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Preguntas y respuestas sobre el Cosmos



¿Cómo y cuándo se formó el sistema solar?

El Sol y los planetas se formaron hace unos 4.600 millones de años a partir de una nube masiva de hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de otros elementos como oxígeno, carbono, nitrógeno, hierro y silicona. Al aglomerarse el material de la nube, su fuerza de gravedad atrajo todavía más material, con lo que los bultos crecieron cada vez más. En el centro de esta nube, el grumo más grande se convirtió en una “protoestrella” –una nube brillante que todavía no es una auténtica estrella-. La fuerza de gravedad comprimió el núcleo de esta bola de gas que estaba colapsándose, hasta que su temperatura y presión fueron lo bastante altas para empezar a fusionar en su núcleo helio en hidrógeno, haciendo que el Sol liberara energía. Así nació nuestra estrella.

El material restante de la formación del Sol existía en forma de gases y diminutos granos minerales (polvo) por la nube, mientras que los gases congelados estaban en otras partes, más frías, de la nube. En las regiones interiores y más calientes, los granos de polvo de los materiales más pesados se unieron para formar Mercurio, Venus, la Tierra y Marte (los planetas terrestres). En regiones más frías y más alejadas del Sol, agua congelada, metanol y amoníaco aportaron sus materiales a los planetas en formación. Estos planetas exteriores crecieron tanto, y tan rápidamente, que sus fuerzas de gravedad atrajeron también los gases de hidrógeno y helio cercanos. Estos gases son ahora los ingredientes principales de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno: planetas gigantescos que pueden tener núcleos pequeños y rocosos debajo de miles de millas de nubes. Plutón está formado de hielo (agua congelada, metanol y amoníaco) mezclado con roca.

¿Es el Big Bang realmente el momento donde se origina el Universo?

No, el Big Bang es la gran explosión cósmica a partir de la cual la ciencia ha logrado establecer las teorías de la evolución del Universo hasta nuestros días. El momento de la creación del Universo es desconocido para la ciencia y quizás lo será siempre. Ese momento divino está reservado solo a Dios.

¿De que elementos estaba constituido el Universo al momento del Big Bang?

Al momento del Big Bang solo existía una cantidad enorme de energía la que por alguna razón desconocida explotó convirtiéndose gran parte de ella, unos segundos después, en átomos de Hidrógeno y de Helio tal como los conocemos hoy en día.

¿Cuán grande es el sistema solar?

El objeto más lejano que se conoce orbitando alrededor de nuestro Sol es una diminuta bola de hielo y rocas llamado 1996 TL66, y que llega a estar a más de 19.000 millones de kilómetros del Sol en el punto más alejado de su órbita (Plutón, en su punto más alejado, llega a estar a 7.400 millones de kilómetros del Sol). Esto lo sitúa en el borde externo del cinturón de Kuiper, un bosque de cometas de donde es posible que provenga la luna de Plutón, Caronte, y quizás el mismo Plutón.

Con un pequeño brinco, alcanzamos a la heliopausa, donde la corriente de partículas emitidas por el Sol colisiona con los gases galácticos del espacio interestelar, formando lo que se conoce como " choque de arco". La frontera donde termina la influencia del Sol y comienza el espacio interestelar puede situarse a unos 24.000 millones de kilómetros por delante del camino que el Sol sigue en la Galaxia, y a más del doble por detrás.

Aún más lejos está la Nube de Oort, de donde se cree que provienen los cometas de periodos largos (como por ejemplo el Hale-Bopp). Esta oscura e increíblemente fría región espera a los viajeros interestelares a unos 9.6 billones de kilómetros – “casi un cuarto de la distancia a la estrella más cercana “.

¿Existe un décimo planeta?

Los astrónomos que buscan planetas desconocidos en los confines de nuestro sistema solar han encontrado muchos cuerpos cometarios en el cinturón de Kuiper. Hasta ahora, ninguno de los nuevos objetos puede considerarse como un "planeta". Tales búsquedas se enfrentan con varias dificultades: a semejante distancia - ocho mil millones de kilómetros o más - incluso un planeta tan grande como la Tierra sería prácticamente invisible.

