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Las imágenes son tomadas por los 3 principales telescopios hachos en la Nasa. Para ello les doy una breve introducción de cada uno de ellos y despues las imagenes. Espero que lo disfruten. Telescopio Chandra El Observatorio de rayos-X Chandra es un satélite artificial lanzado por la NASA. Es el tercero de los Grandes Observatorios de la Nasa. El primero fue el Telescopio Espacial Hubble, el segundo fue el Observatorio de Rayos Gamma Compton, lanzado en 1991, y el último fue el Telescopio Espacial Spitzer. Como la atmósfera terrestre absorbe la mayoría de los rayos X, los telescopios convencionales no pueden detectarlos y para su estudio se hace necesario un telescopio espacial. Chandra puede observar el cielo en rayos X con una resolución angular de 0,5 segundos de arco, mil veces más que el primer telescopio orbital de rayos X. Telescopio Hubble El Telescopio espacial Hubble es un telescopio que orbita en el exterior de la atmósfera, en órbita circular alrededor de la Tierra a 593 km sobre el nivel del mar. Puede obtener imágenes con una resolución óptica mayor de 0,1 segundos de arco. La ventaja de disponer de un telescopio más allá de la atmósfera radica, principalmente, en que de esta manera se pueden eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica. Además, la atmósfera absorbe fuertemente la radiación electromagnética en ciertas longitudes de onda, especialmente en el infrarrojo, disminuyendo la calidad de las imágenes e imposibilitando la adquisición de espectros en ciertas bandas caracterizadas por la absorción de la atmósfera terrestre. Telescopio Spitzer El Telescopio Espacial Spitzer (conocido inicialmente como Instalación de Telescopio Infrarrojo Espacial o SIRTF de sus siglas en inglés) Mantiene una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra, pero que lo aleja de nuestro planeta a razón de unos 15 millones de kilómetros por año. Spitzer va equipado con un telescopio reflector de 85 cm de diámetro. Con el Spitzer se quiere estudiar objetos fríos que van desde el Sistema Solar exterior hasta los confines del universo. Este telescopio constituye el último elemento del programa de Grandes Observatorios de la NASA, y uno de los principales elementos del Programa de Búsqueda Astronómica de los Orígenes.El telescopio contiene tres instrumentos capaces de obtener imágenes, realizar fotometría en el rango de 3 a 180 micras y obtener espectros de gran resolución en el rango de 5 a 100 micras. Imágenes del telescopio CHANDRA, HUBBLE Y SPITZER Una estrella que vagaba demasiado cerca de un agujero negro supermasivo fue destrozada. Este descubrimiento fue hecho usando el telescopio GALEX de la NASA y el observatorio de Pan-STARRS1 en Hawai. Los investigadores utilizaron datos de Chandra para descartar una teoría de la competencia de un núcleo galáctico activo. La galaxia en este acto violento se produjo se llama PS1-10jh y está situado a unos 2,7 millones de años luz de la Tierra. Un sistema de cúmulos galácticos en colisión, el apodo de “bala de mosquete” cluster, se ha descubierto. Los astrónomos lo llaman así porque se trata de un primo mayor y más lento que el Cúmulo Bala famosa, donde han sido la materia “normal” y la oscuridad desgarrado. Esta imagen muestra el cúmulo bala de mosquete en 700 millones de años después de la colisión, que muestra que es mucho mayor que el Cúmulo Bala. Encontrar este grupo da una idea de los científicos en una fase diferente de cómo los cúmulos de galaxias crecen y cambian después de grandes colisiones. Un nuevo compuesto de 30 Doradus (también conocido como la Nebulosa de la Tarántula) contiene los datos de Chandra (en azul), el Hubble (verde) y Spitzer (rojo). 30 Doradus es una de las mayores regiones de formación estelar cercanas a la Vía Láctea. Esta región contiene miles de jóvenes estrellas masivas, por lo que es un excelente lugar para estudiar cómo nacen las estrellas. Observaciones de Chandra ha encontrado el viento más rápido cada vez que viene de un disco alrededor de un agujero negro de masa estelar. Este récord del viento es de unos 20 millones de kilómetros por hora – aproximadamente el 3% de la velocidad de la luz. Este viento se puede llevar lejos mucho más material que el agujero negro es en realidad la captura Un grumo de materia oscura parece haber quedado atrás después de una violenta colisión de cúmulos de galaxias. Este grupo contiene la materia oscura las galaxias mucho menos de lo que cabría esperar si la materia oscura y las galaxias se mantuvieron unidos. Los astrónomos usaron el Chandra, Hubble y el Canada-France-Hawaii, y los telescopios Subaru para observar Abell 520, que es de 2,4 millones de años luz de distancia. Este último resultado está de acuerdo con una conclusión similar de que se anunció en el 2007. Dos equipos de investigadores han utilizado datos de Chandra y otros telescopios para mapear la materia oscura en 3-D en un cúmulo de galaxias. El cúmulo de galaxias conocido como Abell 383 y que se encuentra alrededor de 2,3 millones de años luz de la Tierra. Ambos equipos encontraron que la materia oscura se distribuye en la forma de una pelota de fútbol americano, con el punto cercano a la línea de visión. La materia oscura es invisible materia que no emite ni absorbe cualquier tipo de luz, pero es detectable a través de sus efectos gravitacionales. “El Gordo”, es el apodo dado a un extraordinario cúmulo de galaxias en el universo distante. Los científicos usaron el Chandra y los telescopios ópticos para descubrir El Gordo unos 7 millones de años luz de distancia y estudiar sus propiedades. Es la más masiva, más caliente, y emite más rayos X que cúmulo conocido a su distancia o más allá. El Gordo es en realidad el sitio de dos cúmulos de galaxias en colisión, por lo que es un primo más joven que el Cúmulo Bala conocido. G350.1-0.3 es un remanente de supernova joven y excepcionalmente brillante alrededor de 15.000 años luz de la Tierra. Su forma inusual sugiere que los restos de la explosión de la supernova se está expandiendo a una nube de gas frío cercana. Los astrónomos creen que la estrella que creó G350.1-0.3 explotó entre 600 y 1.200 años atrás. Los astrónomos han encontrado evidencia de un pulsar en un remanente de supernova en la Pequeña Nube de Magallanes. Los rayos X de Chandra y XMM-Newton muestran que el púlsar está girando muy lentamente – sólo una vez cada 18 minutos. Este objeto, conocido como SXP 1062, se encuentra cerca de una espectacular región de formación estelar de polvo y gas (visto en luz visible). El gas caliente en el cúmulo de galaxias Abell 2052 se derramó hacia atrás y adelante como el vino en un vaso. El oleaje se puso en marcha cuando un pequeño grupo se estrelló en la más grande central. La estructura espiral grande en el exterior de la imagen fue causado también por colisión que fuera del centro. Chapoteo de gas caliente como este puede afectar la forma en la galaxia elíptica gigante y su agujero negro supermasivo en el centro de crecer. Cygnus X-1 es un agujero negro cerca de 15 veces la masa del Sol en la órbita de una estrella compañera azul masiva. Los astrónomos usaron varios telescopios Chandra, incluyendo el estudio de Cygnus X-1. Los datos combinados han puesto de manifiesto el giro, la masa y la distancia de este agujero negro con más precisión que nunca. Stephen Hawking perdió una apuesta – colocó originalmente en 1974 – que Cygnus X-1 no contiene un agujero negro. Cuatro telescopios espaciales Chandra -, el XMM-Newton, Spitzer y WISE – se combinaron para hacer un nuevo descubrimiento de restos de una supernova muy antigua. Los astrónomos chinos fue testigo de un evento en ese lugar en el año 185, la documentación de una misteriosa “estrella invitada”, que se mantuvo durante 8 meses. Los nuevos datos muestran que RCW 86 fue creado por la explosión de una supernova Tipo Ia. Este tipo de supernova se produce cuando una enana blanca tira del material de una estrella compañera hasta que se produce una reacción termonuclear. 