domingo, 31 de julio de 2016

Poesía y polvo cósmico

Empecemos citando al famoso astrónomo Carl Sagan: "Somos polvo de estrellas". ¿Qué quiere decir esta linda frase? Probablemente hayan escuchado alguna vez que los elementos que nos componen y nos rodean han sido forjados en los hornos estelares del Universo. ¡Esto es totalmente cierto! De hecho, los procesos extremos que ocurren en los corazones estelares afectan la estructura atómica de los núcleos y esto permite que se formen elementos más pesados (Carbono, Oxígeno, Nitrógeno, Hierro, etc.) a partir de elementos livianos (Hidrógeno, Helio). Algunas de estas estrellas, como las Supernovae por ejemplo, acaban su vida con una espectacular explosión que desparrama materia en el espacio exterior. Este polvo cósmico luego puede volver a concentrarse durante el proceso de formación de una estrella nueva y de sus hipotéticos planetas. Este mecanismo explica de hecho la presencia de elementos "pesados" en la Tierra y sus respectivas abundancias. Por ende, todo lo que vemos a nuestro alrededor está compuesto por ceniza estelar...

Es algo increíble pensar que la materia inerte que se generó en los corazones estelares terminó formando nuestro lindo planeta Tierra y sobre todo los seres vivos que lo habitan. En la serie Cosmos, Carl Sagan lo expresó del modo siguiente: "La ceniza de la alquimia estelar había cobrado vida". A mi parecer, esta frase es de profundo contenido poético y cristaliza de manera magistral la maravilla de la vida y el misterio sobre orígenes.


Sin embargo, no sólo los astrónomos usan esta imagen de "polvo cósmico" para referirse a lo que fuimos, somos y seremos. Por ejemplo, Francisco Tamayo escribió esta hermosa frase: "La vida es polvo y el destino viento". Sin embargo, el texto que más me gusta fue escrito por la celebérrima poeta chilena Gabriela Mistral y se llama "A los niños". Les dejo un saludo y espero que lo disfruten.

A LOS NIÑOS - Gabriela Mistral

Después de muchos años, cuando yo sea un montoncito de polvo callado, jugad conmigo, con la tierra de mis huesos. Si me recoge un albañil, me pondrá en un ladrillo, y quedaré clavada para siempre en un muro, y yo odio los nichos quietos. Si me hacen ladrillo de cárcel, enrojeceré de vergüenza oyendo sollozar a un hombre; y si soy ladrillo de una escuela, padeceré también por no poder cantar con vosotros, en los amaneceres. 

Mejor quiero ser el polvo con que jugáis en los caminos del campo. Oprimidme: he sido vuestra; deshacedme, porque os hice, pisadme, porque no os di toda la verdad y toda la belleza. O, simplemente, cantad y corred sobre mí, para besaros los pies amados. 

Decid cuando me tengáis en las manos, un verso hermoso y crepitaré de placer entre vuestro dedos. Me empinaré para miraros, buscando entre vosotros los ojos, los cabellos de los que enseñé. 

Y cuando hagáis conmigo cualquier imagen, rompedla a cada instante, que a cada instante me rompieron los niños de amor y de dolor.

viernes, 29 de julio de 2016

Ballet planetario alrededor del Sol

Empecemos con experimento bloguero que se me ocurrió tras una haber leído el fabuloso libro escrito por mi amigo astrónomo Seba Pérez llamado Bitácora Planetaria: cazadores de eclipses (si les interesa el libro lean la nota al final). Consideremos la situación siguiente: se encuentran frente a una persona que desconoce todo acerca del Sistema Solar y ustedes tienen que explicarle qué es y cómo funciona sin tener acceso a las clásicas fuentes de información (internet, biblioteca, celular, etc.) ¿Qué le dirían? ¿Cómo describirían el movimiento de los astros? Deténganse un momento a pensar en la respuesta. ¿Qué le dirían acerca del Sol?

¿Ya está? ¿Tienen la respuesta clara? Muy probablemente le dirían a su interlocutor que el Sistema Solar está compuesto por el Sol y los cuerpos celestes que orbitan a su alrededor. ¡Excelente definición! También le explicarían que los planetas giran sobre sí mismos, que describen círculos y elipses alrededor del Sol, que existen dos tipos de planetas: los telúricos y los gigantes, que hay asteroides, cometas, lunas y planetas enanos, etc. Seguramente le contarían un montón de cosas interesantes: que el Sol es una estrella activa, que gira más rápido en el ecuador que en los polos, que hay manchas solares, etc. Pero, si no me equivoco, a la mayoría de ustedes se le olvidó hablar del movimiento en el Universo del protagonista principal: el Sol.

