Mirar al pasado es, por supuesto, la parte fácil. Echa un vistazo al cielo nocturno y verás historia, mucha historia: ves las estrellas no como son ahora, sino como eran cuando emitieron su luz. Hasta donde sabemos, nuestra fiel compañera Polaris en realidad salió en 65438+octubre, o 1854, o en cualquier momento después del comienzo del siglo XIV, ya que esa información aún no ha llegado aquí. Lo mejor que podemos decir es que, para siempre, el día de hace 680 años sigue brillando. Las estrellas están muriendo. Lo que Robert Evans hizo mejor que nadie fue detectar el momento en que los cuerpos celestes realizan sus ritos de despedida.
Durante el día, Evans es un afable pastor jubilado de la Iglesia de la Unificación de Australia que realiza un trabajo temporal investigando la historia de los movimientos religiosos en el siglo XIX. Por la noche, se transforma silenciosamente en un dios del cielo en busca de supernovas.
Cuando una estrella masiva, una más grande que nuestro sol, colapsa, explota espectacularmente, liberando 654,38+000 mil millones de soles en una energía instantánea, que es más brillante que todas las estrellas de nuestra propia galaxia juntas. Así nació una supernova. "Esta escena es como si un billón de bombas de hidrógeno detonaran repentinamente". También dijo que si ocurriera una explosión de supernova a sólo 500 años luz de nosotros, estaríamos acabados: "un completo desastre", dijo felizmente. Sin embargo, el universo es vasto y las supernovas suelen estar muy lejos de nosotros y no nos causarán ningún daño. De hecho, la mayoría de ellos son inimaginables y su luz es sólo un débil destello para nosotros. Se pueden ver en aproximadamente un mes. La única diferencia entre ellas y otras estrellas del cielo es que antes ocupaban un pequeño espacio vacío. Evans está buscando estos destellos de luz inusuales y accidentales en el cielo nocturno.
Para entender lo magistral que es esto, imaginemos cubrir una mesa de comedor estándar con un mantel negro y luego espolvorearla con un puñado de sal. Comparamos las partículas de sal dispersas con una galaxia. Ahora, imaginemos sumar 1.500 de estas mesas (suficientes para formar una línea recta de 3 kilómetros) y luego rociar cada mesa con una pizca de sal al azar. Ahora, añade otro grano de sal a cualquier mesa y deja que Robert Evans camine en el medio. Se dio cuenta de un vistazo que tenía dudas. La sal es una supernova.
Evans es un talento excepcional. En Antropólogos en Marte, Oliver Sachs tiene un capítulo sobre el académico solitario y dedica un párrafo a Evans, pero rápidamente añade: “Él nunca dijo. Aunque nunca ha visto a un saxofonista, Evans se burla de la sugerencia de que es un hombre solitario. o un erudito, pero no está seguro de por qué tiene tal talento.
La casa de Evans está en un bungalow en las afueras de Hazelbrook Village, con un ambiente tranquilo y un paisaje pintoresco. Aquí termina Sydney y luego está la interminable jungla australiana. En una ocasión lo visité a él y a su esposa, Elaine. "Parece que tengo la capacidad de recordar campos de estrellas". Me dijo que estaba avergonzado. "No soy particularmente bueno en nada más", añadió. "Ni siquiera puedo recordar mi nombre."
"No puedo recordar dónde puse mis cosas", gritó Elaine desde la cocina.
Volvió a asentir con franqueza, sonrió y me preguntó si me gustaría mirar a través de su telescopio. Creo que Evans tenía un bonito observatorio en su patio trasero: un pequeño Observatorio Mount Wilson o Observatorio Palomar, con un techo abovedado corredizo y una práctica silla mecánica. De hecho, en lugar de sacarme de la casa, me llevó a un almacén lleno de libros y papeles, no lejos de la cocina. Su telescopio, un cilindro blanco del tamaño y la forma de un tanque de agua caliente sanitaria, se encuentra sobre un soporte giratorio de madera contrachapada que él mismo hizo. Mientras observaba, los llevó dos veces al balcón, no lejos de la cocina. Hay eucaliptos al pie de la pendiente y sólo se puede ver un trozo de cielo del tamaño de un buzón entre los aleros y las copas de los árboles, pero dijo que esto es más que suficiente para su trabajo de observación. Fue allí, cuando el cielo estaba despejado y la luna no brillaba mucho, donde buscó supernovas.
