11 de noviembre de 2014

Las dimensiones del mundo - Parte 2



Las dimensiones del mundo - Parte 2

Volvamos brevemente al comienzo de la primera parte. Allí queríamos hacer un viaje a la estrella Polar, un emprender bastante desatinado, de unos redondos 3,5 mil millones de años. Pero este cifra ya impresionante nos ha de guiar a las dimensiones realmente grandes de nuestro hogar – el universo.

 Permanezcamos por el momento en el automóvil y recorremos un trayecto fácil de abarcar – un viaje alrededor de la Tierra. El perímetro de nuestro planeta es de una 40 000 km, desde el punto de vista cósmico, es casi la nada, aún cuando debería ser difícil presentarse esta distancia frente a nuestros ojos. Con nuestro automóvil  lograríamos este recorrido en “sólo” 308 horas, esto son casi 13 días de una viaje sin paradas y naturalmente sin considerar todos los obstáculos como cordilleras o mares. En un avión a reacción, esto ya es bastante más rápido. A unos 900 km/h son sólo 14 horas. Pero ay, si quisiéramos hacer el trayecto a pié. A un buen paso a 5 km/h necesitaríamos 333 días sin descanso, caminado día y noche.

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Trataremos ahora de conquistar el sistema solar. Hacia el cuerpo celeste más cercano, la Luna, astronómicamente es sólo un tiro de piedra – unos 384 000 km. ¿Cuánto tiempo necesitaríamos con el automóvil? 123 días ininterrumpidos – esto es un cuarto de año. Incluso con un jet necesitaríamos 18 días- por lo tanto necesitamos algo más veloz, si queremos adentrarnos más en el sistema solar.


Pero no tan rápido, primero debemos saber cómo podemos abandonar la Tierra. Para lograr esto es necesaria una determinada, velocidad la velocidad de escape. Sólo cuando esta es alcanzada podemos vencer la gravitación de la Tierra. Si queremos abandonar el sistema solar, se necesite una velocidad aun mayor, ya que también debemos vencer a la fuerza de tracción del Sol y de otro planetas. Esta diferentes velocidades de escape también se llaman  velocidades cósmicas:  


La primera velocidad cósmica
Esta velocidad hay que alcanzarla, si un cohete ha de subir hasta el doble del radio del planeta. En la Tierra son 7,9 km/s.

La segunda velocidad cósmica
La real velocidad de escape, que se debe alcanzar, si se quiere abandonar el campo gravitacional de un cuerpo, para la Tierra es 11,2 km/s.

La tercera velocidad cósmica
La velocidad que necesita  un cuerpo, que parte de la Tierra, para abandonar el campo gravitacional del Sol, es de 42 km/s. Si se aprovecha la velocidad orbital de la Tierra, esta velocidad puede ser reducida a 16,6 km/s.

●  La cuarta velocidad cósmica
Esta velocidad debe tener un cohete, que es lanzado desde la Tierra en la dirección del movimiento del Sol alrededor del centro de la Vía Láctea: 100 km/s.


Después  de vencer estos problemas podemos llenar el tanque de nuestro cohete imaginario, para conquistar el cosmos. Una Saturno V, cómo el que se usó para el alunizaje de  la Apolo, alcanzó una velocidad de crucero de 39 000 km/h. esto en todo caso es más rápido que nuestro automóvil. Pero no nos vamos a quedar en la Luna, queremos recorrer  distancias "reales".
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Somos orgullosos dueños de una nave espacial híper moderna, que puede alcanzar cualquier velocidad y que para esto ni siquiera tiene que acelerar. Puesto que partimos con casi la velocidad de la luz en sólo 3 minutos pasamos por Marte, que por casualidad se encontraba en el punto más cerca de la Tierra, unos 55 millones de km. Con el automóvil hubiésemos necesitado 17 600 días, unos 48 años.
 
Lo que vamos a desatender en nuestro próximo viaje, son los efectos relativistas. Nuestro reloj a bordo, visto desde la Tierra, avanzaría mucho más lento.  Y el espacio en dirección al viaje debería comprimirse, con lo cual deberíamos recorrer trayectos mucho más cortos. Por el momento todo esto la vamos a dejar de lado en forma generosa.


