La voz de las estrellas II

[sagitario blues]

La voz de las estrellas II

La Luz: átomos, iones, plasma, ondas electromagnéticas, fotones.

Vimos que el fenómeno de la luz puede ser interpretado como un fenómeno ondulatorio; esto es, como ondas que se desplazan.

Cuando vemos una ola en el mar presenciamos un fenómeno ondulatorio: la energía que impacta los mares excita sus masas líquidas, estas absorben una parte de ella y trasladan el resto de varias maneras; entre ellas, las olas (las mareas gravitatorias, los desplazamientos continentales, el surgir de magmas de las dorsales centro oceánicas, el subsumir de placas en las fallas, el aumento de temperatura de las masas ecuatoriales por la irradiación solar, etc. etc. son algunas de las muchas formas en que se genera fluctuación de la hidrosfera).

La ola marina es una fluctuación del nivel de masa líquida que se traslada el tiempo y el espacio con una determinada dirección y velocidad. Esta imagen será de ayuda para entender aspectos del fenómeno luminoso. Pensemos en un niño que comience a patalear en una pileta cuyas aguas hubieran estado en completo reposo: si su pataleo es tranquilo las olas generadas serán largas, pausadas; alcanzarán el lado opuesto y se reflejarán en él. El niño que así hiciera, al patalear con tranquilidad, podría hacerlo por minutos antes de cansarse. Pronto la superficie del agua se mostraría inquieta por el continuo choque de estas olas lentas y las reflejadas en los cuatro bordes de ese espacio. Si repitiéramos la experiencia, pero esta vez el niño batiera las aguas con fuerza las olas generadas serían más cortas que las del caso anterior, la superficie del agua se mostraría mucho más picada y -lo más importante- el niño no podría mantener su batido constante: estas olas cortas y fuertes no podrían ser generadas en extenso pues el niño se cansaría rápido.

El ejemplo anterior nos lleva a una de las leyes universales: A mayor energía liberada, mayor energía consumida. Este aspecto del universo apasiona y por ello, creo, gusta tanto a la gente hablar de agujeros negros. En ellos parece quebrarse esa ley maravillosa: la conservación de la energía. Stephen Hawking ha trascendido justo por haber propuesto un modelo matemático mediante el cual esa vorágine irracional devolvería la energía consumida (mediante la llamada radiación de Hawking).

Volvamos al tema principal, no sin pena, pues todos son infinitos en su riqueza.

La luz es una onda, asimismo, solo que mientras la ola es una fluctuación del agua que propaga su fuerza, la luz es una fluctuación de campos eléctricos y magnéticos que propaga energía.

Estos campos, llamados del espectro electro magnético (eem), pueden propagarse por el espacio vacío y a través de los medios transparentes o translúcidos (refracción y dispersión). Los medios opacos la absorben o reflejan* en mayor o menor medida, en función de su composición atómica, temperatura, densidad, presión, etc. etc.

Entonces, lo que llamamos luz solo es una pequeña porción de un gran abanico de energías emitidas por la materia excitada**. El eem es mucho mayor que el arco visible y se extiende a ambos lados del mismo, ese que visualizamos al dispersar la luz blanca (por medio de un prisma o un cd- malla de difracción): los colores rojo, naranja, amarillo, verde, celeste, azul y violeta.

Más allá del violeta está la región del espectro UV y luego los rayos x y gamma. Antes del rojo existe la región del infrarrojo cercano y lejano, y luego las micro ondas, las ondas de radio cortas y largas. Sin duda habrá regiones aún no descubiertas.

La astronomía ha tomado por asalto estas regiones nuevas del espectro; desarrollamos observatorios de partículas de altas energías (Pierre Augier), de rayos gamma (HAWC), de rayos x (Chandra, Spitzer, Compton), de UV (Copérnico, Galex, EUE, etc.), de región visible, de IR (HERSCHEL, IRAS, Webb, AstroF, de micro-ondas (ALMA), de radio (Arecibo, VLA, IAR). Se instalaron, además, observatorios de ondas gravitacionales y de neutrinos. Desde que el hombre es hombre observa el cosmos en la región visible –esto es, hace como mínimo un millón de años- y hace apenas unos pocos años que sumamos regiones espectrales al análisis: Janski descubrió las emisiones de radio provenientes del espacio (Sagitario-A) en 1932, y Reber construyó su antena en 1940. La región del espectro UV proveniente del espacio comenzó a ser estudiado en los 60.

De modo que tenemos un abanico de frecuencias energéticas que fluyen por el espacio, ondas que atraviesan el tiempo y la distancia y proveen a estos monos crueles la información necesaria para imaginar un cosmos allí donde quizá solo haya caos. Muchas veces pienso esto, es nuestra mente la que ordena el mundo, es nuestro lenguaje, tan solo, un solipsismo…

Solipsismo estelar.

Las ondas electromagnéticas constituyen el lenguaje de las estrellas. Estas son generadas por las moléculas y los átomos que constituyen la materia.

Si tomamos un átomo de hidrógeno por caso, lo explicamos como una entidad energética en equilibrio, formado por un núcleo y una banda de energías posibles que le circunda. Estas bandas energéticas exteriores o límites del átomo son las que admiten la existencia de un electrón (en el H). El electrón es una partícula fundamental, de carga negativa, que equilibra la carga del núcleo. Fundamental quiere decir, sin estructura conocida. El núcleo del hidrógeno por su parte está formado por al menos una partícula llamada protón, de carga positiva. Cuando el átomo está en equilibrio contiene al menos un protón y un electrón. Puede haber átomos de hidrógeno H con mayor número de partículas en el núcleo -de carga neutra- llamadas neutrones.