El nombre de supernova fue acuñado por un astrofísico extremadamente excéntrico en la década de 1930. Su nombre era Fritz Zwicky. Nació en Bulgaria y creció en Suiza. Llegó a Caltech en la década de 1920 y rápidamente se hizo conocido por su personalidad ruda y su talento excepcional. No parece particularmente brillante. Muchos de sus colegas pensaban que era sólo un "payaso molesto". Es un adicto al fitness. A menudo hacía flexiones con un solo brazo en el suelo de la cafetería de Caltech u otros lugares públicos, demostrando su virilidad a cualquiera que lo dudara. ¿Era tan agresivo que con el tiempo llegó a serlo incluso con su colaborador más cercano, el afable Walter Bader? , no quiero estar a solas con él. Zwicky también acusó a Bader de ser nazi porque era alemán. En realidad, no lo es. Bud trabajó en el Observatorio Mount Wilson en las montañas. Zwicky amenazó más de una vez con matar a Bud si lo encontraba en el campus de Caltech.
Sin embargo, Zwicky es inteligente y tiene perspicacia. A principios de la década de 1930, centró su atención en un problema que había molestado durante mucho tiempo a los astrónomos: nuevas estrellas, que ocasionalmente aparecen en el cielo sin explicación. Increíblemente, se preguntó si el núcleo del problema residía en los neutrones, partículas subatómicas que acababan de ser descubiertas por el británico James Chadwick y que, por tanto, eran nuevas y estaban de moda. Se le ocurrió que si una estrella colapsara hasta alcanzar la densidad de un núcleo atómico, se convertiría en un núcleo extremadamente sólido. En realidad, los átomos han sido aplastados formando una bola y sus electrones están a punto de convertirse en núcleos, formando neutrones. Esto forma una estrella de neutrones. Imagínese comprimir 654,38+0 millones de conchas pesadas en el tamaño de una canica; por desgracia, esto ni siquiera está cerca. El núcleo de una estrella de neutrones es tan denso que una cucharada de materia pesaría 90 mil millones de kilogramos. ¡Solo una cuchara! Sin embargo, eso no es todo. Zwicky se dio cuenta de que una estrella así liberaría una enorme cantidad de energía cuando colapsara, suficiente para producir la mayor explosión del universo. Llamó a la explosión resultante una supernova. De hecho, serán los eventos más grandes en la creación del universo.
El 15 de octubre de 1934 65438, "Physical Reviews" publicó un breve resumen de un artículo. Zwicky y Bader, de la Universidad de Stanford, publicaron el artículo hace un mes. Aunque el resumen es extremadamente breve (sólo 24 líneas), contiene muchos conocimientos científicos nuevos: por primera vez se mencionan las supernovas y las estrellas de neutrones; vincula las explosiones de supernovas con nuevos y misteriosos fenómenos llamados rayos cósmicos. Los rayos cósmicos viajan a través del universo en grandes cantidades y fueron descubiertos recientemente. Estas ideas son revolucionarias por decir lo menos. La existencia de estrellas de neutrones no se confirmaría hasta dentro de 34 años. Si bien la idea de los rayos cósmicos se considera plausible, no ha sido probada. En definitiva, el resumen es, en palabras del astrofísico de Caltech Kip S. Thorne, "uno de los documentos más proféticos en la historia de la física y la astronomía".
