Exoplanetas: cómo detectar a nuestros vecinos

Todos conocemos perfectamente a los miembros de nuestro hogar: un pequeño planeta azulado donde habitamos, tres planetas apenas más pequeños que el nuestro, cuatro gigantescos mundos gaseosos separados de los otros por un cinturón de asteroides, decenas de planetas enanos, varios cientos de lunas, muchísimos cometas y otros objetos menores. Y por supuesto, conocemos al “padre” de nuestro hogar, ese colosal astro que los relaciona a todos: nuestra estrella, el Sol, alrededor del cual orbitan todos los demás cuerpos.

Hasta hace algunos años, cuando observábamos a nuestros vecinos, aun los más cercanos de ellos, solo podíamos ver al “jefe del hogar” brillando con gran intensidad, pero ciertamente no veíamos al resto de los miembros de esos otros hogares; veíamos a las colosales estrellas como pequeños puntos brillantes, pero definitivamente no veíamos a ninguno de los planetas que las orbitaban. ¿Por qué sucede esto? Pues sencillamente porque las estrellas son tan enormes y tan brillantes que en comparación con ellas los planetas no son apreciables. Imaginen que los habitantes inteligentes de un hipotético planeta en un sistema solar distante enfocan sus telescopios (con un nivel de tecnología similar a la nuestra) hacia nuestro sistema solar: solamente verían al Sol brillando como un pequeño punto, pero definitivamente no verían a ninguno de los planetas.

Pues bien, desde el año 1995 esa situación ha cambiado, y hemos ido conociendo progresivamente más y más miembros de otros sistemas solares. Estos son denominados planetas extrasolares o exoplanetas, dado que orbitan a una estrella diferente al Sol y por lo tanto no pertenecen al sistema solar. Y aunque no podemos “verlos” directamente a través de nuestro instrumental actual, si hemos desarrollado métodos muy precisos para detectarlos. Veremos a continuación cuales son dichos métodos, así como sus aspectos positivos y negativos.

La vital importancia de la Luna para la vida en la Tierra

De todos los cuerpos celestes que podemos observar desde nuestro planeta, sin duda alguna la Luna es el que más cautivó la atención e imaginación de todos los seres humanos a través de la historia. En principio, por ser el objeto de mayor tamaño en el cielo nocturno y el que puede apreciarse con mayor nivel de detalles a simple vista. Pero hay un motivo mucho más importante por el cual deberíamos sentir una fascinación meritoria de reverencia hacia la Luna: nuestra propia vida.

Si bien no está probado si existiría o no la vida en la Tierra sin la presencia de la Luna, y la mayoría de la información que poseemos se basa en especulaciones científicas, sí estamos seguros que de existir dicha vida sería muy diferente a la que conocemos ahora. Analizaremos a continuación los diferentes motivos por los cuales la Luna podría ser de crucial importancia para la vida tal como la conocemos en la Tierra.

Como muchos sabrán, la Luna produce un efecto físico en la Tierra que la convierte en la causante de las subidas y bajadas de las mareas. La atracción gravitatoria de la Luna ejercida sobre la Tierra produce una deformación sobre nuestro planeta, lo “estira” en aquellos lugares donde la atracción es más fuerte, dándole un aspecto de huevo, fenómeno que se denomina “gradiente gravitatorio”. Como la Tierra es sólida, esta deformación afecta de forma más significativa a las aguas, creando un ligero movimiento en dirección a la Luna, y aunque no resulta tan evidente, produciendo también un movimiento en dirección contraria; esto es lo que genera el efecto que hace que las aguas suban y bajen dos veces al día.

Un gran repelente de catástrofes y extinciones: Júpiter

De todas las múltiples intrincadas casualidades (¿o debo decir causalidades?) que derivaron en la existencia de vida compleja e inteligente (¿debo decir inteligente?) en el planeta Tierra, apuesto a que no muchos conocen que la existencia del planeta Júpiter es una de las principales. Tú estás en este momento leyendo estas palabras gracias a la presencia de Júpiter en nuestro Sistema Solar; y a continuación analizaremos porqué.

Vivimos en un Universo caótico y peligroso, las cosas allá afuera no suelen ser tan tranquilas como solemos creer. Nuestro planeta vaga en un sistema atestado de peligros y amenazas; dichos peligros no representan gran cosa para el planeta Tierra, pero si para todas las formas de vida que lo habitan, incluyéndonos a nosotros, por supuesto.

