La conquista del espacio, y la investigación in situ de nuestro entorno inmediato extraterrestre, es sin duda una de los desafíos más emocionantes del siglo XXI. Hoy, 8 de septiembre de 2016, la sonda OSIRIS-REx de la NASA despegará desde el Centro Espacial Kennedy en Florida a las 7:05 pm hora local, (11:05 pm UTC/GMT, 6:05pm Ciudad de México y 8:05 pm Santiago de Chile), con destino al asteroide Bennu. La sonda hará una travesía de dos años hasta alcanzar al asteroide y acompañarlo en su órbita. (more…)
Escultura penetrable, museo Jesús Soto, Ciudad Bolívar, Venezuela.
Muy cerca de la base Amundsen-Scott del Polo Sur, sepultados hasta dos mil quinientos metros de profundidad, más de cinco mil ojos exploran el Universo. (more…)
Los números del cambio climático siguen rompiendo barreras. La Administración Nacional Estadounidense para la Atmósfera y los Océanos (NOAA, por sus siglas en inglés) recientemente reportó otro hito en el avance de gases de invernadero en la atmósfera. Los niveles de CO2, esta vez en la Antártida, han rebasado los 400 partes por millón (ppm), cifra que, según los estudios científicos, no se alcanzaba en esa zona en 4 millones de años.
Promedio diario de la medición de dióxido de carbono en el Polo Sur, Administración Nacional Estadounidense para la Atmósfera y los Océanos.
En la mitología romana, la diosa Juno es la esposa del más poderoso de los dioses: Júpiter. Cuenta la leyenda que Júpiter cubrió cielo y tierra con un manto de nubes para ocultar su mal comportamiento. Ella, sospechando, penetró el manto de nubes, en un intento por investigar la verdad sobre la conducta de Júpiter.
Después de un viaje interplanetario de 5 años, la sonda-laboratorio de la NASA, Juno, hace una visita histórica al planeta más grande de nuestro sistema solar. Haciendo honor a la leyenda de la diosa romana, la sonda se dispone a hurgar entre las nubes de Júpiter, para descubrir su naturaleza.
Desde entonces, una serie de misiones exploradoras del espacio le han pasado cerca al gigante y han aprovechado para estudiarlo a su paso. En 1995 la NASA logró poner en órbita alrededor de Júpiter a la sonda Galileo para estudiar su superficie y los movimientos de sus cuatro lunas. Sin embargo, en esta ocasión, la tarea de Juno es desentrañar secretos que yacen en lo profundo en la magnetósfera y atmósfera de coloso, incluso investigar su núcleo. El 4 de julio comenzó la fase llamada inserción orbital. En este punto, Juno logró un acercamiento de unos 4500 kilómetros de su superficie; después de unas horas se completaría la tarea: Juno es ahora un satélite artificial de Júpiter.
Es una reunión sin precedentes, que mantiene en suspenso a los científicos de la NASA. La sonda está diseñada para hacer múltiples mediciones desde sus finos instrumentos. No obstante, la nave tendrá que resistir las inclemencias de un ambiente hostil y del que poco se conoce. Júpiter es un monstruo: en su vecindad, la gravedad es 2.5 veces más fuerte que la Tierra. Su campo gravitacional es tan intenso que puede destrozar un cometa antes de tragarlo a su interior. Por otro lado, su inmensa magnetósfera mantiene cinturones de radiación millones de veces más intensa que la de nuestro planeta.
Debajo de su densa capa de nubes, Júpiter guarda los enigmas de los procesos y condiciones fundamentales que rigieron a nuestro sistema solar durante su formación. Específicamente, Juno investigará: la composición de la atmósfera y sobre todo la cantidad de agua presente. También hará mediciones muy precisas de la temperatura, la velocidad del viento, la intensidad del campo gravitacional y la intensidad del campo magnético. Todo esto nos acercará más al entendimiento de los mecanismos de su formación y evolución. Así como de su misteriosa estructura interna. Los científicos han logrado construir un modelo del interior del planeta en el que hay una capa de hidrógeno líquido conocido como hidrógeno metálico, debido a las grandes presiones de las densas capas de gases externas. Esta capa, entonces sería la responsable del campo magnético de Júpiter. Estudiar este manto interno es parte del objetivo de la misión.
Investigar al gigante Júpiter también puede proporcionar conocimientos fundamentales para la comprensión de los sistemas planetarios que se han descubierto alrededor de otras estrellas. No cabe duda de que con Juno comienza otra etapa emocionante en la generación de conocimiento científico.
Originalmente publicado aquí.
“Por ridícula que parezca la idea de la ruleta, todavía más ridícula es la opinión vulgar, tan generalizada, de que esperar algo del juego es estúpido y absurdo.”
