Psi Punset - La Luz Que No Vemos

http://www.rtve.es/tve/b/redes/anteriores.htm 416 10-12-2006 lA LUZ QUE NO VEMOS En los años 30, ayer mismo, no sabíamos por qué brillaban las estrellas. Hoy ya hablamos de supernovas, estrellas de neutrones quásares y agujeros negros. Cuando miramos las estrellas vemos un firmamento tranquilo, con unos bonitos puntos brillantes, pero sabemos que se trata de un universo muy violento. Solo vemos una pequeña parte de la luz que hay ahí fuera. Lo que hacen los telescopios espaciales, y de hecho, lo que hace la ciencia, es permitirnos ver más allá de lo que perciben nuestros sentidos. Como los pioneros del arte, como Picasso, o de la ciencia, como Einstein, que se dieron cuenta que el papel de la ciencia consiste en revelarnos un mundo más completo. En este programa contaremos con la presencia de Arthur Miller, Profesor Emérito de Historia y Filosofía de la Ciencia en el University College of London. Quien en su libro “Empire of the Stars” narra la historia humana que existió detrás del descubrimiento de los agujeros negros. También contaremos con las opiniones del Nobel de Física Leon Lederman, los astrofísicos Paul Butler y Malcolm Longair, el Investigador Teun Klapwijk, el historiador de la ciencia Antonio Ten y los investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio – CSIC Enrique Gaztañaga y Pablo Fonsalba.

Bloque 1 Eduard Punset: Arthur, vamos a hablar del universo, ¿de acuerdo? Y…me gustaría que nuestro público pudiera, a pesar de sus limitaciones, de la limitación de sus sentidos, me gustaría que entendieran cómo funciona un agujero negro. Imaginemos que un astronauta se acerca a un agujero negro, ¿vale? Y se acerca al horizonte… Así es como lo llamáis, ¿no? Cerca del límite… Arthur Miller: El horizonte de sucesos. Eduard Punset: El horizonte de sucesos del agujero negro… ¿Qué sucedería? Arthur Miller: 1

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Lo que sucedería es que si el desafortunado astronauta se acercara demasiado, primero acercara los pies, por ejemplo, sentiría un enorme tirón provocado por el campo gravitacional de la increíblemente inmensa estrella que se encontraría en el interior del agujero negro. Y, cuanto más adentro cayera, más se iría estirando su cuerpo, porque el tirón sería más fuerte en los pies que en los hombros, y pronto su cuerpo sería como un spaghetti que se acabaría partiendo en dos. Eduard Punset: Y habría mucha luz, porque también absorbería mucha luz. Arthur Miller: El agujero negro también absorbe la luz, porque en el interior de un agujero negro (este término que tan a menudo utilizamos en nuestro vocabulario), se halla una estrella ardiente que, al final de su vida, empieza a consumir su combustible nuclear y va encogiendo de tamaño y, si su masa es lo suficientemente enorme, la estrella acaba estallando y encogiéndose todavía más, lo que significa que su campo gravitacional es cada vez mayor, por lo que el espacio envolvente finalmente se pliega sobre sí mismo y la estrella cae en un pozo de tiempo-espacio. A continuación, su intenso campo gravitacional atrae a las partículas de gas circundantes, que quedan atrapadas en una especie de remolino, similar al del agua de la bañera que se va por el desagüe. La densidad de estas partículas aumenta cuanto más se acercan al agujero, y allí es donde también se mueven a mayor velocidad. Es como si estuvieran en una especie de atasco cósmico donde van frotándose entre sí y van endureciéndose hasta que arden con la luz de un millón de soles antes de caer en el agujero negro. Eduard Punset: Y la gravedad es tan enorme que para un observador externo, para un observador distante que contemplara al astronauta, sería como si el astronauta hubiera quedado congelado en el tiempo. Arthur Miller: Sí, así es. La luz se transforma de una forma increíble en longitudes de onda cada vez más largas, por lo que la vibración de

