EL UNIVERSO ORGANO DE LA
Aﾃ前 C DE LA SOCIEDAD VOL 55 OCTUBRE - DICIEMBRE 2002 No. 196
SOCIEDAD ASTRONOMICA DE MEXICO A.C. , FUNDADA
POR LUIS G. LEON M. EN 1902
"Por la Divulgación de la Astronomía" CONSEJO DIRECTIVO Presidente Vicepresidente Secretario Tesorero Primer Vocal Segundo Vocal
2002
Ing. Francisco Javier Mandujano Ortiz Profr. Jorge Gabriel Pérez Profr. Rubén Becerril Marañón Ing. Enrique Medina Arratia Dr. Víctor Manuel Patrón Sansores Profra. Areli N. Ricalde Esquivel CONSEJO
CONSULTIVO
Dr. Francisco Diego Quintana Sr. Alberto González Solis Ing. Alejandro León de la Barra del Río Dr. Arcadio Poveda Ricalde Ing. Rafael Robles Gil y Mendoza Lic. Eric Roel Schreurs
JUNTA
DE
HONOR
Ing. Francisco Javier Mandujano Ortiz Dr. Bulmaro Alvarado Jiménez. Ing. Leopoldo Urrea Reyes Sr. Jorge Gabriel Pérez Lic Eric Roel Schreurs
El Universo, revista trimestral
coleccionable. Organo de difusión de la Sociedad Astronómica de México A.C., fundada por Luis G. León M., en 1902. Los artículos expresan la opinión de los autores y no necesariamente el punto de vista de la Sociedad Astronómica de México A.C. Se autoriza la reproducción parcial o total de los artículos siempre y cuando se mencione la fuente. Número 196, año C de la Sociedad, octubre - diciembre de 2002. Toda la Correspondencia puede dirigirse a: Sociedad Astronómica de México, Apartado Postal M-9647, México D.F., C.P. 06000, al Parque Crl. Felipe S. Xicoténcatl, Calle de Cádiz esq. Isabel la Católica colonia Alamos, C.P. 03400, México D.F. al teléfono 5519-4730 al correo ó
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ORGANO DE LA SOCIEDAD ASTRONOMICA Publicación Trimestral ISSN-0186-0577
CONTENIDO
Editorial
DE MEXICO A.e.
DE ESTE NUMERO
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Constelaciones
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Puppis, Pyxis y Antlia Dr. Bulmaro Alvarado J.
Noticias
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Comisión de Actividades
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Actividades del Trimestre
Para el Principiante
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El Movimiento de las Estrellas Por Fco. Javier Mandujano O.
Observatorio
125
Efemérides Enero- Marzo de 2003 Por Daniel Flores G.
Aprendiendo
109
Directorio
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Porque la Física es la ciencia más Fácil. Por Gordon Kane
Portada: Protuberancia Solar Foto de Eric Roel Schreurs Astro Pysics 15 cm f/12 Cedo Starlight Xpress
El Universo
Contraportada: M 51 Galaxia del Remolino Telescopio Automático de 60 cm "Telescopes in Educationff Cortesía de NASA (TIE)
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EDITORIAL
Después de casi treinta años de colaborar de manera desinteresada y con un gran cariño para la Sociedad Astronómica de México A.C., nuestro muy querido amigo y maestro el Dr. Bulmaro Alvarado Jiménez tuvo que retirarse como miembro activo aquejado por un problema de salud. El Dr. Alvarado impartió puntualmente y con gran profesionalismo el curso "Las 88 Constelaciones" durante 29 años, todos los lunes de 20 a 22 horas. El curso lo inició en el Planetario Valente Souza de nuestro Edificio Sede (foto superior) y posteriormente en el Planetario Ing. Joaquín Gallo. Aquí complementó su actividad impartiendo los cursos" Origen Cósmico de la Vida", "Física de Partículas", "La Formación del Universo" y "El Sistema Solar" . A pesar de su ausenc~a física, su ejemplo de rectitud, profesionalismo )' cariño por la Sociedad permanecerán en nuestro recuerdo.
Otra gran pérdida, esta vez física, es la de nuestro compañero y amigo el Maestro Alejandro Falcón Asúnsolo, músico de profesión (Violonchelista) y gran aficionado a la astronomía quien siempre participó de manera desinteresada en la organización de recitales musicales para la celebración de festividades importantes dentro de nuestra agrupación. El escaso tiempo libre del que disponía fuera de su horario de trabajo lo dedicó a su familia y a aprender astronomía. Desde aquí le enviamos a su familia nuestras condolencias. Descanse en paz.
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El Universo
Noticias Gigantesca Bola de Hielo más allá de Plutón La parte externa de nuestro sistema solar es un lugar frío, oscuro, lleno de pedazos de hielo y del planeta gigante gaseoso Neptuno. Parecería como si el planeta nombrado en honor del dios de las aguas estuviera pastoreando un conjunto de pedazos de hielo conocidos como objetos del Cinturón de Kuiper entre los que el planeta Plutón de 2,390 km, ocupa el primer lugar. Recientemente descubierto, por los científicos del Tecnológico de California Michael Brown y Chadwick Trujillo, "Quaoar" de 1,300 km de diámetro, es el más lejano de los más de 500 objetos descubiertos. Gracias a su tamaño, Quaoar se observa como un simple punto de luz. Los siguientes tres objetos Kuiper mayores son Caronte con un diámetro de 1,186 km, seguido por Varuna y un objeto llamado 2002 A W197 cuyo diámetro es de 900 km.
Aunque el descubrimiento de Quaoar lo realizaron con el telescopio Oschin Schmidt de Palomar, la medición del diámetro fuer realizado con la nueva cámara avanzada para prospecciones del Telescopio Espacial Edwin Hubble. Su tamaño angular de 40 mili segundos de arco es demasiado pequeño para ser resuelto por cualquier telescopio colocado en la Tierra. La designación oficial de Quaouar es 2002 LM60 Y se le reconoció con su actual nombre hasta de la Unión Astronómica Internacional lo dio a conocer. Este tipo de objetos del sistema solar recibe el nombre de deidades, por lo que Brown y Trujillo escogieron el nombre de Quaoar para reconocer una deidad de la creación de la tribu Tongva que originalmente habitó la bahía de Los Angeles. De acuerdo con la leyenda, después de acabar con el caos creó los animales y a la humanidad.
Ilustración artística de Quaoar. El Universo
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Noticias Los Secretos de la Nebulosa del Cangrejo Cuando Charles Messier, en su búsqueda de cometas, encontró la Nebulosa del Cangrejo y la bautizó como M 1 dentro de su catálogo de objetos difusos (registrados para no confundirlos con algún nuevo cometa) nunca se imaginó lo que llegaría a significar esta nebulosa. Se trata del remanente de una estrella masiva que explotó según testimonio de los observadores chinos en el año 1054 y que fue visible en plena luz del día durante varias semanas. Es hacia finales del siglo XX cuando los astrónomos han comenzado a conocer muchos de los secretos de esta nebulosa gracias a las nuevas técnicas y equipos que permiten lograr una alta resolución y trabajar en distintas longitudes de onda. Es así como, utilizando tanto al Telescopio Espacial Edwin Hubble como al Observatorio Chandra de rayos X, un grupo de astrónomos de la Universidad Estatal de Arizona capitaneados por Jeff Hester examinaron la tempestuosa situación del corazón de la nebulosa. El Telescopio Espacial Edwin Hubble trabajó obteniendo imágenes del centro de la nebulosa en 24 ocasiones, entre agosto del 2000 y abril del 2001, mientras que Chandra observó en rayos X durante 8 ocasiones entre noviembre del 2000 y abril del 200. Con esta información, el equipo de Hester creó una película empleando las imágenes fijas, reportando sus resultados en el número del 20 de septiembre del Astrophysical Journal Letters.
En la fotografía se observan vientos de alta velocidad y ondas de choque que llenan la región interior turbulenta de la Nebulosa del Cangrejo. En el centro del torbellino se observa al púlsar que resultó de la explosión de la supernova. Este pulsar genera voltajes de corriente muy elevados que aceleran tanto a las partículas de materia como de antimateria hacia fuera a lo largo de su ecuador. Conforme estos vientos de alta velocidad surcan la nebulosa circundante, crean una onda de choque que forma el anillo que se difunde en áreas brillantes y oscuras. 100
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Noticias Chorros emitidos por un Agujero Negro Los chorros son una de las formas favoritas de la naturaleza para enviar materia a los alrededores. Anteriormente se encontraban relacionados con cuasares y galaxias activas, pero en la actualidad se han observado saliendo de agujeros negros supermasivos que habitan el dentro de galaxias distantes. Aunque estos chorros viajan a velocidades cercanas a la de la luz, son tan grandes que no es posible observar su creación y evolución durante la vida normal de un ser humano. Este tipo de eventos se estudia mediante modelos creados en computadora s así como en muestras dadas por la naturaleza en las cercanías de agujeros negros. En septiembre de 1998, el satélite Rossi X-ray Timing Explorer captó la formación de tales chorros en un sistema binario en el que uno de los componentes es un agujero negro. Este sistema se localiza a 17,000 años luz del sol, en la constelación de Norma. Al sistema se le conoce como XTEJ1550-564.
