De exoplanetas y viajes interestelares

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Por Paula Ximena García Reynaldos

Para Yder Miguel, que cuando sea grande va a ayudar a
construir la nave que pueda viajar muy rápido por el Universo

Hace dos años vimos a Matthew McConaughey viajar por un agujero de gusano para explorar planetas muy, muy lejanos, que pudieran ser habitados por seres humanos, en la película de ciencia ficción Interestelar, dirigida por Christopher Nolan y con las actuaciones también de Anne Hathaway y Michael Caine.

Ahora hace dos días, un grupo internacional de astrónomos, encabezado por el científico español Guillem Anglada-Escudé, anunció en un artículo en la revista Nature el hallazgo de un planeta no tan lejano con características que hacen pensar que podría ser habitable. (1)

El planeta, llamado Proxima b, está en la órbita de la estrella vecina más cercana al Sol: Proxima Centauri, que está a una distancia de poco más de cuatro años luz de la Tierra.

A pesar de ser la estrella más cercana a nosotros, Proxima Centauri no se observa a simple vista en el cielo nocturno, pues es una estrella pequeña con poco brillo: su masa es apenas un poco más que la décima parte de la masa del Sol y en tamaño es sólo un poco más grande que Júpiter, el planeta gigante de nuestro sistema solar. Su temperatura superficial es unos 2500°C más baja que la del Sol y su luminosidad es una centésima parte que la del Sol.

Por todas esas características es que Proxima Centuari se clasifica como una enana roja. Hasta donde sabemos, las enanas rojas son el tipo de estrellas más común en nuestra galaxia, la Vía Láctea, y de hecho 20 de las 30 estrellas más cercanas a nuestro Sistema Solar son enanas rojas.

Para observar las enanas rojas, se necesitan entonces telescopios. Las observaciones que llevaron a la conclusión de la existencia de Proxima b, se hicieron el observatorio de La Silla, en Chile, operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO, por sus siglas en inglés), una organización europea intergubernamental.

Si es díficil observar a las enanas rojas, es mucho más difícil observar a los planetas que las orbitan, pero es posible que analizando las observaciones de la estrella, se pueda concluir si tiene planetas en órbita, y que características tienen estos. Lo observación que es posible, es la del movimiento de la estrella, si existen fluctuaciones periódicas en ese movimiento, quiere decir que hay otro objeto que está afectando ese movimiento con su influencia gravitatoria. Como la gravedad es una función de la masa de los cuerpos que se atraen y de la distancia que hay entre ellos, al conocer la masa de la estrella, podemos calcular la masa del planeta, así como la distancia a la que estaría orbitando.

Representación artística del planeta orbitando Proxima Centauri (tomado de Wikimedia Commons)

De esta forma es que aún sin “ver” a Proxima b, se ha estimado que su masa y tamaño son sólo un poco mayor que los de la Tierra, de forma que también se ha considerado que muy probablemente se trate de un planeta rocoso, similar al nuestro.

Proxima b, no solo está próxima a nosotros, también está muy cerca de su propia estrella, la distancia orbital calculada, es mucho menor a la distancia que existe entre Mercurio y el Sol. La diferencia es que nuestra estrella, muy caliente y luminosa, hace Mercurio sea un infierno, con lo que esa zona del Sistema Solar no sea “habitable”, pero considerando una estrella mucho menos luminosa y caliente, esa distancia ya corresponde a una “zona habitable”. Sabiendo la distancia orbital también se ha calculado que Proxima b completa una vuelta a su estrella en 11 días terrestres -lo que quiere decir que ahí el “año” dura apenas un poco más de una semana-. (2)

El hecho de un planeta esté en la zona habitable de su sistema solar, indica justamente que está a una distancia adecuada de su estrella, para que las temperaturas superficiales permitan la existencia de agua líquida, condición que, dadas nuestras referencias, hemos establecido los seres humanos para considerar que la vida pudiera existir. Proxima b, cumple con esa característica, sin embargo lo que no podemos saber es si en verdad tiene agua, o si tiene atmósfera que ayude a regular la temperatura, ni por supuesto sabemos ahora, si tiene, tuvo o tendrá alguna forma de vida. (3)

La luz que emite Proxima Centauri tarda un poco más de 4 años en llegar hasta nosotros, la luz es la cosa más rápida que existe en el Universo, de hecho es ella quien marca el “límite de velocidad” para todo lo demás: nada puede viajar más rápido que la luz.

Hasta ahora con la tecnología que hemos logrado desarrollar, los seres humanos hemos enviado naves a la Luna, a Marte e incluso a los confines de nuestro propio sistema solar, naves que tardan, días, meses o años en llegar. Ninguna de ellas viaja ni siquiera a una fracción de la velocidad de la luz, así que considerando lo que tenemos hasta ahora, nos tardaríamos en llegar a Proxima b, unos 30,000 años. (4)

Sin embargo quizá ya estamos en el camino de conseguir llegar a Proxima b, al menos enviar una nave que tardara unos 20 años. El proyecto Breakthrough Starshot, impulsado por el astrofísico Stephen Hawking y apoyado por patrocinadores como Mark Zuckerberg (sí, el dueño de Facebook), buscan desarrollar tecnología que haga posible hacer naves espaciales ultraligeras y diminutas que sean impulsadas por láser y naveguen entonces por el espacio interestelar que hay entre nuestro Sistema Solar y otros, a velocidades cercanas a la de la luz, con lo que sería posible llegar a lugares como Proxima b, en 20 años.

