de esta ediciónEs la mejor manera de celebrar el 110 aniversario de aquel annus mirabilis de 1905 donde el genio publicó tres artículos que cambiaron la historia de la física


Una vez publicada la entrada es conveniente que el anfitrión, es decir, un servidor, se entere. Puedes  hacerlo de estas dos maneras:



El plazo para publicar las entradas empieza hoy mismo, 5 de junio, y termina el 25 de julio. A partir de entonces, me pondré a recopilar todas las que hayan participado (espero que sean muchas) y el día 30 de julio se publicará la lista de las entradas participantes, ordenadas según la fecha de recepción, y con un breve resumen de cada una.

A partir del 30 de julio, los internautas podrán votar la entrada que más les haya gustado de la presente edición. El voto se podrá realizar en los comentarios a la entrada-resumen que publicaré el día 30. El ganador recibirá un premio honorífico en forma de este distintivo para que el autor pueda lucirlo orgulloso en su blog.



Aprovecho la ocasión para animar a todos los amantes de la ciencia en general, y de la física en particular, a aportar vuestro granito de arena participando en el Carnaval de la Física y divulgándolo entre familiares, amigos, vecinos y compañeros de trabajo. 




NORMAS PARA LA PROTECCIÓN DE LA DIFUSIÓN DE LA CIENCIA
Recordatorio para los participantes
Cada participante es libre de tratar cualquier tema (histórico, de contenido literario, artístico, etc.) que esté relacionado con la física. Asimismo, puesto que la intención del Carnaval de la Física no es hacer ciencia sino divulgarla, los blogueros que quieran hablar sobre nuevas teorías de la física o de la ciencia en general deberán haber superado al menos un proceso de revisión por pares (peer-review, en inglés) en una revista nacional o internacional reconocida por la comunidad científica internacional. La exposición de teorías propias no serán aceptadas.


martes, 19 de mayo de 2015

Vera Rubin y el lado oscuro del universo

(Esta entrada se publicó primero en el número 20 de la revista Buk Magazín, que puedes leer online.)


Vera Rubin nació en 1928 en Filadelfia (Pensilvania). Sus padres, Philip y Rose, se habían conocido en la Bell Telephone Company. En 1933, Philip, ingeniero electrónico, abandonó la empresa porque no se sentía útil. Después de pasar por varios empleos temporales, consiguió trabajo en Washington, adonde se trasladó la familia en 1938.

La habitación de Vera tenía una enorme ventana orientado al norte. Acostada en su cama, observaba las estrellas durante horas, y llegó a pasar noches en vela esperando la visión fugaz de un meteorito. Con ayuda de su padre, construyó un telescopio con el que seguir descubriendo los secretos del cielo nocturno. Aunque apenas tenía once años, ya sabía que dedicaría su vida a la astronomía.

Su paso por la escuela fue más bien discreto. Destacaba en matemáticas, otra de sus pasiones, pero no consiguió hacerlo en ciencias. Le concedieron una beca para estudiar en la Universidad femenina de Vasaar. Cuando su profesor de física se enteró, le dio un consejo: “Mientras permanezcas alejada de la ciencia, todo irá bien”. Vera demostraría lo equivocado que estaba.


Después del terrible paréntesis de la Segunda Guerra Mundial, Vera retomó sus estudios. Entró como ayudante en el Departamento de Astronomía y aprendió a manejar los instrumentos propios de su profesión. Hizo un máster en la Universidad de Cornell en 1950. Su tesis planteaba una hipótesis audaz para la época, según la cual el universo experimenta un movimiento de rotación alrededor de un eje central, y no se limitaba a expandirse desde un punto, tal y como postulaba el Big Bang.

La tesis recibió multitud de críticas, pero Vera no se desanimó. Continuó sus estudios en la Universidad de Georgetown, donde se doctoró en 1954 tras recibir clases nocturnas, mientras su marido la esperaba en el coche porque ella no sabía conducir. Durante los años siguientes se abrió paso en el mundo de la astronomía profesional. Trabajó en Georgetown y en California. Asistió a reuniones y cursos con los mejores astrónomos de la época. Y empezó a manejar los telescopios de los observatorios punteros del país, como Kitt Peak o Palomar.

En 1970, Vera decidió estudiar, junto con el astrónomo Kent Ford, la velocidad de rotación de las estrellas en nuestra vecina galaxia espiral de Andrómeda. Para su sorpresa descubrieron que, a pesar de que la mayoría de las estrellas se acumulaban en el centro, las estrellas de los extremos giraban igual de rápido, aunque la acción de la gravedad debía ser mucho menor. Esto apuntaba a la presencia de una materia invisible, que no interaccionaba con la luz, pero cuyos efectos gravitatorios sí eran apreciables. Los datos de otras decenas de galaxias espirales analizadas por Vera y Kent confirmaron esta asombrosa hipótesis.

La galaxia Andrómeda, vista por el telescopio espacial Spitzer (crédito: NASA)

Con el paso de los años se han ido acumulando numerosas pruebas de la existencia de esta materia oscura, cuya proporción con respecto a la materia ordinaria es de 10 a 1. Todavía se desconoce su naturaleza, pero todo indica que consiste en algún tipo de partícula elemental aún no descubierta, que abriría las puertas de una nueva física.

Mientras tanto, los reconocimientos a la labor de Vera se han ido sucediendo. En 1981 fue elegida miembro de la National Academy of Sciences. En 1993 recibió la National Medal of Science y en el 2008 le concedieron el Richtmyer Memorial Award. A sus 86 años, puede que lo mejor esté todavía por llegar: el día en que sepamos qué es la materia oscura, habrá un Premio Nobel de física esperándola.