Recientemente, un pequeño pero notable grupo de astrónomos ha retomado esta cuestión, al preguntarse: "¿existe un noveno planeta?" Estos científicos han destacado el hecho de que Plutón es en realidad un cuerpo gigante que ha escapado del Cinturón de Kuiper, y que tiene más en común con un cometa de gran tamaño que con un planeta.

Por ello, Plutón ya no existe como el noveno planeta, siendo ahora solamente 8 los que giran alrededor del Sol.

¿Todos los planetas orbitan en la misma dirección alrededor del Sol?

Mientras que no todos los planetas rotan sobre sus ejes en la misma dirección – Urano y Venus rotan en sentido opuesto a los otros seis - todos están de acuerdo en que dirección moverse. Desde un punto en el espacio sobre el polo norte terrestre, un observador vería a los nueve planetas dando vueltas alrededor del Sol en el sentido de las agujas del reloj. El movimiento compartido es una consecuencia de la formación del sistema solar a partir de una nube gigante en rotación hace 4.600 millones de años.

En cuanto a la causa de la rotación inversa de Urano y Venus, la opinión de los científicos está dividida. La mayoría están de acuerdo con la teoría de que en épocas tempranas de su historia, estos mundos fueron sometidos a colisiones masivas con objetos tan grandes como planetas, colisiones tan fuertes que invirtieron su dirección original de rotación - y en el caso de Urano prácticamente lo tumbaron, .En cuanto al caso de Plutón, son muchos los astrónomos que han expresado su preferencia por la idea de que el planeta más distante es en realidad un objeto cometario gigante, que escapó del Cinturón de Kuiper hace miles de millones de años. Ellos sugieren que la rotación antihoraria de Plutón y otras excentricidades orbitales son residuos de su desarrollo temprano como un proto-cometa de hielo. Residuos hoy inexistente en los ocho planetas.

¿De qué están hechos los cometas?

Los cometas son amalgamas de cantidades variables de hielos de agua y dióxido de carbono, rocas, polvo, y varias trazas de moléculas - incluyendo sodio, detectado en el Hale-Bopp en 1997. Estas "bolas de nieve sucia" son intrusos que provienen de los confines de nuestro sistema solar, y se cree que representan los últimos vestigios de la vasta nube de gas interestelar a partir de la cual se formó nuestro sistema solar.

¿Hay planes de volver a la Luna?

En enero de 2004, el presidente George Bush propuso una dirección radicalmente nueva para la NASA, que incluiría una base permanente en la Luna y expediciones tripuladas a Marte. En la base lunar podría probarse el equipo que se necesitara para viajar a Marte, y serviría de plataforma de lanzamiento para la expedición a Marte. De llevarse a cabo, el plan podría proporcionar además nuevas muestras lunares para los geólogos planetarios, permitiéndoles estudiar las rocas y el suelo de muchos más sitios. Los astrónomos han propuesto levantar telescopios en los polos lunares o en la cara oculta, donde los radiotelescopios usarían la masa lunar para bloquear las señales de radio procedentes de la Tierra.

Sin embargo, varios intentos anteriores de volver a poner humanos en la Luna han fracasado, y la propuesta del presidente generará muchos análisis y críticas en un momento en el que el país sufre un gran déficit presupuestario y el dinero público está muy solicitado.

NASA no planea todavía ninguna misión robotizada a la Luna, aunque puede haber cambios cuando pase a implementar las directrices de Bush.

La Agencia Espacial Europea ha lanzado un pequeño orbitador, llamado SMART-1, que llegará a la Luna a finales de diciembre de 2004. En agosto, Japón planea lanzar LUNAR-A, una combinación de orbitador y penetrador.

¿Hay otros planetas en la Vía Láctea?