El jalón gravitatorio efectuado por la masa estelar del agujero negro XTEJ1550-564 es tan grande que está quitando masa a su compañera, una estrella semejante al Sol. Este material forma un disco, partes del cual pueden colapsar y desenvolver reacciones nucleares que hacen brillar todo el sistema y crean rayos electrones de alta energía que emergen a través de los polos del agujero negro. Los chorros fueron observados al principio con velocidades cercanas a la mitad de la velocidad de la luz. Cuatro años después de su nacimiento se encuentran a 3 años luz de distancia y, recientemente el chorro del lado este ha comenzado a dispersarse. Esto no tiene explicación en los modelos de estudio. Conforme el material es lanzado al espacio, interactúa con el gas y polvo y pierde energía conforme la fricción lo hace decrecer en velocidad. ES la primera vez que se observa la disminución de velocidad en unos chorros de este tipo. Este sistema puede ser la clave para entender el funcionamiento de los cuasares distantes y los núcleos activos de galaxias.
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Noticias
En la fotografía adjunta, tomada por el Mars Global Surveyor, se observan los muros de un cráter marciano. Este cráter todavía sin nombre, se localiza en la bahía de Newton, la cual es parte de la Sirenum Terra en el hemisferio sur marciano. Parece que se trata de formaciones recientes cuando el agua contenida en el subsuelo marciano salió. Esta imagen de alta resolución, obtenida durante el invierno de Marte revela parches de escarcha sobre las paredes del cráter así como extensas dunas de arena en el suelo. Esta es una de las más de 18,000 imágenes obtenidas por el Mars Global Surveyor durante el mes de octubre.
Las manchas solares descifradas Como había sido sugerido en los años de 1970, las manchas solares son zonas turbulentas donde el gas se sumerge hacia el interior del Sol a más de 4,000 km/h, confirman Junwei Zhao de la Universidad de Stanford y sus colegas. Por métodos de sismología aplicados a datos tomados por el instrumento de imágenes Doppler del satélite europeo SOHO, los autores han podido sondear el interior de nuestra estrella. Han podido describir la dinámica compleja del plasma que asciende de las profundidades del Sol hacia la superficie, se separa en muchas ramas para formar un grupo de manchas, mientras que, a la inversa del gas, se sumergen bajo la superficie a menos de una centésima parte del radio solar. Transportando su propio campo magnético, este gas entrante impide que el intenso campo magnético de la mancha se disperse. Esto crea un remolino que es el origen de la persistencia de la mancha. 102
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Noticias
El Universo Acelerado
Al analizar la luz emitida por las supernovas lejanas, los investigadores habían concluido estos últimos años que la expansión del Universo, contrariamente a lo que se pensaba, se acelera. Esto significa adoptar un valor positivo para la constante cosmológica introducida por Einstein en sus ecuaciones de la relatividad general. Ahora, un equipo anglo-australo-norteamericano confirma este resultado utilizando otro método. Ha comparado las estructuras observables en el ruido de fondo cósmico, la radiación fósil emitida 300,000 años después del Big Bang, con las de 250,000 galaxias agrupadas en cúmulos, censadas gracias a un programa de observación sistemática. El resultado es que la constante cosmológica se halla comprendida entre 0.65 y 0.85. El hecho de que esta constante sea positiva se interpreta físicamente por una misteriosa energía del vacío cuántico o energía oscura, evocada en la teoría de cuerdas. Dominaría el Universo a gran escala y su futuro.
A doce mil millones de años luz, la galaxia MS 1512-cB58 es la más lejana jamás observada. Su luz es amplificada por un proceso de lente gravitatorio originado por un cúmulo de galaxias presente en la línea de visión. Observada por el Very Large Array Telescope europeo, MS 1512 - cB58 es una galaxia reciente rodeada aún por envolturas de gas.
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Noticias Por primera vez desde hace quince años, los científicos se han reunido para analizar las explosiones de novas. El encuentro ha tenido lugar en Sitges. La conferencia Internacional sobre Explosiones de Novas Clásicas ha sido útil para revisar el conocimiento científico que se tiene sobre el fenómeno de las novas, planteando nuevos interrogantes y avanzando perspectivas de futuro en este campo de la astrofísica, tanto desde puntos de vista teóricos como experimentales. Las novas son consecuencia de violentas erupciones en la superficie de las estrellas enanas blancas. Son explosiones termonucleares de hidrógeno que lanza al espacio interestelar material que contiene elementos como carbono, nitrógeno, oxígeno o isótopos radiativos Sodio 22 y Aluminio 26. Estas explosiones producen un aumento de luminosidad que puede ser 10,000 veces la del Sol. EN nuestra Galaxia explotan de 30 a 40 novas por año. También se han observado explosiones de novas en otras galaxias como Andrómeda o las nubes de Magallanes.
Coincidencia Cósmica El cerebro humano trata de unir puntos detectados en el campo visual y por ello presenta líneas o patrones. Esto es útil cuando se trata de evitar tigres agazapados en la alta maleza que puedan causar daño a los astrónomos que tratan de interpretar imágenes. La pareja de NGC 4319 y Markarian 205 es un ejemplo. Markarian 205 es un cuasar relativamente cercano catalogado en 1960. Se encuentra a mil millones de años luz. Está tan cerca que es posible ver su galaxia huésped. Si observa a las imágenes recientes obtenidas por el Telescopio Espacial Edwin Hubble, es posible ver un tenue dedo de luminosidad que sale del cuasar en dirección a la galaxia NGC 4319 localizada a 70 millones de años luz de la Tierra. En las imágenes recientes, las diferencias entre la película fotográfica y la tecnología digital han hecho que este filamento fantasmagórico aparezca de manera más prominente en las primeras fotos. Halton Arp y algunos otros astrónomos creyeron que este puente aparente indicaba una asociación física entre los dos objetos. Si este fuera el caso, cambiaría radicalmente la forma en la que vemos a los cuasares. Arp dice que las enormes velocidades radiales de los cuasares se deben a que fueron expulsados de las galaxias. Muchos otros creen que los cuas ares tienen tales velocidades debido a la distancia a las que los ha llevado la expansión del Universo. 104
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Noticias El Corazón Oscuro de un Cúmulo Globular
Después de 30 años de búsqueda, dos grupos de astrónomos han empleado el Telescopio Espacial Edwin Hubble para descubrir una nueva clase de agujero negro. Estos agujeros negros de tamaño intermedio han sido encontrados en dos cúmulos globulares, una sorpresa que conduciría a un mejor entendimiento de la formación tanto de los agujeros negros como de los globulares. Un grupo conducido por Roeland Van Der Marel del Instituto del Telescopio Espacial, encontró un agujero negro de 4,000 masas solares en el corazón de M15, un cúmulo globular situado a 32,000 años luz de distancia en Pegasus. El otro grupo, encabezado por Michael Rich de la Universidad de California, Los Angeles, localizó un agujero de 20,000 masas solares en el corazón de G 1,1a 2.2 millones de años luz en la Galaxia de Andrómeda. Anteriormente a esto, los astrónomos conocían dos tipos de agujeros negros: los supermasivos (de millones a miles de millones de masas solares) en el corazón de las galaxias y los de tamaño estelar, que se forman cuando una estrella masiva colapsa. Desde 1970, los astrónomos han tratado de encontrar agujeros negros intermedios, pero la resolución tan limitada de los telescopios terrestres no lo había permitido. Los grupos descubrieron los agujeros negros, al observar el movimiento de las estrellas cercanas al centro de cada cúmulo. M15 se encuentra tan cerca que el grupo de Van Der Marel pudo estudiar a las estrellas individualmente, mientras que el grupo de Rich examinó el movimiento colectivo de los grupos de estrellas. Los astrónomos se dieron cuenta de que una gran fuerza gravitatoria estaba actuando sobre las estrellas y que sería posible calcular la masa para cada objeto invisible. Las observaciones realizadas con el Hubble muestran también una correlación entre la masa de un cúmulo globular y el agujero negro en su centro. El Hubble encontró previamente que un agujero negro ubicado en el centro de una galaxia contiene típicamente cerca de 0.5 por ciento de la masa de la galaxia. Sorprendentemente, los nuevos agujeros negros recientemente descubiertos también comparten esta proporción de masa con sus cúmulos, aún si son cientos de miles de veces más ligeros que los agujeros negros más masivos que se conocen. Esta relación sugiere que la formación de los agujeros negros, cúmulos globulares y galaxias se realiza mediante un proceso fundamental que los astrónomos todavía no entienden. El Universo
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Obituario
LA SOCIEDAD ASTRONOMICA DE MEXICO A.C. Participa con profunda pena la muerte de su socio, el
Mtro.
Alejandro
Falcón Asúnsolo
Ocurrida el día 18 del presente y se une a la pena de sus familiares y amigos. Descanse en Paz. Diciembre de 2002
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Para el Principiante El Movimiento
de las Estrellas lng. Feo. Javier Mandujano O.
