Son Galaxias y Fósiles, 1 año y contando

Este pasado 24 de Enero Galaxias y Fósiles cumplió su primer año de existencia. El 24 de enero del 2009 salió la primer entrada "Metano Marciano". En celebración de tal ocasión he preparado una entrada que responderá una de las preguntas mas frecuentes que me hacen: ¿Por qué el nombre de "Galaxias y Fósiles"?

Concepción artística de unas de las primeras estrellas, en el universo antiguo, mas denso y caliente que como es actualmente. Las estrellas solían ser mas calientes y brillantes.

Claro, como ya sabrán los temas principales son astronomía y paleontología, así que esa es la respuesta mas común, pero de igual manera se pudo haber llamado "Estrella y Trilobites" o "Cometas y Dinosaurios" (algo poco conocido es que este blog estuvo a punto de llamarse "El guayabito pernoctado", pero se cambió a "Galaxias y Fósiles" dos segundos antes de escribir el nombre). Pero la realidad es que el nombre esconde mas que solo la relación entre ambas ciencias ya que en astronomía existe un termino para designar a ciertos sistemas estelares, este es el de galaxias fósiles (que también estuvo a punto de ser el nombre del blog). Así que continuando con el mandato del divulgador de "no hablar sin enseñar" veremos que son las galaxias fósiles.

Existe toda una variedad de tipos de galaxias que se designan según su forma, pero un tipo muy particular son algunas galaxias que son muy antiguas "reliquias" que casi no han cambiado. Hemos de recordad que las galaxias son en realidad sistemas dinámicos que cambian con el tiempo, pero las llamadas "fósiles" son las que se han mantenido sin cambios desde las primeras eras del universo y suelen ser ricas en gas y pobres en estrellas en comparación con las mas modernas.

Como es de esperarse, estas galaxias son fundamentales para estudiar las etapas iniciales del universo, en especial los momentos después de la Gran Recombinación, que fue un evento a eso de los 380,000 años después del Big Bang. El Big Bang, como ya habrán oído, fue el evento que originó la expansión del espacio-tiempo y como consecuencia, el universo. Pero originalmente se tenía unicamente energía, poco después (unos cuantos segundos) aparecen las primeras partículas materiales y a los 380,000 años aproximadamente (algunas estimaciones andan en 240,000-310,000 años), el universo se había expandido y enfriado lo suficiente como para permitir la agregación de partículas elementales en los primeros átomos, las primeras estrellas y galaxias aparecen poco después. Es de esta época de cuando datan algunas de las galaxias fósiles. Aunque se han encontrado galaxias de formación reciente con receta "a la antigua".

Grupos fósil, el color azul denota la parte visible en rayos X, es decir, el gas caliente que rodea a la galaxia central, denotada en rojo y blanco.

Y otro aspecto muy relevante son los grupos fósiles. Como se mencionó en la entrada "La Vecindad" y "Juntos y revueltos" los grupos de galaxias son conjuntos de estos sistemas que están unidos gravitatoriamente y que tarde o temprano se funcionarán en un solo cuerpo, una super-galaxia. Pero observaciones hechas en conjunto entre telescopios de rayos X y ópticos han mostrado la existencia de super-galaxias rodeadas de una enorme nube de gas a temperaturas muy altas que se son los remanentes de galaxias devoradas hace millones de años por la galaxias central. Es decir, esos sistemas son grupos fósiles, el remanente de un grupo donde todas las galaxias ya fueron "comidas" por un solo cuerpo central.

Mucho de estos sistemas fósiles aun estan por estudiarse, aunque con los nuevos telescopios orbitales, de seguro saldrán resultados interesante en los próximos años. En cuando al blog, espero que este años se junten al menos otras 26,000 visitas, y seguiremos esperando sus comentarios y propuestas para mas temas.

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Mecánica evolutiva 1

Que la evolución es un hecho es algo que ya no puede estar mas claro, aunque los creacionistas sigan luciendo la ignorancia como si fuera un don, la evolución es inclusive usada con fines industriales. Aplicando presión de selección natural o artificial a diversos organismos para cumplir nuestros propósitos. Sin embargo aun reina una gran confusión sobre la forma de operar de la evolución. En parte esto se debe a que en años recientes se han hecho considerables avances en nuestro entendimiento sobre dicho fenómeno. Para resolver este problema decidimos incluir una serie sobre el funcionamiento de la evolución.

Las cuatro bases que conforman de ADN de todos los seres vivos de la Tierra. Se les idéntifica con su inicial; A, G, T y C.

Por lo general se tiene la idea de que la evolución es simplemente el conflicto entre especies resultando en "la supervivencia del mas fuerte". Pero en realidad es mas complejo. En primer lugar y como tema de esta entrada veamos lo mas esencial en la evolución; la mutación.

Antes de meternos con las mutaciones hablemos sobre el ADN. El ADN es una molécula, es decir un conjunto de átomos unidos por medio de enlaces (los enlaces entre los átomos se suelen formar por que dos átomos comparten un mismo electrón, esto los mantiene físicamente juntos). El ADN es una de las moléculas mas grandes conocidas, esta conformada por miles de átomos que se agregan en grupos llamados bases que en sí son moléculas mas pequeñas, estas bases son solo 4 y se repiten una y otra vez agrupadas en pares. A estas se les idéntifica con la abreviación de sus nombres, las letras A, C, T y G.

Agrupamiento de las bases para formar pares, y de los pares para formar cadenas.