Curiosamente, Zwicky casi no tenía idea de por qué sucedió esto. Según Thorne, "no sabía mucho sobre las leyes de la física, por lo que no podía probar sus ideas. El talento de Zwicky era pensar en grandes cuestiones, y la recopilación de datos era asunto de otros, principalmente de Bud". p >
Zwicky también fue el primero en darse cuenta de que la materia visible en el universo está lejos de ser suficiente para conectar el universo y que debe haber otras influencias gravitacionales: lo que ahora llamamos materia oscura. Lo que no notó fue que la estrella de neutrones colapsó con tanta fuerza que ni siquiera la luz pudo escapar de su inmensa gravedad. Esto crea un agujero negro. Desafortunadamente, la mayoría de sus colegas lo menospreciaban, por lo que sus ideas rara vez llamaban la atención. Cinco años más tarde, cuando el gran Robert Oppenheimer centró su atención en las estrellas de neutrones en un artículo histórico, no mencionó ni una sola vez el logro de Zwedeki, a pesar de que Zwedeki había estado trabajando en el mismo problema durante años y al final estaba en la oficina. del corredor. Durante casi 40 años, la inferencia de Zwicky sobre la materia oscura no atrajo la atención de la gente. Sólo podemos suponer que estuvo haciendo muchas flexiones durante este tiempo.
Sorprendentemente, cuando levantamos la cabeza hacia el cielo, sólo podemos ver una pequeña parte del universo. Desde la Tierra sólo se pueden ver unas 6.000 estrellas a simple vista, y sólo unas 2.000 estrellas desde un determinado ángulo.
Si se utiliza un telescopio, el número de estrellas que podemos ver desde un lugar puede aumentar hasta unas 50.000; si se utiliza un telescopio pequeño de 5 cm, este número se disparará hasta 300.000. Si utilizamos un telescopio de 40 cm como el de Evans, podremos contar no sólo estrellas, sino también galaxias. Evans estima que desde el balcón se pueden ver entre 50.000 y 65.438+ galaxias, cada una compuesta por decenas de miles de millones de estrellas. Ciertamente es un número considerable, pero incluso si pudieras ver tantas, las supernovas son extremadamente raras. Una estrella puede arder durante miles de millones de años, pero la muerte es repentina. Sólo unas pocas estrellas moribundas explotan, la mayoría se apaga silenciosamente, como una hoguera al amanecer. En una galaxia típica compuesta por 654,38+000 mil millones de estrellas, se producirá una supernova en promedio cada doscientos o trescientos años. Así que buscar supernovas es un poco como pararse en la plataforma de observación del Empire State Building de Nueva York y mirar las ventanas alrededor de Manhattan con binoculares con la esperanza de detectar, digamos, a alguien encendiendo las velas del pastel de cumpleaños del 21.
Entonces, si un sacerdote esperanzado y de voz suave los contactara y les preguntara si tenían mapas de campos estelares para buscar supernovas, la comunidad astronómica definitivamente pensaría que estaba loco. En ese momento, Evans sólo tenía un telescopio de 5 centímetros (suficiente para los astrónomos aficionados, pero no suficiente para estudios serios del universo), pero se propuso buscar fenómenos raros en el universo. Evans comenzó a observar en 1980. Antes de esto, se habían descubierto menos de 60 supernovas a lo largo de la historia de la astronomía. Cuando lo visité en agosto de 2006, había registrado su descubrimiento visual número 34. Tres meses después, hizo su descubrimiento número 35. A principios de 2003, la 36ª vez. )
Sin embargo, Evans también tiene algunas ventajas. La mayoría de los observadores, como la mayoría de las personas, viven en el hemisferio norte, por lo que en el hemisferio sur el cielo es muy grande, especialmente al principio. También tiene velocidad y memoria sobrehumana. Un gran telescopio astronómico es algo muy pesado y colocarlo en su posición requiere mucho tiempo de maniobra. Evans puede girar el telescopio de 5 cm como si fuera un disparador de cola en combates aéreos cuerpo a cuerpo y puede apuntar a cualquier punto específico del cielo en cuestión de segundos. Por lo tanto, es posible que pueda observar 400 galaxias en una noche, y un gran telescopio astronómico profesional puede observar 50 o 60 galaxias, lo cual es muy bueno.
La búsqueda de supernovas ha sido prácticamente infructuosa. De 1980 a 1996 hizo una media de dos descubrimientos al año; no era rentable observar cientos de noches. Una vez lo encontró tres veces en 15 días, y pasaron otros tres años antes de encontrarlo una vez.
"La verdad es que nada tiene valor", afirmó. "Ayuda a los cosmólogos a calcular el ritmo de evolución de las galaxias. En áreas raramente descubiertas, la ausencia de señales es una señal."
