Desmenuzan El Origen Del Universo

10-Septiembre-2008 Desmenuzan el origen del Universo EFE (07:26 a.m.) El acelerador de partículas avanza en su búsqueda para recrear las condiciones del Big Bang Ginebra.- Un haz de millones de protones fue lanzado hacia el acelerador LHC del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) a las 12.30 hora local (10.30 GMT) en sentido contrario al primer haz que fue inyectado esta mañana y que logró con éxito dar una vuelta completa. Si el primer haz circuló por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el sentido de las agujas del reloj, y tardó cerca de una hora en recorrer los 27 kilómetros del anillo circular subterráneo, el segundo fue lanzado en dirección contraria. "Si conseguimos que este segundo haz haga un círculo completo en el sentido contrario habremos conseguido más de los que teníamos previsto para el día de hoy", dijo a Efe la física española Teresa Rodrigo, que trabaja en el experimento CMS del acelerador, uno de los cuatro detectores gigantes del LHC, situado en la frontera suizo-francesa. En principio, el objetivo para hoy era conseguir que los protones circularan de manera estable por el acelerador, el más potente construido nunca, a una velocidad mucho menor de la que tendrán en los próximos meses, cuando la máquina funcione a pleno rendimiento y se intente la colisión frontal de partículas. Rodrigo explicó que, después de haber circulado a lo largo de todo el túnel del acelerador, el primer haz de protones ya fue extraído de la máquina. El éxito de la primera prueba del funcionamiento del Gran Colisionador, tras lograr que el primer haz diera una vuelta completa, fue acogido con aplausos por las decenas de científicos presentes en la sala de control del organismo, que incluso descorcharon botellas de champán. "Hoy es un día histórico. Por primera vez se ha conseguido que, en una hora, el acelerador aceptara las partículas y éstas circularan", señaló en una conferencia de prensa el director general del CERN, Robert Aymar, tras el éxito del primer lanzamiento. Aunque se consiga que el haz que circula en sentido contrario dé una vuelta completa, hoy no se producirán colisiones de partículas ni se recrearán las condiciones del Big Bang, puesto que no habrá lanzamientos simultáneos en las dos direcciones ni se ha llegado todavía a la velocidad cercana a la de la luz ¿Qué es el Big Bang? Reuters (10:03 a.m.) El experimento científico del siglo busca hacer chocar dos haces de partículas a una velocidad cercana a la de la luz El Consejo Europeo para la Investigación Nuclear, conocido como CERN, lanzó el miércoles un experimento para recrear las condiciones generadas a partir del Big Bang, que según los científicos dio nacimiento al universo. Su Gran Colisionador de Hadrones (LHC por su sigla en inglés) busca hacer chocar dos haces de partículas a una velocidad cercana a la de la luz. Científicos planean circular un haz en una dirección

alrededor del acelerador el 10 de septiembre y luego enviar haces en ambas direcciones para provocar colisiones. A continuación hay algunos datos sobre el Big Bang y el experimento de colisión de partículas del CERN: * RECREANDO EL BIG BANG: — El colisionador busca simular las condiciones que se dieron milésimas de segundos después del Big Bang, que creó el universo hace alrededor de 13 mil 700 millones de años. — Las colisiones serán registradas en computadoras del CERN y laboratorios de todo el mundo por científicos que buscarán, entre otras cosas, la partícula que hizo posible la vida. — Se cree que la elusiva partícula, denominada "Bosón de Higgs" en honor al físico escocés Peter Higgs que postuló por primera vez su existencia hace 50 años, sería el misterioso factor que mantiene unida a la materia. * ¿QUE ES EL BIG BANG? — Recrear el "Big Bang", que según la mayoría de los científicos es la única explicación de la expansión del universo, debería demostrar cómo las estrellas y los planetas se formaron a partir del caos original que generó la explosión. — De acuerdo al modelo del Big Bang, el universo se expandió rápidamente desde un estado primordial altamente comprimido, que resultó en una significativa caída de la densidad y la temperatura. Durante esta etapa, habrían estado presentes varios tipos de partículas elementales. A los pocos segundos, el universo se habría enfriado lo suficiente como para permitir la formación de algunos núcleos. La teoría predice que se produjeron determinadas cantidades de hidrógeno, helio y litio. Su abundancia concuerda con lo observado hoy. Alrededor de 1.000.000 de años más tarde, el universo fue lo suficientemente frío como para permitir la formación de átomos. * ¿QUE ES EL CERN? —CERN, Consejo Europeo para la Investigación Nuclear, es uno de los centros más grandes y respetados de investigación científica del mundo. Se dedica a la física fundamental, es decir, a la composición y el funcionamiento del universo. —Fundado en 1954, el Laboratorio del CERN está ubicado en la frontera entre Francia y Suiza, cerca de Ginebra. Fue uno de los primeros proyectos conjuntos de Europa y ahora tiene 20 estados miembros. Experimento científico podría ocasionar el fin del mundo Carlos Fernández de Lara El experimento del colisionador de hadrones (protones y neutrones) podría provocar diminutos hoyos negros que en pocos meses se tragarían a la Tierra, asegura científico especializado en radiación cósmica Serán alrededor de 600 millones de colisiones por segundo, con una aceleración cercana a la velocidad de la luz y creando explosiones con temperaturas 100 mil veces más calientes que el núcleo del Sol y todo ello sin utilidad específica para la humanidad.