30 Doradus es una amplia región donde se están formando estrellas. Se encuentra en la vecina Gran Nube de Magallanes, es relativamente muy cerca de la Tierra. Las estrellas gigantes están produciendo vientos intensos de radiación y de gran alcance que lanzan el material. Esto produce un sobrecalentamiento del gas que Chandra ve en luz de rayos X (azul). G299.2-2.9 es un remanente de supernova encontró cerca de 16.000 años luz de la Tierra en la galaxia de la Vía Láctea. Se trata de los restos de una supernova de tipo Ia, la clase de explosiones astrónomos usan para medir la aceleración del Universo y la energía oscura. Estrellas de gran masa son aquellos que contienen 8 veces la masa del Sol o más. Debido a que es más viejo que la mayoría de los restos de tipo Ia los astrónomos han encontrado, G299.2-2.9 ofrece un vistazo a cómo los restos de evolucionar con el tiempo. NGC 281 es una nube relativamente cercana de gas y polvo que se encuentra muy por encima del plano de la galaxia, la Vía Láctea. Su ubicación hace que NGC 281 un buen objetivo para los astrónomos que desean estudiar “gran masa” estrellas. Estrellas de gran masa son aquellos que contienen 8 veces la masa del Sol o más. Estas estrellas juegan un papel importante en las galaxias, pero por lo general poco conocidos porque son difíciles de observar. Una estrella está abriendo un planeta en su órbita con un nivel extremadamente alto de rayos-X. Esta radiación de alta energía se está erosionando el planeta a un ritmo de 5 millones de toneladas de material por segundo. El planeta, a su vez, pueden acelerar la rotación de la estrella, que mantiene los campos magnéticos de la estrella muy activa. VV 340 contiene un par de galaxias interactuantes que están destinadas a fusionarse. Los datos de Chandra muestra que el norte de la galaxia contiene un agujero negro supermasivo oscurecida y con rapidez cada vez mayor. Los datos de otros observatorios muestran que las dos galaxias están evolucionando a un ritmo diferente. Una cola muy larga (más de 4 años luz de diámetro) puede estirar lejos de una estrella de neutrones giratoria, o púlsar. El púlsar, llamado PSR J0357 3205, está situado a unos 1.600 años luz de la Tierra. La cola es desconcertante, ya que comparte características con otras colas que se extienden desde los púlsares, pero difiere en ciertas propiedades. Los astrónomos esperan obtener más datos de Chandra y otros telescopios se aclare la situación. Una colisión complejo de al menos cuatro cúmulos de galaxias se refleja en esta nueva imagen. Efectos extraños que nunca se han visto juntos antes, aparentemente, han sido producidas a causa de este éxito-up. El sistema ha sido denominado “Grupo de Pandora” por los astrónomos debido a todas las estructuras diferentes que se encuentran. Oficialmente conocido como Abell 2744, este sistema se encuentra a unos 3,5 millones de años luz de la Tierra. Una nueva imagen de Chandra muestra la famosa Nebulosa de Carina con 14.000 estrellas y un resplandor difuso de rayos-X. Más de 1.2 millones segundos, casi dos semanas – de tiempo de observación de Chandra fueron necesarios para crear este mosaico de 22 diferentes señalamientos. La evidencia muestra que muchas estrellas masivas en Carina se han autodestruido en explosiones de supernovas. Un arco de emisión acaba de encontrar en el remanente de la supernova de Tycho proporciona evidencia de lo que desencadenó la explosión original. Los astrónomos creen que una onda de choque creada el arco cuando una enana blanca explotó y lanzó material de la superficie de una estrella compañera cercana. Tycho pertenece a una categoría de supernovas que se utilizan para medir la expansión del Universo. Los datos de Chandra y Spitzer han sido combinadas para buscar algunas de las estrellas más pesadas de la Vía Láctea. El polvo y el gas ocultar gran parte de la vista de los telescopios ópticos del plano de nuestra galaxia. Los rayos X pueden penetrar este velo y ayudar a los astrónomos estudiar estas estrellas gigantes. Una extraordinaria explosión de rayos gamma, conocida como GRB110328A, ha sido observado por un equipo de telescopios de la NASA (Chandra, Hubble, y Swift). La fuente de GRB110328A parece ser una galaxia aproximadamente a 3,8 mil millones de años luz de la Tierra. Los primeros análisis de los datos sugiere que la explosión pudo haber sido causada por una estrella destrozada por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. El Chandra de datos señala GRB110328A en el núcleo de esta galaxia y muestra que la correspondiente fuente de rayos X es muy brillante y de larga vida. Arp 147 contiene una galaxia espiral (derecha) que colisionó con una galaxia elíptica (izquierda), lo que provocó una ola de formación estelar. Muchas de estas estrellas masivas recién nacidas se agolpaban en sus vidas y terminó con algunas explosiones de supernovas, los agujeros negros. Un anillo de estos agujeros negros se puede ver en los datos de Chandra (azul) alrededor de la galaxia espiral. M82 es una galaxia starburst llamada donde las estrellas se están formando con mucha más frecuencia que las galaxias normales. Esta nueva imagen profunda de Chandra revelan cientos de puntos, como fuentes de rayos X, algunos de los que probablemente contengan agujeros negros. Las explosiones de supernova han producido burbujas del gas caliente que se extienden millones de años-luz de distancia del plano de la galaxia. Los nuevos datos de Chandra y el Very Large Array sugieren que el crecimiento de un agujero negro puede preceder el crecimiento de los bulbos de algunas galaxias. Henize 2-10 es una galaxia starburst enana cerca de 30 millones de años luz desde la Tierra con propiedades similares a las que en el universo primitivo. De rayos X y los datos de radio indican un agujero negro en el centro de Henize 2-10 con una masa de alrededor de un millón de veces mayor que la del sol. SN 1979C, una supernova en la galaxia M100, puede ser el más joven de agujero negro en el Universo local llamado. Los astrónomos han visto muchas explosiones de rayos gamma, que es probable el nacimiento de pequeños agujeros negros, pero estos son mucho más distante. Si la SN 1979C realmente contiene un agujero negro, se dará a los astrónomos una oportunidad para aprender más acerca de qué estrellas forman los agujeros negros y estrellas de neutrones que crean. SN 1979C se informó por primera vez por un astrónomo aficionado, y unos 25 años más tarde, basados en el espacio telescopios tomó el caso. Un nuevo estudio revela que a menudo algunos de los mayores agujeros negros están activos. Estos resultados provienen de una encuesta masiva de las galaxias a partir de datos del Chandra X-ray Observatory y el Sloan Digital Sky Survey. El estudio tiene importantes implicaciones sobre cómo el medio ambiente de la galaxia afecta el crecimiento del agujero negro en su centro. G327 es la secuela de una estrella que explotó como una supernova. En el compuesto, los rayos X son de color azul, los datos de radio son de color rojo y amarillo, y los datos infrarrojos muestran las estrellas en el campo. Una estrella de neutrones que gira rápidamente dejó atrás está produciendo el viento de partículas relativistas observados en rayos-X. BP Psc es una estrella como nuestro Sol, pero que está más evolucionado, a unos 1.000 años luz de distancia. La nueva evidencia de Chandra apoya el caso de que BP PSC no es una estrella muy joven, como se pensaba anteriormente. Por el contrario, BP ha gastado su combustible nuclear y se expandió a su “gigante roja” fase – que consume probablemente una estrella o un planeta en el proceso. El estudio de este tipo de estelar de “canibalismo” puede ayudar a los astrónomos a entender mejor cómo las estrellas y los planetas interactúan con la edad. N49 es un remanente de supernova situada en la Gran Nube de Magellenic, una galaxia satélite de la Vía Láctea Datos de rayos X de Chandra (azul) revela la presencia de un objeto en forma de bala a la parte inferior derecha Esta “solución”, que se mueve a 5 millones de kilómetros por hora, es una evidencia que la explosión de la supernova fue muy asimétrica NGC 1068 es una galaxia espiral cercana que contiene un agujero negro en su centro que es dos veces más masivo que el de la Vía Láctea. Imágenes de rayos X y el espectro del espectáculo de Chandra que un viento de un millón de millas por hora está siendo impulsado desde NGC 1068 de agujero negro. Este viento tiene un impacto en cómo evoluciona la galaxia. Los nuevos resultados revelan el origen de algunas explosiones importantes que se utilizan para medir la expansión cósmica. Datos de Chandra sugieren que la principal desencadenante de las llamadas supernovas de tipo Ia en algunas galaxias es la fusión de dos enanas blancas. Los científicos usaron el Chandra para estudiar seis galaxias elípticas , y nuevos estudios sobre las galaxias espirales más distantes que se necesita. Una nueva imagen compuesta de los datos de Chandra y Spitzer muestra G54.1 0.3, los polvorientos restos de una estrella colapsada. Rayos X de Chandra revelan una viento de partículas de alta energía desde el púlsar en el centro de esta imagen. Los datos de Spitzer muestran una cáscara de infrarrojos alrededor del púlsar que está hecho de gas y polvo que se condensaron de la supernova. Dos colas espectaculares de emisión de rayos X se han encontrado detrás de la galaxia conocida como ESO 130-001. ESO 137-001 se está hundiendo en un cúmulo de galaxias causando su enfriador de gas a ser despojado por el grupo es mucho más caliente de gas. Fenómenos como éstos en la ESO 137-001 tienen un efecto significativo en cómo las galaxias evolucionan. El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea que se conoce como Sagitario A *. (O Sgr A *, para abreviar) Los astrónomos han sabido desde hace mucho tiempo que Sgr A * es relativamente tranquila en comparación con otros agujeros negros de tamaño parecido. Un nuevo modelo teórico basado en una observación de Chandra muy largo de la región puede explicar el consumo débil por Sgr A *. El profundo imagen de Chandra revela también otras características interesantes de esta región incluyendo los remanentes de supernova y filamentos misteriosos Los restos en expansión de una explosión de supernova en la Vía Láctea se muestra en esta imagen compuesta, a la izquierda, del remanente de supernova G1.9 +0.3. Chandra de la NASA imagen de rayos X del Observatorio obtenido a principios de 2007 se muestra en color naranja y la radio la imagen del Very Large Array de NRAO (VLA) de 1985 es de color azul. La diferencia de tamaño entre las dos imágenes da una clara evidencia de la expansión, permitiendo que el tiempo transcurrido desde la explosión de la supernova original (alrededor de 140 años) para ser estimada. Algunos planetas Imágenes de Chandra revelan que los anillos de Saturno brillan en rayos-X (puntos azules en este compuesto X-ray/optical). La fuente probable de esta radiación es la fluorescencia causada por los rayos X solares golpean los átomos de oxígeno en las moléculas de agua que componen la mayoría de los anillos helados. El 28 de febrero de 2007, la nave espacial New Horizons de la NASA hizo su aproximación más cercana a Júpiter en su último viaje a Plutón. Este sobrevuelo proporcionó a los científicos una oportunidad única para estudiar a Júpiter con el paquete de instrumentos disponibles en la New Horizons, mientras que la coordinación de las observaciones tanto del espacio- y los telescopios terrestres, incluyendo la NASA, Chandra Observatorio de Rayos X. Esta notable imagen de Chandra dio a los científicos su primer vistazo a los rayos X de Marte . En la atmósfera superior de Marte escasa, alrededor de 120 (75 millas) kilómetros sobre su superficie, los rayos X observados son producidos por fluorescentes radiación de los átomos de oxígeno. Rayos X de los átomos de oxígeno impactos Sun, golpean a los electrones de las partes internas de sus nubes de electrones, y excitar los átomos a un nivel superior de energía en el proceso. Los átomos casi de inmediato vuelven a su estado de energía más bajo y pueden emitir una fluorescencia de rayos-X en este proceso con una característica de la energía del átomo involucrados – el oxígeno en este caso. Un proceso similar que implica a la luz ultravioleta produce la luz visible de una lámpara fluorescente. Esta imagen de Chandra, la primera imagen de rayos X jamás se ha hecho de Venus, muestra una media luna de la mitad debido a la orientación relativa del Sol, la Tierra y Venus. Los rayos X de Venus se producen por fluorescentes radiación de átomos de oxígeno y otros en la atmósfera entre 120 y 140 kilómetros sobre la superficie del planeta. En contraste, la luz óptica de Venus es causada por la reflexión de las nubes de 50 a 70 kilómetros por encima de la superficie Un equipo de científicos observó norte de la región polar de la Tierra diez veces durante un período de cuatro meses en el año 2004. Como los arcos brillantes en esta muestra del show de imágenes, descubrieron bajo consumo de energía (0,1 – 10 kg electrón-voltios) rayos X generados durante la aurora actividad. Otros observatorios satélite había detectado previamente X de alta energía de los rayos de las auroras de la Tierra. - Las imágenes se ven aquí superpuesta sobre una imagen simulada de la Tierra-son de los análisis de aproximadamente 20 minutos durante el cual se señaló Chandra en un punto fijo en el cielo, mientras que el movimiento de la Tierra llevó a la región auroral a través del campo de visión. El código de color de los arcos de rayos-X representa el brillo de los rayos X, con un brillo máximo que se muestra en rojo. Las auroras son producidas por las tormentas solares que expulsan nubes de partículas cargadas energéticamente. Estas partículas son desviadas cuando encuentran el campo magnético de la Tierra, pero en el proceso crean grandes voltajes eléctricos están. Los electrones atrapados en el campo magnético de la Tierra son acelerados por estos voltajes y en espiral a lo largo del campo magnético en las regiones polares. Allí colisionan con los átomos en la alta atmósfera y emiten rayos-X.

La mayoría de las personas consideran a la ciencia en general como algo tedioso, como si se tratase únicamente de un conjunto de hechos aburridos y teorías demasiado complicadas. Nada más alejado de la realidad. La ciencia está tan involucrada y entretejida en nuestra vida cotidiana que ni siquiera nos damos cuenta de ello, y hace posible el estilo de vida que llevamos en la actualidad. Desde los dispositivos que nos proporcionan entretenimiento, hasta los avances médicos que mejoran nuestra calidad y alargan nuestra expectativa de vida, todo eso es ciencia. La ciencia es la mejor herramienta que hemos ingeniado hasta el momento para entender como funciona el mundo y el universo que nos rodea. Debería ser vista como una excitante serie de ideas, como un gran océano de experiencia humana. Pero más allá de su interés intelectual intrínseco, existen amplias razones por las cuales la mayor cantidad de gente posible debería tener conocimientos básicos sobre ciencia. Es menos probable que una persona con conocimientos científicos caiga victima de fraudes y de la superstición, desde la astrología hasta las curas milagrosas. Y cuando tantos temas de actualidad política (desde el calentamiento global a la investigación con embriones) tienen un componente científico importante, los votantes y los políticos necesitan entender lo que realmente está en juego. Debido a la importancia que un conocimiento básico en materia científica representa, y dado que generalmente un entendimiento básico puede motivar e impulsar a obtener incluso conocimientos más amplios de cierta disciplina, he decidido compilar aquí las 10 cosas que todo el mundo debería saber sobre ciencia. Algunos conceptos importantes quedaron fuera de la lista (como la tectónica de placas o las leyes de la termodinámica) y las explicaciones son bien básicas y resumidas, pero espero que este pueda ser para muchos el puntapié inicial para continuar investigando y aprendiendo sobre todos estos temas. 1. Evolución La evolución de las especies a través de la selección natural es tan valida en el presente como lo era hace 150 años, cuando fue expresada con extrema elegancia por el naturista Charles Darwin en su libro “El Origen de las Especies”. El mecanismo de la evolución depende principalmente del hecho que minúsculos cambios hereditarios se producen todo el tiempo en todos los organismos, desde los microbios hasta las personas. Como resultado de esos cambios aleatorios, cada miembro de la nueva generación difiere un poco de sus predecesores. La mayoría de las variaciones tendrán un efecto neutro o negativo en la habilidad del organismo de vivir y reproducirse, pero ocasionalmente un cambio mejora la habilidad de prosperar en el nicho ambiental en el que se encuentra. Dichas mutaciones beneficiosas suelen propagarse a través de la población. Una característica importante de la evolución Darwiniana es que opera al nivel del individuo. No existe un mecanismo de la selección natural para cambiar una especie como un todo, la única forma es a través de la acumulación de cambios que llevan a la supervivencia de los individuos más aptos. La tasa de evolución varía enormemente entre diferentes tipos de organismos y diferentes circunstancias ambientales. Puede proceder muy rápidamente cuando la presión es muy grande, como por ejemplo, con bacterias expuestas a antibióticos, donde mutaciones resistentes a las drogas pueden surgir y extenderse a través de la población bacteriana en cuestión de meses. ¿Por qué es importante? La evolución se encuentra bajo ataque, particularmente en los Estados Unidos, por parte de cristianos fundamentalistas que pretenden que el “creacionismo” sea enseñando en las escuelas. Aunque la evolución posee un soporte unánime por parte de todos los profesionales científicos y se basa en evidencias muy sólidas, las encuestas muestran que el público estadounidense opina a favor del creacionismo. ¿Qué sigue en el futuro? Los biólogos aún tienen una gran cantidad de trabajo por hacer para conocer exactamente la historia de la evolución. Existen grandes preguntas por ser contestadas, como por ejemplo: ¿cómo se inició la vida?, ¿por qué la evolución se aceleró rápidamente durante algunos periodos geológicos? y ¿qué factores dieron nacimiento a la inteligencia humana? 