Entonces veamos el escenario general; el ADN no es mas que una larga cadena de miles de pares de bases, y hay dos tipos de pares (por lo tanto 4 bases). Estas cadenas son continuas y cada una conforma un cromosoma. El ser humano por ejemplo tiene 46 cromosomas diferentes. Todo esta contenido en el núcleo de cada una de nuestras células.

La razón para que cada célula contenga todas esas 46 cadenas de ADN es por que ellas contienen toda la información que necesita la célula para hacer sus cosas de célula, desde dividirse en dos hasta procesar azúcar. A cada unidad de información, es decir, al conjunto de bases suficiente como para "decir" algo significativo se le llama gen, y puede ser para contener información sobre como fabricar alguna substancia, como realizar alguna función celular o algo por el estilo.

Cada ser diferentes contiene diferente información y suele necesitar una cantidad diferentes de cromosomas, claro el que dos especies tengan la misma cantidad no implica que sus cromosomas sean iguales. Por ejemplo, los hamsters sirios que son también mamíferos como los humanos pero tienen una morfología(forma y estructura) y conducta diferentes tienen 44 cromosomas.

Segmento de una molécula de ADN, formada como una "escalera de bases".

Al total de material genético (ADN) se le llama genóma de la especie y es lo que nos distingue. Entonces cada ser en el planeta tiene una copia de su genóma, es decir el "plano completo y manual de operación" de nuestro organismo en cada célula. Y como sabemos, al procrear descendientes, se mezclan los genómas de los padres para dar lugar a nuevos genómas que serán los de los hijos. Por eso no podemos ser iguales a uno de nuestros padres, por que tenemos ADN del otro, y no somos idénticos a nuestros hermanos por que somos combinaciones del ADN de nuestros padres, pero diferentes combinaciones. Claro en el caso de gemelos es casi idéntico el genóma, de hecho se suele parecer tanto que solo en algunos aspectos poco notorios existen diferencia, por ejemplo, las huellas dactilares.

Pero consideremos algo, ¿Que pasa si al generar el nuevo genóma se comete un error?¿Que pasa si uno de los genes que se usó para el nuevo genóma tenía una base cambiada por otras? ¿Y si tenía una base de mas?¿O de menos? A estos errores se les llama mutación y pueden ser ocasionados por muchos factores, desde radiación incidiendo sobre el ADN a simples errores en el proceso de copiado (nadie es perfecto), después de todo, al copiar tantos miles de genes con muchísimas bases cada uno, en alguna se puede generar un error.

Árbol filogenético. Es una forma de ilustrar las relaciones entre las especies o grupos de especies. La longitud de las líneas que llevan de una especie a otra esta en función de la cantidad de mutaciones que separa sus genómas, como se puede ver, los animales, hongos(fungi) y plantas estan mas cercanos entre si que a las Cyanobacterias.

Estos errores son muy comunes y la mayoría no tiene efecto apreciable y además el ADN tiene sus medios para encontrar y corregir errores. Pero de cuando en cuando, alguna mutación vagamente significativa se hacer presente en algún individuo. Este proceso, la generación de mutaciones, es el combustible de la evolución. Las mutaciones ocurren aleatoriamente por una gran cantidad de factores en el ambiente, así que nunca podemos saber en que base de que gen en que cromosoma ocurrirá o cuando, y esto nos ayudará a entender algunos fenómenos.

Pero, si el genóma contiene la información necesaria para hacer funcionar el cuerpo, una mutación hará que terminemos con "un poco mas" o "un poco menos" de algo. Ya sea una alteración en la longitud de las extremidades, un poco mas de un neurotransmisor, o alguna otra variación. Así que las mutaciones son las "unidades de cambio" de una generación a otra y de un individuo de otro, yo soy diferentes a cualquier otro ser humano en la Tierra por que nos separan un numero dado de mutaciones que hacen a mi genóma algo particular.

Ejemplo de una mutación, este segmento de ADN fue atacado por una substancia cancerígena. La molécula al izquierda es la "normal" mientras que la de la derecha contiene un error, por el intercambio de dos bases, que lleva al mal funcionamiento de las funciones reproductivas de la célula. Se dibujaron de azul y amarillo las partes intercambiadas.

Así que esta es la primer lección para entender la evolución, las mutaciones suceden de manera aleatoria y no hay nada que se pueda hacer para evitarlo. Y tales mutaciones implican cambios en la estructura y funcionamiento del organismo. En las próximas entradas de la serie hablaremos sobre el mecanismo de la evolución, la selección natural.

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Cuestion de magnitudes II

Ok, ya hablamos sobre las magnitudes de las estrellas en la entrada pasada. Ya quedó claro que el brillo que se percibe es medido con respecto a otros cuerpos y se les asigna un número. Pero también se mencionó que esas magnitudes de las que hablamos eran algo llamado "magnitud aparente" y que se diferencian de las "magnitudes absolutas". Veamos ahora lo que es la magnitud absoluta.

Como ya saben, los cuerpos en el universo se suelen encontrar a distancias enormes y mas aún que el rango en el que pueden varias esas distancias es impresionante. Por ejemplo para distancia dentro de sistema solar se utiliza la Unidad Astronómica, que equivale a la distancia recorrida por la luz en 8 minutos (por definición es la distancia media entre el Sol y la Tierra o 150 millones de kilómetros) así que para viajar de un planeta a otro la luz toma unos cuantos minutos o a lo mas unas pocas horas, mientras que las distancias entre las estrellas se miden en los famosos años luz y por su puesto, la relación en la distancia es la misma que en las medidas de tiempo, comparen la duración de dos horas con 500 años y se darán cuanta de lo dispares que son distancias típicas entre planetas a distancias típicas entre estrellas. Mas aún, si toman en cuanta que nuestra galaxia mide 100,000 años luz de diámetro y que las distancias entre una galaxia y otra se miden en MegaParsecs (Mp) donde cada Mp es mas de 3 millones de años, entenderán muy bien lo increíblemente variado de las distancias usadas en astronomía.