Las estrellas están tan lejos que dan la sensación de permanecer fijas en la Bóveda Celeste (al menos durante el tiempo de vida de un ser humano), pero de hecho se mueven. Incluso nuestra estrella el Sol, viaja alrededor del núcleo galáctico. La observación realizada durante cientos de años, ha dado una idea de la deformación que ocurre en una constelación conforme pasa el tiempo. El movimiento de una estrella con respecto al sistema solar, (su velocidad espacial) puede dividirse en dos componentes: velocidad radial (movimiento hacia o aleándose del sistema solar) y la velocidad transversal (a lo largo de la línea de visión; perpendicular a la dirección radial). El Efecto Doppler y la Velocidad Radial La velocidad radial de una estrella se obtiene midiendo el efecto Doppler en su espectro que es el cambio ocurrido en la longitud de onda de la luz observada que se da cuando una fuente viaja hacia o desde la posición del observador. Cuando una fuente permanece estacionaria para el observador, la longitud de onda observada y la frecuencia, serán las mismas que las emitidas. Si la fuente se aleja, llegan al observador pocas ondas por segundo (la frecuencia se ha reducido) y la longitud de onda se ha incrementado. De manera contraria, si la fuente se acerca, la frecuencia se incrementa y la longitud de onda disminuye. Esto sucede también con las longitudes de onda de las líneas espectrales. Si una fuente se aleja, se incrementan las longitudes de onda de sus diversas líneas espectrales. Debido a que el conjunto de líneas se desplaza desde su posición normal hacia las ondas más largas (rojas) situadas en un extremo del espectro, se le conoce como corrimiento al rojo. A mayor velocidad radial, mayor será el corrimiento. De aquí que es posible obtener la velocidad radial de una estrella comparando las longitudes de onda observadas en sus líneas espectrales con el espectro de una fuente estacionaria. Esta relación entre la longitud de onda observada A', Y la longitud de onda estacionaria ,A se presenta de la siguiente forma: (A'-A)/A=v/c,
donde, v , corresponde
a la velocidad radial de la fuente y e, es la velocidad de la luz.
Por ejemplo, si una línea espectral tiene una longitud de onda de 500.0 nm en el espectro normal y se le observa en posición de 500.5 nm, v/c = (500.5 - 500.0) = 0.001, por lo que la velocidad radial de la fuente será 300 km/s. Velocidad Transversal y Movimiento Propio. El movimiento transversal de una estrella da lugar a un corrimiento angular progresivo pequeño de su posición observada, al cual se le conoce como movimento propio. Al cambio de posición en un año se le conoce como movimiento propio anual y se expresa en segundos de El Universo
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Arco por año. Aunque las estrellas se mueven con velocidades de unos cuantos kilómetros por segundo con respecto al sistema solar, sus distancias son tan grandes que sus corrimientos de posición aparentes son imperceptibles a simple vista durante una vida humana. EL movimiento propio más grande que se conoce es el correspondiente a la estrella de Barnard, una tenue estrella en la constelación de Ophiucus que aunque se encuentra a seis años luz de distancia es invisible a simple vista. Su movimiento propio anual es de 10.3 segundos de arco por año, por lo que le toma 180 años en recorrer un ángulo equivalente al diámetro de la Luna. Tradicionalmente, los movimientos propios se obtienen midiendo las posiciones de las estrellas (por lo general en placas fotográficas) durante grandes intervalos de tiempo. A mayor tiempo transcurrido, mayor será el desplazamiento y mejor será la precisión de la medida del movimiento propio. En 1989 se lanzó el satélite Hipparcos (High-Precisión Parallax Collecting Satellite) con el que se realizaron mediciones de 120,000 estrellas con precición de 0.001 segundos de arco. Si se conocen la distancia y el movimiento propio de una estrella, por simple trigonometría es fácil calcular que tan lejos ha viajado durante un año. Velocidad Espacial Si se conocen los componentes radiales y transversos de la velocidad, es posible calcular tanto la velocidad como la dirección de una estrella con respecto al sistema solar. Por ejemplo, la estrella de Barnard tiene una velocidad radial de 108 km/s (hacia el sistema solar) y una velocidad transversal de 89.3 km/s. Combinando estos movimientos. Al combinar estos movimientos es posible encontrar que la estrella de Barnard tiene una velocidad espacial de 140km/s en un ángulo de 40 grados en la dirección radial. La estrella de Barnard tendrá su máximo acercamiento dentro de 9,800 años cuando se encuentre a una distancia de 3.8 años luz, más cercana que la actual Próxma Centauri. De ahí comenzará a alejarse. Movimientos
del sistema solar.
El sistema solar s está moviendo relativamente hacia el apex, un punto situado entre las estrellas de la constelación de Hércules. Este movimiento hace que las estrellas situadas cerca de tal punto diverjan, mientras que las situadas alrededor del antapex, converjan. Esto sobrepone un cambio sistemático general en la posición, al que se le conoce como movimiento paraláctico, del movimiento propio individual de las estrellas. Mientras más lejana esté la estrella, menor será el movimiento paraláctico. Todas las estrellas de vecindario solar comparten la rotación de la Vía Láctea en la que el Sol y su sistema solar describen una órbita circular alrededor del centro galáctico, viajando a la velocidad de 250 km/s, por lo que le toma alrededor de 225 millones de años en completar una vuelta. Los movimientos espaciales observados de las estrellas corresponden a la diferencia entre sus velocidades individuales relativas al centro galáctico y a la del sistema solar.
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El Universo
Aprendiendo PORQUE LA FÍSICA
ES LA CIENCIA MAS
FACIL
Gordon Kane Trad. De Santiago de la Macorra y Slade
Si tuviéramos que entender todo el Universo físico al mismo tiempo para poder comprender cualquier parte de el, nunca podríamos haber progresado. Supongamos que las propiedades de loa átomos dependieran de su historia, o en el hacho di! que ellos estuvieran en las estrellas, en la gente o laboratorios - es probable que todavía no los entendiéramos. En muchas áreas de la Biología, Ecología, y en otros campos, los sistemas están influenciados por muchos factores, y por supuesto el comportamiento de la gente esta dominado por nuestras interacciones con otros. En estas áreas el progreso llega mas lentamente. De otra manera, el mundo físico puede estudiarse en segmentos que casi no se afectan unos a otros. Si nuestra meta es aprender como funciona las cosas, un aproximación sementada es muy fructífera. Esto es una de varias razones por lo cual la física comenzó mas temprano que otras ciencias en la historia, y por que ha podido progresar mas considerablemente: Es en realidad la ciencia mas fácil. (Otras razones incluyen la facilidad relativa con que se pueden cambiar una cantidad a la vez los experimentos, manteniendo otras cantidades constantes; la facilidad relativa con que se pueden mejorar los experimentos cuando lo implicado no esta claro; y la alta probabilidad de que los resultados se puedan describir por medio de simples matemáticas, una propiedad que es capas de hacer que los investigadores deduzcan predicciones que se puedan probar. Una vez que conocemos todos los segmentos, podemos conectarlos y unificarlos, una unificación basada en un entendimiento real, en lugar de una especulación filosófica, de como las partes del mundo se comportan. La historia de la física puede escribirse como un proceso que abarca áreas separadas una vez que la tecnología y la disponibilidad del entendimiento les permite estudiarlas, seguido por una unificación continuada de los segmentos para formar un todo enorme. Hoy en día uno puede argumentar que en la física, se esta trabajando finalmente en las fronteras de este proceso, en donde la investigación se esta enfocando en unificar todas las interacciones y las partículas - este es un tiempo intelectual excitante. En años recientes los físicos han entendido mucho mejor esta aproximación y la han hecho mas explícita y formal. En la jerga de la manera moderna de pensar en las teorías y sus relaciones, es por el método de las "teorías efectivas". En algunas coacciones se le ha llamado reduccionalismo a esta aproximación, la cual para los científicos quiere decir la separación simultanea de áreas que son estudiadas he integradas tan pronto son entendidas.