2. Genes y ADN Darwin no poseía las herramientas para entender el mecanismo bioquímico de la evolución, pero la genética del siglo XX ha demostrado que la unidad básica de la herencia es el gen, el cual está hecho de ADN. Tenemos dos copias de cada uno de los aproximadamente 20.000 genes humanos, una copia heredada de cada padre; si una de estas copias es defectuosa, entonces la otra puede reemplazarla. Como Francis Crick y James Watson descubrieron en el año 1953, el ADN tiene una estructura de doble hélice: dos espirales interconectadas de unidades bioquímicas llamadas nucleótidos. Existen cuatro nucleótidos, conocidos por sus letras iniciales G, A, C y T (aquellos fanáticos de la película de ciencia ficción “Gattaca” se habrán percatado del uso de los nucleótidos en el titulo de la película, la cual contiene una trama relacionada con la genética). En un modelo molecular del ADN, se ven como una escalera retorcida (también referenciada en la misma película). El código genético es el mismo en todas las criaturas vivientes. Dicho código traduce la secuencia de nucleótidos del ADN en aminoácidos, los bloques de construcción de las proteínas. A su vez, las proteínas son las moléculas biológicas que realizan la mayoría del trabajo en nuestros cuerpos. Mutaciones aleatorias en el ADN, junto con la mezcla genética que se produce a través de la reproducción sexual, hacen posible las variaciones que impulsan la evolución. El núcleo de cada célula humana contiene seis mil millones de nucleótidos de ADN empaquetados en 46 cromosomas, que en conjunto forman el genoma. ¿Por qué es importante? Ahora que la secuencia de ADN del genoma humano es conocida, los científicos están empezando a interpretar las interminables cadenas de Gs, As, Cs y Ts; y descubrir cómo nuestros genes interactúan con nuestro ambiente para hacernos las personas que somos. ¿Qué sigue en el futuro? Los beneficios médicos de conocer el genoma humano están llegando más lento de lo que muchos entusiastas nos hicieron creer cuando el “Proyecto Genoma Humano” fue completado, hace 5 años, pero de todos modos están por llegar. El objetivo final es frecuentemente llamado medicina “personalizada” o “individualizada”, uniendo nuestro estilo de vida y los tratamientos para nuestros genes. 3. Big Bang Por medio siglo el Big Bang ha sido el modelo cosmológico estándar de nuestro universo. Éste sostiene que toda la materia y energía fueron originadas en una “singularidad”, un punto de infinita densidad y temperatura. Desde el momento del Big Bang, el universo se ha estado expandiendo y enfriando. Tres líneas principales de evidencia apoyan la teoría de Big Bang. Primero, las galaxias se están alejando de nosotros a velocidades proporcionales con su distancia, lo que sugiere la expansión desde un único punto. Segundo, el universo se encuentra impregnado de la “Radiación de Fondo de Microondas”, la cual se presume que es un tenue resplandor de la energía del Big Bang. Tercero, las cantidades de los elementos químicos más comunes, que los astrónomos observan en el espacio, corresponden de forma muy cercana con las extrapolaciones de la teoría del Big Bang. ¿Qué hubo antes del Big Bang? (En uno de los artículos relacionados pueden encontrar mi opinión personal al respecto) No existe ningún método científico para descubrirlo hasta el momento, pero esto no ha evitado que los cosmólogos, así como también los filósofos y teólogos, especulen al respecto (aunque a diferentes niveles, por supuesto). De acuerdo a una hipótesis popular, puede existir un número infinito de universos, cada uno de ellos con leyes físicas ligeramente diferentes; de este modo, un nuevo universo podría iniciarse desde una singularidad existente en uno de estos universos. ¿Qué nos depara el futuro? Una posibilidad es que todo lo existente vuelva a juntarse nuevamente en un “Big Crunch” (Gran Colapso), después de incontables miles de millones de años. Pero por el momento los cosmólogos creen que es más probable que nuestro universo continúe expandiéndose por siempre, convirtiéndose en una nada fría y desolada. ¿Por qué es importante? La historia pasada, la estructura actual y la perspectiva futura de nuestro universo tienen poco impacto en nuestra vida cotidiana en la Tierra, pero intelectualmente, la cosmología es uno de los campos más excitantes de la ciencia contemporánea. Descubrimientos recientes en astronomía sugieren que la materia ordinaria (también llamada bariónica) – en forma de planetas, estrellas y galaxias visibles – compone apenas el 4% de nuestro universo. El resto, conocido como materia oscura (22%) y energía oscura (74%), es todo un misterio. ¿Qué sigue en el futuro? La cosmología es una de las actividades científicas menos predecibles. Una nueva generación de telescopios, terrestres y en órbita, proveerá a los teóricos muchos más datos durante la próxima década. En qué medida mejorará esto nuestra comprensión del universo aún está por verse. 4. Relatividad Si Charles Darwin y su teoría de la evolución se volvieron los grandes símbolos de la ciencia del siglo XIX, entonces Albert Einstein y la relatividad juegan un rol similar para la ciencia del siglo XX. La teoría de la relatividad de Einstein fue publicada en dos partes, y ambas han tenido una inmensa influencia sobre el posterior desarrollo de la física y la cosmología. “La Relatividad Especial” (1905) demostró que los parámetros de tiempo y distancia no son absolutos, sino que dependen del movimiento del observador. La clave de la relatividad especial es la famosa formula e=mc², donde la “e” representa energía, “m” representa masa y “c” representa la velocidad de la luz. La formula implica que la masa y la energía pueden ser convertidas una en la otra, que la velocidad de la luz en el vacío es la misma para todos los observadores bajo todas las circunstancias, y que nada puede viajar más rápido que la luz (300.000 kilómetros por segundo). “La Relatividad General” (1915) incorporó la gravedad a la teoría, mostrando que los objetos masivos distorsionan el tejido del espacio-tiempo a través de sus campos gravitacionales. La Relatividad General superó su primera prueba pública durante un eclipse solar en 1919, cuando los telescopios mostraron cómo la luz de estrellas distantes era “doblada” por la gravedad del Sol, exactamente como la teoría lo había predicho. Otra predicción, confirmada mucho más recientemente, es la existencia de “agujeros negros” dentro de las galaxias, desde los cuales ni la materia ni la luz pueden escapar debido a la gran intensidad de la fuerza gravitacional. ¿Por qué es importante? Como la cosmología y el Big Bang, la relatividad es el marco intelectual de toda la ciencia actual. Pero además tiene aplicaciones prácticas en tecnología espacial; por ejemplo, la navegación por satélite funciona porque el Sistema de Posicionamiento Global (GPS) tiene en consideración la relatividad. Y escritores de ciencia ficción tienen que invocar los efectos relativistas para hacer posible el viaje a través del tiempo. ¿Qué sigue en el futuro? Nadie lo sabe. La gran meta aún no alcanzada de la física teórica es la combinación de la relatividad con la mecánica cuántica. Las dos teorías aún coexisten con dificultad y sin una base común. Algún día, vendrá otro “Einstein” con una gran teoría para unificarlas. 5. Mecánica Cuántica La mecánica cuántica creció junto a la relatividad en los comienzos del siglo XX. En todo caso, la mecánica cuántica posee aún un mayor alcance que la relatividad, y es aún más difícil de explicar. Dos citas contradictorias de dos famosos físicos pueden resumir su rareza y complejidad. Niels Bohr: “Si la mecánica cuántica no te ha impactado profundamente, entonces no la has entendido”. Richard Feynman: “Creo que puedo decir con seguridad que nadie entiende la mecánica cuántica”. Mientras que los efectos de la relatividad se sienten principalmente a gran escala, estudiada por astrónomos y cosmólogos, la mecánica cuántica es más importante cuando las cosas son extremadamente pequeñas. La primera idea clave de la teoría cuántica es que la energía y la materia no son continuas, sino que vienen en paquetes pequeños y discretos denominados “cuantos”. La segunda es la denominada “dualidad onda-partícula”: todas las partículas subatómicas pueden ser consideradas como ondas, así también como partículas. La luz en sí misma es al mismo tiempo una corriente de partículas (denominadas “fotones”) y una serie de ondas. La consecuencia más famosa de la dualidad onda-partícula es el principio de incertidumbre, formulado originalmente por Werner Heisenberg en 1927, que pone un límite a cuanto conocimiento podemos tener sobre un objeto cuántico. Es imposible medir con precisión y simultáneamente la posición y el momento de una partícula; lo mejor que podemos hacer es definir una probabilidad estadística de dónde una partícula, como un electrón, es probable que se encuentre. ¿Por qué es importante? Los efectos cuánticos son importantes en la electrónica y la nanotecnología, y se volverán mucho más importantes a medida que avance la miniaturización. ¿Qué sigue en el futuro? La aplicación más importante en el futuro a medio plazo – por ejemplo, 30 años en el futuro – puede ser la computación cuántica, la cual usará efectos cuánticos para producir ordenadores mucho más potentes que los actuales sistemas basados en silicio. Una perspectiva práctica mucho más lejana es el teletransporte, es decir, la transferencia instantánea de materia de un lugar al otro sin la necesidad de viajar a través del espacio y el tiempo convencional. 