Campo del cielo con una gran cantidad de estrellas en un rango muy amplio de distancias y magnitudes.

Y todo este asunto sobre la variedad en distancias me es relevante al medir el brillo por que como ya entenderá, si estoy observando el cielo nocturno no sería muy válido comparar el brillo de un planeta a 20 minutos luz con el de una estrella a 1,500 años luz y el de una galaxia a 700 millones de años luz. Aquí es donde introducimos el concepto de "magnitud absoluta", que se define como la magnitud con la que se ve un cuerpo a 10 parsecs (1 Parsec = 3.2615 años luz) de distancia.

Esto de la magnitud absoluta es de utilidad para que sea valido el comparar la luminosidad (es decir la cantidad total de radiación que sale del cuerpo, el total del brillo) de dos cuerpos. Por ejemplo, Alfa Centauri A tiene una magnitud aparente de 0 (bueno en realidad es -0.01 pero se suele dejar en 0) y se encuentra a unos 4.2 años luz, mientras que su magnitud absoluta es de 4.3. Así que este concepto de la Magnitud Absoluta es simple, y nos ayuda a entender un aspecto que puede ser confuso de los datos de las estrellas ya que se les asocian varias magnitudes, dos de ellas la Absoluta y la Aparente. Ya vimos que para comparar de manera válida el brillo entre ellas hemos de usar la Absoluta, pero para saber que tanto brillará en el cielo de la Tierra nos basamos en la Aparente.

Imagen del Cúmulo Abierto "Pléyades" se pueden ver los miembros principales en primer plano y una gran cantidad de estrellas de fondo.

Como pueden ver, entender estos conceptos es fácil, si bien hay mucho mas que considerar para calcular cada una de estas cantidades, basta con lo explicado aquí para formarse una buena idea. En caso de que no quede del todo claro, pueden con confianza hacer sus preguntas en el foro (link arriba a la derecha) y como un comentario.

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Cuestion de magnitudes I

Tratemos un tema que suele ser un poco confuso para quienes se están adentrando en astronomía, las magnitudes. Muchos nos percatamos de la existencia de algo llamado magnitud en astronomía por que vemos en los mapas celestes que en ocasiones se presentan unos numeritos a un lado de las estrellas o que en la leyenda del mapa se aclara que el tamaño con el que se dibujo la estrella esta asociado a un numero, estos números son mas magnitudes.

Ejemplo de mapa estelar, el tamaño de los puntos que indican la posición de las estrellas es representativo de la magnitud que tienen (la leyenda del mapa no se ve en la imagen).

En primer lugar, la magnitud de un cuerpo celeste es una medida de que tanto brilla dicho cuerpo. Todo comenzó cuando a Hipparco se le ocurrió la idea de que las estrellas no eran eternas e inmóviles. Así que creo el primer catálogo estelar conocido con el propósito de que astronomos de generaciones futuras verificaran la posición de las estrellas par aver si se movieron o no. Pero también anotó el brillo que tenían, pero al no existir una forma de medir tal brillo inventó una.

La forma de Hiparco de medir las magnitudes fue declarando a la estrella mas brillante como de magnitud "1" y a la mas tenue de magnitud "6", por lo que todas las demás estrellas quedarían con algún número entre el 1 y el 6 como su respectiva magnitud. Luego en 1856 un astrónomo llamado Pogson redefinió la escala asignando un valor de "0" a la estrella mas brillante que fue Vega (en realidad primero se definió dando un valor de 2 a Polaris, pero al descubrirse que Polaris variaba su brillo periódicamente, es decir, es una "estrella variable" se decidieron mejor por Vega).

Entonces ahora tenemos que la brillante estrella Vega (Alfa Lyrae) es la referencia de magnitud 0, y una estrella de magnitud 6 sería una apenas visible en condiciones de observación perfectas y sin auxilio de ningún aparato. Además (por razones históricas en las cuales no me meteré por cuestión de espacio) la diferencia entre una magnitud y otra es de 2.512, es decir, una estrella de magnitud 5 es 2.512 veces mas brillante que una de magnitud 6 (se suele redondear a 2.5 veces mas brillante) y de la misma manera, una estrella de magnitud 4 es 2.512 veces mas brillante que la de magnitud 5 y 2.512 x 2.512 = 6.31014 veces mas brillante que la de magnitud 6 y así sucesivamente. Entonces, si vemos en un mapa estelar la escala de magnitudes ya sabemos a que se refiere.

Fotografía de un segmento del cielo don de se indican las magnitudes de dos estrellas y un asteroide (65 Cybele), en la imagen se aclara que se trata de la magnitud aparente.

Y hablando de escalas, se dará cuenta que la estrella Sirio que es mas brillante que Vega (magnitud o) lleva una magnitud negativa, que es - 1.47 y Canopus es de -0.7; mientras que algunos planetas pueden llegar a brillar bastante, por ejemplo Saturno puede alcanzar -0.4, Júpiter y Marte -2.9 y Venus inclusive llega a -3.8. Ahora que si quieren magnitudes realmente impresionantes, la Luna llena esta en -12.6 y el Sol en -26.73.