Estos argumentos son algunos por los que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) debería detener sus operaciones, explicó Walter Wagner, doctor en biología y física por la Universidad de California, Berkeley. “Existe un gran riesgo de que las colisiones de partículas generen fenómenos como la “antimateria” (strangelets), microhoyos negros o las mismas burbujas de vacío, los cuales pudieran no ser detectables en un principio, pero eventualmente podrían significar la explosión o implosión de nuestro planeta”, afirmó en entrevista con Excélsior. Wagner —que es uno de los miembros de las asociación no lucrativa LHC Defense, enfocada en detener las operaciones de la máquina creada por el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN)—, dijo que es necesario primero realizar una serie de estudios que confirmen que no existe riesgo alguno en su operación. “Los mismos investigadores del CERN han afirmado que es difícil predecir lo que pasará una vez que las partículas colisionen a velocidades tan altas.” “Lo único que pedimos, añadió Wagner, es que se detenga el experimento hasta que se lleven a cabo los estudios necesarios para estar 100 por ciento seguros del impacto que tendrá sobre la Tierra”. Agregó que el CERN se niega a realizar dichos análisis, principalmente por el elevado costo o desarrollo de los mismos y, por la “necesidad y presión de operar el experimento, colisionar un par de partículas y decir ‘ven, teníamos razón, el mundo no se acabó’”. Sin embargo, Wagner mencionó que las implicaciones de los microhoyos negros o la creación de antimateria, conocida como el fenómeno de strangelets, no serían inmediatas, sino que podrían tomar décadas o hasta cientos de años antes de comenzar a generar estragos en el planeta “El gran riesgo de los microhoyos negros está en que si no se evaporan y caen sobre su propia gravedad, comenzarán a atraer materia y, eventualmente, tendrían implicaciones macroscópicas, irreversibles”. O en otras palabras, la aparición de un hoyo negro que terminaría por engullir nuestro mundo. Situación similar con los fenómenos de la antimateria, la cual podría comenzar a cambiar la estructura de la materia natural haciéndola inestable, peligrosa y explosiva. O las burbujas de vacío, mismas que serían creadas tras las colisiones generadas por el LHC y que estabilizarían la configuración del universo pero impedirían la existencia de la Tierra y por tanto, de los seres humanos. “Los humanos tiene el concepto erróneo de creer que siempre será otro el que resuelva el problema, que si no nos toca durante nuestra vida no nos concierne. Hoy, con el cambio climático y la contaminación del planeta, hemos visto las consecuencias de actuar sin medida y precaución en el pasado. ¿Por qué decidir sobre la vida de las generaciones futuras?”, preguntó. Incluso, las investigaciones del CERN dedicadas a evaluar los riesgos del LHC, son falsas para Wagner, pues en su percepción, lo único que les interesa es “sacar adelante el experimento y mostrar que todo está bien”. “La sociedad no debe de ser tan ingenua en un asunto como éste”, dijo. Al mismo tiempo, Wagner afirmó que los casi siete mil millones de euros en inversión para la construcción y operación del LHC, “bien pudieron haber sido utilizados en investigaciones con mayor beneficio a la humanidad, como el desarrollo y mejoramiento de la energía natural o la cura de ciertas enfermedades”. Lo cierto, es que las medidas contra el LHC han tomado seriedad. A finales de agosto un grupo de científicos presentó una denuncia formal buscando detener el proyecto.

Ésta, ante el Tribunal Europeo de Derechos Humanos en Estrasburgo, pero, hasta el momento, el reclamo que no ha sido escuchado. La queja fue firmada por científicos como el profesor de bioquímica alemán y teórico del caos Otto Rössler, y el vienés Markus Goritschnig, expertos en la materia. Las críticas incluso generaron que el profesor Rolf-Dieter Heuer, quien dirigirá el CERN afirmara que “el único riesgo que corremos es que perdamos el control del haz de protones y que, a causa de ello, se dañe la máquina”. “Parece que estamos jugando a la ruleta rusa. La comunidad científica construye un acelerador de partículas, ve que no sucede nada y al poco tiempo se decide a construir uno más grande y con mayor poder, pero tarde o temprano las cámaras (de balas) vacías se acaban y el juego termina con consecuencias catastróficas”, finalizó el doctor Wagner. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) es un acelerador y colisionador de partículas que se está construyendo en el CERN, muy cerquita de la ciudad suiza de Ginebra. Comenzará a funcionar el próximo mes de mayo y cuando su circuito de 7 TeV esté completado se convertirá en el laboratorio de física de partículas más grande del mundo.

El acelerador trabajará a -271ºC y usará un túnel de 27 Km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP en inglés). Una vez en funcionamiento, los científicos esperan encontrar el bosón de Higgs, una partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar de la física de partículas pero que no ha sido observada hasta la fecha.

La construcción del LHC ha comportado un desembolso descomunal por parte de los países participantes en su desarrollo. El presupuesto inicial, elaborado en 1995, estimó que el coste total ascendería a 1.700 millones de euros, pero en posteriores revisiones se ha tenido que incrementar la partida en casi 500 millones de euros adicionales. De hecho, se estima que el coste total de este proyecto se situará entre los 3.500 y los 6.500 millones de euros.