6. Radiación “Radiación” se ha convertido en una de las palabras más aterradoras de la ciencia, debido a que se encuentra asociada con grandes peligros, como materiales radiactivos, accidentes nucleares y armas futuristas. A pesar de que la radiación puede ser mortal, no hay nada de nuevo en ello; la radiación es universal y la vida depende de ella. Todos los diferentes tipos de radiación constan de energía que viaja a través del espacio. La radiación electromagnética es esencialmente ondas de luz, que pueden variar en frecuencia a lo largo del espectro, desde las ondas de radio, pasando por la luz visible y hasta los rayos gamma. La radiación de partículas está compuesta de neutrones, protones o electrones. Una diferencia importante está basada en el nivel de energía de la radiación. La radiación más poderosa es conocida como “ionizante”, porque crea iones al remover electrones de los átomos. Esto incluye rayos X, rayos gamma y partículas subatómicas emitidas por isótopos radioactivos en el momento que se desintegran. La radiación menos poderosa es “no ionizante”. Aunque la radiación ionizante es, en principio, más dañina para la salud que la radiación no ionizante, el nivel de energía no es el único factor a tomar en consideración. También deben considerarse la intensidad o el brillo. Una intensa fuente de radiación no ionizante, como una fuente de luz laser de gran alcance, puede ser mucho más peligrosa que un trozo de mineral radiactivo que emite, de vez en cuando, algunas partículas ionizantes. ¿Por qué es importante? La tecnología que utiliza la radiación impregna a nuestra sociedad industrial moderna, desde la transmisión de radio y televisión hasta las maquinas de rayos X. Pero el miedo a la radiación es un motivo importante por el cual los gobiernos encuentran dificultosa la creación de nuevas centrales de energía nuclear. ¿Qué sigue en el futuro? La tecnología médica se beneficiará enormemente durante los próximos años a partir de nuevas formas de usar la radiación para “ver” dentro del cuerpo humano. 7. Átomos y Reacciones Nucleares El átomo es el componente básico de la química. Su nombre proviene del griego “a-tomos”, que significa indivisible, aunque en realidad un átomo puede ser dividido en partículas aún más pequeñas. Tiene un núcleo formado por protones cargados positivamente y neutrones eléctricamente neutros, rodeado por una nube de electrones cargados negativamente. (El hecho de que los protones y neutrones estén hechos de partículas subatómicas aún más pequeñas, llamadas “quarks”, no importa demasiado en el mundo cotidiano). Las características químicas de un átomo dependen principalmente del número de protones en su núcleo – su número atómico – el cual lo define como un elemento químico. La mejor representación de los elementos, organizados por numero atómico y denotados por símbolos de una o dos letras, es la tabla periódica de los elementos creada originalmente por Dmitri Mendeleev en el siglo XIX. Cada elemento puede existir como isótopos diferentes, dependiendo de cuantos neutrones posea. El núcleo solo puede permanecer estable hasta un cierto tamaño. Si se vuelve demasiado grande, o si el balance entre protones y neutrones es incorrecto, entonces el átomo se someterá a la desintegración radiactiva y se dividirá en pedazos más pequeños. El ejemplo más simple es el elemento número 1, el hidrógeno. Tiene dos isótopos estables, en los cuales el núcleo contiene o un protón solo por su cuenta (protio), o un protón junto a un neutrón (deuterio); el tercer isótopo (tritio) es una inestable y radioactiva combinación de un protón con dos neutrones. La mayoría de los elementos hasta el numero 83 (bismuto) tienen al menos un isótopo estable. Los elementos más pesados, como el uranio (92) y el plutonio (94) existen sólo en forma radioactiva. Las reacciones nucleares que, o bien unen átomos ligeros (fusión) o dividen átomos pesados (fisión), pueden liberar enormes cantidades de energía; y pueden hacerlo de manera repentina, como en las armas nucleares, o más gradualmente, como en las centrales de energía. ¿Por qué es importante? La energía nuclear no ha cumplido con su promesa inicial, medio siglo atrás cuando las primeras centrales de energía atómica empezaban a funcionar y los entusiastas tuvieron una visión de electricidad de origen nuclear “demasiado barata para medirla”. Pero la energía nuclear es un ingrediente clave en el balance de energía del mundo, y por desgracia, parece que las armas nucleares están aquí para quedarse. ¿Qué sigue en el futuro? Toda la energía nuclear en la actualidad depende de la fisión. Sin embargo, la gran esperanza es la fusión nuclear, el objeto de un experimento de 10 mil millones de dólares, denominado “Reactor Experimental Termonuclear Internacional” (ITER), que está bajo construcción en Francia. Hasta el momento, conocemos un único lugar donde se consigue producir la fusión nuclear con éxito: el núcleo de las estrellas. 8. Moléculas y Reacciones Químicas En la Tierra, la mayoría de los átomos no existen por sí mismos, sino que se unen con otros átomos en forma de moléculas. O usando una terminología diferente, podemos decir que la mayoría de los elementos se combinan para formar compuestos. La química se trata acerca de las reacciones que forman y reorganizan los enlaces entre los átomos. La química orgánica se concentra en el carbono, el cual puede formar una mayor variedad de compuestos que cualquier otro elemento. Las moléculas más importantes para la vida, las proteínas y el ADN, se basan en largas cadenas de átomos de carbono unidos a otros elementos, particularmente hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. Todas las reacciones químicas implican un cambio en la energía. La mayoría de ellas liberan energía, usualmente en forma de calor; nuestros cuerpos son calentados por las reacciones orgánicas basadas, en última instancia, en la oxidación de los alimentos que comemos. (Algunas pocas reacciones liberan energía en forma de luz en lugar de calor, una propiedad que ha sido explotada por las luciérnagas y los gusanos brillantes). Por otro lado, las reacciones “endotérmicas” absorben energía del ambiente (es por esto que los paquetes enfriadores comerciales pueden enfriar una bebida en pocos minutos). La mayoría de las reacciones químicas necesitan un empujón para iniciarse. Este es proporcionado por un “catalizador”, una sustancia que acelera las reacciones sin ser consumida por éstas. Las enzimas son catalizadores biológicos de los cuales depende la vida. ¿Por qué es importante? Todos estamos hechos de compuestos químicos, y cada aspecto de la biología se basa en las reacciones químicas. Industrias basadas en la química incluyen aceites y productos petroquímicos, productos farmacéuticos y biotecnología, procesamiento de alimentos y pinturas. ¿Qué sigue en el futuro? Aunque la química es una ciencia relativamente madura, los químicos siguen descubriendo formas diferentes y más eficientes de producir reacciones. Estas podrán sintetizar nuevos materiales, desde plásticos a productos farmacéuticos, produciendo menos desechos que hoy en día. 9. Información digital El mundo de la computación, las telecomunicaciones y la electrónica se ha vuelto digital. Toda clase de información, sea que se trate de la voz humana, una imagen de televisión o un programa de computadora, es almacenada y procesada como cadenas de dígitos binarios o “bits” (ceros y unos). El mundo real, en contraste, trabaja con señales analógicas: sus imágenes y sonidos no son una serie de números, sino que varían continuamente en el espacio y el tiempo. La conversión del mundo analógico en señales digitales implica una cierta pérdida de información, ya que la digitalización significa tomar una muestra del original en lugar de transmitirlo completo. Sin embargo, esta pérdida es un precio que vale la pena pagar, puesto que los datos digitales son mucho más fáciles de transmitir, almacenar y procesar electrónicamente. Piensen en una grabación analógica de música de alta calidad en vinilo. Esta puede proporcionar una experiencia auditiva imposible de igualar por un CD digital, siempre y cuando el disco sea nuevo y no esté dañado. Pero el uso frecuente distorsiona y degrada las señales analógicas en el vinilo, mientras que un CD con bits digitales apenas pierde algo de calidad de sonido. En radiodifusión y telecomunicaciones, la gran resistencia de las señales digitales a la decoloración, la estática y la distorsión es aún más importante, y también lo es el hecho de que las transmisiones digitales ocupen menos ancho de banda que las analógicas. En la práctica, toda la computación moderna es digital, por lo tanto cualquier información que se introduce en un ordenador debe ser digital también. ¿Por qué es importante? La electrónica de consumo ha pasado a ser completamente digital. En el Reino Unido, todas las emisiones de televisión son digitales en el 2012, y los viejos televisores son inútiles sin una caja electrónica para convertir las señales digitales en analógicas. ¿Qué sigue en el futuro? Millones de científicos, ingenieros electrónicos y especialistas en tecnología de la información en todo el mundo están desarrollando nuevas formas de utilizar y procesar los datos digitales – desde ordenadores super rápidos hasta dispositivos móviles que harán todo lo imaginable. 