Por lo que ven, no se difícil entender lo que es la magnitud de una estrella, pero aun tenemos mayor complejidad, todas las magnitudes que he mencionado hasta ahora son lo que se llama magnitud aparente, y es una de las dos principales medidas de brillo que se tiene en astronomía, la otra es la magintud absoluta y será el tema de la siguiente entrada en la serie.

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Parandose el cuello

A mucha gente le parece que lo mas impresionante de la fauna de la Tierra es lo variada que es, se impresionan con la cantidad de especies que en encuentran en lugares ecológicamente mas sanos, como lo es Centro América, el sur de México, las partes mas recónditas del Amazonas y algunos arrecifes de coral. A especialistas y publico en general les impresiona las numerosas diferencias entre, por ejemplo, un elefante y un caracol. Pero un aspecto que encuentro mas interesante son las similitudes entre especies aparentemente muy diferentes.

Esqueleto de la jirafa, si tienen la paciencia adecuada, cuenten las vertebras en el cuello.

Un caso muy interesante de estudio de los mucho sistemas biológicos que se encuentran por las planicies africanas, es el cuello de las jirafas. Como ya sin duda lo habrán notado, el cuello de la jirafa es su característica distintiva, y es una adaptación evolutiva que le llamó mucho la atención a Darwin.

Como parte del animal, el cuello es útil para que el animal, al ser herbívoro, tenga acceso a una gran cantidad de plantas sin tener que moverse mucho ni andar haciendo malabares a la hora de comer. El cuello largo le permite no solo alcanzar las ramas altas, inaccesibles a otros herbívoros, sino también a las hojas en el lado lejano de algún arbusto de pinta deliciosa que se cruce. Así que la jirafa puede comerse el alimento que se consumen los animales terrestres que se limitan a lo no este muy lejos del suelo (y aún mas si consideramos la habilidad de alcanzar las hojas en el extremo lejano y por lo general no son comidas) así como el que sueles ser comido por los animales trepadores, como algunos homínidos. Así que nos queda muy claro que para la jirafa es muy útil su cuello.

Y como adaptación evolutiva es sin duda interesante. Veamos, tenemos un animal que vive en una ambiente y situación donde una serie de mutaciones le llevaron a desarrollar un cuello muy largo y para su buena fortuna tan peculiar modificación le sirvió para sobrevivir con mayor facilidad. Pero bueno preguntemonos ¿como se las arregló la jirafa para tener ese cuello? es decir ¿como se modifica el genoma para dotar al animal de esta estructura? Estas preguntas son las que aparecieron en la mente de Darwin al estudiar el esqueleto de una jirafa en un museo británico.

Como a muchos, a Darwin le fascinó ese esqueleto, y como muchos, le puso toda su atención al enorme cuello, pero como pocos se fijo en un detalle muy curioso, la jirafa tiene 7 vertebras cervicales en el cuello. ¿ Y eso que? Pues que nosotros también tenemos 7 vertebras cervicales. Es decir, el largo cuello de la jirafa tiene la misma estructura ósea, a "grosso modo", que nuestro cuello. Pero ¿no hubiera sido mas fácil que el cuello mas largo sea resultado de tener mas vertebras? Pues tendría sus ventajas y desventajas, pero lo relevante es que en este caso podemos ver una forma muy importante que tiene la evolución de funcionar.

Estructura de la columna vertebral humana, la parte roja es lo que corresponde al cuello. Como pueden ver, son 7 las vertebras que tenemos en dicho lugar.

Es decir, para lograr el cambio, aparentemente tan drástico como lo es el largo del cuello de la jirafa, bastan con pocas mutaciones. Es mas fácil genéticamente alterar el largo de un hueso que el generar huesos nuevos. Así que lo que pasó en el caso de este animal, fue que las mutaciones involucradas fueron únicamente para alterar el largo del hueso (con sus derivados cambios en grosor para soportar el hueso). Curiosamente este fue el mismo método para lograr un cambio también muy importante en la evolución, el paso de la aleta a la pata y luego a los brazos y manos, todo fue alteración en la longitud y forma de los huesos sin requerir de nuevas estructuras o cambios mayores.

Así que como ven, se pueden lograr cambios que parecen ser radicales de forma sencilla. Y las aparentes diferencias entre los múltiples animales que habitan el planeta no son tan marcadas como parece. En sí, genéticamente, las aletas de los peces y nuestras manos son muy similares y el cuello de la jirafa y el nuestro es también casi igual a nivel molecular. Esto no le quita nada de maravilloso a la diversidad animal, al contrario, me parece mas interesante entender lo que uno ve y saber que por mas diferentes que aparentemos ser, en realidad nuestros genomas son muy similares.

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1609

¡Cuanto ha pasado en la historia del mundo, cuanto ha quedado registrado aun en la limitada y corta historia de los humanos! En los últimos cuatro siglos se ha cambiado en aspectos impensables y cada siglo se han alcanzado logros inimaginables el siglo anterior. Mucho se suele hablar de los grandes avances y cuan diferentes son las cosas hoy que hace tiempo. Y claro, en el Año Internacional de la Astronomía no podría ser de otra forma.

Galileo y Kepler, dos de los principales personajes del renacimiento, y cuyos trabajos representan algunos de los elementos mas representativos del método científico.