Todo estos datos están muy bién pero... ¿cómo es realmente el LHC? ¿qué aspecto tiene? ¿sus dimensiones son tan colosales como indican las cifras que os he mostrado? Para resolver estas y otras cuestiones he recopilado una serie de imágenes que muestran, al menos parcialmente, cómo es el LHC. Aquí las tenéis:

El Gran Colisionador de Hadrones: Como crear un agujero negro que devore al mundo Enviado por LaReserva el Vie, 11/04/2008 - 02:17. Al menos eso piensan Walter Wagner y Luis Sancho, quienes presentaron una demanda contra científicos del CERN (Centro Europeo de Investigación Nuclear) que desarrollan desde hace 14 años el “Gran colisionador de Hadrones”. Esta demanda plantea que el colisionador, al hacer chocar protones entre si, generará un agujero negro que podría devorar no solo a la tierra, talvez al universo entero.

El objetivo de los científicos del CERN es desarrollar una maquina que los ayude a determinar la naturaleza de la masa. Para ello el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que esta ubicado en las afueras de Ginebra, hará chocar protones y de esta manera recreara las fuerzas y condiciones que se experimentaron, una billonesima de segundo después del Big Bang Ahora bien seguramente os preguntáis, cual es el objetivo de los científicos CERF al gastar 5.000 millones de euros en una maquina que hace chocar protones, o que son los hadrones? La primera pregunta posee una respuesta compleja, y no me siento capacitado para responderla. La segunda es mas simple, solo necesito buscar en wikipedia para enterarme que los hadrones (que por cierto no roban) son ” partículas subatomicas que experimenta la fuerza nuclear .Estas no son partículas fundamentales, y están compuestas de: fermiones llamados quarks y antiquarks, y de bosones

llamados gluones. Los gluones actúan de intermediarios para la fuerza de color que une a los quarks entre si” (al parecer la respuesta no resulta tan simple como pensé). Dos estudios han sido presentados por el CERN, en ellos se concluye que el LHC es completamente seguro. No obstante el Grupo de Evaluación de Seguridad inicio un nuevo estudio para confirmar la seguridad del proyecto. Este tipo de investigaciones que involucran resultados que el hombre no puede predecir en su totalidad nos lleva a la siguiente pregunta: Existe algún “ente” internacional que pueda decidir si este tipo de proyectos conllevan peligro para la humanidad? Para Nima Arkani Hamed, del instituto de Estudios avanzados de Princeton, el colisionador no tiene ningún riesgo. “No pasara nada que no suceda cien mil veces por día con los rayos cósmicos de la atmósfera”. Por otro lado algunos científicos advierten que a diferencia de la naturaleza, en donde los rayos cósmicos atraviesan la tierra a una velocidad equivalente a la de la luz, en el laboratorio pueden aparecer accidentes, ya que cuando los rayos se encuentren en el colisionador este permanecerá “inmóvil” en el laboratorio en una estabilidad relativa pudiendo generar un agujero negro. La demanda fue presentada en Honolulu, por consiguiente el CERN debería presentarse voluntariamente a la corte, ya que al estar registrada en Suiza no se encuentra dentro de la jurisdicción de Estados Unidos. La noticia parece haberse escapado de un guión de ciencia ficción. Una maquina que puede devorar al mundo o dos científicos que quieren conseguir notoriedad? muchos productores de Hollywood ya tomaron nota y en breve, si todavía existimos como planeta, lo podremos ver en el cine.

Se pone en marcha el Gran Colisionador de Hadrones Enviado por LaReserva el Jue, 11/09/2008 - 14:33. Los protones han dado su “primer paseo” completo en el acelerador de partículas más potente del mundo, y entre los hurras y felicitaciones de los físicos que participan del experimento, nos seguimos preguntado ¿Es necesario gastar tanto dinero en algo tan...inútil?

Mucha gente que se intereso por el LHC, lo hizo por un simple acto de morbosidad o el “bombardeo” de los medios. La idea de que un agujero negro se “trague” a la tierra fue un argumento de venta muy

