Y siguen las lluvias

Después del espectáculo que nos ofrecieron las Leónidas tendremos otra oportunidad mas de apreciar una lluvia meteórica importante este año. Del 7 al 17 de Diciembre, con un máximo el 14 (a las 5:10 Tiempo Universal) será temporada en observar las Gemínidas.

Lo interesante de esta lluvia, que no promete ser muy llamativa visualmente es que el objeto padre 3200 Phaethon suele ser considerado como un asteroide y no un cometa. Pero ya vimos en la entrada sobre la Leónidas que en cada ocasión que un cometa pasa cerca del Sol y parte del hielo pasa de estado a gas (recuerden que sin una atmósfera no se puede tener el estado líquido) liberan fragmentos que se quedan en órbita y al ser atraídos por la fuerza gravitatoria de la Tierra caen, transformándose en lo que solemos llamar meteoros. De aquí que la lluvias meteóricas estén asociadas con algún cometa, cuerpo al que se le considera "padre" de esa lluvia en particular.

Órbita de un cometa y rastro de los fragmentos del cometa. Así se van desgastando los cometas poco a poco al dejar su materia por el espacio interplanetario terminando como "asteroides".

Por lo tanto lo que pasa con las Gemínidas es que su cuerpo padre, 3200 Phaethon, es el núcleo de un cometa ya tan viejo que casi no contiene hielo por haber pasado tantas veces junto al Sol. De aquí que en ocasiones se el considere mas bien un asteroide con un poco de hielo que un cometa.

Esto también explica por que esta lluvia no suele ser muy poblada, ya que su ZHR (la cantidad de meteoros que se verían en condiciones de observación perfectas) es de apenas 120, pero lo meteoros que la componen suelen ser muy duraderos por que tienen mucho mas polvo del normal.

Es decir, los meteoros de las Gemínidas son pocos pero brillantes. Espero que al igual que con las Leónidas muchas personas las observen y contribuyan sus observaciones a la IMO para aumentar nuestro entendimiento de estos fenómenos.

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Esto

Entre los temas tratados en este blog, uno de los que mas han llamado la atención fue el de los Neandertales y en general los de paleoantropologia y una pregunta que siempre lo asalta a uno es: ¿que distingue a nuestra especie?

Si ya vimos como los Neandertales desarrollaron tecnología, muy probablemente lenguaje comparable con el nuestro y cultura, entonces ¿que nos hace diferentes? ¿es solamente las pequeñas diferencias físicas? ¿son la curvatura de la piernas y la articulación del hombro nuestra marca distintiva? Por que, vamos, en cuanto a comunicación somos buenos, pero no los únicos, en cuanto a desarrollo de tecnología, los Neandertales eran mas lentos pero dándoles tiempo podían ser igual de eficientes, en lo referente al desarrollo de cultura, pues ellos mismos no se quedaban atrás. Entonces, si no podemos alardeamos de nuestra amada tecnología, nuestro complejo lenguaje y complejas sociedades ¿que tenemos de especial?

Molécula de ADN, especializada en el almacenamiento de información referente a la construcción y operación básica de un organismo. Una especie de manual molecular.

Algunos mencionan el arte, la expresión artística como producción meramente Homo Sapiens Sapiens, pero esto es demaciado conflictivo y difícil de probar, otros se van por la agricultura, pero esto sería hacer un poco de trampa ya que fue un descubrimiento fortuito de alguna otra especie de la misma familia podría haber hecho. Así, me propongo postular un desarrollo que considero ser representante de la naturaleza del Homo Sapiens Sapiens.