Además de esos 20 años, todavía faltarán unas décadas para que se logre desarrollar la tecnología necesaria para conseguirlo, por lo pronto no nos queda más que imaginar y soñar nuestros viajes interestelares.

Referencias:
(1) A terrestrial planet candidate in a temperate orbit around Proxima Centauri. Guillem Anglada-Escudé, Pedro J. Amado, John Barnes, Zaira M. Berdiñas, R. Paul Butler, Gavin Coleman, Ignacio de la Cueva, Stefan Dreizler, et al. Nature, 25 de agosto 2016 http://ift.tt/2bO5gSE

(2) Earth-sized planet around nearby star is astronomy dream come true. Alexandra Witze. Nature News, 24 de agosto de 2016: http://ift.tt/2bnzUmu

(3) Discovery of potentially Earth-like planet Proxima b raises hopes for life. Nicola Davis, The Guardian, 24 de agosto de 2016: http://ift.tt/2bwxeoj

(4) Hallado un planeta como la Tierra en la estrella más cercana al Sistema Solar. Daniel Mediavilla. El País, 25 de agosto de 2016 http://ift.tt/2bACVic

ESTRELLAS DE NEUTRONES

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Héctor Rago
@hectorrago
 

¿Puedes concebir estrellas en el universo de las que una cucharadita de ellas pese varios miles de millones de toneladas? Pues no sólo existen sino que su existencia tiene mucho que ver con los átomos de nuestros cuerpos.
El neutrón es una partícula subatómica constituyente de la materia ordinaria. Junto con el protón, el neutrón forma los núcleos de los átomos de los diversos elementos, pero a diferencia del protón, no tiene carga eléctrica y aislado es inestable: en unos 12 minutos se desintegra en un electrón, un protón y otras partículas.

Cuando a una estrella con una masa entre 8 y 20 veces más grande que la del sol se le acaba el combustible nuclear, las capaz exteriores colapsan por gravedad y se abalanzan violentamente a velocidades formidables, chocan con la parte central que es de hierro, y rebotan en un estallido formidable. Ha estallado una supernova. En fracciones de segundo se forman los núcleos más pesados que el hierro y se dispersan los elementos químicos que hay en los planetas y que formarán la base de la vida.
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El remanente está sujeto a una enorme fuerza gravitacional que presiona a los electrones contra los protones de los núcleos atómicos. Protones y electrones se convierten en neutrones. Los neutrones apretujados , logran balancear la fuerza de gravedad y crear una estructura estable *. Eso es una estrella de neutrones: el remanente colapsado tras la catastrófica explosión de una supernova y es uno de los objetos más extraños del universo.
Las estrellas de neutrones son muy pequeñas. Su diámetro es de apenas unos 20 Kms, y su masa es alrededor de una vez y media la masa del sol. Hay que hacer el esfuerzo de imaginar 500.000 planetas como la Tierra, encerrados en un volumen del tamaño de una ciudad!

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Siendo tan pequeñas y tan densas, la gravedad en su superficie es enorme. Un objeto soltado a un metro de altura chocaría en apenas una millonésima de segundo contra la superficie a una velocidad de más de 7000.000 Km/h y los átomos quedarían desintegrados. La gravedad es tan intensa que las mayores irregularidades sólo tendrían a lo sumo 5 milímetros de altura.
Los neutrones son el componente fundamental, y por eso son como un gigantesco núcleo atómico, aunque por supuesto el núcleo está sujeto por fuerzas nucleares y la estrella por la gravedad.
No se conoce con precisión qué constituye la parte central de la estrella, tal vez algo tan exótico como un plasma de partículas sub-nucleares como quarks y gluones, que solamente puede existir en tan extremas condiciones.

Las estrellas de neutrones giran muy velozmente, cientos de vueltas y hasta más de mil en un segundo porque cualquier rotación en el momento de su formación se amplifica al formarse, de la misma manera que el giro de una bailarina aumenta al cerrar los brazos. Las velocidades en el ecuador, pueden alcanzar la cuarta parte de la velocidad de la luz.

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El poderoso campo magnético, millones de veces mayor que el de la Tierra, hace que se emitan ondas de radio como un faro. Si estamos en la dirección correcta, detectaremos un pulso con cada giro. Este objeto se conoce como un pulsar y la primera detección de una estrella de neutrones en 1967 la hizo Jocelyn Bell precisamente detectando el pulso de ondas de radio.

Las estrellas de neutrones pertenecen a ese zoológicos de objetos raros que nos lleva a pensar que el universo no sólo es más extraño de lo que imaginamos, sino más extraño de lo que podemos imaginar.

* Nota Los neutrones son partículas llamadas fermiones que no pueden estar en el mismo estado cuántico, un principio denominado principio de exclusión de Pauli. El “apretujamiento” de ellos crea una presión denominada presión de degeneración que contrarresta la gravedad. Si la masa de la estrella es mucho mayor, se crea un agujero negro.

 
En la música de este post se escucha

1.- Detroit Experiment (2003), intérprete, Laurent Wilde (1960)

2.- Messagesquisse, para violonchelo solista y seis violonchelos.1978-80 Pierre Boulez (1925-2016)

3.Don’t blame me, (1963), interpretada por Thelonious Monk (1917-1982)

4.- Sorry George, intérprete, Laurent Wilde (1960)
 

El cielo profundo en las entrañas de la Antártida

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