Y claro, mucha es la diferencia entre las observaciones de Galileo sobre Júpiter al descubrir sus lunas, que el estudio de esos mismos cuerpos hechos por las sondas Galileo y Voyager ( 1 y 2 ) o el entender la naturaleza de los anillos de Saturno por Cassini y Huygens que las exploración del sistema por la sonda Cassini y el descenso sobre la luna Titan de la Huygens. Por no hablar de la diferencia entre ver y pisar la Luna y el avance de ir de las leyes de Kepler a las múltiples métricas del espacio-tiempo (descripciones matemáticas de la estructura del espacio). Es cierto hemos aprendido mucho sobre la estructura y funcionamiento del universo, pero en esta ocasión me gustaría hablar de algo que también ha cambiado y de lo que casi nadie habla. Es decir, de la ciencia en sí.

En realidad lo que se esta festejando este año es mas que el inicio de la astronomía moderna, sino el nacimiento de lo que hoy llamamos ciencia. El trabajo en conjunto de los principales personajes del renacimiento, Galileo, Kepler, Harriot, Tycho, Copernico, etc, no son mas que los elementos de lo que hoy llamamos método científico. Pero en aquellos tiempos, la ciencia como la conocemos hoy era una idea vaga en la mente de estos personajes, y no la fuerte herramienta que tenemos hoy.

En estos cuatro siglos mucho se la progresado no solo en aplicar la ciencia a todo lo que se nos cruce para exprimir de la naturaleza hasta el último secreto, sino en entender como usar la ciencia, entender sus limitaciones, que la puede hacer fallar y como corregirla. Inadvertidamente inició también el estudio de la ciencia como herramienta, la filosofía de la ciencia.

Hoyos Negros, de los objetos mas complejos y difíciles de entender tratados por la ciencia. Esta clase de entidades jamas se hubieran imaginado en tiempos de Kepler.

En ese vital año de 1609 no se cuidaban de tener cuidado con los paradigmas o ideas pre-concebidas, o al menos no de manera consiente. Ni se entendía muy bien la diferencia entre el modelo y la realidad, aunque la presencia de la noción se denota en los escritos que dejaron los científicos. La ciencia en el 2009 es una maquinaria refinada y con capacidad de auto-corrección cuyo funcionamiento entendemos bien y que seguimos estudiando. De manera similar a las hachas de mano, que partieron de ser una piedra burdamente cortada y una estructura de múltiples materiales tratados por procesos industriales. La ciencia ha evolucionado y se ha fortalecido.

El cambio mas substancial logrado por el desarrollo de la ciencia como herramienta en estos 400 años es mas profundo que la diferencia entre ver la lunas de Júpiter y mandar emisarios robot a ellas. El mayor logro en este periodo ha sido el abrir infinidad de nuevos campos de investigación incluyendo algunos de nadie, ni el mas borracho fabulador renacentista hubiera imaginado en sus mas alocados y etílicos sueños. Entre estos, destaca el conjunto de ideas y modelos que es considerados por muchos científicos como la mayor proeza del cerebro humano, la mecánica cuántica.

El nuestro es un cerebro que evolucionó para averiguar como alcanzar frutas y esquivar tigres, pero que tiene una habilidad que es fundamental para nosotros, nos permite ir mas allá de las limitaciones impuestas por nuestra biología. De encontrar como alcanzar frutas ha descifrar como funciona la naturaleza a una escala tan diferente a la que estamos acostumbrados donde la física que se aplica es algo tan abstracto que es casi imposible imaginarlo y solo lo podemos estudiar con nuestras herramientas matemáticas.

El principal avance de estos 400 años se puede decir en una frase:
Hoy podemos estudiar y comprender cosas que no podemos imaginar (literalmente).

Y creánme, que pronto serán muchas mas cosas, mas campos de investigación y nuevas ideas, con las que nuestro cerebro, disciplinado por la ciencia, estará explorando. Estos han sido solo los primeros 400 años.

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Y en segundo lugar....

La historia es un asunto curioso, por lo general existe alguna diferencia entre lo que pasó y lo que se dice que pasó (y en ocasiones, es algo completamente diferente). Un ejemplo es el caso del inicio del uso del telescopio para astronomía. Por lo general se considera que fue Galileo el primero en observar el cielo con un telescopio,(inclusive en la entrada "Galileo, las virtudes de ser peleonero" de este mismo blog, así se mencionó) pero como veremos en realidad fue el segundo.

Mapa de la Luna hecho por Harriot con su telescopio.

Cuatro meses antes que Galileo apuntara su telescopio a la Luna para realizar sus observaciones de montañas y valles selenitas, un graduado en matemáticas inglés de nombre Thomas Harriot (Harriot, Harriott o Hariot, según a quién le pregunten) compró un telescopio ("tronco Holandés", en la lengua de la época) y realizó el primer mapa de la Luna con instrumentación. Pero veamos quién fue este Thomas.

Mapas de la Luna por Galileo.

Nació al rededor de 1560 en Oxford, Inglaterra. Estudió matemáticas y participó en la expedición de Walter Raleight entre 1585-86 a Norte América, pasó su tiempo en la isla Roanoke donde estudio el lenguaje de los nativos y después escribió un libro sobre las personas y características del territorio. Y puesto que Sir Walter Raleight no solo era el lider de la expedición sino también protector de Harriot, este se encontró en muy buena posición económica, lo cuál le permitió hacer una labor muy reconocida por sus contemporáneos. Al ser arrestado Raleight en la Torre de Londres (hablando de historia) pasó a ser protegido de Henry Percy, noveno Heredero de Northumberland quién luego también sería arrestado por andar de conspirador en 1605 (Harriot también fue arrestado "por si las moscas" pero pronto se le dejó en libertad). En los años siguientes, aún con Percy tomándose unas vacaciones forzadas al fresco y resguardo de la guardia de la corona inglesa Harriot siguió viviendo en la mansión de Percy al oeste de Londres. En este sitio es donde continuó sus estudios referentes a diversos temas, incluyendo óptica con su telescopio y donde realizó sus mapas de la Luna.