Debido a que algo nos aburre un poco, para entender las distancias  vamos  a imaginar una medida de nuestro sistema solar. Simplemente reducimos todo en un factor de mil millones. ¡Aja! El Sol ahora tiene un diámetro de 1,4 metros. Y nuestra Tierra apenas tiene un tamaño de 13 mm y orbita al Sol a una distancia de 150 m. a los 750 metros nos encontramos con Júpiter y con Plutón de 2 mm, recién después de 6 km. Hasta la estrella más cercana Próxima Centauri, nuestro modelo debe ser expandido a 40 000 km.


Mientras tanto pasaron 50 minutos y pasamos a Júpiter a casi la velocidad, que se encuentra justamente en su apogeo 8el ligar más alejado de la Tierra) de 967 millones de km. Después de viajar 1 hora y 20 minutos aparece Saturno en nuestras pantallas. Ahora ya recorrimos 1 425 000 000 km. ¿Cuánto necesitaría nuestro aeromóvil?  ¡1251 años sin parar! 


Recién al atardecer de nuestro viaje, después de unas 7 horas pasamos a Plutón, el planeta más alejado del Sol. Él se aleja hasta una 50 UA (Unidades Astronómicas). Desde la Tierra son 7  484 935 000 km. En nuestro automóvil estaríamos allí en unos 6570 años, ya convertidos en momias. Ahora el asunto de pon e un poco aburrido, aun cuando nuestra nave es afectada constantemente por sacudidas. Esto es una consecuencia de los constates colisiones con cometas y pequeños fragmentos, ya que estamos cruzando el cinturón de Kuiper. Recién después de 69 horas de vuelo (500 UA) lo dejamos atrás. Sin embargo los constantes impactos de los fragmentos no terminan, puesto que aun debemos cruzar la nube de Oort. Ahora nos podemos poner cómodos, echarnos para atrás y gozar del tiempo libre, por el momento no hay mucho que ver. En 2,4 años habremos alcanzado las  regiones externas de nuestro sistema solar. ¡Nótese, nosotros volamos sin interrupción a casi la velocidad de la luz! ¡Nuestro automóvil debe viajar más tiempo, 19 717 953 años!

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Ahora si se está poniendo aburrido en la nave. Ya estamos viajando 4 años y sólo hay espacio vacío.
 ¡Por fin hay algo que ver! Delante de nosotros comienzan a aparecer treses estrellas que se hacen cada vez más grandes, pertenecen al conjunto Alfa Centauri, el sistema más cercano a la Tierra. Al comienzo sólo nos encontramos con Próxima Centauri, una estrella enana oscura roja, con sólo el 11% de la masa solar, que se encuentra a una distancia de 4,2 años luz de la Tierra. Un poco más allá, a una distancia de 4,4 años luz de la Tierra, podemos ver a Alfa Centauri, una estrella parecida al Sol, pero más luminoso que el Sol, acompañado por una estrella oscura, que no es la mitad de luminoso como el Sol, a pesar de tener una masa equivalente al 90% del Sol.

Con la gentil autorización de ESO/NASSA


En vano buscamos planetas y desilusionados seguimos con nuestro viaje

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 Nuestra nave es híper moderna y dotado con todo tipo de lujos. Cómo siguiente meta de nuestra expedición tenemos en la mira el centro de la Vía Láctea. Porque la enorme demora tensa nuestros nervios y que a pesar de todo el confort que tenemos a bordo yo nos ofrece ninguna distracción, nos sometemos a un sueño profundo. La computadora a borda nos despertará a tiempo.


Desgraciadamente no vemos el maravilloso espectáculo, cuando nuestra nave pasa junto innumerables pequeñas, grandes, viejas y nuevas estrellas, a sistemas planetarios, y las nubes de gases que brillan con fantásticos colores. Sólo el computador registra todo para los archivos.