Se trata de una solución que encontramos para el problema básico para la vida, almacenar información. La forma mas elemental y nuestro respaldo base (nuestro ROM, por usar términos técnicos) es el ADN, conteniendo la información requerida para el funcionamiento del cuerpo. Pero el ADN cambia muy lentamente, de aquí la utilidad del cerebro, y en particular el cerebro de mamífero, que permite la asimilación rápida de información. Luego la invención del lenguaje permitió la homogenización del conocimiento entre individuos, es decir el pasar información de un cerebro a otro. Pero hace unos pocos miles de años nos topamos con que nuestra habilidad para entender la naturaleza estaba dando tan buenos resultados que nuestro cerebro no fue capaz de cumplir su función de almacenar TODO lo que queríamos meterle. Y por esa época aparece el invento mas importante desde que se quebró intencionalmente la primer rama para utilizarla como herramienta y el evento mas relevante desde el control del fuego. Apareció esto.

Si esto. La escritura. Es algo que definitivamente es exclusivo del Homo Sapiens Sapiens. Requiere un lenguaje con sintaxis definida y que sea flexible como para expresar cualquier idea, la tecnología que nace de la manipulación de la naturaleza, la coordinación entre personas, propia de una sociedad bien estructurada que permita hacerla útil, la capacidad de abstracción para dar a símbolos un significado específico y sobre todo, requiere la inventiva e innovación que facilite reconocer su prácticidad.

No mas grande, mas complejo. La versatilidad del cerebro humano radica en su complejidad no en su tamaño. Es muy útil ya que no solo permite el comprender el mundo sino también guardar información recién adquirida.

Aún seres tan parecidos a nosotros como los Neandertales difícilmente hubieran desarrollado algo de este nivel de abstracción y que requiera tantas innovaciones juntas (la tecnología Neandertal era muy práctica pero se desarrollaba lentamente).

¿Y por que declarar a la escritura tan importante? Muy sencillo, la habilidad del lenguaje de transferir información de un cerebro a otro se hace independiente del tiempo, es decir, quien escribe nos puede hablar directamente de su cerebro al nuestro sin importar hace cuanto murió y es muy superior a la comunicación oral de generación en generación por no sufrir alteración (salvo por algún traductor no muy docto). Otra gran ventaja es que permite que el mensaje llegue a mas personas. Mientras que el lenguaje hablado llega a unos cuantos que estén lo suficientemente cercanos como para escucharnos, el texto puede pasar por un sin fin de manos y ojos. Y si metemos las ventajas tecnológicas actuales, donde hasta el audio y video se distribuyen en masa, vemos que el texto no se queda atrás. Este texto, por ejemplo, puede ser reproducido en su forma electrónica incontables veces usando casi los mismos recursos naturales para diez copias como para diez millones.

He aquí algunos ejemplos de escritura, es decir, de personas que les están hablando desde otros lugares y épocas:

Hace pocos años, como bien sabe vuestra serena alteza, descubrí en los cielos muchas cosas no vistas antes de nuestra edad. La novedad de tales cosas, así como ciertas consecuencias que se seguían de ellas, en contradicción con las nociones físicas comúnmente sostenidas por filósofos académicos, lanzaron contra mí a no pocos profesores, como si yo hubiera puesto estas cosas en el cielo con mis propias manos, para turbar la naturaleza y trastornar las ciencias, olvidando, en cierto modo, que la multiplicación de los descubrimientos...

Carta a la Gran Duquesa Madre, Galileo Galilei

-La carta -dijo Sancho- no la leyó, porque dijo que no sabía leer ni escribir; antes la rasgó y la hizo menudas piezas, diciendo que no la quería dar a leer a nadie, porque no se supiesen en el lugar sus secretos, y que bastaba lo que yo le había dicho de palabra acerca del amor que vuestra merced le tenía y de la penitencia extraordinaria que por su causa quedaba haciendo. Y, finalmente, me dijo que dijese a vuestra merced que le besaba las manos, y que allí quedaba con más...

Don Quijote de la Mancha, Miguel de Cervantes

Es, por lo tanto, de la mayor importancia llegar a la clara percepción de los medios de modificación y coadaptación, por lo cual desde el principio de nuestras observaciones nos parecía probable que el cuidadoso estudio de los animales domésticos y de las plantas cultivadas ofrecería más probabilidades para aclarar tan oscuro problema...

El origen de las especies por medio de la selección natural, Charles Darwin.