Fedor Dostoievski
El 16 de Junio de 2016 vence el plazo de una de las apuestas más polémicas de la física teórica del siglo XXI. La historia de este desafío se remonta a la conferencia “Métodos no perturbativos en teoría de campos y teoría de cuerdas”, realizada en Copenhague en Junio del 2000. En ese contexto, un puñado de físicos teóricos destacados escribieron y firmaron un documento en el que se comprometían a entregar, cada uno, una botella de coñac de 75cl de no menos de 50€ en caso de resultar del lado equivocado, para el año 2010. El documento finaliza así:
“Los ganadores organizarán un encuentro con todos los involucrados, antes de Julio de 2011. En ese encuentro, el Coñac entregado por los perdedores será consumido por todos conjuntamente.”
Oscuro e inmenso, el medio interestelar o espacio entre las estrellas, es un portentoso escenario lleno de zonas donde ocurren formidables eventos, de los que podemos aprender sobre el nacimiento y destino de los mundos. Allí, grandes nebulosas son las salas de parto de las estrellas y sus sistemas planetarios. Los astrónomos trabajan incansables en sus observaciones y, entre ellos, una científica latinoamericana ha sido pieza clave en el estudio de estas génesis estelares.
La nebulosa de la Araña, región de formación estelar. Crédito de la imagen: NASA.
Las estrellas nacen en nubes gigantes de gas y polvo muy denso, que se encuentran dentro de las galaxias. El gas contiene predominantemente Hidrógeno, el polvo (1%) mayormente compuestos moleculares de Carbono, Oxígeno, Magnesio, Silicio y Hierro. En estas regiones, se crean núcleos extremadamente densos que colapsan por su atracción gravitacional. A medida que avanza el colapso, ocurre un aumento tremendo de la temperatura dando lugar a las protoestrellas.
Mientras germina la protoestrella, su núcleo puede alcanzar decenas de millones de grados centígrados. Entonces, el Hidrógeno comienza a fusionarse para producir Helio y eventualmente otros elementos. La energía liberada durante la fusión nuclear produce una gran presión de radiación, disminuyendo la velocidad del colapso gravitacional. A medida que la temperatura del núcleo aumenta, se incrementa la velocidad de fusión y con ella la presión de radiación, hasta que llega a equilibrarse con la atracción gravitacional. Este es, a grandes rasgos, el nacimiento de una estrella.
Disco de acrecimiento de formación de un sistema planetario, interpretación artística, imagen: Telescopio Espacial NASA’s Spitzer.
El tiempo durante el cual ocurre el colapso y formación de la estrella depende de la cantidad de materia envuelta en el proceso. Una protoestrella de 15 masas solares colapsará apenas en unos cien mil años, mientras que una gemela al Sol tardará un millon de años. Inmediatamente después de iniciado el colapso gravitacional, el material que está alrededor de la protoestrella comienza a caer hacia ella, aplanándose en un disco en el cual se originan los planetas, satélites, asteroides y el resto de los objetos celestes de un sistema planetario.
El gas y polvo del medio interestelar en estas cunas de las estrellas, ocultan las etapas tempranas de la formación estelar. Gracias al desarrollo de los telescopios infrarrojos, hoy es posible penetrar ese denso y plagado ambiente y divisar los centros de calor protoestelares. Los Astrónomos, han estado usando los datos de los telescopios infarrojos espaciales Spitzer, NASA y el Herschel de la Agencia Espacial Europea, entre otras maravillas tecnológicas, para investigar la formación estelar y origen de los sistemas planetarios.
Entre los investigadores destacados que usan los datos del Spitzer y el Herschel se encuentra Nuria Calvet, quien fue la primera astrónoma profesional de Venezuela. Calvet, actualmente profesora de la Universidad de Michigan, EEUU, estudió física en la Universidad Central de Venezuela en Caracas y luego, trabajó en el Observatorio Nacional de Llano del Hato, en Mérida, Venezuela. Su grupo de investigación ha desarrollado modelos computacionales para interpretar las observaciones de los discos protoplanetarios, para, entender cómo el polvo y el gas cambian con el tiempo, los factores que producen esos cambios, y cómo ocurre el acrecimiento de masas en estrellas durante la formación de los planetas que las orbitan.
Nuria Calvet, 2012
En una colaboración entre EEUU y Venezuela, la profesora Calvet y su grupo se ocupan de la caracterización de nuevos discos protoplanetarios en poblaciones de estrellas jóvenes en la nebulosa de Orión, proyecto que se denomina: Sondeo de Variabilidad de Orión, colaboración académica, se promueve el desarrollo científico en América Latina, y permite a los investigadores de la región presenciar el triunfo de la gravedad durante el nacimiento de las estrellas usando los datos de los equipos más avanzados del mundo.
Sobre Relatividad Especial, Relatividad General, Gravedad Cuántica y la Teoría de Cuerdas.
“Una construcción polimorfa, es el templo de la ciencia”
Albert Einstein, de su libro “Mi Imagen del Mundo”
“El orden es la repetición de las entidades. El caos es multiplicidad sin ritmo”
M. C. Escher
La teoría de cuerdas es una teoría física –la redundancia no solo vale, es pertinente– que se perfila como un buen candidato a una formulación coherente de uno de los problemas no resueltos más importantes de la física teórica de nuestro tiempo: la cuantización de la gravedad o gravedad cuántica.