ORGANIZANDO TEORÍAS DISTANCIAS
EFECTIV AS CON BASE EN LAS ESCALAS DE
Probablemente la mejor manera de organizar a las teorías efectivas es en términos de los tamaños típicos de las estructuras que son estudiadas por una teoría efectiva en particular, en la cual se habla de una escala de distancia de un fenómeno normal descrito por la teoría. Imaginémonos que comenzamos a pensar sobre el Universo a una distancia extraordinariamente grande, tan grande que el Sol y todas las estrellas se observan como objetos muy pequeEl Universo
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ños. Esta es la teoría efectiva de la cosmología, en donde los cúmulos globulares que debido a su atracción gravitatoria forman parte de las galaxias, y las galaxias en si, con la atracción gravitatoria entre ellas forman cúmulos de galaxias. Debido a la atracción gravitatoria, todo se esta moviendo en el entorno de un Universo en expansión. La única fuerza que interesa es la gravedad. Podemos usar reglas Newtonianas simples para describir el movimiento - las desviaciones que se pueden tener por efectos descrito por la teoría cuántica son muy pequeños y se pueden ignore. Podemos estudiar como se forman las estrellas, planetas y las galaxias, sus tamaños típicos, como se distribuyen en el Universo, y muchas cosas mas. No importa si las partículas de las que están formadas las estrellas y si los planetas están hechos de quarks o no, ni tampoco interesa cuantas fuerzas actúan en las pequeñas distancias al rededor de los núcleos atómicos. La estructura a gran escala del Universo no es sensitiva al material del cual están formadas sus partes exceptuando su masa y energía. Debido a esta indiferencia, se puede progresar en la cosmología sin importar si entendemos como funcionan las estrellas, si los protones están formados por quarks y si otras cosas similares son como son. Podemos aprender de los datos astronómicos de que existe la materia obscura. Al mismo tiempo, si la materia obscura esta formada por partículas, no podemos saber que tipos de partículas son, por medio de la astronomía o la cosmología, porque la cosmología es muy incentiva a las propiedades que distinguen a una partícula de otra, como sus masas o la carga que tienen. Ahora consideremos distancias mas pequeñas, aproximadamente del tamaño de las estrellas. Podemos estudiar como se forman las estrellas, como obtienen su abastecimiento de energía, por cuanto tiempo brillaran - esto es podemos desarrollar una teoría efectiva de las estrellas. Mientras trabajamos en esto, podemos ignoren el hecho de que se encuentran en las galaxias, y de que si son quarks superior o si son personas. Pero, cambiemos aquí a otra distancia menor, digamos al tamaño de una persona y tomemos en consideración la física. La gravedad nos mantiene sobre la superficie del planeta, pero viéndolo de otro punto de vista, es la fuerza electromagnética la que nos interesa. Todo·s nuestros sentidos provienen de efectos mecánicos y químicos basados en la fuerza electromagnética. La vista consiste por la interacción de los fotones con los electrones en nuestros ojos, seguido de señales eléctricas que se dirigen a nuestro cerebro. El tacto comienza a sentirse cuando las células de la piel sensibles a la presión, que al sentir el contacto producen corrientes eléctricas que se dirigen al cerebro. Lo auditivo comienza cuando las moléculas del aire golpean contra la parte interior del oído, interactuando por medio de la fuerza electromagnética. La fricción, es esencial para que nosotros podamos que damos en un lugar o de movemos, se debe también a las fuerzas electromagnéticas entre los átomos. No necesitamos conocer acerca de las fuerzas débil y fuerte, o de las galaxias , para poder estudiar la física de los tamaños de la gente. La energía que el Sol genera hacia la Tierra nos provee de todos nuestros alimentos y principalmente toda nuestra energía, siendo la mayoría, energía solar almacenada. Para conocer lo anterior no importa como opera el Sol. Aquí se tiene un caso en que el fenómeno de una teoría efectiva suministra información de manera muy especifica a otra - a la Tierra se le puede observar como un sistema cerrado excepto por la alimentación de la energía solar. Desde el punto de vista de la teoría efectiva del planeta Tierra, es irrelevante como el Sol genera su energía. Ahora consideremos el tamaño de los átomos. En este nivel podremos apreciar mucho mejor que tan potente es la idea de la teoría efectiva, Para poder tener la habilidad de usar las ecuaciones básicas con las que se manejan los átomos, tenemos que alimentar algo de información esencial de algunas de las propiedades de cada uno de los núcleos que existen en forma natural. Para tener una descripción de los átomos no se necesita tomar en cuenta si existen las estrellas, galaxias o personas, si el núcleo esta formado por protones y neutrones, o 110
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si los portones a su vez están formados por quarks. Antes de pasar a distancias mas pequeñas, es bueno detenemos aquí para considerar algunas de las implicaciones de esta forma de pensar. Cuando tenemos una teoría tentativa de los átomos, deseamos probar sus predicciones y determinar si es capaz de explicar fenómenos que ya conocemos. Las predicciones para la vida de los átomos, para las energías de los fotones que emiten los átomos, para los tamaños de los átomos y demás cosas, dependen de las piezas de información que alimentamos - sobre las masas, cargas, y espines del electrón y los núcleos. Cada teoría efectiva puede alimentar parámetros como los mencionados. Sin la alimentación de información que tiene que ver con el electrón y los núcleos, podríamos resolver las ecuaciones pero no podríamos evaluar los resultados en forma numérica, lo cual nos imposibilitaría probar la teoría, formular algunas predicciones de utilidad. o indicar si tenemos la teoría correcta. Por ejemplo el radio del átomo de Hidrogeno es h2/mee2 (j es la constante de Planck, me es la masa del electrón y e es la magnitud de la carga eléctrica del electrón). Si medimos el tamaño del átomo de Hidrogeno, no seria suficiente para verificar si la teoría es la adecuada hasta conocer (por medio de mediciones o cálculos) la masa y la carga del electrón y la constante de Planck (las cuales fueron ya medidas aproximadamente desde hace un siglo). Ahora podemos enfatizar un aspecto importante de las teorías efectivas. Cuando estudíamos la teoría efectiva del núcleo, queremos tener la habilidad para calcular las masas, los espines, y cargas de los núcleos - esos parámetros son los resultados que se derivan de la teoría efectiva a ese nivel. Pero para el nivel superior siguiente, el átomo, estos parámetros serán la información que se alimenta para poder trabajar con las ecuaciones. Posteriormente, podrán ser la alimentación de información si ya son medidas, y si ya se les ha entendido como la teoría efectiva de los núcleos. El electrón es una partícula fundamental cuya masa y carga eléctrica serán calculadas algún día de forma similar por medio de una teoría fundamental como la teoría de las cuerdas, pero si ya han sido medidas para la teoría efectiva de la física de los átomos no importa si se pueden calcular o entender. Hemos conocido el valor numérico de la masa del electrón desde el principio del siglo 20, pero no hemos entendido el porque tiene ese valor. El valor de la masa puede ser alimentada en cualquier teoría efectiva que tenga que ver con el electrón. Hasta ahora cada teoría efectiva tiene algo de información que es en si " dada" y no algo que se tenga que cuestionar; para la teoría efectiva de los átomos, la masa del electrón esta "dada" . Si una teoría puede alimentar a otra, es una teoría efectiva. Desde este punto de vista, la meta de la física de partículas es llegar a conocer la ultima teoría que tenga que ver con las distancias mas pequeñas, y reconociéndola como la teoría por la cual no será necesario alimentar información de parámetros para calcular sus predicciones. Para la ultima teoría, no será necesario alimentar la masa del electrón; en su lugar, será necesario tener la capacidad para calcular la masa por medio de los principios básicos y explicar porque tiene el valor que tiene. Cada teoría efectiva esta basada en otras: Es una teoría efectiva tras otra hasta llegar a la fundamental. Cada teoría efectiva tiene una cierta estructura que se relaciona en forma armoniosa en sus niveles - estrellas, átomos, núcleos, protones. Vista desde la teoría efectiva de las estrellas, las estrellas están formadas de núcleos y electrones unidos por medio de la fuerza gravitatoria, pero para la teoría efectiva de la cosmología, son solamente de caracteres alimentados como son la masa, y el brillo. Para la teoría efectiva de los núcleos, los núcleos son estados de unión de neutrones y protones, pero para la teoría efectiva de los átomos, son solamente El Universo