10. Estadística significativa Los investigadores necesitan un método estadístico para determinar si las relaciones aparentes son reales o fruto de la casualidad. ¿Un nuevo fármaco trata una enfermedad mejor que un placebo? ¿La educación pre-escolar mejora el rendimiento académico posterior? ¿El calentamiento global está incrementando la cantidad de lluvias? Las técnicas matemáticas para determinar la probabilidad de que el resultado de un experimento sea producto de un accidente estadístico en lugar de un efecto real han estado disponibles desde 1920. Esto se denota con el símbolo p. El límite para aceptar un resultado como genuino – o “estadísticamente significativo” – varía a través de las diferentes ciencias, pero en los estudios biomédicos el umbral superior de p suele establecerse en un 5% o 0,05; en otras palabras, la probabilidad de que el resultado se haya producido por azar debe ser menor que 1 en 20. Por supuesto, los valores más bajos de p aumentan la confianza de que el estudio haya detectado un efecto real; p menor que 0,001 es algunas veces llamado “altamente significativo”. Pero es importante recordar que en este contexto “significativo” es un término estadístico. No significa necesariamente que el resultado es significativo en un sentido más fundamental o que el estudio estuviese bien diseñado y realizado correctamente. Hay muchas formas en que un resultado estadísticamente significativo puede ser malinterpretado. Una de ellas es la falta de consideración de factores ocultos o desconocidos no incluidos en el análisis estadístico, lo cual influye en el resultado. Por ejemplo, una investigación sobre el efecto de la religión en la salud encontró que la asistencia a la iglesia se asoció con una reducción significativa en la mortalidad; pero un factor de sesgo potencial, no considerado en el estudio, fue el hecho de que las personas con mayor riesgo de morir se encontraban demasiado enfermas para concurrir a las misas. ¿Por qué es importante? El análisis estadístico, si se lleva a cabo correctamente, es la forma más rigurosa y objetiva para evaluar que tan bien se ajusta la evidencia a una teoría. ¿Qué sigue en el futuro? Algunos críticos afirman que la ciencia contemporánea pone a la estadística significativa en un pedestal que no merece. Pero a nadie se le ha ocurrido una forma alternativa de evaluar los resultados experimentales que sea tan simple o de aplicación tan general.

¿Cómo se originó el universo? Por un lado está la teoría ampliamente aceptada del Big Bang, la Gran Explosión, según la cual el universo era originalmente algo extremadamente denso, pequeño y caliente, que en cuestión de décimas de segundo se expandió y se enfrió radicalmente, y aún continúa expandiéndose. Algo así como una torta de pasas en el horno que crece separando las pasas (o galaxias) unas de otras. Pero hay expertos que proponen un modelo nuevo según el cual el origen no fue una única Gran Explosión, sino muchas. Una continua cadena de universos que se suceden y repiten unos a otros, pero sin ser réplicas exactas de los anteriores. En cuanto a la edad del universo, las observaciones recientes sugieren que tiene entre 13.5 y 14 mil millones de años. ¿Cuál es el futuro del universo? Según la nueva teoría de los universos que se continúan, el universo no morirá, sino que seguirá repitiéndose. ¿O tal vez será un universo frío y oscuro, a medida que las galaxias y estrellas se separan unas de otras y su luz y calor se pierden en las tinieblas, expandiéndose eternamente y enfriándose hasta llegar a un estado de frío absoluto, donde las moléculas no tienen energía para realizar el menor movimiento? ¿O será un universo que, tras expandirse, llegará a un momento en el que se comenzará a colapsar sobre sí mismo y entonces el problema será a la inversa? Últimamente hay otras teorías que hablan de un Big Rip (Gran Rasgadura), en el que la tasa de expansión sería tan tremenda que los grupos de galaxias, las estrellas, la energía oscura y todo lo demás se convertiría en una especie de tela que es estirada hasta rasgarse. ¿Existen universos alternativos o múltiples? Una teoría postula que podría existir un universo alternativo de materia oscura al mismo tiempo que éste, pero no lo podríamos alcanzar. La mejor forma de imaginarlo es pensar en una ventana de vidrio doble con una mosca en medio. La mosca no puede cruzar de un lado al otro, igual que nosotros no podemos cruzar de un universo a otro. Estos dos universos estarían atraídos uno al otro por la fuerza de la gravedad y eventualmente colisionarían. Al hacerlo, crearían una Gran Explosión. Esto implicaría que ahora mismo están sucediendo cosas que ayudarán a crear otro universo en el futuro. Por otro lado, hay varias hipótesis de universos múltiples en la física cuántica y la cosmología, en las cuales las constantes físicas y la naturaleza de cada universo son distintas. Por ejemplo, el "universo burbuja" es una serie infinita de universos abiertos con diferentes constantes. ¿Cuál es la geometría del universo? Según Einstein, el universo es un continuo en el tiempo-espacio que podría adoptar tres formas, según el contenido de materia y energía: Forma esférica (curvatura positiva). Viaje en una dirección y eventualmente regresará al punto de partida. Sin energía oscura, este universo detendrá su expansión y se colapsará sobre sí mismo. Con ella, la expansión continuará. Plano (sin curvatura). El viajero nunca regresará a su punto de partida. Incluso sin energía oscura, este universo continuará expandiéndose eternamente, aunque cada vez más lentamente. Con la energía oscura, la expansión se acelerará cada vez más. Según las últimas observaciones, esta es la forma de nuestro universo. Forma de silla de montar (curvatura negativa). El viajero nunca regresará. La expansión apenas desacelerará, incluso sin la presencia de la energía oscura. ¿Cuáles son los componentes del universo? Las estrellas, los asteroides, los planetas, el polvo cósmico, los elusivos neutrinos, el helio, el hidrógeno y todo lo que podemos ver a nuestro alrededor conforman una mínima parte de lo que es el universo. El 95% restante está ocupado por la extraña materia oscura y la aún más incomprensible la energía oscura. ¿Qué es la expansión cósmica? La aceleración cósmica es la observación de que el universo parece estar expandiéndose a una tasa acelerada. En 1988 las observaciones de las estrellas llamadas Supernovas tipo 1A sugirieron que esta expansión se acelera cada vez más. La expansión del universo fue propuesta y demostrada por Edwin Hubble, al determinar la distancia a varias galaxias y comprobar que las más lejanas estaban corridas hacia el rojo, es decir, se estaban alejando de nosotros. Las observaciones más precisas hasta el momento, realizadas con el WMAP y el Telescopio Espacial Hubble, apuntan a una velocidad de expansión de entre 70 y 72 kilómetros por segundo. ¿Qué es la radiación cósmica de fondo? Es una radiación de microondas antiquísima que permea todo el universo, y que se considera como los rescoldos que quedaron después de la Gran Explosión. Fue descubierta accidentalmente por dos astrónomos de los Laboratorios Bell, Arno Penzias y Robert Wilson. Sus medidas, combinadas con el descubrimiento de Hubble de que las galaxias se alejan de nosotros, son una fuerte evidencia para la teoría de la Gran Explosión. ¿Qué es la materia oscura? Es una forma de materia hipotética que tiene más masa que la materia visible, pero que a diferencia de ésta última no interactúa con la fuerza electromagnética. Los científicos infieren su presencia porque tiene efectos gravitacionales en la materia visible. Por ejemplo, las velocidades de rotación de las galaxias, las velocidades orbitales de las galaxias dentro de los cúmulos y la distribución de las temperaturas de los gases