Antes de comenzar el periplo por las ideas que nos llevarán a conocer a la gravedad cuántica y a la teoría de las cuerdas, quiero dejar claro qué es una teoría científica, de modo que cualquier “conocimiento popular” previo quede fuera del contexto de este post. Una teoría en física no es una especulación o una hipótesis, es un marco conceptual riguroso que nos permite hacer una descripción o dar una explicación clara de un fenómeno.
El espacio, el tiempo, puntos y rayas.
En las teorías clásicas Newtonianas, el tiempo es una cantidad absoluta. Lo usamos para evaluar la evolución de los sistemas, es decir, observamos cambios en los sistemas mientras medimos el paso del tiempo. (more…)
Todo gran experimento comienza con un sueño. En este caso, me refiero a un sueño que los físicos hemos compartido con Albert Einstein desde que propuso su teoría de la relatividad general, hace 100 años: detectar ondas gravitacionales; una de las predicciones de su teoría. Una mujer científica latinoamericana dedicaría su vida y jugaría un papel central en la consecución de este sueño. Hoy, presentamos su historia.
La relatividad general ha sido una teoría muy exitosa: hizo la descripción correcta de un pequeñísimo giro que hace la órbita de Mercurio. Predijo que la luz se curva por la gravedad y observaciones astronómicas lo han confirmado. Diversos experimentos corroboran que el campo gravitacional afecta el flujo del tiempo. Los maravillosos lentes gravitacionales, son hoy día una valiosa herramienta del astrónomo. Pero de la más impactante de sus predicciones, las ondas gravitacionales, no había confirmación directa.
Gabriela González trabajando en la Universidad del Estado de Louisiana.
Nacida en Córdoba, Argentina, en 1965, Gabriela González nunca dejó de soñar. Tras terminar su licenciatura en física en la Universidad de Córdoba, en 1988, se fue a los Estados Unidos de Norteamérica a hacer su doctorado en la Universidad de Syracusa. Allí, centró sus estudios en la predicción del ruido térmico y sobre cómo reducirlo para poder detectar ondas gravitacionales. Había comenzado la caza de un anhelo que tendría un final afortunado. Veintiocho años más tarde: El 11 de febrero de 2016, Gabriela, en persona, anunciaría al mundo la victoria del experimento del siglo: la detección directa de las ondas gravitacionales.
Cosa curiosa, la gravitación no sólo afectó su carrera académica, también su vida personal. Durante un simposio sobre gravitación en Córdoba, Gabriela conoció a quien se convertiría en su compañero de vida, el físico teórico Jorge Pullin. Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, tendría que guiar su matrimonio desde la distancia.
Pullin la acompañó durante sus estudios doctorales, mientras transcurría su primer postdoctorado, también en Syracusa. No obstante, pronto tendría que partir para Utha a hacer su segundo postdoctorado. Pasarían al menos 6 años, antes de que la pareja pudiese vivir y trabajar nuevamente en la misma ciudad.
Al concluir su doctorado, en 1995, Gabriela González, comenzó a trabajar en la colaboración científica del Observatorio de ondas gravitacionales de interferometría láser (LIGO), en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. En 1998, su afanosa búsqueda de las ondas gravitacionales continuaría desde la Universidad del Estado de Pensilvania. Finalmente, en 2001, obtendría una posición como profesora en la Universidad del Estado de Louisiana; lugar donde se encuentra uno de los dos colosales interferómetros de LIGO. Eventualmente Pullin también conseguiría una posición de profesor en la Universidad del Estado de Louisiana, lo que permitió a la pareja reunirse.
Gabriela González sostiene una tela con la famosa señal detectada por LIGO, que proviene de la fusión de dos agujeros negros en uno. Imagen cortesía PBS-Twitter.
Gabriela González es coautora de más de 70 artículos científicos junto con la colaboración LIGO y de una veintena más de trabajos independientes que han sido cruciales en la detección de las ondas gravitacionales. Entre 2008 y 2011, dirigió el grupo de trabajo de caracterización del detector de LIGO y desde el año 2011, es portavoz de la colaboración, luego de ser electa democráticamente por los más de 1000 científicos que la conforman.
No cabe duda de que Gabriela González, junto a la colaboración LIGO, acaban de abrir una ventana más para explorar el Universo.
Gabriela González durante el anuncio público de la detección de las ondas gravitacionales. Imagen cortesía PBS-Twitter.
En 1912, el físico austriaco Victor Hess, hizo una serie de viajes muy riesgosos en un globo aerostático para estudiar la ionización de la atmósfera. Hasta ese momento, se creía que los átomos de la atmósfera eran ionizados por la radiación de la tierra. Bajo esta premisa, dicha ionización debía disminuir a medida que nos alejamos de la superficie terrestre. Sin embargo, la osada aventura de Hess reveló lo contrario: que la ionización aumenta con la altura. A partir de esta investigación los científicos concluyeron que la atmósfera estaba siendo embestida continuamente por algún tipo de radiación proveniente del espacio exterior. Hess había descubierto a los Rayos Cósmicos. Continua leyendo, o escucha el podcast aquí