En una mesa al lado del telescopio, hay documentos relacionados con su investigación, fotografías y. documentos. Ahora me mostró algunos. Si ha leído publicaciones populares de astronomía, debe haberlas leído en algún momento y sabrá que la mayoría de ellas son fotografías en color de nebulosas distantes y similares: nubes coloridas formadas por tragaluces, que son hermosas y espectaculares. Las imágenes tomadas por Evans simplemente no se pueden comparar. Son simplemente fotografías borrosas en blanco y negro con pequeños puntos y anillos. Me mostró una imagen que mostraba un gran grupo de estrellas con una pequeña llama que tenía que acercarme para ver con claridad. Evans me dijo que se trata de una estrella en la constelación Zenith, conocida en astronomía como NGC 1365. (NGC significa "Nuevo Catálogo General", que registra este material. Alguna vez fue un libro pesado sobre el escritorio de alguien en Dublín; no hace falta decir que ahora es una base de datos). En el transcurso de 60 millones de años, la estrella murió hace muerte espectacular La luz emitida continuó viajando por el espacio y finalmente llegó a la Tierra como un punto de luz una noche de agosto de 2001. Por supuesto, fue Robert Evans quien lo descubrió en una ladera con olor a eucalipto.
"Creo que es bastante satisfactorio", dijo Evans. "Piénselo. La luz ha estado viajando por el espacio durante millones de años. Cuando llegó a la Tierra, alguien estaba mirando al cielo y la vio. Parecía agradable poder presenciar un evento tan trascendental".
Las supernovas no sólo te dan una sensación de asombro. Se dividen en varios tipos (uno fue descubierto por Evans), uno de los cuales, llamado supernovas de Tipo Ia, es particularmente importante para la astronomía porque tales supernovas siempre explotan de la misma manera, con la misma masa crítica.
Como tales, sirven como "velas estándar", un estándar para medir el brillo (y por lo tanto la distancia relativa) de otras estrellas y, por tanto, la tasa de expansión del universo.
En 1987, Saul Perlmutter del Laboratorio Lawrence Berkeley en California comenzó a buscar un método de búsqueda más sistemático porque necesitaba más supernovas IA de las que la inspección visual podía proporcionar. Perlmutter diseñó un sistema fantástico utilizando computadoras avanzadas y dispositivos de carga acoplada; esencialmente una cámara digital de última generación. Busca automáticamente supernovas. Los telescopios astronómicos ahora pueden tomar miles de fotografías y luego usar computadoras para encontrar los puntos brillantes que explican la explosión de la supernova. A lo largo de cinco años, Perlmutter y sus colegas utilizaron la nueva técnica para descubrir 42 supernovas en Berkeley. Hoy en día, incluso los aficionados utilizan dispositivos de carga acoplada para detectar supernovas. "Con un dispositivo de carga acoplada, se podría apuntar un telescopio al cielo y luego alejarse y mirar televisión", dijo Evans con tristeza. "Ese sabor mágico ya no existe".
Le pregunté a Evans si quería adoptar esta nueva tecnología. "Oh, no", dijo, "me gusta bastante mi método y, además", asintió y sonrió ante una fotografía en primer plano de una supernova. "A veces puedo dejarlos atrás."
Naturalmente, surge la pregunta: ¿Qué pasaría si una estrella explotara cerca? Ya sabemos que la estrella más cercana es Alfa, que está a 4,3 años luz. Una vez imaginé que si hubiera una explosión allí, todos podríamos ver la luz del big bang esparciéndose por el cielo en 4,3 años, como si saliera de un gran frasco. ¿Qué pasaría si tuviéramos cuatro años y cuatro meses para presenciar un apocalipsis inevitable que se cierne sobre nosotros, sabiendo que cuando finalmente llegue, nos arrancará toda la carne de los huesos? ¿La gente seguirá yendo a trabajar? ¿Seguirán cultivando los agricultores? ¿Alguien sigue entregando productos a la tienda?
Unas semanas más tarde, regresé al pequeño pueblo de New Hampshire donde vivo y le hice estas preguntas a John Thorstensen, astrónomo del Dartmouth College. "Oh, no", dijo, riendo. "Las noticias de un evento tan importante se difundirán a la velocidad de la luz y su poder destructivo te asustará hasta la muerte. Pero no te preocupes, este tipo de cosas no sucederán".