Es evidente, por otra parte, que si existiendo A lleva consigo necesariamente la existencia de B, pudiendo existir A, necesariamente B puede existir igualmente. Porque si la existencia de B no es necesariamente posible, nada obsta a su existencia sea posible. Supóngase, pues, que A es posible; en el caso de la posibilidad de la existencia de A, admitir que A existe no supone ninguna imposibilidad. Ahora bien, en este caso B existe necesariamente. Pero hemos admitido que B podría ser imposible. Supóngase a B imposible...

Metafísica, Aristóteles

Ejemplo de escritura, sirve para que la sociedad presente y pasada comparta información.

Así que, como pueden ver la escritura es indudablemente práctica y para una especie de criaturas cuyo método de supervivencia es entender el mundo donde viven, representa una herramienta invaluable ya que no solo los humanos existentes nos aliamos para beneficio común, sino que inclusive las generaciones hace siglos muertas nos ayudan a sobrevivir. Siempre y cuando, hayan escrito.

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Hasta que la muerte los separe (en pedacitos) II

Bien, ya hablamos en la entrada pasada sobre el proceso que hace a las estrellas envejecer. Y se ha mencionado brevemente los posibles resultados del proceso de muerte estelar, es decir; la enana blanca, estrella de neutrones y hoyos negros, pero ahora veremos ya bien a bien, de que se trata.

Como se dijo en la última entrada, las estrellas al morir se despedazan y solo queda el núcleo para formar el llamado "remanente" (es decir el "cadáver" de la estrella) el cuál puede ser de diferente masa. Y esto es lo fundamental, ya que al ser el remanente de diferente masa su destino cambiará, veamos los tres casos:

Diagrama de la vida de una estrella como el Sol, terminando en una Enana Blanca.

Hasta 1.4 veces la masa del Sol.- Es el caso de estrellas relativamente chicas, que al morir dejan un remanente pequeño. En este caso, la materia que queda después de la formación de la nebulosa planetaria se comienza a enfriar y a compactarse. Inicialmente emitirá luz y calor por la temperatura que tiene (por eso es "enana BLANCA") y tarde o temprano llega a la una temperatura tan baja en la cual no puede emitir mas de manera apreciable y se termina transforma en enana negra.
En estos cuerpos la materia se compacta tanto como al materia que tenemos en la Tierra, donde las parte exterior de un átomo (la nube de electrones) chocan directamente contra la de su vecino y eso detiene el proceso de colapso. Es decir, una enana blanca se mantiene de un tamaño determinado por el choque sus átomos.
Un remanente con la masa del sol que sea enana blanca tendría el tamaño aproximado de la Tierra.

De 1.4 a 3 veces la masa del Sol.- Supongamos que la estrella recién fallecida deja un remanente en este rango de masas, al enfriarse y compactarse se llega al punto en el cuál un átomo cualquiera choca con sus vecinos. Pero por la enorme masa, la gravedad será suficiente como para aplastar los átomos y quebrarlos, haciendo chocar electrones de la nube exterior con los protones del núcleo. En este caso, lo que quedan son neutrones, tanto los que ya tenían los átomos originales como los resultantes del choque electrón-protón. De aquí el nombre de Estrella de Neutrones.
Curiosamente, estos cuerpos que son mas masivos que las enanas blancas son mas pequeños ya que su gravedad es mucho mayor y en consecuencia se compactan mas. Además, la fuerza que las sostiene es el choque de un neutrón contra otro, lo que permite que la materia se compacte mucho ya que los átomos tienen mucho espacio vacío (son casi tan vacíos como el sistema Solar) y ese espacio es mejor aprovechado al tener puros neutrones uno contra el otro.
Un cuerpo de la masa del Sol, pero con la densidad de una estrella de neutrones tendría el tamaño de una ciudad.

Esquema ilustrativo de la diferencia entre materia normal y la degenerada (como se le llama a la materia muy compacta) la materia normal se encuentra en casi toda la enana blanca, salvo el núcleo que contiene un poco de materia electro-degenerada. Las estrellas de neutrones contienen de la baryo-degenerada.