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la luz es prácticamente nula y el tiempo se congela en la proximidad del agujero negro. Así que el astronauta parece congelado, pero ha caído. Eduard Punset: Pero para el observador externo … Arthur Miller: Todavía no ha caído. Eduard Punset: ¿No ha caído? Arthur Miller: No. Pero si el observador estuviera montado sobre la espalda del astronauta, caería dentro con él. Es como si el astronauta estuviera en dos lugares distintos al mismo tiempo, pero no es realmente así, porque cae. Eduard Punset: Así que realmente podríamos… Volviendo a lo de Einstein… Lo que observaríamos es que el tiempo no es absoluto, sino que depende de la gravedad, por ejemplo. Arthur Miller: Sí, el tiempo depende de la gravedad, así como del modo en que se mide… Del movimiento relativo del reloj con respecto al laboratorio donde se realiza la medición. Y no sólo depende de este movimiento, de la hora que marca el reloj, sino también de la gravitación. Eduard Punset: Por lo tanto, si la gravitación es enorme el tiempo se para … Arthur Miller: El tiempo se ralentiza, se ralentiza mucho. Eduard Punset: Se ralentiza y se detiene. Es increíble … ¿Todo esto es verdad? [RISAS] Arthur Miller:

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Sí, es verdad. Se ha descubierto que es verdad. Se han avistado agujeros negros, que podemos ver gracias a los rayos x que producen las partículas al caer en su interior. Bloque 2 Eduard Punset: ¿Qué hemos aprendido de los agujeros negros o qué nos han enseñado del universo? ¿Por qué fueron tan revolucionarios? Después hablaremos de cómo se descubrieron … Arthur Miller: Fueron revolucionarios porque son otra forma de morir de las estrellas. A principios del siglo XX, se pensaba que una estrella sólo podía morir de dos maneras: bien estallaba y se hacía añicos o bien se convertía en una estrella enana blanca. Pero, cuando comenzó a desarrollarse la física nuclear, se descubrió que una estrella puede evitar desparecer si se convierte en una estrella neutrón, en un material increíblemente denso . Y en 1930 Chandra demostró, con una matemática irrefutable, que si una estrella se desprende de una cantidad suficiente de masa, puede descender por debajo de un determinado límite y morir como una estrella enana blanca pero, si no se desprende de esta masa y ésta acaba siendo superior a su masa limite (que es algo mayor que la del sol), siempre estará en continuo proceso de extinción. Eduard Punset: Y así surge el agujero negro… Arthur Miller: Así surge… Pero esta teoría fue considerada absurda y ridícula por el mejor astrofísico del mundo, el profesor de Chandra en la Universidad de Cambridge, Arthur Eddington, Eduard Punset: Voy a explicar el contexto a nuestro público… En ¿1935? A mediados de la década de 1930… Chandra era un gran científico, joven, muy apuesto, muy elegante, que llega a Cambridge, donde están los grandes astrofísicos del mundo, como Eddington, y

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Eddington pues iba vestido como mal vestido, ¿no? Y chocaron, chocaron con sus diferentes concepciones. Arthur Miller: Sí, curiosamente, Eddington había apoyado su trabajo hasta aquel momento. En otoño de 1934, Chandra estaba perfeccionado su teoría y recibía la visita de Eddington varias veces a la semana, quien le sugirió que presentara su trabajo ante la World Astronomical Society el 11 de enero. Sin embargo, el día antes, Chandra descubrió para gran sorpresa suya que Eddington se había apuntado en el programa para dar una charla sobre el mismo tema justo después de la suya. Llegado el día, Chandra presentó su trabajo primero, de una forma brillante y, acto seguido, Eddington se levantó y dijo: “Esto no tiene sentido, es absurdo”. Eduard Punset: Una tontería. Arthur Miller: Una tontería… Dijo que Chandra había creado una teoría falsa, una teoría de juguete, que no tenía nada que ver con las estrellas de verdad y que, al desarrollarse, se desmontaría por sí sola. Eduard Punset: Y, al final, fue Chandra quien tenía razón. Arthur Miller: Chandra tenía razón, toda la razón, y Eddington estaba totalmente equivocado. Los agujeros negros se descubrieron en 1972, y lo que sucedió en la reunión de la Real Sociedad Astronómica el 11 de enero de 1935, fue algo que cambió las vidas de ambos. A Chandra le marcó para siempre lo sucedido, nunca entendió por qué se le había insultado así. Bloque 3 Eduard Punset: Y ¿cuál es el papel que desempeña el descubrimiento de los neutrones en esta historia? Porque cuando se descubrieron y aceptaron los neutrones, nos acercamos a comprender la fusión nuclear y por qué brillan las estrellas, ¿no? 5