de las galaxias apuntan a que tiene que haber algo allí algo más. Hay más materia en los cúmulos de galaxias de la que podríamos esperar de las galaxias y el gas caliente que podemos ver. Al parecer, el 30% del universo está compuesto de materia oscura. Descubrir su naturaleza es una de las metas más importantes de la astronomía moderna. ¿Qué es la energía oscura? Esta es la Meca y quizás el mayor misterio de la cosmología actual. La energía oscura es una presencia misteriosa que ofrece la mejor explicación hasta el momento acerca de por qué el universo se expande a una tasa acelerada. En el modelo actual de la cosmología, la energía oscura conforma el 70% del total de la masa-energía del universo. Existen dos modelos según los cuales la energía oscura o bien permea el universo de forma heterogénea o bien cambia de densidad y energía en ciertos momentos/lugares. Los científicos concuerdan en que tiene baja densidad (10-29 gramos por centímetros cúbico) y no interactúa con las fuerzas fundamentales, excepto con la gravedad. ¿Cómo nace y cómo muere una estrella? Las galaxias contienen nubes de polvo y gas llamadas nebulosas. Si una nebulosa crece suficiente, su gravedad vence a la presión del gas y la nube comienza a colapsarse hasta alcanzar suficiente temperatura para fundir (o quemar) el hidrógeno. La energía liberada detiene la contracción y se pierden las capas externas del gas. Lo que queda es una bola incandescente, compuesta principalmente de hidrógeno, iluminada por las reacciones de fusión de su núcleo. Es decir, una estrella. Cuando se le agota su combustible, la estrella comienza a declinar. El núcleo se convierte mayoritariamente en helio e inicia el colapso, al mismo tiempo que las regiones exteriores son empujadas hacia afuera. La estrella se vuelve más fría y más brillante: es una gigante roja. Si la estrella es grande, comenzará el ciclo de nuevo quemando el helio. Si es masiva, entrará en una tercera etapa, quemando carbón. Y si es realmente enorme, quemará hierro. ¿Qué es una supernova y para qué sirve? Es una estrella de entre 5 y 10 veces la masa del sol que, después de quemar hidrógeno, helio y carbón para mantenerse viva, recurrirá al hierro. Pero la fusión de hierro no libera energía, sino que la absorbe. Entonces el núcleo se enfría, toda fusión cesa, y la pobre estrella implota. Y después, explota. Esta explosión es el acto de violencia más grandioso del cosmos. Una sola supernova puede ser más brillante que una galaxia entera durante unos días. Después de esta fase, el núcleo puede terminar convertido en una enana blanca, en una estrella de neutrones o en un agujero negro. Las supernovas se usan para determinar la distancia a la que está otra galaxia y su velocidad de expansión. ¿De dónde vienen los rayos cósmicos más energéticos? Las observaciones del Observatorio de Rayos Cósmicos Pierre Auger, en Argentina, en 2007 apuntan a que una de las fuentes de estos rayos es el núcleo activo de las galaxias, o sea los agujeros negros. El 90% de los rayos cósmicos son protones, el 9% son núcleos de helio, mientras que el 1% restante son electrones. Gracias a la baja densidad de la materia del espacio, estas partículas logran viajar en una pieza, hasta que colisionan con otras partículas en nuestra atmósfera, causando chubascos cuya energía y composición se mide en varios observatorios astronómicos. ¿Cuántas galaxias hay y cómo se formaron? Existen unos 100 mil millones (10011) de galaxias. Ahora bien, el proceso detallado de su formación es otra de las preguntas abiertas de la astronomía. Hay varias teorías según las cuales estructuras pequeñas como cúmulos globulares se fueron uniendo unas a otras bajo las fuerzas gravitacionales. En otros modelos, varias protogalaxias se formaron en un gran colapso simultáneo que podría durar cien millones de años. ¿Qué pasa cuando chocan dos galaxias? Es muy común que las galaxias choquen e interactúen unas con otras. De hecho, se cree que las colisiones y uniones entre galaxias son uno de los principales procesos en su evolución. La mayoría de las galaxias han interactuado desde que se formaron. Y lo interesante es que en esas colisiones no hay choques entre estrellas. La razón es que el tamaño de las estrellas es muy pequeño comparado con la distancia entre ellas. En cambio, el gas y el polvo sí interactúan de tal manera que incluso llegan a modificar la forma de la galaxia. La fricción entre el gas y las galaxias que chocan produce ondas de choque que pueden a su vez iniciar la formación de estrellas en una región dada de la galaxia. ¿Todavía se están creando galaxias? Las últimas observaciones indican que sí. La mayoría de las galaxias fueron creadas temprano en la historia del universo, y los astrónomos pensaban que galaxias grandes como la Vía Láctea, que tiene 12.000 millones de años, ya no podían nacer. Pero el telescopio espacial GALEX (Galaxy Evolution Explorer) de la NASA, lanzado en 2003, ha detectado varias galaxias que parecen tener entre cien millones y mil millones de años. Es decir, unos bebés. ¿Cuándo dejarán de nacer estrellas? Se espera que la era actual de formación de estrellas continuará durante otros cien mil millones de años. Después la “era estelar” comenzará a declinar durante cien trillones de años (1013–1014 años), a medida que las estrellas más pequeñas y de vida más larga, las diminutas enanas rojas, se apaguen. Al final de la “era estelar”, las galaxias estarán compuestas de objetos compactos: enanas pardas, enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros. ¿Qué es la antimateria y por qué hay tan poquita? La antimateria es algo real y comprobado. Todas las partículas elementales tienen una contraparte con la misma masa pero carga opuesta. Por ejemplo, la antipartícula de un electrón (carga negativa) es un positrón (carga positiva). Cuando una partícula choca contra su antipartícula ambas se destruyen, liberando un estallido de energía conocido como rayo gamma. La antimateria tiene usos médicos prácticos en la tomografía de emisión de positrones (PET). Y podría usarse como combustible de naves espaciales. En las etapas iniciales de formación del Universo existían pares de partículas-antipartículas de todas clases que eran continuamente creados y destruidos en colisiones. Pero en un momento dado, una reacción llamada bariogénesis violó esta simetría, causando un pequeño exceso de quarks y leptones sobre los antiquarks y antileptones. Desde entonces, nuestro universo está dominado por la materia “normal”. ¿Qué son los agujeros negros? ¿Cómo se forman? Son objetos muy prevalentes en el universo y tan densos que nada escapa de su atracción gravitacional. Por lo general se forman cuando una estrella se convierte en supernova: su núcleo explota y no existe una fuerza conocida que pueda detener la inmensa gravedad que se cierne sobre él. Se cree que casi todas las galaxias contienen agujeros negros en su centro, millones y miles de millones más masivos que nuestro sol. Algunos de ellos son los objetos más violentos y energéticos del universo: al absorber estrellas, polvo y gases, estos agujeros negros disparan jets de radio y emiten puntos de luz sumamente intensos llamados cuásares ("fuentes de radio casi estelares". Otros, con frecuencia los más viejos (como el que yace en el centro de la Vía Láctea), son tragones más calmados. No podemos observar directamente a los agujeros negros, pero sí vemos el efecto que producen sobre el material que los rodea. ¿Mueren los agujeros negros? ¿Se evaporan? Las investigaciones de expertos como Stephen Hawking parecen indicar que los agujeros negros no capturan la materia por siempre, sino que a veces hay “goteos” lentos, en forma de una energía llamada radiación de Hawking. Eso significa que es posible que no tengan una vida eterna. Los agujeros se van achicando y sucede que la tasa de radiación aumenta a medida que la masa de agujero disminuye, de tal manera que el objeto irradia más intensamente a medida que se va desvaneciendo. Pero nadie está seguro de lo que sucede durante las últimas etapas de la evaporación de un agujero negro. Algunos astrónomos piensan que permanece un diminuto remanente. En general, el concepto de la evaporación de agujeros negros sigue siendo más bien especulativo. ¿Qué pasa cuando chocan dos agujeros negros? Cuando dos galaxias se unen, sus agujeros negros supermasivos (miles de millones el tamaño del sol) eventualmente tienen que interactuar, ya sea en un violento impacto directo o acercándose hacia el centro hasta tocarse uno con otro. Y es ahí donde las cosas se ponen interesantes. En vez de acercase de buena manera, las fuerzas de ambos monstruos son tan extremas que uno de ellos es pateado fuera de la galaxia recién unida a una velocidad tan tremenda que nunca puede regresar. Por su parte, el agujero que da la patada recibe una enorme cantidad de energía, que