Mas de 3 veces la masa del sol.- Ok, se necesita una estrella realmente grande para dejar un remanente de estas dimensiones, pero si sabemos de algunas. Pero ¿que pasa con la materia bajo estas condiciones? Pues pasa por la etapa de enana blanca, se continúa compactando hasta ser puros neutrones.....pero continúa compactándose. La gravedad de estos cuerpos es tan alta que no existe fuerza, proceso o proceso burocrático que la detenga (la Secretaría de Hacienda está trabajando en ello, creo que quieren poner un impuesto a la gravedad) en tal caso se forman los hoyos negros.
Por definición la materia que formó al hoy negro no tiene tamaño alguno, de hecho el concepto de "tamaño" no se aplica muy fácilmente en estos sistemas. El nombre de "hoyo negro" se da por que la gravedad se dispara de manera tal que se forma un "región" de donde la velocidad de escape es mayor a la de la luz que es lo más rápido en el universo, por lo tanto nada puede salir.

Simulación del paso de un hoyo negro entre una galaxia lejana y un observador. El hoyo negro no emite luz, pero su gravedad es tan fuerte que curva la luz que pasa cerca de él distorsionando las imágenes.

Así vemos que lo que sea de la estrella muerta dependerá de su masa, espero en otra entrada hablar mas al detalles sobre como al masa determina el futuro de las estrellas.

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Hasta que la muerte los separe (en pedacitos) I

No es que nos vayamos a poner románticos, pero hablemos un poco sobre la separación, por lo general drástica, que marca el final de la vida de una estrella. En primer lugar veremos estableceremos lo que entendemos por "vida" de una estrella para entender las formas posibles en las que puede concluir.

Estrella muerta y adecuadamente despedazada. El pequeño punto brillante del centro es lo que quedó del núcleo, mientras que la estructura en forma de anillo de colores es lo que constituyó en el pasado la parte exterior de la estrella. Este es un ejemplo de nebulosa planetaria llamada M57.

Como ya se había mencionado en otras entradas (véase Brillando bajo presión) las estrellas son sistemas regulados por el calor que producen. Y siempre hemos de recordar que una estrellas es una enorme esfera de gas (ok ok, en realidad es plasma, pero un tipo de gas a fin de cuentas). Y al estar la parte interna de esta esfera de gas sometida a muy alta presión por tener que soportar el enorme peso de las capas exteriores se calienta llegando a temperaturas sumamente elevadas, y como el hecho de que un cuerpo se encuentre muy caliente implica que sus partículas se estén moviendo muy rápido, se tienen las condiciones suficientes como para iniciar el proceso de fusión nuclear, que consiste en chocar un núcleo de un átomo contra otro a velocidades tan altas que se queden pegados formando un nuevo núcleo mas grande. De esta manera, las estrellas fusionan su componente mas abundante que es el Hidrógeno para generar Helio el cuál se va a cumulando en el centro (por ser mas pesado que el Hidrógeno, el Helio "cae" al centro de la estrella).

De esta manera la estrella va fabricando átomos cada vez mayores, pasando por el litio, berilio, oxigeno, nitrógeno, etc etc, hasta llegar al Fierro. Pero las condiciones de presión y temperatura necesarias para fusionar Fierro no las puede alcanzar una estrella ya que se requiere tanto calor, por lo tanto, un presión tan elevada que implica un masa que haría que la estrella se autodestruya instantáneamente antes de alcanzarla. Por lo que tener un núcleo lleno de Fierro implica el final de la actividad normal de una estrella. Es lo que se le llama "fin de la vida adulta de la estrella" o en términos astronómicos, "salir de la secuencia principal".