En cuanto a onda de choque de una explosión de supernova, te matará. El problema, explica, es que tienes que acercarte "ridículamente", probablemente a 10 años luz. El peligro proviene de las radiaciones de todo tipo: rayos cósmicos, etc. La radiación produce impresionantes auroras, como extrañas cortinas de luz brillantes que llenan el cielo. Esto no puede ser algo bueno. Cualquier cosa capaz de realizar una escena así barrería la magnetosfera, el campo magnético que normalmente nos protege de los rayos ultravioleta y otros rayos cósmicos en las grandes altitudes de la Tierra. Sin la magnetosfera, cualquiera que tuviera la mala suerte de pisar el sol rápidamente parecería una pizza quemada.
Thorsteinson dice que hay razones para creer que esto no sucederá en este rincón de nuestra galaxia porque, en primer lugar, una supernova requiere un tipo especial de estrella. Las estrellas deben tener entre 10 y 20 veces el tamaño de nuestro sol para calificar, y "no hay planetas a nuestro alrededor que cumplan con este criterio". Continuó diciendo que el más cercano a nosotros, lo que probablemente califica, es Orión; ha estado arrojando todo tipo de cosas a lo largo de los años que indican que es inestable allí y ha atraído la atención de todos. Sin embargo, Orión está a 50.000 años luz de distancia.
En la historia registrada, sólo cinco o seis supernovas han estado lo suficientemente cerca como para ser vistas a simple vista. Una fue la explosión de 1054, que formó la Nebulosa del Cangrejo. En otra ocasión, en 1604, creó una estrella tan brillante que pudo verse durante el día durante más de tres semanas. La última vez fue en 1987, cuando se produjo una explosión de supernova en una región del universo llamada Gran Nube de Magallanes, pero era casi invisible y sólo podía verse en el hemisferio sur, a 169.000 años luz de nosotros, lo que no representa ningún peligro. a nosotros.
Hay otro aspecto de las supernovas que es absolutamente importante para nosotros. Sin supernovas no estaríamos aquí. Recordarás que hablamos sobre el misterio del universo: que el Big Bang produjo muchos gases ligeros, pero ningún elemento pesado. Los elementos pesados llegaron más tarde, pero durante mucho tiempo nadie supo cómo se crearon. El problema es que se necesita algo muy caliente (más caliente que los centros de las estrellas más calientes) para forjar carbono, hierro y otros elementos sin los cuales no existiríamos.
Las supernovas ofrecen una explicación. Esta explicación la dio un cosmólogo británico casi tan excéntrico como Fritz Zwicky.
Su nombre era Fred Hoyle de Yorkshire. Hoyle, que murió en 2001, fue descrito en un panegírico en la revista Nature como un "cosmólogo y polemista", cosas que merecía merecidamente. Un elogio en la revista Nature decía que había "manchado su reputación al participar en debates durante la mayor parte de su vida". Por ejemplo, sus afirmaciones infundadas de que el fósil de Archaeopteryx en el Museo de Historia Natural de Londres era falso, muy parecido al engaño del cráneo del Hombre de Piltdown, enfurecieron a los paleontólogos del museo. Tuvieron que pasar días respondiendo llamadas de periodistas de todo el mundo. También creía que la Tierra recibió no sólo las semillas de la vida del espacio, sino también muchas de sus enfermedades, como los resfriados y la peste bubónica. Una vez propuso que durante el curso de la evolución, los humanos tenían narices protuberantes y fosas nasales orientadas hacia abajo para evitar que los patógenos cósmicos cayeran dentro.
Fue él quien acuñó en tono de broma el nombre Big Bang en un borrador radiofónico de 1952. Señala que cuando entendemos la física, no podemos explicar por qué todo converge por un momento y luego, de repente, comienza a expandirse dramáticamente. Hoyle favorece la teoría del estado estacionario, que sostiene que el universo se expande constantemente y que constantemente se produce nueva materia en el proceso. Hoyle también se dio cuenta de que si una estrella explotara, liberaría mucho calor (temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius), suficiente para crear elementos pesados en un proceso llamado nucleosíntesis. En 1957, Hoyle y otros demostraron cómo se formaban elementos pesados en las explosiones de supernovas. Por este trabajo, su colaborador W.A. Fowler ganó el Premio Nobel. Hoyle no lo hizo. Qué vergonzoso.