La fuerza electromagnética (fem) es la responsable de la estructura atómica descripta, y de que la materia posea las propiedades que le conocemos. Aprieto las teclas de la notebook porque los electrones que forman mis dedos interactúan (rechazan) por medio de la fem a los electrones de los átomos de la tecla. Recordemos que fuerzas de un mismo signo se repelen, de modo que los electrones son los causales de la no penetrabilidad de la materia -a temperaturas sobre el grado absoluto.

Cuando por excitación externa un electrón abandona el átomo este queda desequilibrado energéticamente. Tales átomos habrán sufrido un cambio de estado, se habrán convertido en iones: el núcleo, ion positivo; el electrón, ion negativo. Si un gas hidrógeno sufre esta excitación sus átomos se disocian en iones, el gas ha mutado a plasma. Un plasma es un gas cuyos átomos se han ionizado.

Ahora bien, ¿cuánto dura un átomo en estado ionizado?

El átomo ionizado es un átomo que ha roto su equilibrio energético; es decir, los campos energéticos estarán buscando equipararse pues la ausencia del electrón habrá roto la simetría que existía entre sus fuerzas.

Los átomos buscan compensar ese desequilibrio (¿por entropía?) por lo cual inmediatamente un electrón libre suple en el átomo al que había escapado.

Cuando este electrón es atrapado -o constituye una banda de energías atómica- el átomo emite un cuanta de energía. Es decir, ese átomo equilibrarse emite un fotón cada vez que un electrón es capturado –o que ha cambiado de nivel energético.

El átomo admite, además, diversos niveles energéticos donde solo un nivel es el llamado nivel fundamental o de equilibrio energético.

Si un electrón salta de uno a otro nivel (aunque no sea expulsado del átomo), el átomo absorbe o emite ondas electromagnéticas, en función de la energía propia de ese salto de nivel.

Esto, que la energía absorbida o emitida esté cuantizada, es decir, cuantificada, que ella no pueda tener un valor cualesquiera sino uno y solo uno por nivel, es lo que ha dado origen a la física cuántica, y lo que ha podido explicar con satisfacción los fenómenos que observamos, tanto en el laboratorio por el científico, con el aire acondicionado puesto y escuchando la radio átomo, como en el universo. Por ejemplo: las líneas de absorción de los espectros atómicos; el color con que brillan las nebulosas en las regiones HII.

De modo que las estrellas emiten su luz, sus ondas electromagnéticas, y nosotros las recibimos después de eones. En ella vienes codificado su mensaje: ¿cuál es su volumen? ¿Cuán masivas son? ¿Cuánto brillan? ¿Cuál es su temperatura? y más.

Todo muy lindo, pero ¿cómo leemos ese mensaje?

Continúa.

*Al escribir esto pienso que, en realidad, las ondas del eem pueden atravesar cualquier tipo de materia en mayor o menor grado. Cuando la luz del sol incide sobre el techo de mi casa, usual digo que -por opaco- este refleja y absorbe tales energías… más, el techo se calienta y ese calor lo puedo sentir con la mano dentro de la casa; ergo, la radiación electromagnética ha traspasado el medio opaco. En suma, hay que hablar con cuidado, opacos solo son los medios que impiden el paso de cierta región del eem: la región visible.

**La materia no excitada en realidad no existe, esta sería la materia a 0° absoluto -o 0° Kelvin- Recordemos que la temperatura, en cualquiera de sus escalas, mide el grado de oscilación de las moléculas que forman la materia. Por tanto, tal ausencia energética no parece posible.

Imágenes en el blog: http://sagitarioblues.blogspot.com.ar/2 ... as-ii.html

Gracias a Sergio Eguivar por la imágen.

Links de interés:

http://visitantes.auger.org.ar/

http://www.almaobservatory.org/es/sobre ... ia/antenas

http://www.iar.unlp.edu.ar/

http://www.baskies.com.ar/

[JLRArgentina]

Hola Gente soy nuevo en el foro, no soy especialista, soy un ignorante en el tema, pero soy muy curioso al respecto. Quisiera hacerles llegar una consulta que tengo dando vueltas en mi cabeza desde hace un tiempo. A ver que piensan.

Se que vivimos en un universo que está en constante expansión y en ese desarrollo de nuestro universo, se que existen nacimientos y muertes de estrellas, algunas estrellas mueren espectacularmente en explosiones generando en nuestro universo agujeros negros, la pregunta es si es posible que esos agujeros negros que se forman en nuestro universo, sean el big bag del nacimiento otro universo que se forma a partir de ese evento, generando universos nuevos?

Le agradezco desde ya que me lean, Saludos Cordiales

[sagitario blues]

Hola, bienvenido y gracias por postear.

Un agujero negro es -en apariencia- el estadio evolutivo de un tipo de estrellas que ha creado las condiciones espaciotemporales precisas para dejar de ser visto, es decir, al disminuir su radio ha visto incrementar su gravedad al punto de capturar un 100 x 100 de radiaciones del espectro electromagnético que ella misma emite. Tal vez esa radiación sumada a su masa preexistente sea arrojada a un espaciotemporal diverso del nuestro, tal vez no. De todos modos Carl Sagan dijo una vez: "si quieres saber cómo es un agujero negro en su interior, mira a tu alrededor".

Saludos