Sí, puede que cientos de millones de ellos. En la última década, los astrónomos han descubierto más de 100 planetas en órbita alrededor de estrellas distintas al Sol. Hasta ahora, han estudiado principalmente estrellas relativamente cercanas (a menos de 200 años luz), pero a no ser que haya algo especial en nuestro barrio estelar, se encontrarán planetas en estrellas más alejadas.

Pero no todas las estrellas tienen planetas. Según algunas estimaciones, menos del 5 o el 10 por ciento de las estrellas cercanas tienen acompañantes planetarios. Algunas estrellas son demasiado calientes y brillantes, y cualquier material planetario habría desaparecido hace mucho tiempo, vaporizado. Algunas estrellas pueden no tener la composición apropiada, o estar en cúmulos estelares con demasiadas estrellas, donde la influencia gravitatoria de las otras estrellas impide que se formen planetas.

Los sistemas planetarios que los astrónomos han encontrado hasta ahora son bastante diferentes de los de nuestro sistema solar. En vez de múltiples planetas en ordenadas órbitas circulares, lo que suelen ver los astrónomos son planetas masivos solos, mucho más grandes que Júpiter, que siguen una trayectoria orbital elíptica, y normalmente muy cercana a la estrella madre. A un planeta más pequeño le sería difícil mantener una órbita estable en un sistema así, por la influencia gravitatoria del planeta grande. Sólo en unos pocos casos, los astrónomos detectan planetas en órbitas circulares, grandes y lentas, como Júpiter y Saturno. Algunos astrónomos creen que estos sistemas "de buenos modales" pueden tener planetas más pequeños en órbitas cercanas, como Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Las técnicas de medición actuales no son lo bastante sensibles para indicar si existen esos planetas "terrestres," pero se están planeando unos telescopios orbitales especiales para buscarlos dentro de 10 o 20 años. ¿Hay vida en Marte?

La posibilidad de vida en Marte ha intrigado a los observadores del cielo a lo largo de todos los tiempos, pero hasta 1996 no se pudo hablar más que de especulación. En Agosto de ese año, un equipo de científicos de la NASA anunció que tenía evidencia, aunque no definitiva, de que alguna vez existió vida Marte. La evidencia consistía en muestras de un meteorito marciano - con el nombre ALH84001 - que contenía varias sustancias orgánicas que parecían ser cúmulos de "microfósiles", similares a las bacterias fósiles microscópicas que se encuentran en la Tierra.

Desde entonces, investigadores de todo el planeta han dado su opinión sobre el asunto. La temperatura a la cual ALH84001 se formó sigue siendo un tema muy controvertido, y el trabajo recientemente realizado en la Universidad de California en Los Angeles (UCLA) sugieren que las moléculas orgánicas encontradas fueron producidas por procesos puramente químicos, contradiciendo los resultados de la Universidad de Wisconsis-Madison que indican que el responsable fue un proceso biológico.

Afortunadamente, el estudio de la superficie marciana y la búsqueda de vida, pasada o presente, continúa teniendo una alta prioridad en los programas espaciales de todo el mundo. La misión "Mars Pathfinder" ya ha aportado importantes pistas sobre la historia geológica del Planeta Rojo, y la "Mars Global Surveyor" ha comenzado recientemente a mapear y fotografiar la superficie marciana en detalle. Dos sondas en órbita y una más que aterrizará en la superficie comenzarán a explorar Marte a finales de 1999. Con suerte y trabajo duro, puede que se encuentre una respuesta definitiva a la incógnita sobre la vida en Marte.

¿Hemos visitado todos los planetas en el sistema solar?

Con la excepción del frío y distante Plutón, sondas fabricadas por el hombre han, por lo menos, volado cerca de todos los planetas del sistema solar. Se están elaborando, además, planes para lanzar una nave que alcanzaría Plutón sobre el año 2010.

Aquí está una lista parcial de los planetas visitados, las sondas, y el año:

Mercurio — Mariner 10, 1974
Venus — Mariner 10, 1974
Marte — Viking 1, 1976
Júpiter — Voyager 1, 1979
Saturno — Voyager 1, 1980
Urano — Voyager 2, 1986
Neptuno — Voyager 2, 1989

¿Algún día visitaremos otras estrellas?