Así que tenemos por una parte a Harriot, quién cuatro meses antes de Galileo se dedica a la cartografía selenita y produce los que serían los mejores mapas de la Luna durante décadas y por otra al nativo de Pisa quién tarde pero seguro observa la Luna, descubre cosas y se mete en líos. No quiero darle a esto un aire de "lucha de clases" en la ciencia al comparar al adinerado de Oxford con el profesor de Pisa. Pero si me gustaría aclarar algunos puntos.

Thomas Harriot, astrónomo, matemático, traductor, biólogo, etnólogo y acusado de asociación delictiva.

Es cierto que los primeros y mejores mapas de la Luna fueron de Harriot, pero el merito de Galileo no fue ser el primero, sino ser quién entendió las consecuencias de lo que observaba. Por otra parte Harriot no publicó sus resultados, según algunos, por que al estar en una posición económica acomodada, no sentía presión mas que la de tener contento a su mecenas(aunque no lo pudiera sacar de la carcel). El merito de Galileo fue darse cuenta que el hecho de que la Luna tenga una superficie que no era la esfera perfecta implicaba que dicho cuerpo tenía una naturaleza similar a la Terrestre. El merito de Galileo fue su logro en el terreno de la ciencia Y la filosofía, al transformar al cielo en parte del mundo natural.

Así que dicho sea lo justo; fue Harriot quién utilizó el telescopio para estudiar el cielo por primera vez (según nos dice la historia), pero fue Galileo quién lo utilizó para modificar nuestra percepción del universo.

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Paseo por el cielo de invierno

Para los habitantes del hemisferio norte esta temporada, aparte del frío, trae cielos muy llamativos, entre el aire mas frío y transparente y el hecho de tener una variedad de estrellas mas brillantes formando constelaciones fáciles de identificar.

Messier 42, NGC 1976 o Nebulosa de Orión, es una nube molecular que es un muy buen ejemplo de una región de formación estelar. Es fácil de observar en la constelación de Orión.

Estos cielos son una buena oportunidad para los astrónomos amateurs que no temen a las inclemencias de la intemperie (los que llamo "astrónomos con el quásar en los huesos") para estudiar algunos objetos de sumo interés y fáciles de observar en estas fechas con telescopios pequeños o inclusive binoculares. Algunos de los mas llamativos son:

La nebulosa de Orión.- Esta enorme nube molecular es fácil de identificar como la estrella central en la espada de Orión, el cazador. Lo interesante es la gran cantidad de detalle que se le puede observar y que la hace no solo algo muy bonito sino un objeto digno de estudio para los amateurs que quieren aprender mas sobre astrofísica.
Los filamentos que se pueden ver por cualquier telescopio y las regiones oscuras son indicativos de la estructura de la nebulosa. Las partes oscuras y que aparentan estar "vacías" son en realidad regiones ricas en polvo que son tan densas que no dejan que la luz de las estrellas recién nacida en el interior de la nebulosa salga al exterior.
Esta nube es una de las regiones de formación estelar activas mas cercanas y fáciles de estudiar. Esas regiones muy densas de la nube es donde se están formando las nuevas proto-estrellas y las estrellas brillantes del centro de la nebulosa son las estrellas recién nacidas emiten grandes cantidades de radiación que "barre" el gas y polvo de los alrededores. Así que en esta nebulosa se ve el proceso de formación estelar en pleno acto.

M45, o Pléyades. Ejemplo del siguiente paso en la vida de una estrella. Se ve aún un poco del gas que queda de la primitiva nebulosa.

Las Pléyades.- Una de las ventajas del cielo de invierno es que se pueden estudiar las múltiples fases de la vida de una estrella en una sola noche. Si después de la nebulosa de Orión vemos a las Pléyades nos estaríamos adelantando unas cuantas docenas de millones de años. Las Pléyades son un Cúmulo Abierto, es decir un sistema de estrellas jóvenes en proceso de separarse.
Después de que formarse dentro de las nubes moleculares, las estrellas se aceleran por la atracción mutua y esta velocidad recién adquirida las termina por alejar. En el caso de la Pléyades aun se puede ver un poco del gas primitivo de la nebulosa que algún día ocupó su lugar. Así que primero observen la Nebulosa y luego las Pléyades y verán dos cuadros en la película de la vida temprana de una estrella.

Betelgeuse y Aldebarán.- Estas son unas estrellas que se usan mucho como ejemplos del tipo Gigante Roja, es decir, una estrellas viejas. Estas son estrellas que como las jóvenes brillan mucho, pero no es por la gran cantidad de energía que producen, sino por que al envejecer se expanden y se tiene mucho material que brilla. Las estrellas jóvenes son "gas muy denso que brilla mucho" y las viejas, "gas tenue y extendido que brilla poco". Así que las jóvenes son como un conjunto de pocos focos muy brillantes y las viejas un enorme conjunto de focos débiles. Estas estrellas están en la últimas etapas de sus vidas.