potente y la prensa mundial no dejo pasar la oportunidad. Periódicos, radios y televisión nos brindaron titulares altamente científicos tales como: “La maquina de dios” u “Hoy es el fin del Mundo” pero lo cierto es que a las 10:25 hora de Ginebra, se lanzo un único rayo de protones por los 27 kilómetros del Gran Colisionador de Hadrones en el laboratorio del CERN y no sucedió nada anormal. Pasarán varias semanas hasta que los físicos aceleren (a un 99,9998% de la velocidad de la luz), dos rayos de protones que viajen en direcciones opuestas con toda la energía de 7 teraelectronvoltios y choquen frontalmente. Es como si alguien llena de euros (5.000 millones para ser exactos) dos trenes de alta velocidad y los hace chocar frontalmente a 300km por hora. GINEBRA (Reuters) - Científicos de un gran laboratorio suizo lanzarán el miércoles un experimento para reconstruir el "Big Bang" a pequeña escala con el objetivo de explicar los orígenes del universo y cómo pudo albergar la vida En una gran máquina llamada Gran Colisionador de Hadrones (o LHC por su sigla en inglés), expertos del centro de investigación del CERN, ubicado en la frontera entre Suiza y Francia, planean hacer chocar partículas para recrear, a pequeña escala, el evento que dio inicio al cosmos. El LHC usará imanes gigantes ubicados en cavernas para disparar haces de partículas de energía a lo largo de un túnel de 27 kilómetros, donde chocarán a niveles cercanos a la velocidad de la luz. Luego, computadoras analizarán qué sucede en cada mini versión de la gran explosión del Big Bang. El vasto material recolectado será evaluado por 10.000 científicos de todo el mundo para encontrar pistas sobre lo que sigue. Científicos del laboratorio CERN, el Consejo Europeo para la Investigación nuclear fundado hace 54 años y ubicado al pie de las montañas Jura, buscarán descubrir elusivos conceptos como "materia oscura," "energía oscura," dimensiones extra y, sobre todo, el "Bosón de Higgs," considerado el responsable de todo el proceso. "El LHC fue concebido para cambiar radicalmente nuestra visión sobre el universo," dijo el director general del CERN, el francés Robert Aymar. "Cualquiera sea el descubrimiento que permita el conocimiento humano acerca de los orígenes del mundo se verá muy enriquecido," agregó. Científicos del laboratorio se esforzaron por desmentir las sugerencias de algunos críticos, que indicaron que el experimento podía crear pequeños agujeros negros de intensa gravedad que podrían aspirar todo el planeta. "BIG BANG" Cosmólogos creen que el Big Bang ocurrió hace unos 15.000 millones de años cuando un objeto inimaginablemente denso y caliente del tamaño de una pequeña moneda explotó y se expandió rápidamente creando estrellas, planetas y eventualmente la vida en la Tierra. Pero el experimento de 10.000 millones de francos suizos (9.000 millones de dólares) del CERN comienza con un procedimiento relativamente simple: bombear un haz de partículas a lo largo del túnel subterráneo. Los técnicos primero intentarán dirigir el haz en una dirección alrededor del colisionador hermético a unos 100 metros bajo la tierra. Una vez que hayan hecho eso -y miembros del CERN dicen que no hay garantía de éxito inmediato ni durante los primeros días- proyectarán otro haz, también levemente por debajo de la velocidad de la luz, en otra dirección. Más tarde, quizás en las próximas semanas, bombearán haces en ambas direcciones y harán chocar las partículas, pero inicialmente a baja intensidad.

Luego, probablemente cerca de fin de año, pasarán a producir pequeñas colisiones que recrearán el calor y la energía del Big Bang, un concepto sobre el origen del universo ampliamente aceptado por los científicos. Los detectores van a monitorear los miles de millones de partículas que emerjan de las colisiones, capturando en computadora la forma en que se juntan, se separan o simplemente se disuelven. Es en estas condiciones que los científicos esperan encontrar bastante rápidamente el Bosón de Higgs, denominado así por el científico escocés Peter Higgs que lo propuso por primera vez en 1964 como la respuesta al misterio de cómo la materia adquiere masa. Sin masa, las estrellas y los planetas del universo nunca hubieran asumido una forma luego del Big Bang y la vida nunca hubiera comenzado en la Tierra. Los misterios del universo, centro de un gigantesco proyecto 9 de septiembre de 2008, 01:03 PM

Por Robert Evans Científicos observan una pantalla de computador en el centro de control del CERN en Ginebra, 10 sep 2008. Científicos de la Organización Europea para la Inverstigación Nuclear (CERN, por sus iniciales en inglés) iniciaron el miércoles las operaciones del enorme acelerador de partículas con el cual buscan recrear las condiciones inmediatamente posteriores al 'Big Bang'. Los experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (GCH), un acelerador de partículas que costó 10.000 millones de francos suizos (9.000 millones de dólares) y se construyó debajo de la frontera franco-suiza, podría develar misterios sobre la física y responder interrogantes acerca del Universo y su origen. GINEBRA (Reuters) - Científicos de un gran laboratorio suizo lanzarán el miércoles un experimento para reconstruir el "Big Bang" a pequeña escala con el objetivo de explicar los orígenes del universo y cómo pudo albergar la vida. El Gran Colisionador de Hadrones (o LHC por su sigla en inglés) usará imanes gigantes ubicados en cavernas para disparar haces de partículas de energía a lo largo de un túnel de 27 kilómetros, donde chocarán a niveles cercanos a la velocidad de la luz. Luego, computadoras analizarán las partículas desprendidas para hallar claves de lo que ocurrió durante el Big Bang. Científicos del laboratorio CERN, ubicado al pie de las montañas Jura, buscarán descubrir elusivos conceptos como "materia oscura," "energía oscura," dimensiones extra y, sobre todo, el "Bosón de Higgs," considerado el responsable de todo el proceso.