Los planes de viajes interestelares son todavía un gran reto, básicamente porque las estrellas están increíblemente lejos. La estrella más cercana está a más de 38 billones de kilómetros. A la máxima velocidad que nuestras naves pueden alcanzar - en torno a 160000 kilómetros por hora - tardaríamos casi 28000 años en llegar allí. Viajando a un 5% de la velocidad de la luz (una inimaginable hazaña de la ingeniería que sería viajar a casi 55 millones de kilómetros por hora), el viaje de ida llevaría casi 82 años, y otro tanto de vuelta.

Nuestra mejor apuesta puede ser el construir una nave de enormes dimensiones, tipo colonia, habitable para una tripulación durante las décadas necesarias para alcanzar incluso las estrellas más cercanas. Otros creen que el problema de la distancia puede ser tratable a través de algún giró exótico en la física, tal como viajar a través de un agujero de gusano. Mientras que cualquiera de estos planes podrían parecer disparatados hoy en día, los científicos y, en particular, los astrónomos, nunca pierden la esperanza.

¿Existen atajos a través del espacio?

De acuerdo con los modelos aceptados de la relatividad general, es posible que en un fuerte campo gravitatorio el tejido de la geometría local espacio - tiempo se vuelva tan intrincado que se envuelva en si mismo y se reconecte con otra área del espacio - tiempo, quizás otro universo, u otro lugar y tiempo en el nuestro. Las conexiones se llaman "agujeros de gusano", y a menudo se han mencionado como potenciales medios de viajar a estrellas y galaxias distantes.

Desafortunadamente, la intensa gravedad necesaria para producir tal efecto - como la de un agujero negro - colapsa el agujero de gusano antes de pudiera ser usado por un viajero real. Con todo, los astrofísicos no se resignan, y los estudios sobre cómo producir una agujero de gusano de forma artificial y cómo mantenerlo abierto durante el tiempo necesario, continúan.

¿Estamos intentando contactar con civilizaciones extraterrestres?

Si. Usando un radio telescopio en Ucrania, los astrónomos canadienses Yvan Dutil y Stephane Dumas planean emitir un saludo codificado hacia cuatro estrellas que son similares al Sol. El mensaje, de unos 50 Kb de tamaño, fue transmitido tres veces durante un periodo de tres horas el 24 de Mayo de 1999.

El mensaje usó matemáticas y física básicas para establecer un lenguaje común con cualquier civilización que intercepte la transmisión. Incluyó también breves descripciones de astronomía básica, geografía, biología y otros conceptos científicos.

Según los astrónomos, cualquier civilización hasta 100 años - luz de la Tierra con un receptor de radio de un kilómetro de radio (0.4 millas cuadradas) debería ser capaz de recibir el mensaje. Además, las civilizaciones que estuvieran hasta 10.000 años - luz de distancia serían capaces de descubrir la naturaleza inteligente del mensaje, aunque la señal sería demasiado débil para que pudieran descifrarla.

Las estrellas que serán el objetivo de los mensajes están todas a unos 50-70 años - luz de la Tierra, y caen en el "Triángulo del Verano" (una región del cielo delimitada por las estrellas Vega, Deneb y Altair) o muy cerca. A medida que la señal avanza por la Galaxia su cono de alcance se abre, de modo que alcanzará todas las estrellas en esa dirección. Se eligieron estrellas de tipo solar como objetivos debido a que se consideran los sitios más probables para la existencia de vida.

El mensaje concluye con una invitación para el receptor a responder con información sobre él mismo. Ahora bien, no hay que olvidar que una contestación desde las estrellas objetivo no llegaría a la Tierra hasta pasado más de un siglo (50-70años para que el mensaje llegue allí y otro tanto para que la respuesta alcance la Tierra).