Una mañana cualquiera, medio soñolientos aún abrimos los ojos, y nos dirigimos  a la central de mando. Leves  sacudidas se pueden sentir en toda la nave. Algo asustados miramos al calendario. ¡Dormimos casi 25 000 años! Una mirada al monitor del sistema óptico exterior, que automáticamente cambió a la gama de rayos X y nos muestra la razón de las sacudidas: Estamos cerca del centro de la Vía Láctea. Estrellas explosionando y sus ondas de choque, rayos gamma y relámpagos de rayos X recorren el espacio, Estrellas de neutrones errantes sin control, exigen al sistema de navegación automático casi el máximo de su capacidad. Y nuestra mirada se dirige casi mágicamente a la gigantesca molienda en el centro. ¡El hoyo negro rotante con una masa de dos y medios de la masa solar! Sólo su horizonte de sucesos tiene un diámetro de 8 millones de km, que naturalmente no podemos ver. Pero vemos el blanco destellante de la bola de fuego de materia desgarrada y calentada (en el centro del cuadro), que rodea al hoyo como disco de acreción, Decidimos abandonar lo más rápido posible, este lugar tan inhóspito. 

Con la gentil autorización de NASA/CXC/UCLA/MIT/ M.Muno et al

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Casi lo olvidamos: Que con el automóvil a 130 km/h habríamos necesitado 207 mil millones de años.


Mientras tanto comprendimos, que no tiene sentido regresar a la Tierra. Allí ya nadie nos conoce. Entonces nos proponemos visitar a la galaxia de Andrómeda. Para acortar el tiempo del vuelo, conectamos de nuevo las leyes de Einstein, y disfrutaremos las ventajas de la contracción espacial, que nos acorta considerablemente el camino en la dirección del vuelo. Un breve cálculo el computador muestra, que mediante nuestra velocidad de 99,999999%, el trayecto de 2,2 millones de años luz se reducen a sólo 220 años luz. Una revisión demuestra que nuestro sistema de propulsores, que incluso es posible una velocidad del 99,99999999% es posible. ¡La distancia hacia Andrómeda se reduce a sólo 22 años luz! Esto alcanza para una corta siestecita en la cámara de sueño profundo.



Bien recuperados y después de un buen desayuno, nos dirigimos hacia los monitores: Ahí esto frente a nosotros la galaxia de Andrómeda, con sus seis acompañantes, todas pequeñas galaxias enanas. Nuestra  Vía Láctea en realidad se veía muy parecida, ahora apenas la podemos distinguir como una pequeña mancha pálida. Mientras observamos la galaxia de alguna distancia, de nuestro receptor radial se escuchan sonidos raros. A lo mejor son señales artificiales producidas por innumerables inteligencias extrañas, que viven el Andrómeda. Pero mejor no vamos a entrar en contacto con ellos, porque ahora tomamos la firme decisión echarle un  vistazo al resto del universo. La  Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda pertenecen ambas al grupo local, un pequeño cúmulo de galaxias. ¡Pero ahora, queremos ver de cerca, a un cúmulo realmente grande!Cuadro: Copyright Jason Ware

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La próxima etapa de nuestro viaje nos lleva ahora realmente hacia distancias cósmicas. Mientras que las excursiones recientes no eran más que “lanzamientos de piedras”, ahora deberemos recorrer los gigantescos espacios vacios del universo. Tuvimos mucho tiempo libre, y este lo aprovechamos para conocer mejor nuestros motores y optimarlos. Ahora nos podemos acercar mucho más  a la “barrera de la luz” y hacer que nuestro tiempo de viaje se haga más agradable.


Nuestra próxima meta es el cúmulo de Virgo, es cúmulo más cercano a nosotros. Del archivo de a bordo, vemos que se compone de unas 2500 galaxias, que se encuentra a una distan de la Tierra de 50 millones de años luz. En su centro las galaxias están tan cercas unas de otras, que las colisiones o cuasi colisiones están prácticamente a la orden del día. Galaxias espirales cómo la nuestra o cómo Andrómeda caso no tendrían una chance de sobrevivencia. Para nuestro viaje hasta aquí, que ya quedó atrás, gracias a l física de Einstein, sólo necesitamos 50 años, ya que pudimos aumentar vuestra velocidad a 99,9999999999% de la velocidad de la luz. ¿Y con nuestro automóvil? Habrpi9an sido 4 x 10ˆ14 años.
Cuadro: CFHT

El cúmulo Virgo junto con el grupo local y otros cúmulos galácticos en la constelación Pelo del cúmulo Coma (Coma Berenices), un tal llamado súper clúster, el súper cúmulo local. El cúmulo Virgo, que de pro si ya tienen una extensión de 10 millones de años luz, forma con su gigante acumulación el centro de súper cúmulo. Debido a su gravitación el grupo local es atraído hacia él a una velocidad de 100 hasta 400km/s. por esto las galaxias del cúmulo Virgo debido a la gran concentración de masas en el centro, una enorme velocidad propia de más de 1500 km/s. entre las galaxias se encuentran muchas estrellas solitarias y nebulosas planetarias, que posiblemente se perdieron por la interacción de las galaxias.
 