Eso es porque solemos pensar que, en el modelo heliocéntrico, el Sol está fijo en el centro y no se mueve. Sin embargo, éste se mueve alrededor del centro de nuestra galaxia (a 25.000 años luz) y se desplaza a altísimas velocidades (792.000 km/h = 220 km/s). Por lo tanto, la Tierra y los otros planetas no vuelven al mismo lugar luego de dar una vuelta alrededor del Sol sino que se dibujan tirabuzones cósmicos en el espacio como en la imagen acá abajo.

Movimiento del Sol y de los planetas a su alrededor (+Plutón)
Crédito: DjShadu

Un amigo me comentó que este movimiento le daba muchísimo miedo ya que "nos estamos moviendo a 700.000 km/h alrededor de una bola de fuego gigante". Sin embargo, yo lo veo de otro modo. Dado que nos desplazamos por el Universo en vez de dar vueltas en círculo en el mismo lugar, es como si nuestro planeta Tierra fuese una suerte de nave espacial que nos está transportando hacia lugares lejanos e inexplorados del Universo. Por eso me parece que tendríamos que ser más responsables y cuidar mejor nuestra "nave espacial" ya que de eso depende nuestro futuro. Les dejo un saludo y les vuelvo a recomendar la Bitácora Planetaria :-)


--------------- NOTA SOBRE LA BITÁCORA PLANETARIA ------------------

Este libro me impactó mucho por su contenido y por su linda historia. Su objetivo principal es acercar a los niños a la astronomía y al mundo de la investigación. No se trata de un libro "clásico" con contenido enciclopédico sino de una trepidante aventura protagonizada por un grupo de niños muy curiosos. No sé si podrá conseguir fácilmente en donde sea que vivan pero se los recomiendo (¡a los niños y a los adultos!). La novela nos invita a pensar sobre cuestiones astronómicas y sobre el lugar que ocupa la especie humana en el Universo. Me hubiese gustado mucho leer un libro así cuando era chico. No duden en preguntarme si les interesa contactar al autor Seba Pérez.

viernes, 15 de julio de 2016

Enigma "estelar"

Ya que en este blog las estrellas y los planetas ocupan un lugar privilegiado, quiero compartir con ustedes un enigma "estelar". Es puramente geométrico y no se requiere ningún conocimiento astronómico :-) Dibujen una estrella de 5 puntas como en el dibujito siguiente:


De este modo, obtenemos (sin sorpresa) 5 triángulos. El objetivo es aumentar el número de triángulos dibujando solamente 2 líneas rectas. Por ejemplo en el dibujito de acá abajo, luego de haber dibujado dos líneas rectas, obtenemos 8 triángulos. Con un poco de esfuerzo se pueden obtener 9 triángulos...

Ejemplo con 8 triángulos
Sin embargo, el verdadero desafío consiste en obtener 10 triángulos dibujando solamente dos líneas rectas. Les aseguro que se puede. ¡Suerte!

jueves, 14 de julio de 2016

Auroras boreales en Júpiter

Hace unos días apareció esta imagen de Júpiter en el sitio web de la NASA llamado Astronomical Picture of the Day tomada por el telescopio espacial Hubble. Todos los días ponen una imagen astronómica reciente, a veces una foto divertida y de tanto en tanto un video sobre algún evento espectacular. ¡Se los recomiendo! Más allá de la alta definición que permite ver la bandas de diferentes colores del planeta y la impresionante mancha roja, se habrán percatado de las luces azuladas cerca del polo Norte joviano...