En los años 70, las misiones Pioneer y Voyager de la NASA abandonaron la Tierra con información sobre la civilización que las envió. Un cuarto de siglo más tarde, las cuatro sondas están simplemente en el límite del sistema solar, así que no es probable que encuentren una civilización extraterrestre en un futuro inmediato. Más bien se podrían considerar cápsulas del tiempo que documentan los primeros esfuerzos de la humanidad para explorar más allá del planeta que es su hogar.

Nuestra radio, televisión y otras señales de comunicación también revelan nuestra presencia, y han sido enviadas al espacio a la velocidad de la luz durante la mayoría del siglo XX. Ahora bien, hasta ahora ninguna de nuestras señales de radio y televisión ha sido expresamente diseñada para anunciar nuestra presencia.

También estamos escuchando con el fin de descubrir otras civilizaciones. Desde los años 60, varios equipos de observadores han sintonizado sus radio-telescopios en las bandas de microondas y radio con la esperanza de detectar una civilización alienígena. Conocidas colectivamente como el proyecto de búsqueda de inteligencia extraterrestre, o SETI (del Inglés: Search for Extraterrestrial Intelligence), las diferentes búsquedas no han conseguido descubrir ningún extraterrestre, pero los recientemente descubiertos planetas alrededor de otras estrellas y las posibilidades de que alguna forma de vida haya existido en Marte o las lunas de Júpiter y Saturno han proporcionado un renovado optimismo sobre un universo con abundante vida. Puede que algún día seamos suficientemente afortunados para detectar y contestar a las señales de una civilización extraterrestre, pero las vastas distancias del espacio hacen que mantener una conversación sea imposible.

¿Cuál es la estrella más cercana?

Por supuesto, la estrella más cercana a la Tierra es la que vemos todos los días - nuestro querido y viejo Sol. A solo unos 150 millones de kilómetros, la luz que emerge de la superficie solar tarda aproximadamente 8 minutos en llegar a la Tierra, entrando a través de la ventana de tu habitación al amanecer y bronceando a los turistas en la playa.

Varias estrellas están a unos pocos años-luz del Sol. A una distancia de poco más de cuatro años-luz, los tres miembros de Alfa Centauri, incluyendo Próxima Centauri, son las estrellas más cercanas al Sol. Las tres siguientes estrellas más cercanas son enanas rojas: la estrella de Barnard está a seis años-luz de la Tierra. Wolf 359 y Lalande 21185 están a unos ocho años-luz de distancia.

La estrella más brillante el cielo nocturno visible sobre la Tierra es Sirio, situada a 8.7 años luz. El sistema binario llamado Proción está un poco más lejos a 11.2 años-luz.

La búsqueda de planetas extrasolares podría llevarnos hasta Epsilon Eridani, o Tau Ceti, estrellas de tipo solar a 10.8 y 11.8 años-luz del Sol. A unos 11 años-luz está Epsilon Indi y el sistema binario 61 Cygni.

¿Cómo consiguen las estrellas sus nombres?

Los nombres de estrellas, así como los de cometas, asteroides, galaxias y nebulosas, son aprobados y catalogados por la Unión Astronómica Internacional (UAI) en París. Las estrellas más brillantes son designadas por la constelación en la que aparecen e identificadas dentro de cada constelación con letras griegas, usualmente ordenadas por brillo relativo; Alfa Centauri es la estrella más brillante en la constelación Centauro, Beta Centauri es la siguiente más brillante, etc. Nombres históricos, como Régulo (Alfa Leo) y Aldebarán (Alfa Tau) son usados frecuentemente.

Los nombres de las estrellas menos brillantes se asignan con criterios menos estéticos. Una vez que el alfabeto griego se ha agotado en una constelación, la UAI sigue un simple criterio numérico. Por ejemplo, una enana marrón descubierta recientemente - un objeto cuasi-estelar muy débil- fue catalogada con el aparatoso nombre GL229B. La "B" indica que orbita alrededor de la estrella GL229, y "GL" se refiere al Catálogo Gliese de estrellas cercanas.

¿Qué hace brillar a las estrellas?