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Arthur Miller: Así es. Eduard Punset: Hay una anécdota maravillosa de… ¿cómo se llamaba ese científico alemán? Arthur Miller: Hutterman. Eduard Punset: Hutterman, sí. Hutterman le dijo a su novia: “Esta noche sé por qué brillan las estrellas”. Arthur Miller: Exacto. Básicamente, la física nuclear comenzó en 1932, con el descubrimiento del neutrón. Fue entonces cuando los físicos comenzaron a interesarse por la astrofísica. Hasta entonces, la astrofísica había sido para los físicos un campo menor que utilizaba modelos matemáticos de estrellas totalmente irrealistas, creados por una simple cuestión de conveniencia matemática. Pero para los físicos el verdadero problema era saber por qué brillan las estrellas. De hecho, ya en los años veinte Eddington conjeturó que la razón era una fusión nuclear, es decir, una combinación de protones, que es factible con las elevadas temperaturas que se producen en el interior de las estrellas. Tras el descubrimiento del neutrón, surgió la teoría nuclear y comenzó a desarrollarse la fusión nuclear. En 1938, los físicos buscaban nuevos problemas por resolver y comenzaron a fijarse en la astrofísica de una forma más seria. Eduard Punset: Lo que estás diciendo, Arthur, es que en los años 30, ayer mismo, no sabíamos por qué brillaban las estrellas. Arthur Miller: Exacto, nadie lo sabía. Eduard Punset: Es increíble. Arthur Miller: 6

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Todas las teorías planteadas hasta el descubrimiento del neutrón no funcionaron, eran absurdas. Eduard Punset: Así que, en los años treinta, la gente que contemplaba las estrellas no podía dirigirse a un científico y preguntarle: “¿Por qué razón brilla esa estrella?”. Arthur Miller: Exacto, no se sabía. No sólo no sabíamos por qué brillaban las estrellas, sino que tampoco sabíamos cómo vivían su vida. Eduard Punset: Así es, y cómo morían … Arthur Miller: Exacto, cómo morían. Ni se podía saber la edad del sol. Bloque 4 Eduard Punset: Lo que tendemos a olvidar cuando miramos ahí fuera, es que vemos las cosas con luz visible, o luz invisible, la luz que vemos. Pero el espectro de luz es realmente mucho más amplio, y a menudo me pregunto cómo veríamos las cosas si las viéramos fuera de esta estrecha banda de luz visible. Arthur Miller: Sí, sólo vemos una milésima parte de la luz que hay allí fuera. No vemos las longitudes de onda muy largas o las ondas de radio y, también hay longitudes de onda muy cortas, muy potentes, los rayos gamma y los rayos x. Éste es el motivo por el cual tenemos telescopios espaciales, porque son sensibles a esta otra parte del espectro electromagnético. Cuando miramos las estrellas lo que vemos es un firmamento muy tranquilo con unos bonitos puntos brillantes, pero realmente se trata de un universo muy violento con estrellas que explotan, que estallan, incubadoras de estrellas... Lo que hacen los telescopios espaciales, y de hecho, lo que hace la ciencia, es permitirnos ver más allá de lo que perciben nuestros sentidos, como los pioneros del arte, como Picasso, o de la ciencia, como Einstein, que se dieron cuenta que el papel de la ciencia consiste en revelarnos un mundo más completo. 7