Hemos moderado algo nuestra velocidad, para poder admirarla a la distancia la belleza de esta gigantesca acumulación de galaxias. Uno casi no puede dejar de mirar este espectáculo y se pensamos, cuantos planetas habitados habrá allá afuera. Puesto que en las cercanías de cada galaxia, nuestros receptores captan un embrollo de señales artificiales.


Pero nosotros queremos incrementarnos más y determinamos visitar en el universo una estructura aún más grande. Calentamos los motores, puesto que este súper clúster está a una distancia de la Tierra  de 1 mil millones de años luz, y tiene una extensión de 250 millones de años luz.


Nuestra velocidad la hemos podido aumentar a la fantástica velocidad de  99,999999999999999% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, el resto del trayecto de 950 millones de años luz, es de sólo unos ridículos 30 años luz. Antes de volver al dormir, nos interesan otra vez más las grandes estructuras en el cosmos y revisamos nuestros archivos.


Leemos:


Hasta aproximadamente1989 los súper cúmulos eran las estructuras más grandes conocidas en el universo, se separan entre sí por grandes burbujas de espacio vacío de millones de años luz, llamados void. Recién en el año nombrado, los astrónomos Margaret Geller y John Huchra, a manos de corrimientos de la luz roja, lograron elaborar un mapa galáctico tridimensional. En esto, encontraron una estructura gigantesca, un arco galáctico de 500millones de años luz de largo y de una profundidad de 200 millones de años luz es esta monumental acumulación de materia, la cual recibió el nombre de La Gran Muralla, de un grosor de sólo 15 millones de años luz. En e la de la derecha imagen abajo vemos el tal llamado Hombre-Geller-Huchra, una disposición de las hasta ahora contadas 1732 galaxias en forma aproximada humana. Los “brazos! forman la gran muralla. Por encima vemos al Sloan Great Wall (Ver más abajo) una representación de la gran muralla ampliada a 11 243 galaxias.



Ya en 1986 se conocieron acumulaciones de masas parecidas, el Gran Atractor. Se encuentra a una distancia entre 150 y 250 millones de años luz de la Tierra en dirección a la constelación Hidra y Centauro. Esta  masa atrae a incontables  galaxias a una distancia de más de millones de años luz. Lo quie aquí vemos como materia luminosa en forma de galaxias, es sólo una fracción de la masa total, aproximadamente 5 hasta 10 veces más deber pía estar oculta en  la materia oscura. Las galaxias que vemos en esta imagen son parte del clúster llamado  ACO 3627, que se encuentra cerca del centro del Gran Atractor. Este cúmulo, también conocido como el Clúster Norma, durante mucho tiempo no fue investigado, debido a que el polvo en el disco de la Vía Láctea absorbe gran cantidad de su luz.
Con la gentil autorización del ESO                                                               


En una fotografía encontramos una imagen de un amplio muestreo del cielo, el tal llamado Sloan Digital Survey (SDSS), aquí se  arquearon, primeramente en una imagen 2D, un total de 205 443 galaxias hasta una distancia de 2 mil millones de años luz (lado derecho de la imagen izquierda, y a continuación de sus espectros se determinó la distancia hacia la Tierra. Como resultado se obtuvo un mapa tridimensional de galaxias, que se encuentran cerca del ecuador celestial. Cada punto representa una galaxia, los colores simbolizan la intensidad luminosa. Aquí, sin embargo, sólo están representadoras 66 9765 galaxias.
Con la gentil autorización de
http://www.sdss.org

¿Podremos quizás en nuestro vuelo encontrar estructuras más grandes? ¡Pero es hora para meternos en las cámaras para dormir!
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Una eternidad posterior…