"El LHC fue concebido para cambiar radicalmente nuestra visión sobre el universo," dijo el director general del CERN, el francés Robert Aymar. "Cualquiera sea el descubrimiento que permita el conocimiento humano acerca de los orígenes del mundo se verá muy enriquecido," agregó. Científicos del laboratorio se esforzaron por desmentir las sugerencias de algunos críticos, que indicaron que el experimento podía crear pequeños agujeros negros de intensa gravedad que podrían aspirar todo el planeta. El proyecto pretende reconstruir trillones de veces el momento en que, hace unos 15.000 millones de años y de acuerdo a la creencia de cosmólogos, un objeto inimaginablemente denso y caliente del tamaño de una pequeña moneda explotó y se expandió rápidamente creando estrellas, planetas y eventualmente la vida en la Tierra. El experimento de 10.000 millones de francos suizos (9.000 millones de dólares) del CERN, Consejo Europeo para la Investigación Nuclear integrado por 20 naciones y ubicado cerca de Ginebra, comienza con un procedimiento relativamente simple: bombear un haz de partículas a lo largo del túnel subterráneo. Los técnicos primero intentarán dirigir el haz en una dirección alrededor del colisionador hermético a unos 100 metros bajo la tierra. SIN GARANTIAS Una vez que hayan hecho eso -y miembros del CERN dicen que no hay garantía de éxito inmediato ni durante los primeros días- proyectarán otro haz, también levemente por debajo de la velocidad de la luz, en otra dirección. Más tarde, quizás en las próximas semanas, bombearán haces en ambas direcciones y harán chocar las partículas, pero inicialmente a baja intensidad. Luego, probablemente cerca de fin de año, pasarán a producir pequeñas colisiones que recrearán el calor y la energía del Big Bang, un concepto sobre el origen del universo ampliamente aceptado por los científicos. Todo lo que suceda después de estos eventos -que en su punto más álgido podrían ocurrir 600 millones de veces por segundo- será registrado por detectores ultra sofisticados instalados alrededor del LHC en los cuatro puntos de colisión. Es en estas condiciones que los científicos esperan encontrar bastante rápidamente el Bosón de Higgs, denominado así por el científico escocés Peter Higgs que lo propuso por primera vez en 1964 como la respuesta al misterio de cómo la materia adquiere masa. Sin masa, las estrellas y los planetas del universo nunca hubieran asumido una forma luego del Big Bang y la vida nunca hubiera comenzado en la Tierra Un agujero negro u hoyo negro es una región del espacio-tiempo provocada por una gran concentración de masa en su interior, con enorme aumento de la densidad, lo que provoca un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de dicha región. La curvatura del espacio-tiempo o «gravedad de un agujero negro» debida a la gran cantidad de energía del objeto celeste provoca una singularidad envuelta por una superficie cerrada, llamada horizonte de sucesos. El horizonte de sucesos separa la región de agujero negro del resto del Universo y es la superficie límite del espacio a partir de la cual ninguna partícula puede salir, incluyendo la luz. Dicha curvatura es estudiada por la relatividad general, la que predijo la existencia de los agujeros negros y fue su primer indicio. En los años 70, Hawking y Ellis1 demostraron varios teoremas importantes sobre la ocurrencia y geometría de los agujeros negros. Previamente, en 1963, Roy Kerr había demostrado que en un espacio-tiempo de cuatro dimensiones todos los agujeros negros debían

tener una geometría cuasi-esférica determinada por tres parámetros: su masa M, su carga eléctrica total e y su momento angular L. Se cree que en el centro de la mayoría de las galaxias, entre ellas la Vía Láctea, hay agujeros negros supermasivos. La existencia de agujeros negros está apoyada en observaciones astronómicas, en especial a través de la emisión de rayos X por estrellas binarias y galaxias activas.

El núcleo de la galaxia elíptica gigante M87, donde hay evidencia de un agujero negro supermasivo. También se observa un potente chorro (jet) de materia eyectada por los poderosos campos magnéticos generados por éste. Imagen tomada por el Telescopio espacial Hubble. AGUJEROS NEGROS

03.08.03

En la superficie de cualquier estrella, la luz posee normalmente la energía suficiente para liberarse de la atracción gravitacional que genera el astro estelar. Pero en el caso de una estrella masiva que se colapsa para convertirse en un agujero negro, la inmensa densidad que adquiere curva las líneas del espaciotiempo de tal forma que incluso la luz queda atrapada. Para imaginarnos lo anterior y entender el concepto, aunque se trate de un ejemplo bastante recurrido, usemos la idea en la cual suponemos que disparamos verticalmente una bala de cañón desde la superficie de la Tierra. A medida que se eleve, disminuirá su velocidad por efecto de la gravedad. Acabará por interrumpir su ascensión y retornará a la superficie. Pero si supera una cierta velocidad crítica, jamás dejará de ascender y continuará alejándose del hermoso y mal cuidado planeta. Esta velocidad crítica recibe el nombre de velocidad de escape que para la Tierra es de unos 11, 2 kilómetros por segundo y la calculada para el Sol es de unos 160 kilómetros por segundo. Ambas velocidades son muy superiores a la que puede desarrollar una bala de cañón pero muy inferiores a la velocidad de la luz que es igual a c = 3,00 x 1010 cm.s-1 (299.792 km . s). Lo anterior significa, que los efectos de la gravedad sobre la luz son marcadamente mediatizados, dado que la luz puede escapar sin dificultades de la Tierra o del Sol. Pero si se da el caso de una estrella con una masa sustancialmente mayor que el Sol y un tamaño suficientemente reducido, la gravedad de ésta hace que se incremente la velocidad de escape más allá de los 299.792 km. s, lo que implica que la luz queda atrapada. No conseguiríamos ver semejante estrella porque no nos llegaría la luz de su superficie; quedaría retenida por el campo gravitatorio del astro. Sin embargo, podremos detectar la presencia de la estrella por el efecto que su campo gravitatorio ejerza sobre la materia que se encuentra en los lugares cercanos de su entorno. ¿Existen los hoyos negros ...?