Mapa de la constelación de Orión con la posición de algunos de los cuerpos mencionados.

Como pueden ver, el cielo de invierno ofrece un menú de cuerpos a estudiar, les recomendaría que luego de leer sobre estos temas, las estrellas viejas, formación estelar, etc, salgan y aprecien ejemplos de dichos fenómenos, verán como lo "bonito" de la naturaleza se aprecia en realidad cuando se entienden los fenómenos que la gobiernan. Para ustedes la nebulosa de Orión ya no es "una nubecita muy bonita en el cielo", ustedes ahora saben lo que es y lo que pasa en su interior, todos estos cuerpos ahora son para ustedes tan naturales como cualquier piedra en la Tierra.

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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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Alerta de Observación

E sta noche, del 16 al 17 de Noviembre es cuando se calcula será el pico de actividad de la lluvia meteórica Leónidas. La siguiente entrada será sobre la naturaleza de las lluvias de estrellas, pero por mientras les aconsejo que si pueden se desvelen un poco (la actividad buena suele ser entre la medianoche y las 5 am) para poder apreciar este espectáculo. Claro, sin embargo que los pronósticos no son muy buenos y que las Leónidas de este año no será como las de los pasados (en particular, el 2001). Pero si entre los lectores se encuentra un astrónomo "con el quasar en los huesos" bien podría apreciar el show.

Para observar una lluvia de estrellas no se necesita instrumentos, solo ropa abrigada y una buena tasa de café, en caso de que deseen hacer algún conteo y mandarme luego los resultados (con sus datos personales) sobre cuantos meteoros vieron en cuanto tiempo (por ejemplo; cada 10 o 5 minutos entre tal hora y tal otra se vieron X meteoros), su localización y la cantidad de estrellas que vieron en la constelación de Orión (luego les explico, en la próxima entrada) con gusto lo reportaré con su nombre ante la Organización Internacional de Meteoros.

Recuerden que no importa hacia donde se voltee ya que la lluvia será por todo el cielo, se recomienda el uso de sillas de jardín y una buena chamarra :)

¡Buena suerte y cielos despejados a todos!

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Las luces de los osos

Las auroras boreales son de los espectáculos mas llamativos de la naturaleza y a pesar de que salen en muchos comerciales de refrescos junto con osos polares y villas navideñas alas cuales suele llegar la alegría por estas fechas, siguen siendo de los fenómenos menos entendidos.

Fotografía de una aurora sobre las regiones polares de la Tierra. Nótese el paisaje nocturno en el horizonte. A pesar de que las auroras se presentan las 24 horas del día, es de noche cuando el tono oscuro del cielo favorece ver este fenómeno.

En primer lugar, para aquellos que no son viven entre osos polares o no ven mucha televisión les diremos lo que son la auroras. Se trata de unas cortinas de luz que se ven en la atmósfera alta sobre la regiones polares del planeta.

Esquema de la magnetósfera terrestre cerca del planeta, se presentan las dos zonas circumpolares donde las partículas del viento solar se adentran en la atmósfera.

En realidad todo es culpa del Sol, nuestra amarilla y caliente estrella gusta de emitir cantidades considerables de partículas cargadas eléctricamente en lo que llamamos "viento solar" y el cual impregna la totalidad del sistema planetario. Pero cuando estas partículas cargadas entran en contacto con un campo magnético interaccionan con él. En el caso del campo magnético de la Tierra (conocido como Magnetósfera), tanto el viento solar empuja al campo magnético dándole forma de la cola de un cometa y la magnetósfera desvía al viento solar. Esto es una considerable gracia, ya que es el primer escudo que protege a nuestro planeta de un potencial peligro, ya que el viento solar podría, poco a poco erosionar nuestra atmósfera de no estar protegida por tan intenso campo magnético (se piensa que esta es la explicación de por que Marte tiene hoy una atmósfera tan tenue si existen tantas evidencias de que solía tener una muchas mas considerable, Marte no tiene una magnetósfera tan intensa como la de la Tierra pero si le han detectado débiles auroras).

Espectro de las auroras, se trata de la firma lumínica de los compuestos que están brillando. Estas imágenes revelan la presencia de Oxigeno y Nitrógeno en el aire.

Ahora bien, el campo magnético desvía al viento solar evitando que llegue a la Tierra, pero este proceso no es perfecto, una reducida fracción del viento solar llegar a nuestra atmósfera. Esto es gracias a que existen dos lugares donde tales partículas, si siguen a las líneas de la magnetósfera, serán guiadas hacia abajo, esos lugares son los polos. Sobre los polos, el mismo campo magnético que evita la proximidad del viento solar, lo obliga a adentrarse en nuestra atmósfera. En tales casos, las partículas cargadas chocan con las partículas del aire y al hacerlo se disipa la energía en forma de luz.

Imagen desde el espacio de la Aurora Austral sobre la región polar sur de la Tierra.

Por lo tanto, cuando el viento solar llega y entra en contacto con la magnetósfera Terrestre, esta lo desvía y le permite entrar solo a una reducida fracción y únicamente por las regiones polares. En estas zonas, cerca de los puntos mas al norte y sur del planeta se da la interacción entre el viento solar y el aire causa la emisión de luz, y para cada átomo diferente, la luz será de diferentes color. Todo esto nos genera un espectáculo muy entretenido con cortinas de colores en el aire.