En cuanto suceda que la estrella sale de la secuencia principal pasa a una etapa llamada "Gigante roja" que dura unos cuantos millones de años (muy poco para términos de la vida de una estrella) en la cuál fusiona Helio para producir núcleos de átomos mayores. Pero el tiempo que tarde dentro de la secuencia principal y lo que pase cuando sale ya dependerá de cada estrella, veamos algunos casos:

Posibles rutas de evolución, es decir, diferentes tipos de "vidas" que pueden tener las estrellas en función de la masa que tengan.

Estrellas muy chicas.- Para estrellas que tenga la mitad de la masa del sol o menos, tardarán mucho en terminarse el hidrógeno disponible ya que en sus núcleos tendrán presiones y temperaturas para mantener la fusión sólo en regiones limitadas. Y al terminar de fusionar todo el hidrógeno del núcleo y llenarse este de Helio, la estrella se encontrará en una situación en la que será una esfera de Helio cubierta de una delgada capa de Hidrógeno. Pero esa capa no será lo suficientemente pesada como para comprimir el Helio lo suficiente como para fusionar el Helio, por lo que la fuente de energía de la estrella se apagará y la estrella habrá terminado su "vida" entrando en una etapa conocida como "enana roja" en la cuál se irá enfriando lentamente hasta llegar a ser una "enana blanca" y por último una "enana negra". Esta última es ya la etapa final, un cuerpo frío que no genera energía y es muy parecido a un planeta como Júpiter en versión gigante.

Estrellas de masa media.- Cuando la estrella es mayor a las 0.5 masas solares el Helio producido se acumula formando un núcleo de considerable masa cuya gravedad llega a comprimir las capas de Hidrógeno directamente sobre él permitiendo que continúe la fusión aunque esta vez sería fuera del núcleo. Este proceso continúa hasta que se acumule tanto Helio que se den las condiciones para iniciar la fusión de este elemento. Así comienza a cadena CNO que es una seria de reacciones nucleares que produce toda una variedad de elementos químicos pesados. En estas estrellas, se genera una gran cantidad de energía en esta etapa tardía de su vida, por lo que las capas exteriores se calientan y se expanden, pero dicha expansión provoca que la parte mas exterior de la estrella sea mas fría y se vea roja, de ahí que estas estrellas viajas se les llama "gigante roja".
El final de esta etapa llega cuando el cuerpo se torna inestable y comienza a arrojar las capas exteriores formando una nebulosa planetaria, al suceder esto el núcleo se queda sin las capas que lo presionaban y consecuentemente se detiene la fusión por lo que se comienza a enfriar y termina sus días como una enana blanca.

Estructura de una estrella muy masiva de edad avanzada. Se muestran las zonas de fusión de varios elementos dejando un núcleo de Hierro.

Estrellas muy masivas.- Ahora llegamos a lo bueno, las estrellas masivas. En estos cuerpos con núcleos enormes, no solo se fusiona Hidrógeno y Helio sino que se logran las condiciones para fusionar otros elementos expandiendo la estrella hasta tamaños considerables, y como se mencionó antes, llegando hasta el Hierro. Pero en estos casos el momento en el que se detiene la fusión es cuando el núcleo se llena de Hierro, lo que causa un repentino descenso en el temperatura. Y manda a las capas exteriores acelerándose en caída sobre el núcleo hasta que "rebotan" sobre él y chocan unas partes contra otras generando una explosión muy violenta llamada "super-nova". Durante este proceso es cuando se generan los elementos mas pesados que el Hierro y suele terminar con un remanente estelar (lo que queda del núcleo) que puede llegar a ser de masa considerable.
Lo que pase de este remanente de supernova dependerá de su masa y será tema para la siguiente entrada ya que se requiere mucho mas espacio para hablar de las opciones, enanas blancas, estrellas de neutrones y hoyos negros.

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Contando bajo la lluvia

Contar bajo la lluvia puede conllevar serias consecuencias para la salud si no se toman las precauciones debidas. Pero si la lluvia es de estrellas se tiene una mayor probabilidad de recuperarse y en cualquier caso, una convalecencia mas corta. Todo este hablar de las lluvias de estrellas se debe a la proximidad de las Leónidas, una de las lluvias mas famosas por sus meteoros brillantes y continuos.