Translation to English: Do Black Holes Exist ...? Versão em português: Existem os Buracos negros ...?

El término ``hoyo negro'' (o agujero negro) fue inventado por el astrofísico John Wheeler en 1969 para describir cierto tipo de objeto astrofísico. Desde entonces, dicha expresión se ha usado frecuentemente como metáfora, a menudo inapropiadamente. Estos enigmáticos objetos también se han convertido en estrellas de la literatura fantástica y de ciencia ficción, sin duda gracias a su sugestivo nombre y sus extrañas propiedades. Quien sienta curiosidad acerca de este tema posiblemente se haya topado con misteriosos embudos, túneles del tiempo, singularidades y otras temibles aberraciones. Muchas pretendidas obras de divulgación parecen más relatos fantásticos que intentos de explicar un concepto esencialmente simple. ¿Pero qué son, en el fondo, estos oscuros portentos de los cielos ... ? ¿existen en realidad ...? Para tratar de limpiar un poco el nombre de la criatura, comencemos por aclarar que el concepto de hoyo negro (aunque no su manoseado nombre) fue esbozado por primera vez por el físico inglés John Michell, en 1783 ¡Hace más de doscientos años ...!

Puede decirse que a fines del siglo XVII Isaac Newton unió el cielo y la Tierra. Basándose en los estudios del movimiento de los planetas hechos por Tycho Brahe y Johannes Kepler, dedujo la existencia de una fuerza que hacía que el Sol, la Tierra, la Luna y todas las cosas que contiene el cosmos se atraigan unas a otras: la misma ley que hace que los planetas se muevan como se mueven es la que nos mantiene con los pies en el suelo, impidiendo que seamos proyectados al espacio. Si tiramos una pelota para arriba, ésta irá ascendiendo cada vez más lentamente, hasta detenerse y comenzar su caída. Cuanto mayor sea la fuerza con que lancemos la pelota, mayor será la altura que llegue a alcanzar. Parece tentador asegurar que ``todo lo que sube alguna vez tiene que bajar'' pero no es así por una sencilla razón: la fuerza de gravedad de Newton se hace más débil cuanto más lejos nos vamos. Existe una velocidad límite, llamada velocidad de escape, más allá de la cual los objetos lanzados no vuelven a caer. La velocidad de escape de la Tierra es de unos 40000 km/h. Si logramos que un cohete supere dicha velocidad antes de acabar su combustible, ya no volverá a caer. Gracias a esto podemos mandar naves a explorar la luna y los planetas. Naturalmente, cualquiera puede argumentar que por estar en el segundo piso o se va a sentir más liviano que en la planta baja. Lo que ocurre es que, si bien la Tierra empieza justo debajo de nuestros pies, se extiende por miles de kilómetros de profundidad hasta llegar a las antípodas. Cuando estamos parados en el suelo estamos a más de seis mil kilómetros del centro de la Tierra, por lo que alejarnos sólo unos metros más no altera nuestro peso de forma perceptible. La velocidad de la luz es de algo más de mil millones de kilómetros por hora, cosa que es sabida desde la época de Newton, cuando Olaf Römer la midió por primera vez. Si existiese una estrella cuya velocidad de escape excediera dicho valor, su luz no podría escapar de ella y, consecuentemente, no podríamos verla. Esta fue la idea barajada por John Michell, y es lo hoy en día llamaríamos hoyo negro. Hace doscientos años no se conocía casi nada de la física de las estrellas comunes que vemos todas las noches en el cielo, por lo que ponerse a discutir sobre estrellas que no se pueden ver era algo superfluo. Pero el tema ha cobrado interés en los últimos decenios, ya que nuestros conocimientos actuales sobre la evolución de las estrellas indican que, al fin y al cabo, los hoyos negros podrían existir de verdad. Como el sol contiene más de 330000 veces más material que la Tierra, su velocidad de escape es mucho mayor. Pero el tamaño del Sol también mucho más grande que la Tierra, por lo que su superficie está muy alejada de su centro. La velocidad de escape del Sol es sesenta veces mayor que la de la Tierra, pero todavía insignificante comparada con la velocidad de la luz. Una forma de fabricar un hoyo negro es agarrar una estrella y añadirle más material para que su velocidad de escape aumente, pero este procedimiento es poco práctico. La alternativa es compactarla de forma que su superficie quede cada vez más cerca de su centro y su gravedad sea cada vez más fuerte. Si logramos comprimir la estrella lo suficiente, también tendremos un hoyo negro. Por supuesto, deshinchar estrellas tampoco está dentro de nuestro alcance. Pero las estrellas se mantienen infladas porque están muy calientes, de igual forma como se inflan los globos aerostáticos. Dicho calor sale de las reacciones termonucleares que ocurren en su interior, la más común de las cuales es la misma que hace que las bombas de hidrógeno exploten. Si esperamos que el hidrógeno (y otros elementos que puedan servir de ``combustible'') se agoten, la estrella terminará por enfriarse y se desinflará. Para una estrella como el Sol, este es un largo proceso en que la estrella primero se infla hasta alcanzar un volúmen decenas de miles de veces más grande que el que tiene ahora, para finalmente quedar convertida en una pequeña estrella del tamaño de la Tierra (el volúmen del Sol, en su estado actual, es más de un millón de veces mayor). Este tipo de ``cadáver de estrella'' se llama enana blanca. Por supuesto, no tenemos que esperar a que el Sol agote su combustible: en el cielo hay muchas estrellas, y algunas de ellas ya se han convertido en enanas blancas. En 1844, el astrónomo alemán