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Eduard Punset: Porque realmente no podemos fiarnos de nuestros sentidos, porque apenas vemos nada, ¿verdad? Ésa es en cierto modo la premisa de la que partieron Picasso y Einstein. Ellos decían que no podemos fiarnos de lo que ven nuestros ojos. Arthur Miller: Así es, porque no podemos ver la multidimensionalidad del espacio, y el espacio tiene como mínimo cuatro dimensiones. Eduard Punset: Es increíble, ¿no? Einstein decía que el tiempo-espacio no es lo que pensamos que es, sino que es algo abrupto, violento… Y Picasso… ¿que decía Picasso? Arthur Miller: El objetivo de Picasso era reducir todas las formas a formas geométricas y, cuando lo hizo, descubrió que el espacio tiene cuatro dimensiones y, para Picasso, la cuarta dimensión era una dimensión especial, no era la dimensión del tiempo. Eduard Punset: Como en “Las señoritas de Aviñón”, ¿no? Arthur Miller: Sí, como en “Las señoritas de Aviñón”, que marcó el inicio del cubismo. Bloque 5 Eduard Punset: Si intentamos tener una pincelada del futuro, si es cierta esta historia de los agujeros negros, y de la luz y la materia que son absorbidas para siempre. Entonces estamos hablando del fin del universo. ¿Es así como acabará todo? Arthur Miller: Sí, el universo acabará siendo una agrupación de rocas inertes, rocas frías y agujeros negros. Eduard Punset: 8

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¿No habrá luz? Arthur Miller: No, la luz habrá desaparecido, se apagará toda la luz. Eduard Punset: ¿Como en el principio de los tiempos? Arthur Miller: Bueno… justo como antes del principio y, después, se hizo la luz. Eduard Punset: Sí, normalmente se dice que fue 300,000 años después del big bang, ¿no? Arthur Miller: Sí, las estrellas comenzaron a formarse entonces. Eduard Punset: Empezaron a formarse las estrellas… Y esto es algo seguro, quizá sea lo único que sabemos a ciencia cierta. Arthur Miller: Sí, es algo seguro. Esto es algo que sabemos por la segunda ley de la termodinámica, que básicamente dice que toda energía útil se transforma continuamente en energía menos útil, es decir, en energía con la que no se puede trabajar. Así que, al final, se apagarán las estrellas y se apagará la luz, y los ordenadores dejarán de funcionar, porque no quedará energía para empujar los electrones de un chip a otro. Eduard Punset: Y mucho antes de que suceda esto, ¿qué pasará? Quiero decir… Arthur Miller: Pues será el final de nuestro sistema solar…. Nuestro sistema solar desaparecerá dentro de unos 110 mil millones de años. Nuestra estrella tiene la masa adecuada para convertirse en lo que se denomina un “gigante rojo”, es decir, cuando se acerque el final y empiece a consumir su combustible nuclear, se expandirá antes de contraerse, y su expansión irá más allá de la órbita de su masa

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y calcinará la tierra. Será como si tú y yo jamás hubiéramos estado aquí, como si no hubiera habido nada. Eduard Punset: Pero no es lo suficientemente grande… Cuando llegue el momento de encogerse, de encogerse para siempre, quiero decir … Arthur Miller: No, se encogerá, se convertirá en una estrella enana blanca. Eduard Punset: Eso significa … Arthur Miller: Eso significa que se enfriará y se convertirá en algo compuesto por un 90% de carbono y un 10% de oxígeno. En otras palabras, las estrellas enanas blancas son diamantes en el cielo. De hecho, hace poco se localizó una estrella enana blanca que casi se había enfriado y que es equivalente a un diamante de diez billones de billones de billones de quilates. La llamaron Lucy, por la canción de los Beatles.

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