Las estrellas producen su energía a partir de fusión nuclear. Para la mayoría de las estrellas, este proceso esta dominado por una sucesión de reacciones nucleares denominada la "cadena p-p", en la cual cuatro átomos de hidrógeno se transforman en uno de helio. La cadena protón-protón proporciona la energía que las estrellas necesitan para soportar sus enormes masas contra la fuerza de la gravedad durante la mayor parte de su vida; es en realidad de donde proviene la energía de nuestro Sol.

Las estrellas de mayor tamaño, cuyo tremendo peso da lugar a temperaturas incluso más altas en sus núcleos, utilizan un proceso de fusión más complejo, llamado el "ciclo CNO". En esta reacción, trazas de carbono, nitrógeno y oxígeno sirven como catalizadores para fusionar cuatro núcleos de hidrógeno y formar uno de helio. Mientras que este método produce más energía, las temperaturas que se necesitan para que sea posible se dan únicamente en estrellas más masivas que el Sol. Dichas estrellas están condenadas a una corta vida, al consumir su "combustible" extremadamente rápido.

¿Cómo nacen las estrellas?

Las estrellas se forman dentro de vastas nubes de gas interestelar y polvo llamadas nubes moleculares. En los núcleos de estas regiones intensamente frías, a solo 10 grados sobre cero absoluto o equivalentemente a -263 °C, la presión del gas es insuficiente para soportar el peso de la nube, la cual comienza a colapsar sobre si misma.

Después de que transcurran unos pocos millones de años, el incremento de la presión producido por la contracción del núcleo de la nube habrá aumentado la temperatura central hasta más de 65 °C, y la protoestrella - de un tamaño mucho más grande que el de la estrella final - fulgurará, mientras la sábana de gas continua colapsando. Cuando el núcleo alcanza unos pocos millones de grados, la fusión de hidrógeno comenzará y el colapso gravitatorio se detendrá finalmente: la estrella recién nacida, quemando de forma estable sus reservas de hidrógeno, se librará de su capullo gaseoso y ocupará su lugar entre las demás estrellas.

Una buena parte de este proceso ha sido observado directamente, gracias principalmente al asombroso alcance del Telescopio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope en inglés). Los astrónomos han observado el colapso de nubes de gas y, haciendo uso de sensores infrarrojos, han podido ver a través de la gruesa cortina de polvo y gas, para obtener imágenes de estrellas en su infancia y de los posibles discos protoplanetarios que las rodean.

¿Qué es una enana marrón?

Las enanas marrones son objetos de tipo estelar que debido a su pequeño tamaño nunca alcanzan las condiciones necesarias en sus núcleos para mantener las reacciones de fusión nuclear que mantienen a las estrellas normales. Estos objetos, que están en el extremo inferior de la familia estelar, representan en realidad una transición entre las estrellas más débiles (que queman hidrógeno en su núcleo) y los fríos planetas gigantes gaseosos como Júpiter.

Cuando una estrella se forma, su tamaño queda determinado por una amplia variedad de factores intrínsicos a la densa nube de gas en la que la estrella nace. Ahora bien, un estudio de la cantidad de estrellas que hay con diferentes tamaños indica claramente que las estrellas de tamaño algo menor que el Sol son el modelo favorito. Estrellas enormes, como Eta Carinae - 120 veces más masiva que el Sol - son extremadamente raras, mientras que la Galaxia esta llenísima de estrellas de un poco más que el tamaño del Sol.

Las estrellas tienen un límite inferior de tamaño. Las altas presiones y temperaturas necesarias para que produzca la fusión nuclear que mantiene a las estrellas requieren una masa de al menos un 8% de la del Sol o, equivalentemente, unas 80 veces la masa de Júpiter. Cuando una "estrella" se forma por debajo de este límite de masa, no consigue producir la ignición de su combustible nuclear, y emite un sencillo color rojo que proviene únicamente del calor de sus gases comprimidos. Semejante objeto recibe el nombre de "enana marrón". Pequeñas y extremadamente débiles, las enanas marrones han comenzado a detectarse muy recientemente gracias a los últimos desarrollos tecnológicos en telescopios y detectores infrarrojos.

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