inyecta en el disco de gas y polvo que lo rodea. Y entonces este disco emite un suave resplandor de rayos X que dura miles de años. El choque de dos agujeros negros es un evento rarísimo. ¿Qué es un agujero blanco? Las ecuaciones de la relatividad general tienen una interesante propiedad matemática: son simétricas en el tiempo. Eso significa que uno puede tomar cualquier solución a las ecuaciones e imaginar que el tiempo fluye a la inversa, en lugar de hacia delante, y obtendrá otro grupo de soluciones a las ecuaciones, igualmente válidas. Aplicando esta regla a la solución matemática que describe a los agujeros negros, se obtiene un agujero blanco. Puesto que un agujero negro es una región del espacio de la cual nada puede escapar, la versión opuesta es una región del espacio hacia la cual no puede caer nada. De hecho, así como un agujero negro sólo puede tragarse las cosas, un agujero blanco sólo las puede escupir. Los agujeros blancos son una solución matemática perfectamente válida a las ecuaciones de la relatividad general. Pero eso no significa que realmente exista uno en la naturaleza. ¿Existe el Bosón de Higgs y tiene los secretos del Universo? El bosón de Higgs o partícula de Higgs es una partícula elemental propuesta en el Modelo estándar de física de partículas. Recibe su nombre en honor a Peter Higgs quien, junto con otros, propuso en 1964, el hoy llamado mecanismo de Higgs, para explicar el origen de la masa de las partículas elementales. El Higgs constituye el cuanto del campo de Higgs, (la más pequeña excitación posible de este campo). Según el modelo propuesto, no posee espín, carga eléctrica o de color, es muy inestable y se desintegra rápidamente, su vida media es del orden del zeptosegundo. En algunas variantes del Modelo estándar puede haber varios bosones de Higgs. La existencia del bosón de Higgs y del campo de Higgs asociado serían el más simple de varios métodos del Modelo estándar de física de partículas que intentan explicar la razón de la existencia de masa en la partículas elementales. Esta teoría sugiere que un campo impregna todo el espacio, y que las partículas elementales que interactúan con él adquieren masa, mientras que las que no interactúan con él, no la tienen. En particular, dicho mecanismo justifica la enorme masa de los bosones vectoriales W y Z, como también la ausencia de masa de los fotones. Tanto las partículas W y Z, como el fotón son bosones sin masa propia, los primeros muestran una enorme masa porque interactúan fuertemente con el campo de Higgs, y el fotón no muestra ninguna masa porque no interactúa en absoluto con el campo de Higgs. El bosón de Higgs ha sido objeto de una larga búsqueda en física de partículas. Si se demostrara su existencia, el modelo estaría completo. Si se demostrara que no existe, otros modelos propuestos en los que no se involucra el Higgs podrían ser considerados. El 4 de julio de 2012, el CERN anunció la observación de una nueva partícula «consistente con el bosón de Higgs», pero se necesita más tiempo y datos para confirmarlo. ¿Tienen los protones una vida finita? Las Grandes Teorías Unificadas de la física de partículas predicen que el protón tiene una vida finita. La física de cómo un protón se desintegra espontáneamente está estrechamente relacionada con la física de la Gran Explosión, y con la diferencia entre la cantidad de materia y antimateria existente en el universo. El descubrimiento de esta desintegración espontánea del protón sería uno de los más fundamentales de la física y la cosmología. Su respuesta podría llegar con un gran detector internacional subterráneo que Europa intenta diseñar. ¿Qué son las ondas gravitacionales? Una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fue predicha por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. Aunque la radiación gravitacional no ha sido medida directamente, su existencia se ha demostrado indirectamente, y se piensa que podría estar ligada a violentos fenómenos cósmicos. Una sofisticada antena interferométrica espacial llamada LISA, que será puesta en órbita en la próxima década, se dedicará a detectar y analizar las ondas gravitacionales. ¿Qué son las lentes gravitacionales y para qué se usan? Las lentes gravitacionales son curvaturas en el espacio tiempo que rompen la luz de las estrellas en espejismos dobles, triples y cuádruples desde el comienzo del tiempo. Imagine un objeto brillante que esté muy lejos de la Tierra, digamos a 10.000 millones de años luz de distancia. Si no hay nada entre usted y ese objeto, usted verá (con un súper-telescopio) sólo una imagen. Pero si una galaxia masiva o un cúmulo de galaxias bloquea la vista directa de esa otra estrella, la luz del objeto lejano se doblará siguiendo el campo gravitacional alrededor de la galaxia. Es decir, la gravedad de la galaxia que está delante actúa como un lente para reorientar los rayos de luz. Pero en lugar de crear una sola imagen del objeto distante, esta lente crea imágenes múltiples del mismo objeto. Las lentes gravitacionales se usan como telescopios naturales para detectar esos objetos sumamente viejos y lejanos, así como para estudiar la geometría y expansión del universo. ¿Hay vida extraterrestre? Hasta el momento ninguna sonda espacial o telescopio ha hallado rastros concretos de vida tal como la conocemos en la Tierra. El debate sobre la vida extraterrestre está dividido entre quienes piensan que la vida en la Tierra es sumamente compleja, por lo que es poco probable que exista algo semejante a nosotros en otro planeta, y aquellos que señalan que los procesos y elementos químicos involucrados en las criaturas terrestres son muy comunes en todo el universo, y que lo único que hay que buscar son las condiciones adecuadas. Para estos últimos, es bastante probable que exista vida similar a la nuestra en otros mundos, planetas extrasolares en cuya búsqueda nos hallamos enfrascados. ¿La vida llegó a la Tierra en un asteroide? Para los astrobiólogos que estudian la posibilidad de vida en otros mundos, los viajes interplanetarios no tienen por qué ser el privilegio de cometas, polvo cósmico o sondas espaciales con o sin gente dentro. No es descabellado, dicen, pensar que existan o hayan existido otros cosmonautas allá afuera: Vaqueros que viajan a lomo de asteroides, polizones que se esconden entre los dobleces de un traje espacial, y hasta criaturas infelices desplazadas de sus mundos por colisiones brutales. Todas estas formas de vida diminutas podrían haber rebotado entre un planeta y otro, llevadas de aquí para allá como hojas al viento por la brutal meteorología cósmica. Vista así, la vida en la Tierra podría perfectamente provenir de Marte… o viceversa. O quizás de la luna Europa, o por qué no, de Titán. O tal vez la espora con la chispa de la vida provino del otro lado de la nube de asteroides Oort. Ésta es la teoría de la Panspermia. ¿Puede haber vida sin agua? El agua y la vida que conocemos son inseparables. No se ha visto aún a ningún organismo existir sin agua, ya que las células necesitan agua para rodear sus membranas. Sin embargo, sí hay formas de vida -unos cuantos animales, plantas y un número desconocido de microbios- que se las arreglan para sobrevivir durante largos períodos de tiempo sin el líquido. Pueden disecarse como un papel y permanecer así durante horas o décadas, para revivir inmediatamente al entrar en contacto con el agua. Las preguntas sin resolver acerca de estos seres tan especiales son dos: ¿cómo toleran esta sequía interior de sus cuerpos? y ¿por qué no son más comunes? ¿Es Júpiter una estrella fallida? Cualquiera diría, observando nuestro Sistema Solar desde lejos, que Júpiter y el Sol son los dos únicos objetos aquí. Este planeta es enorme, pero a pesar de esa enormidad aún es mil veces más pequeño que el sol. Para ser una estrella, Júpiter tendría que ser 80 veces más grande. Porque ser masivo es la única manera de generar suficiente calor interno que permita las reacciones de fusión termonuclear o la energía que les da su luz a las estrellas. Y como eso nunca va a suceder, por eso se dice que Júpiter es una estrella fallida. ¿Guardan los neutrinos los secretos del cosmos? El Modelo Estándar de la Física predecía que los neutrinos no tenían masa. Pero resulta que sí la tienen, según un descubrimiento de la pasada década. Es más, los neutrinos vienen en varios "sabores" y pueden oscilar, o cambiar de identidad. Eso significa que estas interesantes partículas son la primera prueba confiable de fenómenos que están por fuera del modelo estándar. Los detectores de neutrinos del futuro tienen la misión de contestar otros interrogantes sobre estas partículas. Por ejemplo, ¿qué nos dicen estos cambios de identidad acerca de los procesos que generan calor en el interior de la Tierra? ¿Tienen claves sobre las explosiones de las supernovas? ¿Son los neutrinos sus propias antipartículas?