El Universo Infinito

“Hoy mejor que ayer; mañana mejor que hoy”.

EL UNIVERSO INFINITO

Materia: Física 2 Catedrático: Carmelo Cruz Ciclo escolar 2016-2017

Asesor Técnico: Estefania Bernabe Morales Grado: 2° de Bachillerato Grupo: Único No. 2

La estrella más grande del Universo: VY Canis Es una de las más singulares estrellas que se ubica en el hemisferio austral en la constelación del Can Mayor, que puede ser visible con pequeños instrumentos desde la Tierra, y los estudios han demostrado que es una estrella extremadamente grande y luminosa, situada a 4.892 años luz de la Tierra.

Se encuentra expulsando la parte externa de su atmósfera a un ritmo inusualmente grande, creando a su alrededor una compleja nebulosa. El astro transita el final de su vida y es posible que en un futuro próximo, para los estándares astronómicos, estalle formando una supernova. 









Para recorrer una vuelta completa a nuestro Sol por el ecuador, y a una velocidad de casi 300.000 km/s, la luz tardaría 14,5 segundos, sin embargo, para hacer lo mismo en VY Canis Majoris, necesitaría más de 8 horas.

Si quisiéramos representar a VY Canis Majoris con un proyector de alta definición, de 1920×1080 píxeles, de manera que cupiese entera la imagen, sería imposible representar al Sol, ya que sería solo un píxel, que es el punto más pequeño que se puede proyectar, y sería más grande que nuestro Sol. Su diámetro es tan gigantesco que necesitaríamos poner unos 2.000 soles en línea recta. Si ocupara el centro del Sistema Solar, en lugar del Sol, sobrepasaría la órbita de Saturno, por lo que Mercurio, Venus, la Tierra, Marte, el Cinturón de Asteroides, Júpiter y el mismo Saturno serían devorados por ella.

Si para dar la vuelta a nuestro planeta por el ecuador, un avión comercial que viaja a 900 km/h. tarda unas 44 horas, para hacer lo mismo en VY Canis Majoris tardaría más de 1.100 años.

Por último si imaginásemos a la Tierra como una bolita de algo menos de 6 centímetros, por ejemplo, una pelota de Golf, y al Sol como una bola de 6 metros y medio, algo esférico, de un tamaño parecido al de un camión de bomberos, VY Canis Majoris tendría el descomunal tamaño de una esfera de casi 13 km de diámetro.

El Puente Einstein-Rosen En un trabajo publicado en 1935, después de estar trabajando sobre las ecuaciones de campo de la Relatividad General, el mismo Einstein en colaboración con su amigo Nathan Rosen sacó a la luz en el ejemplar 73 correspondiente al volumen 48 del Physical Review algo interesante cuya importancia teórica pasó desapercibida para muchos en aquél entonces. Se trataba de una solución que permitía, al menos teóricamente, conectar dos regiones diferentes del espacio-tiempo a través de un túnel que podía servir como atajo.

Lo que describieron fue una solución matemática que describe algo que posteriormente sería bautizado con el nombre de agujero de gusano (wormhole), terminación que fue acuñada en 1957 por el físico relativista norteamericano John Archibald Wheeler.

El puente Einstein-Rosen describe esencialmente una “conexión”, por así llamarla, entre dos regiones separadas de espacio-tiempo, las cuales pueden estar separadas a distancias astronómicamente enormes. Este puente es una solución matemática, pero de ser posible construirlo abriría la posibilidad de viajar de un punto a otro a velocidades mucho mayores que la velocidad de la luz (aunque en realidad no estaríamos viajando a la velocidad de la luz, sino que estaríamos tomando un atajo que nos permite acortar la distancia en el espacio-tiempo permitiéndonos llegar en poco tiempo a otro punto para el cual viajando directamente sin la ayuda de un agujero de gusano necesitaríamos de millones de años consumidos en el viaje).

En la Relatividad General todas las posibilidades que sean posibles deben ser descritas con una métrica, y una métrica que nos describe un agujero de gusano atravesable es la siguiente:

Probabilidad de su existencia:  





Einstein y Rosen postularon teóricamente a los agujeros de gusano tomando como base la bien probada métrica de Schwarzschild.

Sin embargo, en 1962 John Archibal Wheeler y Robert W. Fuller publicaron un trabajo en el que se llegaba la conclusión de que un agujero de gusano basado en la métrica de Schwarzschild es sumamente inestable, y se “desinflará” instantáneamente en cuanto se forme como si fuera un globo inflado picado por un alfiler, impidiendo que inclusive la luz pueda recorrerlo.

En un trabajo publicado en 1988, la posibilidad de agujeros negros atravesables fue demostrada por vez primera por el físico norteamericano Kip Thorne y su alumno Mike Morris, hoy designado como el agujero de gusano Morris-Thorne.