Algunos de estos peligros cósmicos que nos acechan son denominados en astronomía “objetos próximos a la Tierra” (más conocidos por su acrónimo NEO, del inglés Near Earth Object). Se tratan principalmente de cometas y asteroides capturados por la fuerza gravitacional del Sol o los diferentes planetas, en órbitas que podrían hacerles surcar las cercanías de la Tierra.

Advertencia: No creas ciegamente en nada

En esta ocasión no voy a versar demasiado acerca de descubrimientos, ni teorías, ni experimentos, ni datos científicos de interés, sino que voy a referirme a la actitud correcta con la que deberían ser tomados todos éstos en el marco de la ciencia. La inspiración para escribir este artículo surgió de una conversación que mantuve con un amigo y antiguo colega de trabajo, quien siempre estuvo interesado en la ciencia y toda clase de actividades intelectuales, y con el cual he mantenido muchas conversaciones de esas que “abren la mente” y hacen que uno se plantee las cosas desde una nueva perspectiva; una persona que se empeñaba en explicarme las consecuencias de viajar a velocidades relativistas cuando aún mi cabeza se encontraba demasiado vacía (¿o llena?) como para comprender tal embrollo. La conversación a la que me refiero se inició con la más halagadora, enriquecedora y auténtica crítica que cualquier persona que hable sobre ciencia puede recibir, y es la siguiente (cito sus palabras textuales):

"Es excelente el blog... con la sola excepción del increíble orgullo que demostrás, o sea, tenés que dejar siempre un lugar a la extremadamente pequeña posibilidad de que estemos equivocados."

No creo que existan mejores palabras para describir la actitud que uno debe asumir al momento de realizar cualquier actividad relacionada con la ciencia, y porque no, con cualquier otra cosa en la vida. Y la palabra clave aquí es “escepticismo”; veremos a continuación de qué se trata.

Entendiendo al Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Cualquiera de nosotros que no viva adentro de un termo, en el fondo del océano o muy profundo dentro de su propia mente, ha oído recientemente frecuentes noticias acerca del Gran Colisionador de Hadrones, o LHC por sus siglas en inglés (Large Hadron Collider). Insultantemente denominada “La Maquina de Dios” (esta máquina no tiene nada que ver con “Dios” ni la religión, se los puedo asegurar), se ha puesto de moda como noticia científica del momento, aunque mucho más por sus denuncias de posibles catástrofes y destrucción mundial, que por los experimentos reales y de contenido científico que allí se realizan. Apuesto a que todo el mundo ha oído todas esas patrañas sobre que el LHC puede crear un agujero negro que succione a la Tierra, pero muy pocos saben exactamente que son el ATLAS, el CMS y el LHCb. Es por eso que en este artículo voy a tratar de explicar, de la manera más simple posible, qué es el LHC, que experimentos se llevan a cabo en el mismo y qué se espera descubrir con estos.

El Gran Colisionador de Hadrones es el acelerador de partículas más grande y de más alta energía del mundo. Se encuentra ubicado en un túnel subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, que se extiende bajo la frontera franco-suiza, cerca de la ciudad de Ginebra, en Suiza. Fue financiado y construido por la colaboración de más de 10.000 científicos e ingenieros de más de 100 países, así como cientos de universidades y laboratorios. Es la construcción humana más colosal de la historia y que más implicaciones puede tener en nuestra visión del universo, ya que se espera que pueda responder a las preguntas más fundamentales de la física y que así podamos avanzar en nuestro entendimiento de las leyes de la naturaleza.

Una cucharada de materia que pesa mil millones de toneladas

Toda la materia que compone al Universo, desde las estrellas y los planetas hasta complejas formas de vida como los humanos, se encuentra formada por átomos. En el siglo XIX los científicos consideraban al átomo como el bloque básico e indivisible de toda la materia. Con el advenimiento de la física nuclear en el siglo XX, se comprobó que éstos a su vez se encuentran formados por partículas más pequeñas: neutrones, protones y electrones. Pero no conformes con esto, seguimos hurgando más profundo en la estructura atómica y encontramos un nivel más: los quarks, las partículas más elementales identificadas hasta el momento que constituyen a los neutrones y protones de los núcleos atómicos. Me pregunto si podremos algún día seguir descomponiendo la materia, y encontrar de qué están hechos los quarks (si es que existen dichas partículas).