Según la teoría de Hoyle, una estrella en explosión liberaría suficiente calor para crear todos los nuevos elementos y dispersarlos por todo el universo. Estos elementos formarían nubes de gas (el llamado medio interestelar) y eventualmente se fusionarían en un nuevo sistema solar. Armados con estas teorías, finalmente podemos construir una hipótesis razonable sobre cómo llegamos a este mundo. Esto es lo que ahora creemos saber:
Hace unos 4.600 millones de años, un vórtice gigante de gas y polvo de unos 24.000 millones de kilómetros de diámetro se acumuló en nuestro espacio actual y comenzó a acumularse. De hecho, toda la materia del sistema solar (el 99,9% de la materia) se utilizó para formar el sol. Entre los objetos flotantes restantes, dos partículas flotaban muy cerca una de la otra y fueron atraídas por la electricidad estática. Este es el momento en que nació nuestro planeta. Lo mismo está sucediendo en todo el naciente sistema solar. Las partículas de polvo chocan entre sí, formando cúmulos cada vez más grandes. Con el tiempo, estos grupos se vuelven lo suficientemente grandes como para ser llamados asteroides. A medida que estos asteroides chocan sin cesar, se rompen, se desintegran o se reforman en interminables reemplazos aleatorios, pero hay un ganador en cada colisión, y algunos ganadores crecen cada vez más, hasta dominar sus órbitas.
Todo esto sucedió bastante rápido. Se cree que sólo se necesitan decenas de miles de años para pasar de un pequeño enjambre de partículas de polvo a una estrella joven de cientos de kilómetros de diámetro. En menos de 200 millones de años, probablemente menos, la Tierra se formó básicamente, aunque todavía estaba caliente y a menudo golpeada por escombros que aún flotaban a su alrededor.
En este mismo momento, hace unos 4.400 millones de años, un objeto del tamaño de Marte chocó contra la Tierra y explotó suficiente material para formar una estrella compañera, la Luna. Se cree que en unas pocas semanas, el material bombardeado se volvió a armar; en un año, se había convertido en la banda de rock que todavía está entre nosotros hoy. Se cree que la mayor parte del material que forma la Luna proviene de la corteza terrestre y no del núcleo, razón por la cual hay tan poco hierro en la Luna y tanto en la Tierra. Por cierto, casi siempre se dice que esta teoría fue propuesta recientemente, pero en realidad fue propuesta por primera vez por Reginald Daley de la Universidad de Harvard en la década de 1940. El único problema con esta teoría últimamente es que la gente le presta menos atención.
Cuando la Tierra todavía tenía aproximadamente un tercio de su tamaño final, la atmósfera pudo haber comenzado a formarse, y la atmósfera estaba compuesta principalmente de dióxido de carbono, nitrógeno, metano y azufre. Es difícil para nosotros relacionar estas cosas con la vida; sin embargo, a partir de esta mezcla tóxica se formó la vida. El dióxido de carbono es un poderoso gas de efecto invernadero. Esto es bueno porque el sol es mucho más débil entonces. Si no nos beneficiáramos del efecto invernadero, la Tierra quedaría cubierta de hielo y nieve para siempre. Es posible que la vida nunca encuentre su lugar.
Sin embargo, de alguna manera surgió la vida.
Durante los siguientes 500 millones de años, la joven Tierra continuó siendo bombardeada implacablemente por cometas, meteoritos y otros desechos de la galaxia. Este proceso creó el agua que llenó los océanos y produjo los ingredientes necesarios para la formación exitosa de la vida. Es un ambiente muy hostil, pero la vida comienza de cierta manera. Una pequeña bolsa de productos químicos se movió y cobró vida. Estamos llegando a este mundo.
Cuatro mil millones de años después, la gente empezó a pensar, ¿cómo pasó todo esto? A continuación, contemos la historia.