Friedrich Bessel descubrió que Sirio, la estrella más brillante del cielo, efectuaba un movimiento de vaivén apenas perceptible. Dedujo entonces que Sirio debía estar acompañada por otra estrella, y que ambas giraban una alrededor de la otra dando una vuelta cada cincuenta años. El problema era que la supuesta estrella no se veía, pero dieciocho años más tarde fue descubierta. La estrellita en cuestión (se la llama Sirio B) es similar al Sol en cuanto a la cantidad de materia que contiene, pero su tamaño es diminuto para una estrella, parecido al de la Tierra (por eso su brillo es tan pequeño que sólo se pudo descubrir con la ayuda de un buen telescopio). Fue la primer enana blanca descubierta. La velocidad de escape de una enana blanca es de unos veinte millones de km/h, quinientas veces mayor que la de la Tierra pero todavía cincuenta veces menos que la velocidad de la luz. Las enanas blancas son extremadamente densas: sólo una cucharadita de su substancia pesaría en la Tierra más de una tonelada. Sin embargo, se trata de materia común compuesta por electrones, protones y neutrones, aunque en un estado muy alterado. El astrofísico indú Subrahmanyan Chandrasekhar calculó que cuanto más materia contiene una enana blanca, más se comprime , y encontró que existe un límite más allá del cual la estrella ya no puede sostener su propio peso y se frunce hasta alcanzar un tamaño diminuto. Esto ocurre porque la presión es tan elevada que los electrones penetran en los núcleos atómicos combinándose con los protones. El físico soviético Lev Davidovich Landau demostró que, aún después de este colapso, puede existir otro tipo de cadáver de estrella que se denomina estrella de neutrones. En esta clase de objeto toda la estrella queda compactada en una pelota de unos pocos kilómetros de diámetro ¡toda una estrella estrujada hasta tener el tamaño de una montaña ...! Si cuando una estrella acaba su combustible utilizable le quedan más de una vez y media la cantidad de materia del Sol, no podrá sostenerse como enana blanca sino que se estrujará hasta convertirse en estrella de neutrones. Las estrellas de neutrones son diminutas, pero si giran rápidamente y tienen campos magnéticos fuertes es posible detectar su presencia. Se cree que los pulsares, que son objetos que se detectan con radiotelescopios (el primero de los cuales fue descubierto por Jocelyn Bell en 1967), son estrellas de neutrones en rotación rápida. Muchos de ellos se han descubierto en lugares donde aún se ven restos de grandes explosiones: las estrellas que al agotar su combustible sobrepasan el límite de Chandrasekhar no pueden formar enanas blancas y colapsan emitiendo gran cantidad de energía al espacio. Pero las estrellas de neutrones también tienen un límite: si la cantidad de material que contienen lo excede, también colapsan. ¿Qué les ocurre entonces ...? ¿Se achican hasta convertirse es un punto infinitesimal ...? Antes de que esto ocurra, la velocidad de escape se hace más grande que la de la luz y la estrella ``desaparece''...Por supuesto que no desaparece físicamente: lo que queda de la estrella sigue estando ahí, pero ya no podemos verlo porque ya no puede emitir más luz ni calor. Se ha convertido en un hoyo negro. ¿Existen realmente esas cosas en el cielo ...? Si no podemos verlos, ¿cómo podemos estar seguros de su realidad ...? Sabemos que hay estrellas con más de cincuenta veces más materia que el Sol. Ciertamente, a lo largo de sus vidas, estas estrellas expulsan gran cantidad de gases al espacio, pero es difícil imaginarse que puedan deshacerse de tanta materia como para evitar transformarse en un hoyo negro. Así como Sirio B se descubrió debido al peculiar movimiento de su compañera más brillante, se conocen numerosos pares estelares en los que sólo se puede ver una estrella. Uno de estos pares, llamado Cygnus X-1, emite también rayos X. La interpretación más plausible sugiere que el objeto que no vemos en Cygnus X-1 es muy pequeño y que parte de los gases de la atmósfera de la estrella visible caen en él. Así como los meteoritos se ponen incandecentes y se funden por el frotamiento contra el aire, los gases que caen en ese objeto compacto se calientan tanto que emiten rayos X. En principio, este compañero invisible podría ser una enana blanca (muy débil para ser vista) o una estrella de neutrones, pero gracias al estudio del movimiento de la estrella que se ve, sabemos que debe tener

más de tres veces más materia que el Sol ¡demasiado peso para una enana blanca, y también más de lo que puede aguantar una estrella de neutrones! Lo más probable es que realmente sea un hoyo negro ...