Imagen compuesta tomada por el telescopio espacial Hubble.
Créditos: NASA, ESA, Huble
¡Esto se debe a que Júpiter tiene auroras boreales! Es exactamente el mismo proceso físico que ocurre en la Tierra: las partículas eléctricamente cargadas provenientes del Sol entran a la atmósfera preferentemente por los polos debido al campo magnético terrestre. Estas partículas, al ser frenadas y mezclarse con el gas de la atmósfera, forman moléculas neutras lo que produce la emisión de luz característica de las auroras. En Júpiter, debido al altísimo campo magnético planetario, las auroras tienen impresionantes estructuras en forma de arcos de círculo y puntos brillantes. El satélite Juno (que en estos momentos se encuentra casualmente por ahí cerca) permitirá obtener más datos sobre la estructura de los cinturones de radiación y la actividad del gigante de nuestro Sistema Solar.

viernes, 8 de julio de 2016

Juno y su misión suicida a Júpiter

Júpiter y el satélite Juno
Hace unos días los científicos de la NASA anunciaron que la nave espacial Juno había por fin llegado a destino después de 5 años de viaje interplanetario. Su destino final es el planeta Júpiter, el quinto planeta de nuestro querido sistema solar, que se encuentra a aproximadamente 5 unidades astronómicas (UA) del Sol. Les recuerdo que 1 UA equivale a aproximadamente 150 millones de kilómetros. Para alcanzar distancias tan lejanas usando la menor cantidad de energía los astrónomos hacen cálculos bastante complejos para usar las perturbaciones gravitatorias de los planetas a su favor. De ese modo, el satélite al abandonar la Tierra describió una trayectoria en forma de óvalos cada vez más grandes hasta alcanzar su objetivo. Como bien suponen, hay que tener un altísimo nivel de precisión para asegurarse de que el satélite llegue sano y salvo y a la hora indicada. Un pequeño error de cálculo y el satélite podría pasar de largo o, peor aún, ser destruido durante el viaje...

Sin embargo, lo que más me fascina de esta misión espacial es que será la primera vez que un satélite artificial se ponga a dar vueltas tan cerca alrededor del gigante de nuestro sistema solar. Además su órbita será "polar" ya que pasará por los polos en vez de dar la vuelta por el "ecuador". De este modo podrá evitar los cinturones de radiación letal de Júpiter. Las condiciones que reinan en este planeta gaseoso (que tiene una masa de casi 320 masas terrestres y un diámetro de más de 11 diámetros terrestres) son ¡absolutamente extremas! No posee una superficie sólida como los planetas telúricos (también llamados rocosos) sino que está cubierto principalmente por nubes de hidrógeno y helio cargadas eléctricamente. Como el planeta gira sobre sí mismo en una escasas 10h esto genera un campo magnético muy potente responsable de los altísimos niveles de radiación. Éstos son tan fuertes que podrían tranquilamente matar a un ser humano y de paso "cocinar" todo tipo de material electrónico... ¡Es un verdadero desafío diseñar una nave que resista a tan tremendas condiciones!


Desde el punto de vista científico, lo más interesante de esta misión es que tratará de elucidar cómo se formó Júpiter y por ende nuestro sistema solar. La formación y la evolución del gigante gaseoso han afectado profundamente al resto de los objetos que se encuentran alrededor del Sol. Actualmente, la formación de planetas tales cómo Júpiter sigue siendo un enigma para los astrofísicos ya que se desconoce cómo y cuándo se formaron exactamente. Existen dos teorías al respecto: una que dice que se formaron de manera abrupta tragando toda la materia que se encontraba a su alrededor y otra que sostiene que fue un proceso de crecimiento lento dentro del disco protoplanetario. Sin embargo, también hay que tomar en cuenta que los planetas pueden migrar dentro del disco e interactuar entre sí. Esto significa que sus órbitas pueden cambiar de repente y de manera significativa, lo que complica bastante las cosas.

Uno de los objetivos de Juno es determinar de qué está compuesto el interior del planeta. Al conocer mejor su composición, se podrán refinar las teorías acerca de su formación y entender mejor el pasado de nuestro sistema solar. Ya que es imposible realizar un muestreo in situ por razones obvias, los astrofísicos experimentales investigan los estados de la materia que lo compone bajo condiciones extremas en laboratorio. Gracias a estos experimentos se podrán interpretar mejor los datos que envíe Juno en los próximos meses. Un dato curioso acerca de esta misión es que la "muerte" de Juno ya está programada: luego de dar un poco menos de 40 vueltas alrededor del gigante gaseoso la sonda apagará sus motores y se dejará caer sobre el planeta. Este "suicidio" satelital permitirá adquirir datos únicos sobre la composición de las nubes de Júpiter. ¡Veremos qué pasa! Los mantendré informados :-)