Totalmente agotados y soñolientos salimos de las cámaras de sueño profundo. Con una primera mirada hacia la central de mando nos damos cuenta: ¡Algo está mal! El clúster Escultor, al cual le queríamos echar un vistazo, estaba muy lejos detrás de nosotros. Parece que el sistema automático falló y nos despertó demasiado tarde. Ya no hay nada que hacer: Ya estamos a una distancia de 8 mil millones de años. Una mirada al monitor de la óptica exterior nos hace olvidar rápidamente este percance y y una piel de gallina casi recorre nuestra espalda



Con la gentil autorización de: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) y HUDF Team


¡La vista es fantástica! Estamos viendo directamente miles de galaxias que casi tan viejas cómo el universo. Nuestros analizadores confirman nuestra sospecha: ¡Estas galaxias tienen una edad de entra 1 a 2 mil millones de años! Si viajamos hasta allá, y esto es nuestra meta, estaríamos a una distancia de la Tierra de 11 o 12 mil millones de años luz. ¿Nuestro automóvil? tendría que viajar 10 x 10 ˆ16 años, para llegar tan lejos. Para ser exactos:

¡9 968 914 647 000 000 años!


Revisamos la jungla de galaxias por un objeto interesante para nosotros y nos topamos con el quásar mas alejado que jamás ha visto un ser humano desde la Tierra. Es llamado GB 1508-5714 y se encuentra a una distancia de la Tierra de 12 mil millones de años. ¡Un objeto tan joven vale la pena  verlo más de cerca! Y los próximos 4 mil millones de años,  a nuestra velocidad aún más aumentada esto es casi una pequeñez. Así de nuevo nos ponemos en marcha. 

Con la gentil autorización de Stephen Kent, SDSS Collaboration


Un par de años más tarde…

Hemos alcanzado nuestra última meta, viajamos casi 2 mil millones de años luz por el universo. Y vemos ahora el muy joven quásar GB1508+5714, delante de nosotros en el espacio. Es una galaxia joven, en cuyo centro se encuentra un gigantesco hoyo negro, que arrastra hacia sí toda la materia a su entorno. Estrellas completas son desgarradas  e implacablemente arrastradas a la vorágine de materia ultra caliente.

Con la gentil autorización de Wolfram Freudling et al., (STECF), ESO, ESA, NASA


Apenas de haber calculado, que hemos alcanzado la increíble distancia de más de  113 mil trillones 1,13 x 10ˆ23 km.

113 526 432 000 000 000 000 000 [km],

Nos damos cuenta que caímos en u  error. ¡Lo que aquí vemos es imposible que sea el quásar! La imagen que tomaron los astrónomos terrestres, muestra el quásar de al más de mil  millones de años, aquí donde estamos tiene 2 mil millones más años, y ante todo, él tenía 12 mil millones de años de tiempo para alejarse de la Tierra, por la expansión del universo. El quásar que buscamos, hace tiempo que desapareció de nuestra vista. Lo que muestra la óptica exterior, es un objeto totalmente desconocido…

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¿Y ahora qué? al final de nuestro viaje escasean metas que valgan la pena. ¿Volver a la Tierra?, No tendría sentido, puesto que ella ya desapareció en la bola incandescente de la gigante roja en la que se convirtió nuestro Sol. Este ya no existe, y el Sol no es más que una estrella enana blanca, que se está enfriando lentamente.


Eventualmente podríamos comenzar a confeccionar un catálogo las estrellas del universo. Con la cantidad estimada de más de 10 mil millones de trillones es una tarea prácticamente imposible.
 Ahora recién tomamos real conciencia de la desesperanza de nuestra situación. En el archiva de abordo, encontramos otros datos más sobre el futuro del universo: En aprox. unos 10ˆ14 años, se apagarán las últimas estrellas – habrá oscuridad total. En 10ˆ32 años los protones se desintegrarán – los átomos se disuelven. En todo caso en 10ˆ64 años se disolverán las galaxias. Los objetos más estables del universo, los hoyos negros, se evaporarán en 10ˆ600 años…


No queremos seguir elucubrando sobre esto, estos lapsos de tiempos son inimaginablemente grandes. Por esto determinamos poner nuevamente en marcha nuestra nave y buscar en una hermosa galaxia algún planeta habitable, en el cual podemos pasar el resto de nuestros días.



Traducido del alemán por A. Gundelach con la gentil autorización  de Werner Kasper  

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