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datos puntuales. Todos los sistemas y estructuras son datos a un cierto nivel de teorías efectivas pero son algo que se deben derivar y ser explicados por una teoría efectiva de una distancia menor. En pocas palabras, una teoría efectiva dada puede ser explicada en los términos de una teoría de menor distancia y de los datos que se obtienen de ella. Dirac menciono que sus ecuaciones que unieron la relatividad especial y la teoría cuántica por las interacciones de los electrónes y los núcleos, explican todo lo relacionado con la Química, y en realidad el tenia razón. Sus ecuaciones organizan todos los procesos químicos. Sin embargo viéndolo de otro modo, no estaba en lo cierto, porque en la practica no se puede comenzar con las ecuaciones de Dirac y hacer el cálculo de las propiedades de las moléculas, y resolver su estructura, o determinar el como construir nuevas moléculas con ciertas. propiedades deseadas - las preguntas son demasiado complicadas para que se puedan resolver. Por ejemplo, Dirac no pudo haber deducido de sus ecuaciones que el agua esta mojada. Para cada teoría efectiva se encuentran nuevas regularidades y se originan propiedades que no son predecibles en la practica. A esto se le conoce como propiedades emergentes. La vida es también una propiedad emergente. Los físicos nos pueden indicar que la vida no puede darse en algunos planeta si las circunstancias son muy adversas, pero no pueden garantizar que la vida se dará en un planeta en donde las condiciónes son favorables, no obstante que la posibilidad de que surja la vida sea apropiada. Otra manera de tener un mejor panorama de las teorías efectivas es en los términos de tipos de entendimiento. En su nivel propio, una teoría efectiva, suministre el "como se entiende" , una descripción de como trabajan las cosas. Pero para una teoría efectiva a un nivel por encima de otra, a distancias muy grandes, la teoría efectiva en distancias menores puede explicar todo o algo de los parámetros que le puede alimentar, suministrándole el "porque se puede entender". Por ejemplo, las propiedades de los núcleos descritos por la física nuclear, usando el protón y su carga eléctrica, espin, masa y sus propiedades magnéticas como tales, la alimentación de los datos no tiene una explicación adecuada. Pero el Modelo Estándar proporciona la explicación, haciendo posible el poder calcular todas esas propiedades del protón en términos de quarks unidos por gluones. Sin embargo aparece otra perspectiva si observamos que en general todas las áreas de la ciencia están intrínsecamente abiertas: Química, Física de Materiales, Geología, Biología, y así muchas mas. No hay un final para el numero de posibles sistemas y variaciones que se puedan estudiar. Pero la física de partículas y la cosmología son diferentes. Si las lentes fundamentales que gobiernan el Universo se pueden encontrar y entenderse, ahí se acabaría todo - estos dos campos (que se están uniendo) terminarían. Al haber examinado algunas implicaciones de las teorías efectivas, regresemos a las progresiones de distancias mas pequeñas. Podemos progresar desde los átomos con la ayuda de las teorías efectivas de núcleos, protones y neutrones, hasta los quarks y leptones. Otro punto importante es que cada teoría efectiva funciona muy bien en su nivel, pero falla al cambiar a distancias mas pequeñas en donde se encuentran nuevos tipos de estructuras. Cuando nos metimos dentro del protón encontramos los quarks y sus interacciones. Para penetrar mas a fondo en la materia, ayuda mantener presente las escalas numéricas de la distancia., porque cubriremos un rango muy grande de distancias, necesitaremos usar las potencias de 10 - recuerde que cada paso de la potencia da como resultado un factor de 10 $10.1 son 10 centavos, $10-2 es un centavo, y $103 son mil pesos. Hay dos escalas que son de mucha ayuda para mantenerIe la pista a: metros, que son típicos de los tamaños de la gente, y la otra distancia llamada la distancia de Planck, en nombre de Max Planck, quien fue el que introdujo después de haber dado el primer paso hacia la teoría cuántica en 1899. 112
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La distancia de Planck es excesivamente pequeña. La gente por lo general tiene un tamaño de uno o dos metros. Todo nuestro análisis será muy aproximado, así es que no nos preocupemos si hablamos de altura, ancho, o del radio de un sistema. La gente es de una altura de aproximadamente 1035 distancias de Planck. uno o dos metros. Los átomos son de aproximadamente lO-lO metros, aproximadamente 1025 distancias de Planck de radio. Los protones son aproximadamente 100 000 veces menores que los átomos, 10-15 metros o 1020 distancias de Planck. La mayoría de los físicos de partículas, actualmente tienen la idea de que los quarks, leptones, fotones, W y Z, Y los gluones serán comprendidos por tener una extensión parecida a una cuerda si los pudiéramos ver a una escala de distancia de aproximadamente una distancia de Planck, o 10-35 de metro - se verán puntuales hasta que se puedan estudiar a esa escala. En el lenguaje de este capitulo, podemos pensar del Modelo Estándar como la teoría efectiva de las interacciones de los quarks y leptones en la escala de 10-17 metros o 1018 distancias de Planck, aproximadamente 100 veces mas pequeña que el protón, neutrón, distancia que también se le conoce como la escala de colisión, por estar asociada a las energía típicas en las que operan los colisionadores experimentales. La meta de la física de partículas es la de llegar a una ultima teoría del mundo natural. ¿Como se le podrá llamar? La gente la ha llamado la "Teoría del Todo" , pero ese nombre es algo desconcertante; en realidad no es una teoría de las estrellas, psicología, o de un todo al mismo tiempo. Se le ha llamado la "Teoría Final", Esta podría ser un buen nombre, pero cuando por primera vez la ley, mal interprete al tomarla como si fuera la ultima teoría de una seria de teorías en las que una reemplazaba a la anterior, como si todas las teorías deberían de ser descartadas en el camino hacia la teoría final. Es un hecho, que todas las teorías efectivas coexisten de manera simultanea, y todas son parte de la interpretación que le damos a la Naturaleza. Por lo antes dicho, me gustaría escoger un nombre algo diferente. Me gustaría llamarla "la Primera Teoría" , termino que sugiere que la teoría a la cual uno llega después de pasar por una secuencia de' teorías efectivas por distancias cada vez mas pequeñas. LA SUPERSIMETRIA
ES TAMBIÉN UNA TEORÍA EFECTIVA
Si la Naturaleza es verdaderamente supersimétrica, uno de los maravillosos abonos que podemos obtener es la manera que podemos llevar a cabo el viaje a través de las ordenes de magnitud. La supersimetría es también una teoría efectiva, y podría ser la penúltima que nos lleve del Modelo Estándar a la "Primera Teoría", cerca o a la distancia de Planck. La supersimetria es una teoría efectiva porque todavía necesita que se le alimente parámetros para poder describir las masas e interacciones de las partículas - estos datos deben de ser predecibles por la teoría que este muy cercana a la escale de Planck, posiblemente la teoría de las cuerdas. Cualitativamente el Modelo Estándard Supersimetrico se convertirá e la teoría efectiva retrospectiva hasta la escala de Planck. Contiene propiedades especiales que le permiten cubrir un rango tan grande, en lugar de fallar a distancias menores como le sucede a la mayoría de las teorías efectivas. En el pasado hemos podido llevar a cabo los experimentos que eran esenciales para poder progresar con el avance de la tecnología la cual nos permitía hacer sondeos mas profundos. La distancia de Planck es demasiado pequeña - nunca podrán hacerse experimentos directos a esa escala. Lo antes dicho no es solamente una extrapolación basada en tecnología actual y costos. No es solamente el hacer pruebas a mayor energía. Las evaluaciones se tendrán que hacer de tal manera que se pueda concentrar la energía en una región menor que la El Universo
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escala que nos interesa, y antes de que podamos hacer eso, estaremos llegando a limites no solamente de costo sino que también a limites naturales. Sin embargo, existe una variedad de maneras para probar las ideas acerca de la física a la escala de Planck. Ya existen algunos métodos indirectos para hacer un sondeo sobre la física en los tamaños de la escale de Planck, y la supersimetria nos permitirá añadir muchas pruebas sistemáticas. Nos dará las técnicas para hacer predicciones a la escala de Plnck y calcular lo que se ha predicho sobre las dimensiones a las cuales pueden llegar los colisionadores en los años venideros ( aproximadamente 1O( -18) metros). También otra de las técnicas es el tomar los datos de los colisionadores y calcular la forma que tomaría la teoría en las distancias de Planck implícitas en los datos. Con la supersimetría seremos capaces de probar las ideas a cerca de la teoría de las cuerdas, o de cualquiera de las formas que pueda tomar la teoría primaria; sin la supersimetría no no sabríamos como hacerla. Claro que con este extra, no nos garantiza que la Naturaleza en realidad sea supersimétrica, pero es una gran motivación estudiar la teoría y llevar a cabo los experimentos necesarios para saberlo. LA FÍSICA EN LA ESCALA DE PLANCK Cuando describimos un segmento de la Naturaleza, tenemos que indicar las cantidades verdaderas que son calculadas, predichas o explicarlas en sus unidades - metros, segundos, kilogramos o cualquier otra unidad apropiada. Para cada teoría efectiva existe un sistema natural de unidades, uno en que la descripción del fenómeno es simple y sin titubeos. Seria tonto medir el tamaño de un cuarto en unidades de Planck, solamente porque la teoría primaria se le menciona de una manera mejor en esas unidades. Consideremos mas de cerca las unidades de los átomos. El radio de un átomo puede expresarse en términos de las propiedades del electrón y además con la constante de Planck h, la cual fija la escala de todos los cuanta. h es la constante universal fundamental de la teoría cuántica. Nombrando a "e" como la carga eléctrica del electrón, y me como la masa del electrón, podemos encontrar que el radio ( R ) del átomo de Hidrogeno, el átomo mas simple, es igual a h2 /e2 me. Por medio de estos datos se puede determinar completamente el tamaño del átomo. Es lo único que interesa. El núcleo, por ejemplo, es un objeto muy pequeño en el centro del átomo. Una vez que conocemos r, podemos expresar el tamaño de todos los átomos en términos de R; ya no es necesario para nada el tener que alimentar a la ecuación el valor de h o las propiedades del electrón. R es la unidad natural del tamaño de los átomos. Los átomos con diferente numero de electrones podrán tener diferentes tamaños, con radios tales como 1.2R o 2.4R, pero todos serán un numero ni muy grande ni muy chico al multiplicarlo por R. R se expresa en términos en parámetros que están dados por la física atómica probablemente e y me podrán ser calculados algún día con la teoría de las cuerdas, pero no podrán ser entendidos por la física atómica .. Podemos aprender mucho de este tipo de análisis. Por ejemplo, esta expresión para el tamaño del átomo tiene una gran aplicación. Nos indica que el tamaño de los átomos es esencialmente una cantidad universal. Dadas las cantidades básicas ( las constante de Planck, la masa y carga del electrón ), se puede determinar el tamaño de todos los átomos de todos los tipos, en cualquier parte del Universo, Debido a que las montañas las plantas y animales están formados de átomos, sus tamaños son determinados aproximadamente por su tamaño de los átomos y por las fuerzas electromagnéticas y gravitatorias. Combinar átomos en genes y células para hacer que un organismo evolucione y pueda manipular y tratar con el mundo requiere de un gran numero de células lo cual fija un mínimo del tamaño del organismo. 114