---------------------------------------------------------------------------------------------

Si les interesa el tema y quieren información más detallada, existen muchos artículos acerca de esta misión: la página de la NASA dedicada a Juno, un extenso artículo del blog de Daniel Marín, la página científica del diario El País, etc.

lunes, 20 de junio de 2016

Tomando limonada en Marte

Espero no equivocarme al suponer que todo el mundo ha tomado por lo menos una vez en su vida una bebida utilizando una pajita. Se habrán percatado que es una manera muy útil y divertida de ingerir líquido. Lo que es todavía más interesante es que en principio con un vaso de limonada y una serie de pajitas de diferentes longitudes se puede medir la presión atmosférica... Para hacer este experimento sólo necesitan aspirar lo más que puedan y ver hasta dónde sube la limonada por la pajita. Pero uno podría objetar que, tomando una pajita suficientemente larga, se podría aspirar líquido del vaso desde cualquier altura. Pueden probar en sus casas ya que es un experimento barato :-) En el video de Youtube que pongo acá abajo estos chicos demuestran que se puede con cierto esfuerzo alcanzar una altura de 6 o 7 metros (hay subtítulos en español):


Seguramente querrán tratar de superar este límite y hacer la experiencia con tubos de varios metros de longitud... Verán entonces que es cada vez más difícil tomar del vaso hasta que se vuelve completamente imposible cuando se alcanza una altura "teórica" de 10 metros. A partir de ahí, por mucho énfasis que le pongan, les será imposible ingerir limonada del vaso ya que las leyes de la hidrostática se lo prohibirán. El primero en realizar un experimento similar con barómetros, pero usando mercurio en vez de agua, fue Evangelista Torricelli en 1643. Gracias a éste, el científico italiano logró calcular el valor de la presión atmosférica. Desde el punto de vista físico, cuando uno aspira por el tubo crea una depresión dentro que provoca que el líquido empiece a subir. Cuanto más aspiren, o sea cuanto mayor sea la depresión, más líquido subirá por el tubo. Cuesta entonces entender por qué al llegar a 10 metros dejará de subir líquido por el tubo por mucho que uno aspire... Esto se debe a que la columna de agua que ingresa en el tubo ejerce una presión sobre la base del tubo. Esta presión es igual al producto de la aceleración terrestre, la densidad y la altura de la columna de líquido:

(presión) = (aceleración terrestre) x (densidad) x (altura)

Si alcanzan una altura de 10 metros con una limonada de densidad 1000 kg/m3 y con una aceleración terrestre de 10 m/s2 entonces la presión será aproximadamente igual a 100 kPa. Este valor corresponde a la presión atmosférica y por lo tanto les será imposible seguir tomando...

Limonada marciana
Pero ¿qué pasaría si hiciésemos el mismo experimento en la superficie de Marte? ¿Cuál es la longitud máxima de la pajita que puede usar un marciano para tomar limonada? Les pido que dejen de leer un instante y se lo piensen un poco... Insisto :-) Marte es un planeta que está muy de moda y que goza de un gran cobertura mediática en el ámbito científico. En otra entrada del blog les diré cuáles son los motivos de su popularidad. Todo lo que necesitamos saber para resolver este problema es que la gravedad en la superficie de Marte es mucho menor (3.7 m/s2) y que casi no hay atmósfera. Esto significa que que uno pesa menos en Marte y que la presión es mucho menor (0.6 kPa, o sea 170 veces menor que en la superficie de la Tierra).

Supongamos que la densidad de la limonada sigue siendo la misma* y que no se congela a pesar de las bajas temperaturas marcianas (-63º C). Entonces la altura máxima desde la cual se puede tomar con pajita en Marte se calcula del modo siguiente:

(altura) = (presión marciana) / (densidad) / (aceleración marciana)

El resultado es aproximadamente igual a 16 cm. Suponer que el agua no se congela es una hipótesis bastante fuerte pero no pasa nada... Una alternativa sería considerar una bebida que no tenga agua sino alcohol ya que éste no se congela a -63º C (temperatura de fusión = -114º C, densidad = 800 kg/m3). En este caso, el resultado es igual a 20 cm, o sea que no estábamos tan errados.