Imagen del cometa Holmes, donde se muestra la expansión de la nube de fragmentos y gas despedidos por el cuerpo principal.

Primero veamos lo que es una lluvia meteórica. Estas lluvias tiene su origen en los cometas. Como ustedes ya saben, los cometas son cuerpos de hielo de varios gases contaminados con polvo, este hielo, al acercarse al sol se gasifica y forma la enorme cola con la que se caracteriza a dichos cuerpos. Dicha cola esta formada en su mayor parte de gas, pero contiene algunos cuantos fragmentos del hielo que solía constituir al cometa. Los fragmentos salen disparados del cometa pero a velocidades relativamente bajas, por lo que suelen quedarse en la vecindad de la órbita del cometa durante varios años (en realidad puede llegar a ser siglos).

Fotografía de larga exposición de las Leónidas.

De esta manera tenemos una gran nube de pedacitos de hielo que miden alrededor de un milímetro (los mas grandes andan en aproximadamente 5 mm, con los ejemplares mayores siendo muy raros) que comparte una órbita en torno al Sol muy parecida a la del cometa de donde salieron, con la particularidad de que se van separando poco a poco de la trayectoria original. Si se da el caso de que dicho cometa tenga una trayectoria que lo lleve "cerca" de la órbita de la Tierra (existen mucho cometas con órbitas que los llevan a distancias considerables de nuestro planeta pero que son cercanas en términos astronómicos), llegará el momento en la nube de fragmentos se acerque los suficiente a nuestro planeta como para permitir que la gravedad terrestre las capture y las haga caer a la atmósfera, donde se calentarán y quemarán por el calor derivado de la fricción con el aire, con lo que emitirán luz y se podrán ver desde la superficie del planeta.

Y por su puesto si el cometa pasó por la cercanía del Sol recientemente se encuentran muchos fragmentos nuevos en la nube y se puede dar que se presente una tormenta meteórica, es decir una lluvia de muy considerable intensidad.

Ejemplar particularmente brillante y famoso de las Leónidas, este meteoro era de tamaño suficiente como explotar al llegar a la atmósfera baja y dejar tras él una nube de gas. La animación son fotografías abarcando mas de una hora mostrando la disolución de esa nube en nuestra tropósfera.

De esta manera tenemos que los meteoros que vemos en una lluvia meteórica son en realidad fragmentos de algún cometa dado. En vista de ello, el estudiar los fragmentos será una forma indirecta de estudiar al cometa, cuerpos que de otras forma suelen ser difíciles de estudiar. De aquí que la información obtenida, si se el recolecta con cuidado puede ser de gran utilidad. Entre los datos mas importantes que se toman de una lluvia meteórica están: la cantidad de meteoros por unidad de tiempo (ejemplo, por minuto), el brillo, y en caso de ser posible, el color.

Simulación de la órbita del cometa Holmes, se ve como se acerca a la órbita de la Tierra sin llegar a tocarla.

Si se dedican a buscar un poco de información sobre las lluvias meteóricas, verán que suelen tener un nombre derivado de alguna constelación, esto es por que les otorga el nombre e la constelación donde esta el radiante, es decir, el punto en el cielo de donde aparentan venir los meteoros, astronómicamente es el punto que se encuentra en línea recta con el movimiento de la Tierra en su órbita. Y como cada lluvia es en una fecha diferentes, esto corresponde a diferentes constelaciones.

Grabado en madera de las Leónidas hecho en el siglo XIX durante uno de los eventos de "tormenta" cuando la intensidad es mucho mayor a lo normal.

En caso de que deseen observar y registrar lluvias meteóricas, se les recomienda visitar la pagina de la IMO para obtener mas información. Y si simplemente quieren disfrutar del espectáculo basta con que se abriguen bien y no se duerman. A propósito, se les recomiendan las Gemínidas, que será del 7 al 17 de Diciembre con un pico de actividad el 14, se pronostica que será la mejor del año.

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