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El tener un cerebro con suficientes neuronas para poder llevar a cabo suficientes conexiones para poder tomar decisiones acerca del mundo requiere un cerebro de un cierto tamaño mínimo, porque los átomos no se pueden hacer mas pequeños que de un tamaño determinado por el radio R. Nada que tenga el tamaño de una mariposa, en cualquier parte del Universo, tendrá la habilidad de pensar. Supongamos que acabamos de descubrir la teoría primaria. Para presentar los resultados, tenemos que expresar las predicciones y explicaciones en unidades propias. ¿Que unidades usaremos? Suponemos que las unidades de la teoría primaria sean lo mas universales sin que tengan que depender si el Universo contiene personas o estrellas. Existe solamente una manera conocida de tener unidades. Se tienen solamente tres constantes universales en la Naturaleza que son comunes a todos los aspectos de la Naturaleza - para todas las interacciones y partículas. Estas son la constante de Planck h; la velocidad de la luz ( representada por e ), la cual es constante bajo cualquier condición; y la constante G de Newton, con la cual se puede medir la intensidad de la fuerza de gravedad. Debido a que Einstein probó que la energía y la masa son intercambiables la una con la otra, y que la gravitación es una fuerza proporcional a la cantidad de energía que tiene un sistema, todo en el Universo siente la fuerza gravitatoria. En realidad, al usar las tres cantidades - h, e, y g, es posible hacer combinaciones que tengan las unidades de longitud, tiempo y energía. Suponemos que todas las cantidades que entraran a formar parte de la teoría primaria o que son soluciones de las ecuaciones de la teoría primaria sean expresadas en los términos de las unidades provenientes de h, e, y G. También se puede interpretar la distancia de Planck y el tiempo de Planck como la distancia mas pequeña y el tiempo mas corto que pueden tener sentido para nosotros en un mundo descrito por la teoría cuántica y que están afectados por la fuerza gravitatoria. Los argumentos que nos enseñan que son interesantes y no muy complicados, pero que para explicar los tenemos que recordar en la definición de un pozo negro. Básicamente la idea de que es un pozo negro es simple. Imagínese que esta en un planeta y que esta lanzando un cohete. Si se le da la suficiente velocidad al cohete, podrá escapar de la atracción gravitatoria del planeta y puede viajar hacia el espacio exterior. Si se incrementa la masa del planeta, se tendrá que aumentar la velocidad del cohete de tal manera para que pueda vencer la mayor gravedad y poder escapar del planeta. Si se incrementa la masa de tal que la velocidad que se requiere para escapar del planeta sea mayor que la velocidad de la luz, entonces el cohete no podrá escapar debido a que ningún objeto puede adquirir una velocidad mayor a la de la luz. El cohete ( y todo lo demás) esta atrapado. La luz también siente las fuerzas gravitatorias, así es que los rayos de luz también están atrapados. Debido a que las fuerzas gravitatorias se incrementan al disminuir las distancias, si se empaca algo de masa en una esfera de radio mas pequeño, será muy difícil escapar de ella, así que las condiciones para tener un pozo negro depende no solo de la cantidad de masa sino que también del tamaño de la esfera en que se empaca la masa. Ahora lo fascinante de esto es que si ponemos un objeto que tenga la. energía de Planck en una región que tenga el radio de la distancia de Planck, se satisface la condición de tener un pozo negro. No podremos separar dicha región en partes, u obtener información de cualquier medida, así es que no se puede definir el espacio con una mayor precisión que la distancia de Planck. Debido a que la distancia es igual a la velocidad por el tiempo , y que la velocidad puede ser hasta casi la velocidad de la luz, exista una distancia mínima que se puede definir así como también hay un tiempo mínimo que se puede definir - dando como resultado el tiempo de Planck. Se vio antes que la escala de Planck provee las unidades naturales para expresar la teoría primaria cuando las unidades pueden ser formuladas a partir de las constan--El Universo
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tes fundamentales h,e y G. Ahora podemos observar una segunda razón para suponer que la escala de Planck sea la escala de distancia para la teoría primaria. No parece poder haber una manera, inclusive en principio, que distancias y tiempos menores puedan tener sentido. Los tiempos cuando ocurren los eventos no pueden ser especificados, y ni siquiera se pueden ordenar, de una manera mas precisa que la del tiempo de Planck. Existe un tercer argumento interesante con el cual se puede obtener la misma respuesta. La fuerza gravitatoria entre dos objetos es proporcional a sus energías y se incrementa al disminuir la distancia entre ambos. Considérese, por ejemplo, dos protones. Normalmente, la fuerza eléctrica repulsiva entre ellos es mucho mas intensa que la fuerza de atracción gravitatoria. Pero si se incrementa la fuerza de los protones hasta la energía de Planck, entonces la fuerza entre ellos se hace casi igual a la fuerza eléctrica de ambos. Todas las fuerzas son casi de la misma intensidad en la escala de Planck, en lugar de ser tan diferentes en su intensidad como lo son en nuestra vida diaria. Por lo cual esperamos que la fuerza de gravedad se unifique con las otras en la escala de Planck, así como lo esperaríamos que sucediera en la teoría primaria. Loa argumentos en este capitulo nos han llevado por distintos caminos a la idea de que es de sentido común el analizar el mundo físico con las teorías efectivas organizadas por la escala de distancia que se usan en ellas y encaminarse hacia teoría primaria la cual unifica las fuerzas y las partículas y que es valida en las escalas mas pequeñas que tienen sentido la escala de Planck. Claro que estos argumentos no prueban que esta es la forma en que trabaja la naturaleza; esto no lo sabremos hasta que logremos tal descripción. La escala de Planck es muy pequeña, pero no esta mas haya de nuestra imaginación. LAS TEORÍAS EFECTIVAS
REEMPLAZAN
A LA RENORMALIZACION
Es interesante notar que la propuesta de las teorías efectivas reemplaza y explica un problema antiguo de la física de partículas. Cuando se estudiaron las interacciones de las partículas en los años 1930 a 1950, se encontró que algunos cálculos aparentemente daban resultados que involucran infinitos. Se invento un procedimiento llamado renormalización para resolver el problema. Este proceso fue técnicamente satisfactorio y basado en física sólida, pero conceptual mente era débil. el problema y la solución de la renormalización puede ser entendido viéndolo desde el punto de vista de las teorías efectivas. Cada teoría efectiva deja de ser efectiva alllevarla a distancias mas pequeñas, o energías mayores. Para cada teoría efectiva es necesario alimentar parámetros de teorías efectivas como las masas y las cargas, que que funcionan mejor en distancias mas pequeñas, como las masa y las carga. El proceso de alimentación es básicamente el procedimiento de la renormalización. Sin embargo, esperamos que la teoría primaria no necesite dicha alimentación, o renormalización. Tiene que ser una teoría finita (una que no de una predicción infinita de una cantidad física). LA ESCALA
HUMANA
Desde el tiempo de Copérnico, quien nos enseño que la Tierra no es el centro del Universo, hemos aprendido que si queremos entender al mundo, tenemos que ir mas haya de lo que parece que es el mundo y preguntar por la evidencia de como es. Hemos aprendido que la masa de los cielos y de la Tierra obedece las mismas leyes naturales, que estamos formados de los mismos átomos como 190s de la Tierra y las estrellas, que nosotros y todos los organismos
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de la Tierra evolucionaron de las células, que tenemos una mente inconsciente que afecta nuestro proceder, y que nuestra estrella es una de cien mil millones de estrellas en nuestra Galaxia. Hemos aprendido que las reglas que gobiernan a la Naturaleza ( la teoría cuántica y la relatividad especial) no son evidentes en nuestra clásica vida cotidiana, y que las leyes de la Naturaleza contiene simetrías importantes que están ocultas para nosotros ( como la simetría del intercambio de partículas del Modelo Estandar ). Inclusive será posible que el numero de las dimensiones del mundo sean mayores a las tres que se conocen. Para poder entender el Universo, debemos reconocer que pueden surgir aspectos adicionales escondidos en la Naturaleza puedan surgir en escalas diferentes a la escala Humana, y debemos aprender como descubrirlas. La Supersimetria puede ser ese aspecto escondido de la Naturaleza. ¿QUE ES LA SUPERSIMETRIA ? La Supersimetría es la idea, o la hipótesis, de que las ecuaciones de la teoría primaria se mantengan invariables inclusive cuando los fermiones se cambien por los bosones, o vise versa en forma apropiada en dichas ecuaciones.