Pero dejando a un lado el asunto de las diferentes partículas subatómicas, veremos de forma muy amplia y genérica, cuál es la estructura y composición principal de los átomos. Al analizar un átomo se observa que el 99% de su masa se encuentra concentrada en el núcleo atómico, compuesto de neutrones y electrones protones; y orbitando a distancias subatómicas increíblemente gigantescas del núcleo se encuentran los electrones, con una masa ínfima en comparación al núcleo. Algo increíble acerca de la estructura de los átomos es que los mismos son en su mayor parte espacio vacío. Para comprender las relaciones de tamaños que se dan a escalas subatómicas, si considerásemos a un átomo como un estadio de futbol, entonces el núcleo del mismo (donde se encuentra el 99% de su masa) sería una pequeña pelota colocada en el centro de dicho estadio y los electrones serian granos de arena girando a la distancia de las tribunas; el resto es vacío.

El Universo está en nosotros

El ser humano puede distinguirse del resto de los animales por ser el primero de estos en preguntarse cosas sobre sí mismo y sobre su entorno, por su búsqueda incesante de respuestas y explicaciones a preguntas tan profundas como “¿de dónde venimos?” o “¿por qué estamos aquí?”. A lo largo de la historia las personas han recurrido a la religión, los mitos y la espiritualidad para tratar de encontrar una respuesta a estas preguntas. Pero en el tiempo presente podemos encontrar una respuesta verdadera, real, empírica a estas preguntas a través de la ciencia. Y créanme, la respuesta es mucho más increíble e impresionante de lo que cualquier religión puede inventar profesar y la mente humana puede llegar a imaginar.

La respuesta a la pregunta “¿de dónde venimos?” se encuentra ligada de manera directa a un evento que, en principio, nos parecería totalmente ajeno a nosotros: la violenta “muerte” de las estrellas. Veremos a continuación (de manera simple y resumida) la agonía y muerte de cierto tipo de estrellas, un evento que llamamos supernova.

En las etapas tempranas del Universo, después del suceso del Big Bang y tras diferentes etapas complejas donde se suprimieron entre sí partículas y antipartículas, y donde el único material constituyente eran partículas subatómicas simples, el Universo en su totalidad se encontraba formado por nubes gaseosas compuestas únicamente del más básico de los elementos: hidrógeno. En estas instancias no existía ninguno de los elementos más pesados, y el Universo estaba formado en su totalidad por átomos de hidrógeno. Por efecto de la fuerza que hoy conocemos como gravedad, estas colosales nubes de hidrógeno comenzaron a agruparse y colapsar, y tras varios millones de años formaron las primeras estrellas del Universo.

Inteligencia Humana (por Neil deGrasse Tyson)

Si una persona interesada en ciencia se decide a buscar genios y eminencias actuales en el campo de la divulgación científica, encontrará nombres como Stephen Hawking, Brian Greene, Richard Dawkins, Alex Filippenko, Lawrence M. Krauss, entre otros. Pero si lo que desea encontrar, además de genio en la divulgación científica, es alguien que hable sobre ciencia de manera clara, interesante, entusiasta e incluso divertida, el nombre es solo uno: Neil deGrasse Tyson.

Astrofísico norteamericano, director del planetario Hayden, escritor y divulgador científico, Neil deGrasse Tyson se caracteriza por la profundidad y el entusiasmo que le imprime a sus palabras, que contagian literalmente a todo aquel que las lea o escuche. En esta ocasión y en el video que les presento (subtitulado al español) nos habla acerca de la inteligencia humana, estableciendo una impresionante comparación con la inteligencia del chimpancé y de una hipotética raza extraterrestre.

La increíble antigüedad de la luz que hoy te ilumina

La luz del Sol es de crucial importancia para la vida en nuestro planeta y a menudo no le damos importancia. La formación de la vida en la Tierra se debe a la energía emanada por el sol en forma de luz y calor a lo largo de miles de millones de años. El Sol genera y gasta la misma cantidad de energía que la usada por toda la humanidad en todos los tiempos en menos de un segundo. Y ahora veremos que el modo en que la luz consigue llegar desde allí hasta aquí es un proceso increíble.