Posteriormente se han ido descubriendo otras posibilidades que también son soluciones a las ecuaciones de campo de la Relatividad General, como una variedad estudiada en un trabajo de Matt Visser (autor del popular libro titulado Lorentzian Wormholes) publicado en 1989 en la cual el atajo a través del agujero de gusano se puede hacer sin necesidad de tener que atravesar una región de materia exótica como lo requiere el agujero de gusano Morris-Thorne. De cualquier manera, en la teoría de Gauss-Bonnet no se requiere de la ayuda de materia exótica para que un agujero de gusano pueda existir; puede existir incluso sin requerir materia alguna para ello.

Viajar más rápido que la luz: IXS Enterprise Así es como según la NASA luciría una nave espacial que nos podría llevar al espacio interestelar "engañando" a la física.

El concepto de la IXS Enterprise es desarrollado por el doctor Harold White, jefe del Laboratorio de Avanzada Propulsión Espacial Eagleworks de la NASA, quien también trabaja en motores de iones y propulsores de plasma. Aunque White aun trabaja en el diseño, ha dado a conocer cómo luciría la versión real del Enterprise de acuerdo con sus cálculos.

El diseño fue creado por el artista Mark Rademaker que dijo a io9 que trabajó con White para crear un modelo actualizado que incluye una nave en el centro de dos enormes anillos, lo que crea una especie de burbuja que tendrá empuje warp (más rápido que la luz).

Para lograr dicho empuje, White trabaja en una nueva tecnología basada en plasma para resolver los problemas que supone un modelo matemático desarrollado por el físico mexicano Miguel Alcubierre en 1994.

Según White, aunque concuerda con que no es posible ir contra las leyes de la física y viajar más rápido que la velocidad de la luz, si se puede reducir la distancia a recorrer deformando la relación tiempo-espacio, y consumiendo mucho menos combustible que el que estimaba el físico mexicano que se necesitaría para lograrlo.

Con sus nuevos cálculos dados a conocer desde el 2012, White afirma que se podría viajar al equivalente a 10 veces la velocidad de la luz consumiendo la energía equivalente a la masa de un camión mediano, a diferencia del físico mexicano que afirma que se necesitaría toda la energía del planeta Júpiter para lograrlo.

Si el trabajo de White tiene éxito, la NASA podría ser capaz de llegar a la estrella más cercana al sol, que se ubica a unos 4.5 de años luz, en solo un par de semanas.

Exoplanetas: Estrella Trappist-1 El descubrimiento de exoplanetas comenzó en los años 90 y desde entonces se han descubierto alrededor de 3.500 de estas tierras lejanas.

Trappist-1 es una estrella enana roja ultrafría del tamaño de Júpiter ubicada a 12 parsecs de la Tierra (aproximadamente 39 años luz), en la constelación de Acuario.

Alrededor de esta estrella orbitan 7 planetas. Los datos preliminares sugieren que los seis más cercanos a la estrella son planetas rocosos con una masa muy similar a la de la Tierra.

Es más, la distancia que los separa de Trappist-1 sugiere que la temperatura en la superficie de estos planetas oscila entre los 0 y los 100 grados Celsius. En otras palabras, están dentro de lo que los astrónomos consideran la zona de habitabilidad, la región alrededor de una estrella en la que la luminosidad y el flujo de radiación permitirían la presencia de agua en estado líquido sobre la superficie.

Todo comenzó en mayo de 2016. Un equipo de astrónomos al mando de Michaël Gillon, del Instituto de Astrofísica y Geofísica de la Universidad de Lieja, en Bélgica utilizó el telescopio Trappist para observar la estrella enana ultra-fría 2MASA J230629280502285, ahora conocida como Trappist-1 (siglas en inglés de Telescopio Pequeño para Planetas en Tránsito y Planetesimales), es un pequeño telescopio robótico operado desde Bélgica. Su nombre es un homenaje a la orden belga de los monjes trapenses, famosos también por sus cervezas. Trappist está ubicado en el Observatorio de la Silla, en Chile, y está operado por el Observatorio Europeo Austral (ESO).

La estrella Trappist-1 emite muy poca luz, calor y radiación, lo que ha resultado en un sistema estelar estable que es una especie de versión en miniatura del nuestro. Los planetas están tan próximos que se podría viajar de uno a otro en cuestión de días con los medios actuales.

Trappist-1 emite muy poco calor, pero su cercanía hace sospechar a los astrónomos que los siete planetas están sincronizados con la estrella en lo que se conoce como acoplamiento de

marea (Su rotación y su traslación están sincronizadas de manera que siempre dan la misma cara a la estrella.

Si eso se confirma, significaría que los tres planetas más cercanos a la estrella (Trappist-1B, Trappist-1C y Trappist-1D) sufren un efecto invernadero demasiado acusado y, por tanto, serán demasiado calientes como para que haya agua líquida salvo quizá en alguna zona en la mitad oscura de su superficie.

El más lejano, Trappist-h probablemente sea demasiado frío. Sin embargo, y hasta donde sabemos por los modelos climáticos, Trappist-1E, Trappist-1F y Trappist-1G tienen las condiciones perfectas para albergar océanos de agua líquida en caso de que tengan atmósfera, y por lo tanto, podrían ser habitables para el ser humano.