Los hoyos negros: 3. hoyos negros en nuestra galaxia Las estrellas se encuentran en un estado de equilibrio entre la fuerza de gravedad que atrae todo el material de la estrella hacia su centro y la presión del gas caliente que hace que el gas tienda a expanderse. Este estado de equilibrio determina el tamaño y la estructura de la estrella. Es la generación de energía nuclear en el interior lo que mantiene el gas de la estrella caliente, procurando el empuje "hacia afuera". Cuando el combustible nuclear se agota, se pierde esta presión y la estrella se colapsa sobre si misma. Todo indica que si la masa de la estrella es mayor que ocho veces la masa del Sol el resultado del colapso debe ser un hoyo negro. Por este motivo existe la opinión generalizada entre la comunidad científica de que hay un gran número de hoyos negros en nuestra galaxia, vestigio de múltiples generaciones de estrellas masivas. Pero ¿donde están todos estos hoyos negros? El problema con los hoyos negros es que, como su nombre lo indica, son negros. Como mencionamos en un artículo anterior, Stephen Hawking predijo que en realidad los hoyos negros deben emitir radiación (llamada justamente "radiación de Hawking"), pero la intensidad es extremadamente baja y en la práctica no es posible ver un hoyo negro. Si queremos identificarlos debemos encontrarlos de alguna forma indirecta. Por otro lado, la mayoría de la estrellas viven en sistemas binarios, es decir tienen una compañera. En ocasiones estas estrellas estan tan cerca una de la otra que gas de una de ellas puede ser atraido y, literalmente, engullido por la otra estrella. A mediados de los años sesenta Yakov Borisov Zel'dovich se percató que, cuando un hoyo negro se traga el material de una estrella compañera, el gas al caer se calienta hasta alcanzar temperaturas de millones de grados, emitiendo rayos X con una gran intensidad. Esto nos dice que para encontrar hoyos negros debemos buscar sistemas de estrellas dobles emitiendo copiosamente rayos X y con una de las estrellas no detectable directamente (el hoyo negro). En diciembre de 1970 fue lanzado el satélite astronómico de rayos X UHURU, de cuyas datos se elaboró el primer catálogo de fuentes de rayos X. Este catálogo contiene 339 objetos de los cuales la mayor parte resultaron ser estrellas binarias. La luminosidad de estos objetos coincidía con estimaciones hechas partiendo de la idea de Zel'dovich. Los científicos tenian en sus manos mas de un centenar de sistemas binarios donde potencialmente podría haber un hoyo negro. Sin embargo, surgió un problema: pronto quedó claro que un sistema de dos estrellas donde una fuera una estrella de neutrones emitiría rayos X de la misma forma que un sistema con un hoyo negro. Las estrellas de neutrones son objetos extremadamente densos en los cuales una masa poco superior a la del Sol está contenida en un diámetro de tan solo veinte kilómetros. Un hoyo negro de misma masa tendría un diámetro de ocho kilómetros y las observaciones no pueden distinguirlos. La única propiedad medible que puede diferenciar a un hoyo negro de una estrella de neutrones es la masa (la cantidad de materia contenida en la estrella): mientras que una estrella de neutrones no puede tener una masa superior a 1.44 veces la masa del Sol, la masa de un hoyo negro puede ser arbitrariamente grande. Los astrónomos se dieron a la tarea de buscar entre las fuentes binarias de rayos X cuales podrían contener un objeto oscuro con una masa suficientemente grande el cual tendría que ser un hoyo negro. En 1964 un cohete descubrió la fuente de rayos X Cygnus X-1. Fue necesaria la llegada de UHURU para conocer con precisión suficiente la posición de esta fuente de rayos X. Ahí se encuentra la estrella HD226868, la cual resultó ser un sistema binario. Cuidadosos estudios establecieron que la masa de la compañera oscura es definitivamente mayor que tres veces la masa del Sol, y probablemente unas dieciseís veces mayor. Aun cuando existen (improbables) alternativas a la presencia de un hoyo negro en Cygnus X-1, hay un alto grado de concenso entre los astrónomos que este sistema contiene un hoyo negro, a tal punto que en posteriores búsquedas de otros sistemas conteniendo un hoyo negro sistemáticamente se comparan las propiedades del sistema bajo estudio con las de Cygnus X-1.

Las observaciones del instrumento BATSE a bordo del satélite Compton Gamma-Ray Observatory, lanzado en 1991, han revelado un tipo de objetos, las llamadas novas de rayos X, entre las cuales hay fuertes candidatos a hoyo negro. A la fecha no ha podido obtenerse una característica que identifique de manera inequívoca a un hoyo negro en estos sistemas binarios de rayos X. Sin embargo, existe a la fecha mas de una docena de objetos donde tenemos alto grado de confianza de que contienen un hoyo negro. Sin apuntar con plena certitud a ninguno de ellos, los astrónomos saben que ahí tienen que estar los hoyos negros.

Esperanza Carrasco Licea & Alberto Carramiñana Alonso Diario Síntesis, 2 de marzo de 1999 Escríbenos: [email protected]