La energía creada en el proceso de fusión sale del núcleo en forma de partículas de luz y calor llamadas fotones, que son los que traen los cálidos rayos del Sol a la Tierra. Para llegar a nuestro planeta los fotones deben recorrer un largo camino a través de todas las capas del Sol. Primero un fotón entra en la zona radioactiva de 298.000 kilómetros de espesor, zona que posee tal densidad que el fotón choca constantemente contra otras partículas, entre ellas átomos de hidrogeno y helio; lucha por salir describiendo un caótico zigzag que los científicos denominan “paseo al azar”. En esta instancia el fotón no puede escapar sin entrar en contacto con otras partículas una y otra vez; los átomos lo absorben y vuelven a expulsarlo, y este proceso puede repetirse millones de veces.

¿El microondas quita vitaminas y nutrientes a los alimentos?

Es común escuchar el rumor difundido de que los alimentos cocinados en un horno microondas pierden vitaminas y nutrientes durante el proceso. ¿Es esto cierto? Antes de responder a esta pregunta, veremos la base científica sobre cómo funciona un microondas.

Los alimentos contienen moléculas de agua, las cuales poseen un extremo con carga positiva y otro con carga negativa. El campo electromagnético que genera el horno microondas mueve literalmente las moléculas de agua, orientándolas en una dirección. Pero cuando las moléculas de agua se orientan en una dirección específica, el campo eléctrico se invierte, con lo que todas las moléculas de agua cambian su posición (rotan). Estas inversiones de la orientación del campo electromagnético suceden muy rápidamente, a razón de 2.450 millones de veces por segundo, lo que produce calor por agitación molecular (el calor está directamente relacionado con la vibración o agitación de las moléculas). Como resultado, el alimento se calienta por excitación de las moléculas de agua, que se están moviendo y girando sobre sí mismas a una gran velocidad.

Entonces, ¿puede este procedimiento alterar los alimentos de tal manera que pierdan vitaminas, nutrientes y otras características? La respuesta es un rotundo “no”. Los alimentos cocinados en un microondas son tan seguros y tiene el mismo valor nutricional que los cocinados en un horno tradicional. La diferencia consiste en que la energía del microondas penetra más profundamente y acelera la conducción del calor a todo el alimento. El único resultado es que tarda menos en calentarse.

¿Puede un día durar más que un año?

La respuesta es "si". Efectivamente, un día puede durar más tiempo que un año... si estas en Venus, por supuesto.

Como bien sabemos, un día en la Tierra dura 24 horas, dado que este es el tiempo que tarda el planeta en rotar sobre su propio eje. En Venus este movimiento de rotación se produce tan lentamente que tarda en hacer un giro completo sobre sí mismo 243 días terrestres. Curiosamente, el período orbital sideral de Venus (tiempo que tarda en dar una vuelta completa alrededor del Sol) es de 225 días terrestres. Por lo tanto en Venus un día equivale a 243 días terrestres y un año a 225 días terrestres: un día dura más que un año.

Viéndolo de ese modo, creo que sería suficiente con tener un día de descanso laboral en todo el año, ¿no les parece? Esto si pudiéramos "trabajar" en dicho planeta, puesto que al menor intento de hacerlo su densa atmósfera de dióxido de carbono, con una presión 90 veces superior a la presión atmosférica en la superficie terrestre y una temperatura de 464 °C promedio nos mataría al instante, impidiéndonos disfrutar ese hipotético día de descanso de tan larga duración.

¿Alcanzar las estrellas?

La velocidad más rápida alcanzada por los actuales cohetes tripulados humanos es de 64.372 km/hora (40.000 millas/hora). A estas velocidades, las más altas que podemos alcanzar en la actualidad, tardaríamos aproximadamente 70.000 años en llegar a Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sol. Asi de increibles e interminables son las distancias entre las estrellas.

Creo que por el momento tendremos que conformarnos con quedarnos dentro del Sistema Solar.

El Calendario Cósmico

Carl Sagan ha sido uno de los mayores (y mejores) astrónomos y divulgadores de la ciencia del siglo XX. Es ampliamente reconocido por su libro y serie documental “Cosmos: Un Viaje Personal”, una de esas joyas imperdibles de la divulgación científica. Fue galardonado con múltiples premios por sus contribuciones a la ciencia, incluido un Pulitzer. Y aquí quiero compartir la que considero una de sus más brillantes ideas: el calendario cósmico.