Una característica llamativa de las auroras es que la parte superior es muy difusa, es decir, empiezan a brillar poco a poco conforme bajan. Y el brillo en la parte inferior termina abruptamente. Esto se debe a la presión atmosférica, en las regiones mas altas se tiene poco aire con el cuál el viento solar interactuará, por lo que inician poco a poco haciéndose mas brillantes conforme bajan. Y se llega un momento en el cuál el aire es tan denso que ya no permite la penetración del viento solar que se ha ido debilitando poco a poco (cada interacción frena alguna partícula del viento solar).

Y claro, en cualquier planeta con magnetósfera fuerte se presentarán auroras, por ejemplo; en Júpiter.

Auroras en Júpiter. Las bases del fenómenos son las mismas, pero en este caso los satélites Galileanos interfieren al modificar el campo magnético del planeta.

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Un tubito de plástico negro

Como ya es conocido, este año a sido el "Año Internacional de la Astronomía" (AIA) declarado por la ONU en conmemoración de los 400 años del uso del telescopio por Galileo y la publicación de las primeras dos leyes de Kepler. Esto fue con el propósito de contribuir a la divulgación e investigación astronómica a nivel mundial. Pero algo poco conocido es el proyecto abanderado del AIA, el Galileoscopio. Y no es que me haya dado por imitar a otros blogs que se dedican a hablar de tal o cual producto para fines publicitarios (aunque lo interesante es que si uno les dice un par de no muy halagüeñas verdades también pagan) pero si creo que vale la pena hablar un poco sobre este producto.

Logotipo del Galileoscopio como proyecto abanderado del Año Internacional de la Astronomía, muestra las Pléyades, la Luna y Júpiter, algunos de los principales objetos estudiados por Galileo.

Primero responderé a la pregunta mas natural que salta a la mente: No, el Galileoscopio no es un aparato para ver a Galileo. Es un aparato utilizado para poner a la gente en contexto histórico. El Galileoscopio es una replica del telescopio de Galileo (el último), aunque solo en el aspecto óptico. El diseño fue obra de varias instituciones entre las cuales se encuentran el instituto Smithsoniano y la Unión Astronómica Internacional, es decir, las ligas mayores.

He tenido oportunidad de armar y observar con uno de estos aparatos, (aquí, en el Área de Astronomía de la Universidad de Sonora adquirimos 15 :) y he tenido el encargo de familiarizarme y dar algunos talleres con dicho "juguetito") y en realidad me pareció que su diseño es impresionante. No solo es muy sencillo armarlo, sino que se puede reconstruir una gran cantidad de veces gracias a que no tiene partes que se quiebren fácilmente durante el ensamblaje. De igual manera la óptica es muy buena, a pesar de que los lentes de los oculares son de plástico (solo el lente objetivo es de vidrio de alta calidad) se logra una visión muy buena.

Imágen de Júpiter y sus 4 lunas mayores, los llamados "satélites Galileanos" en honor a Galileo por haberlos descubierto en 1609. La fotografía fue tomada con un Galileoscopio.

Pero lo principal del Galileoscopio es que permite ponerlo a un en contexto histórico. La forma en la prefiero usarlo es cuando inicialmente se le habla a un grupo de gente sobre la obra de Galileo, sobre sus observaciones de la Luna y Júpiter, y después guiarlos en el proceso de ensamblaje para salir y usarlo.

El pequeño Galileoscopio parece casi ridículo ante lo enormes y potentes telescopios modernos, muchas de las personas que han asistido a los talleres donde los ensamblamos ya han visto por otros instrumentos, incluyendo mi CPC 11", con el cuál se pueden observar nebulosas y galaxias lejanas dejando a la computadora la tarea de encontrarlas y rastrearlas o se puede dar uno un "paseo" por la Luna o las Pléyades. Pero cuando uno sabe que con un instrumento de la misma potencia del Galileoscopio, se pueden notar los detalles sobre el relieve de la Luna, los satélites de Júpiter y descomponer la Vía Láctea en estrellas individuales y que con estas observaciones Galileo le quitó lo divino al cielo y lo hiso parte del mundo natural, se aprecia el impacto de este aparato.

Para los astrónomos, el cielo es nuestro lugar de estudio, el laboratorio donde aprendemos sobre el universo, pero para mucha gente el cielo es casi igual a como era en tiempos medievales, una esfera con algunos detalles en su superficie y para algunos es algo "divino y perfecto". Y para ellos, el ver por un telescopio moderno, les puede parecer casi cosa de magia, el instrumento es algo misterioso de funcionamiento oscuro. Pero si a estas mismas personas se les pone en las manos un Galileoscopio que ellos acaban de ensamblar, y vieron los detalles y el efecto de las lentes en la luz, entonces se darán una noción de lo se significa escudriñar el cielo y descubrir cosas que uno nunca antes vio. Entonces entienden la relevancia de la obra de Galileo y el por qué, 400 años después conmemoramos la publicación de sus primeros estudios declarando al 2009 "Año Internacional de la Astronomía".

Los astrónomos solemos decir que estamos celebrando el nacimiento de la ciencia moderna al utilizar los Galileoscopios. Pero los que hemos estudiado filosofía de la ciencia sabemos que lo que estamos haciendo es utilizar ese tubito de plástico negro para ayudar a las personas a dar el primer paso del método científico, la observación de un fenómeno nuevo.

Galileoscopio ya ensamblado.

Tal vez descubran cosas ya conocidas, como las montañas de la Luna o los satélites de Júpiter, pero también se darán cuanta de lo mismo que Galileo, el cielo es un lugar mas que podemos estudiar y tan natural como la Tierra.

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