© 1994 by Sidney Harris
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CONSTELACIONES Puppis, Pyxis y Antlia Dr. Bulmaro En los cielos de invierno, las estrellas de Orión y del Can Mayor atraen nuestra atención cuando vemos hacia el sur. Las tres constelaciones que se presentan a continuación son de las más al sur que podemos ver con cierta comodidad desde las latitudes de México y corresponden a los cielos invernales. Mitología: Puppis es parte del navío Argos que fue utilizado para la captura del Vellocino de Oro. Hasta 1750, Argo Navis era la constelación más grande del cielo, pero el cartógrafo celeste de origen francés, Lacaille, tuvo la ocurrencia de dividir en cuatro partes a la constelación: Puppis (la popa), Carina (la quilla), Pyxis (la brújula del barco) y Vela (el velamen del barco). A Lacaille le debemos la introducción de otras tres constelaciones como son: Antlia (la bomba de aire), Norma (el nivel) y Horologium (el reloj de péndulo). Aspectos interesantes: Puppis se encuentra al sur de Monoceros. Se le pude localizar partiendo de Sirius, 13 o hacia el oriente, se localizará un conjunto de cúmulos abiertos. El primero es M47 (NGC 2422) es cual es un cúmulo de alrededor de 50 estrellas y es visible a simple vista en un cielo oscuro ya que su magnitud es cercana a +6. Con binoculares resulta ser mejor que su vecino M46 el cual se localiza 1.50 al este. M47 es más brillante y menos condensado. Vale la pena observarlo ya que es un objeto visible en casi todos los telescopios de gran campo y con pocos aumentos. M46 (NGC 2437) es un cúmulo estelar compuesto por cerca de 150 estrellas de brillo uniforme con un diámetro de medio 118
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grado. Es posible resolver el cúmulo con un telescopio de 15 cm f/15 ya que la mayoría de sus estrellas se encuentran entre las magnitudes + 10 y + 13. Hacia el lado norte del cúmulo es posible observar la nebulosa planetaria NGC2438 de magnitud + 11 que es muy conocida por sus fotografías así que es un excelente blanco para fotografiarla empleando CCD. Otro objeto que vale la pena ser observado, es M93 (NGC2447) localizado 9 grados al sur de M46. Este cúmulo contiene cerca de 80 estrellas dispersas en unos 22 minutos de arco. Se presenta muy atractivo al ser observado con binoculares ya que su magnitud es de +6.1. Cercano a M93 se localiza un pequeño cúmulo de cerca de 50 estrellas conocido como NGC2467 y se encuentra cubierto por una nebulosidad a la que se le conoce como la Goma 9. Tiene ocho minutos de arco de tamaño. Es muy fácil de observar con instrumentos modestos en las fotografías de larga exposición presenta muchos surtidores. En Pyxis, la brújula del navío, es posible observar NGC 2613, una galaxia espiral barrada que tiene magnitud + 10.4. Con binoculares es posible observar varias estrellas dobles. Otro objeto interesante es NGC2818. Un cúmulo rico de 40 estrellas, con un brillo de + 8. A un lado de este se localiza la nebulosa planetaria NGC2818A. En Antlia, la máquina neumática, es posible observar con binoculares a las estrellas dobles zeta 1 y zeta 2 que brillan con magnitudes +5. 1 y +5.8. Al telescopio, zeta 1 es un sistema doble cuyas componentes son de magnitudes +6.4 y +7.2. - Diciembre
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Objetos en Puppis Objeto
NGC2422 M47 NGC2437 M46 NGC2438 NGC2447 M93 NGC2467 Objetos en Pyxis Objeto
NGC2613 NGC2818 Objetos en Antlia Objeto
S Ant.
Tipo
Cúmulo abierto Cúmulo abierto Nebulosa Planetaria Cúmulo abierto Cúmulo abierto
Tipo
Galaxia Barrada Cúmulo abierto
Tipo
Binaria Eclipsante
Ascensión Recta (2000.0)
Declinación
07h 36.6m 07h41.6m 07h41.8m 07h 44.6m 07h 52.6m
-14030' -140 49' -14044' -230 52' -260 23'
Ascensión Recta (2000.0)
Declinación
08h 33.4m 09h 16.0m
-220 58' -360 37'
Ascensión Recta (2000.0)
Declinación
09h 32.3m
-280 38'
Atenta Nota: La Sociedad Astronómica de México A.C., lamenta mucho que, por motivos de salud, el Dr. Bulmaro Alvarado quien por más de 30 años se dedicó a la enseñanza de las 88 constelaciones en nuestros planetarios tenga la necesidad de retirarse de estas actividades. Le enviamos nuestro reconocimiento por su labor y nuestro agradecimiento por su dedicación.
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COMISION DE ACTIVIDADES
Las actividades para el trimestre enero - marzo serán las siguientes: Edificio Sede Parque Crl. Felipe Xicoténcatl Col. Alamos
CONFERENCIAS (En punto de las 20 hrs) Salón de Actos "Luis Enrique Erro" Diciembre 1O. Búsqueda de Planetas Extrasolares por el método de ocultaciones. Dra. Gabriela Mallén Ornelas. Smithsonian Astrophysical Observatory. Enero 29. El Grupo Local de Galaxias. Dra. Leticia Carigi. LA. U.N.A.M. Febrero 19. "Astrografía Diqital" Ing. Alberto Levy Berman. SAM. SABC Febrero 26.Las cumbres más bellas de México Alfredo Careaga Paradavé. SAM Marzo 5. Celebración del CI Aniversario. "Interacción de Galaxias" Dra. Deborah Dultzin LA. UNAM.
CURSOS Lunes a partir de las 20:00 "Construya su Propio Telescopio" Lo imparte Rubén Becerril Marañón Miércoles 20:00 hs Salón Luis E. Erro" Introducción a la Astronomía" . Viernes 20 hs. Planetario Joaquín Gallo" Conozca el Cielo" Imparte Ing. Fco J. Mandujano O.
Grupo Cri - Cri (niños de 8 a 12 años) Sábados a partir de las 17 hs. Lo imparte Profra. Laura Hernández A.
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Los observatorios y planetarios de la Sociedad Astronómica de México A. e., dan servicio al público de la siguiente manera: Observatorio "Luis G. León" Viernes 19 hs. El cielo del mes Observatorio "Othon
Betancourt"
Jueves a partir de las 20:00 hs PLANETARIOS "Valente Souza" Viernes 19:30 hs, "El cielo del Mes". "Joaquín Gallo" Lunes a viernes de 9 a 11 hs. Atención a escuelas previa cita. BIBLIOTECA En la biblioteca de la Sociedad Astronómica de México se atiende al público los días lunes, miércoles y viernes a partir de las 19:30 hs.
Para mayor información, llame al teléfono 55-19-47-30. Atención personal a partir de las 19:30 hs.
Visite http://sam.astro.org.mx/para saber de nuestra programación actualizada o escríbanos a socastmx@data.net.mx
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Comisión de Actividades Un grupo de miembros de la Sociedad Astronómica NIBIRU de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México realizaron una visita a nuestro Planetario" Ing. Joaquín Gallo". Esta asociación, conjuntamente con la nuestra ha programado realizar un curso para conocer el cielo. Dicho curso será impartido por el Presidente de la Sociedad Astronómica de México A.C., durante ocho viernes comenzando el 24 de enero a las ocho de la noche. Es nuestro mejor deseo que este inicio de actividades conjuntas perdure en beneficio de la divulgación de la astronomía. El día 10 de diciembre, la Dra. Gabriela Mallén Ornelas, quien se iniciara dentro de la astronomía como miembro del Grupo Infantil Cri - Cri, nos brindó una excelente conferencia basada en las investigaciones que realiza por parte del Observatorio Smithsoniano y la Universidad de Princeton sobre Sistemas Planetarios Extrasolares. Le enviamos a través de estas líneas nuestra felicitación y nuestros mejores deseos de progreso en su vida profesional. Desde aquí le damos las gracias a nuestro consocio el Dr. Guillermo Mallén Fullerton donó un espacio en su servidor para la página de la SAM que él mismo ha diseñado y que podrá consultarse en http://sam.astro.org.mx
Miembros de la Sociedad Astronómica de la Facultad de Ciencias durante su visita al Planetario "Ing. Joaquín Gallo" 122
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Comisi贸n de Actividades
La Dra. Gabriela Mall茅n Ornelas durante la exposici贸n de su investigaci贸n acerca de sistemas planetarios extrasolares.
El Universo
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Comisión de Actividades Reunión de Fin de Año
Antonio Esteva, Alfredo Careaga y Alfonso Ruvalcaba
Víctor Patrón, Pascual Espinosa, su esposa y su cuñada. 124
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El Universo
OBSERVATORIO Fis. Daniel Flores Gutiérrez Efemérides Enero - Marzo de 2003 OBSERVATORIO
Hora del Meridíano 900W "LUIS G. LEON"
(-6h T.U.)