Era muy habitual en Sagan invitar a sus lectores o espectadores a abrir la mente y desplegar las alas de la imaginación para comprender de una forma didáctica cómo funciona el Universo. Y es eso precisamente lo que nos propone hacer con su calendario cósmico: imaginar los 14.000 millones de años que lleva el Universo desarrollándose como un intervalo de 1 año terrestre.

El calendario cósmico de Sagan se inicia el 1° de enero cuando se produce el Big Bang, la “gran explosión” de la cual se originó toda la materia del universo, así como las tres dimensiones espaciales y la dimensión temporal. Y a partir de aquí, según los cálculos y las divisiones establecidas por Sagan, cada 1.000 millones de años de la evolución del universo equivaldrían a unos 24 días, y aproximadamente 500 años reales del universo equivaldrían a 1 segundo del hipotético año cósmico. De esta forma, los sucesos subsecuentes al Big Bang se darían de la siguiente forma en el calendario cósmico (hasta el mes de noviembre):

Ciencia y Pseudociencia: como el agua y el aceite

No suelo mirar mucha televisión; generalmente prefiero estar frente a una computadora o un libro en lugar de una televisión. Pero cuando lo hago, tengo un rango muy limitado de lo que me gusta mirar: algunas series específicas y, cuando los encuentro interesantes, documentales. Y sobre estos últimos quiero protestar hablar en este momento: canales de documentales donde mezclan de manera alarmante ciencia y pseudociencia.

No creo que sea necesario aclarar demasiado las diferencias entre hablar de ciencia y pseudociencia, sin embargo voy a dar unas muy resumidas definiciones de cada una de ellas según Wikipedia:

Ciencia: el conjunto de conocimientos obtenidos mediante la observación y el razonamiento, sistemáticamente estructurados y de los que se deducen principios y leyes generales.
Pseudociencia: un conjunto de supuestos conocimientos, metodologías, prácticas o creencias no científicas pero que reclaman dicho carácter.

Espero que no haya duda alguna al momento de reconocer cuál de ellas es beneficiosa para el progreso de las sociedades y del intelecto de la humanidad, y cuál de ellas son puras patrañas e idioteces deducidas sin ningún método racional por personas que no pueden alcanzar la ciencia. Para dejar esto claro, dentro de la Ciencia encontramos disciplinas como la química, la física, la astronomía, la biología, la lógica, la antropología, entre otras; mientras que dentro de la Pseudociencia encontramos “disciplinas” como la astrología, la cerealogía, el creacionismo, la homeopatía, la numerología, la ufología, entre otros hocus pocus tan o más ridículos.

Bacterias de la Galaxia

Cada bacteria o virus que está en nuestro interior, en alguna parte infinitamente diminuta de nuestro cuerpo, ¿sabe de quién es huésped? ¿Conoce el nombre, la profesión o algún otro dato de la persona que infecta? No, porque éste conocimiento excede sus límites. Simplemente se limita a cumplir con su propósito durante el relativamente corto periodo de su vida.

De la misma forma, si consideramos a la galaxia como un todo, como un ser perfecto compuesto de miles de millones de estrellas que le proveen su energía, de miles de combinaciones de gases y químicos, y que se desplaza por el espacio a velocidades increíbles, ¿sería tan extraño vernos a nosotros mismos como microscópicos seres que invaden una de las pequeñas partes de este ser GALAXIA y solo se limitan a cumplir con su limitado propósito, en su corto tiempo de vida, sin ninguna posibilidad de comprender aquello que excede a sus propios límites?

Para ponerse a pensar...

Comparación del tamaño de las estrellas

¿Qué tan grandes son los objetos que “flotan” en nuestro Universo? La comparación empieza con un objeto bastante “grande”, nuestra propia Luna. De esas cosas que se hacen muy difíciles de imaginar y que se simplifican solo un poco con videos como este.

Traducción de lo que viene después de la comparación:

Esta estrella tiene un diámetro de 2.800.000.000 km ¿Cómo puedes imaginar este tamaño? Piensa en un avión de pasajeros volando sobre la superficie de esta estrella a 900km/h. Le tomaría 1.100 años darle una sola vuelta.

Aun así, este es solo un pequeño puntito entre los varios cientos de billones de estrellas que forman nuestra galaxia. Y hay cien billones (100.000.000.000) de galaxias ahí afuera.

NO, TU NO ERES EL CENTRO DEL UNIVERSO.