Podemos entonces concluir que para tomar tranquilamente limonada en Marte la pajita no debe exceder los 16 cm teóricos que acabamos de calcular. ¡Salud!

---------------------------------------------
* En realidad los líquidos cambian de volumen, o sea de densidad, cuando se cambia la presión. El módulo de compresibilidad (K = -V dP/dV) cuantifica este fenómeno. Para el agua, K es altísimo lo que significa que hace falta una gran variación de presión para cambiar un poquito el volumen (dV = - K dP/K). Por ende, suponer que la densidad del agua es igual a 1000 kg/m3 a 0.6 kPa es una hipótesis razonable.

jueves, 9 de junio de 2016

La humildad del astrónomo por Carl Sagan

La Tierra vista desde la sonda Voyager 1 en 1990
desde una distancia de 6.000 millones de km.
¿Puedes ver el punto azul pálido?
Hoy quiero compartir con ustedes un texto de profundo contenido existencial y poético escrito por Carl Sagan. Este investigador estadounidense fue sin duda uno de los astrónomos más conocidos del siglo XX por sus visiones sobre la exploración espacial y por su formidable obra de divulgación científica. Les recomiendo que vean (o vuelvan a ver) la serie de documentales llamada Cosmos que ha inspirado a una generación entera de científicos. Carl Sagan también ha escrito libros donde nos ofrece su visión sobre el lugar de la raza humana en el Universo. El texto a continuación está en "Un punto azul pálido" y hace referencia a la fotografía tomada por la sonda Voyager 1 en 1990. En ésta se se puede ver el planeta Tierra como un minúsculo punto azul pálido perdido en la inmensidad del Universo. Seguramente los hará reflexionar y quedarán un poco asustados... Yo creo que, como nos aconseja Carl Sagan, es hora de ser un poco más humildes y cuidar mejor nuestro único hogar.

Desde este lejano punto de vista, la Tierra puede no parecer muy interesante. Pero para nosotros es diferente. Considera de nuevo ese punto. Eso es aquí. Eso es nuestra casa. Eso somos nosotros. Todas las personas que has amado, conocido, de las que alguna vez oíste hablar, todos los seres humanos que han existido, han vivido en él. La suma de todas nuestras alegrías y sufrimientos, miles de ideologías, doctrinas económicas y religiones seguras de sí mismas, cada cazador y recolector, cada héroe y cobarde, cada creador y destructor de civilizaciones, cada rey y campesino, cada joven pareja enamorada, cada madre y padre, cada niño esperanzado, cada inventor y explorador, cada profesor de moral, cada político corrupto, cada “superestrella”, cada “líder supremo”, cada santo y pecador en la historia de nuestra especie ha vivido ahí —en una mota de polvo suspendida en un rayo de sol.
La Tierra es un escenario muy pequeño en la vasta arena cósmica. Piensa en los ríos de sangre vertida por todos esos generales y emperadores, para que, en gloria y triunfo, pudieran convertirse en amos momentáneos de una fracción de un punto. Piensa en las interminables crueldades cometidas por los habitantes de una esquina de este píxel sobre los apenas distinguibles habitantes de alguna otra esquina. Cuán frecuentes sus malentendidos, cuán ávidos están de matarse los unos a los otros, cómo de fervientes son sus odios. Nuestras posturas, nuestra importancia imaginaria, la ilusión de que ocupamos una posición privilegiada en el Universo... Todo eso es desafiado por este punto de luz pálida. Nuestro planeta es un solitario grano en la gran y envolvente penumbra cósmica. En nuestra oscuridad —en toda esta vastedad—, no hay ni un indicio de que vaya a llegar ayuda desde algún otro lugar para salvarnos de nosotros mismos.
La Tierra es el único mundo conocido hasta ahora que alberga vida. No hay ningún otro lugar, al menos en el futuro próximo, al cual nuestra especie pudiera migrar. Visitar, sí. Colonizar, aún no. Nos guste o no, por el momento la Tierra es donde tenemos que quedarnos. Se ha dicho que la astronomía es una experiencia de humildad, y formadora del carácter. Tal vez no hay mejor demostración de la locura de la soberbia humana que esta distante imagen de nuestro minúsculo mundo. Para mí, subraya nuestra responsabilidad de tratarnos los unos a los otros más amable y compasivamente, y de preservar y querer ese punto azul pálido, el único hogar que siempre hemos conocido.