PARQUE "FELIPE S. XICOTENCATL" COLONIA ALAMOS MEXICO D.F. LATITUD LONGITUD ALTITUD
19°23'55" N 99° 10' 06" W (6h36m34s 2,246 m snm
)
Enero Día Hora
Objeto
Evento
Día Hora Objeto
2
4
Mercurio
Estacionario
15
16
3
17
Mercurio
5° al norte de la Luna
19
9
4
13
Neptuno
5° al norte de la Luna
22
17
Mercurio
Estacionario
5
19
Urano
5° al norte de la Luna
27
9
Marte
0.4° al norte de la Luna
10
21
Venus
Máxima elongación 4 JO W
28
13
Venus
4° al norte de la Luna
11
14
Mercurio
Conjunción inferior
30
4
Mercurio
5° al norte de la Luna
15
14
Saturno
3° al sur de la Luna
30
18
Neptuno
Conjunción con el Sol
30
23
Marte
5° al norte de Antares.
El Universo
Venus
Evento
. Júpiter
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8° al norte de Antares 4° al sur de la Luna
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Febrero Los Planetas en Febrero
Día 2
Hora
Objeto
3
Júpiter
Evento Oposición
Antes del amanecer del primero de enero, Venus (-4.5) 19 Mercurio Elongación Máxima (25° W) 3 anunciará el nuevo año al 11 21 Saturno 3° al sur de la Luna aparecer tres horas antes del Sol, su resplandeciente brillo en el 15 12 Júpiter 4° al sur de la Luna cielo hará que su luz solo sea menor que el de la Luna. Hacia la 17 16 Urano Conjunción con el Sol primera mitad del mes. Venus se 18 Mercurio 1.6° al sur de Neptuno 20 moverá hacia Libra haciendo un breve paso por Scorpius para 4 Saturno Estacionario 22 cruzar Ophiucus el día 14. Marte, 24 23 Marte 1.9° al norte de la Luna mucho menos brillante que Venus, se encontrará con este. 27 Venus 5° al norte de la Luna 5 Para el día 1 del mes, Marte (+ 1.5) estará 5° al oeste de Neptuno 5° al norte de la Luna 28 9 Venus. Conforme los planetas se mueven a lo largo de la Eclíptica, Marte finalizará el mes 5° al norte de Antares (la estrella brillante de Scorpius que significa" rival de Marte"). Los ricos cúmulos de Sagittarius serán la casa de Venus durante Febrero. El día 5 de febrero Venus estará 2° al norte de la Nebulosa Trífida (M20) y para el día 8, estará 5° al sur de la Nebulosa Omega (M17). Durante Marzo, Venus estará en Capricornus de tal forma que el día 12 pasará una fracción de grado de Neptuno. Hacia finales de Marzo, Venus se habrá movido muy cerca de Urano. Estarán tan cercanos que con un telescopio será posible ver a Venus con un satélite aparente. Los días 4 y 5 de enero, Saturno pasará por la Nebulosa del Cangrejo (Ml) durante 20 horas. Como consecuencia de su posición, con respecto a la Tierra, Júpiter permanece elevado en el cielo durante el mes de febrero. La oposición ocurrirá el día 2. El planeta brillará intensamente (-2-6) y su disco presentará un diámetro de 46". Júpiter se irá moviendo durante estos mese hacia el M44, localizado en el centro de Cancer. La Luna pasará 4° al norte de Júpiter los días 15 de febrero y 14 de marzo. Durante el mes de marzo será posible observar al asteroide Vesta. El día 26, ocurrirá la oposición en la constelación de Virgo. Durante la primer semana de Marzo, será posible observar al asteroide a un tercio de la distancia entre las estrellas Delta (+ 3) y Epsilon de Virgo. Hacia la fecha de la oposición, Vesta se habrá movido hacia el oeste y estará a 1° al sur de la estrella Rho (+ 5). Para entonces brillará con magnitud (+ 5.9).
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Marzo Día
Hora
Objeto
Evento
9
Mercurio
3° al norte de la Luna
4
7
Mercurio
1.5° al sur de la Luna
11
6
Saturno
3° al sur de la Luna
12
14
Venus
0.2° al norte de Neptuno
14
18
Júpiter
4° al sur de la Luna
20
19
Sol
Equinoccio
21
18
Mercurio
Conjunción superior
23
11
Plutón
Estacionario
25
12
Marte
3° al norte de la Luna
27
16
Neptuno
5° al norte de la Luna
28
7
Venus
0.05° al norte de Urano
29
2
Urano
5° al norte de la Luna
29
4
Venus
5° al norte de la Luna
LLUVIAS DE ESTRELLAS Nombre Cuadrántidas Virgínidas Coro Australidas
a
1)
15 13 16
+50 O -48
Inicia 1 enero 5 marzo 14 marzo
Máximo 3 enero 20 marzo 16 marzo
Termina 4 enero 2 abril 18 marzo
m/h
50 5 5
EFEMERIDES DE LA LUNA Fase Luna Nueva Cuarto Creciente Luna Llena Cuarto Menguante Perigeo Apogeo
El Universo
Enero 02d14h24m 10d07h16m 18d04h29m 25d02h34m
Febrero 01d04h49m 09d05h12m 16d17h52m 23d10h47m
23d 16h 10d 19h
19d 10h 07d 16h
Marzo 02d20h36m 11d01h16m 18d04h36m 24d19h52m 19d 13h 07d 11 h
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COMISION
DE ACTIVIDADES
DIRECTORIO
COORDINADOR:
Sr. Jorge Gabriel Pérez
OBSERVATORIO "LUIS G. LEON M." Mtro. David Espinosa R.
Grupo Infantil Cri - Cri Profra. Laura Hernández A.
PLANETARIO "Valente Souza García de Q." Profra. Laura Hernández A.
PLANETARIO "Ing. Joaquín Gallo M." Ing. Feo. J. Mandujano O.
BIBLIOTECA Ing. Santiago de la Macorra y S.
RELACIONES PUBLICAS Profra Areli Ricalde Esquivel
SALON DE ACTOS "LUIS ENRIQUE ERRO" Dn. Jorge Gabriel P.
AUDITORIO "FCO. GABILONDO SOLER" Dn. Jorge Díaz Becerril
REVISTA "El Universo" Ing. Francisco J. Mandujano Ortiz Maestro Tomás Zurián Ugarte
TALLER DE OPTICA "ALBERTO GONZALEZ S." Dn. Rubén Becerril Marañón
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El Universo
SOCIEDAD ASTRONOMICA DE MEXICO A.C. Entre otros, los objetos de la Asociación son los siguientes: a).- Divulgar la astronomía y promover la afición por esta ciencia; b).- Reunir a los aficionados y organizar toda clase de actividades para el mejor conocimiento de esta ciencia; c).- Establecer relaciones con organizaciones afines en todo el mundo; Por lo tanto, los conocimientos que imparta serán para divulgar la cultura astronómica, procurando conseguir su objeto por medio de: a).- Conferencias, cursos y pláticas ilustradas en sus auditorios b).- La publicación periódica de la revista El Universo y la de otras publicaciones. c).- Cursos en sus planetarios d).- Observación a través de los telescopios en sus observatorios e).- La biblioteca de la asociación SOCIOS La Sociedad reconoce las siguientes categorías de Asociado: Honorarios, Titulares, Vitalicios, Provisionales y Juveniles. Los Honorarios, Titulares, Vitalicios y Provisionales son personas mayores de 18 años, nombrados a través de la Asamblea de Asociados ajustándose a lo prescrito por los estatutos vigentes. Los Juveniles, son personas menores de 18 años y que se ajusten a lo prescrito por los estatutos vigentes. Para ser Asociado, el aspirante deberá presentar una solicitud apoyada por un socio activo de cualquier categoría en uso de sus derechos estatutarios, la cual, juntamente con la cuota de inscripción y anualidad correspondiente, así como de dos fotografías recientes de tamaño infantil, deberá enviarse al Secretario quien previa aprobación de la asamblea, le dará el trámite necesario y en su caso comúnicará su aceptación o rechazo al solicitante. Para ser propuesto como miembro de la Sociedad, el aspirante deberá haber cumplido con algún curso de los impartidos en su centros de divulgación a satisfacción del instructor, cuyo visto bueno deberá constar en la solicitud de ingreso. Tanto la cuota de inscripción como la anualidad correspondiente serán fijadas por el Consejo Directivo, de conformidad con las necesidades de la Sociedad. Todos los socios, cualquiera que sea su categoría, tendrán derecho a: 1.- Concurrir a los locales sociales de la Sociedad y hacer uso correcto tanto de los telescopios como del acervo de la biblioteca, sujetándose a los Reglamentos Interiores correspondientes. 2.- Asístir a las conferencias, clases, exhibiciones y actos culturales que se promuevan en la Sociedad. 3.- Recibir un ejemplar de cada número de El Universo, durante su permanencia como asociado. 4.- Recibir la credencial que lo acredite como socio.