R(t) nos indica como evoluciona el Universo. En el gráfico del post se puede ver como el Universo se expande a un ritmo descendiente lentamente. Así H(0) representa el gradiente de la curva. Si proyectamos la tangente hasta cruzar con el eje x (Que ocurre cuando R(t)=0) entonces tenemos el llamado Tiempo de Hubble. El Tiempo de Hubble es una estimación de la edad del universo:
   t = 1 / (H(0))
Esta edad es sólo precisa cuando el ritmo de expansión es constante, pero este caso solo se daría en un Universo vacío, carente de atracción gravitatoria. El modelo estándar, con un Universo con materia y densidad crítica, tendríamos:
   t = 2 / (3 x H(0))
Es importante ver que la edad del Universo, en cualquiera de los casos está en el orden de 1/H(0). También, es recomendable usar dichas ecuaciones en SI (1/s) en lugar de lo habitual (km/s·Mpc)
La mejor manera de ver su aplicación, es un ejemplo. Supongamos que tenemos un Universo vacío en el cual H(0) tiene un valor de 40 Kms/s·Mpc. En primer lugar convertimos el valor de H(0) al SI (multiplicar por 10^3 y dividir por 10^6 y por 3,086×10^16):
   t = 1 / H(0) = (1 / 40) x (10^6 x 3,086×10^16 / 10^3) = 7,7×10^17 segundos = 23.000.000.000 años
Si el valor de H(0) fuese 70 Kms/s·Mpc, tendríamos:
   t = 1 / H(0) = (1 / 70) x (10^6 x 3,086×10^16 / 10^3) = 4,5×10^17 segundos = 14.000.000.000 años
Multiverso es un término usado para definir los múltiples universos existentes (conjunto de universos en un solo universo), según las hipótesis que afirman que existen universos diferentes del nuestro propio. La estructura del multiverso, la naturaleza de cada universo dentro de él, así como la relación entre los diversos universos constituyentes, son un misterio.
¿Quieres saber más sobre este tema?
Entonces no te pierdas este documental: ¿En qué Universo estamos?
Pero recuerda, sólo estará disponible hasta el próximo 4 de febrero.

[Artículo cedido por Astrofísica y Física]

Tal día como hoy, hace 100 años Albert Einstein presentaba en la Academia Prusiana de las Ciencias su Teoría de la Relatividad General, una nueva y potente herramienta para comprender nuestro Universo, el espacio-tiempo y una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la gravedad. 
Para celebrarlo os presentamos un magnífico artículo de Verónica Casanova que nos permitirá comprender mejor los aspectos fundamentales y más destacados de una teoría que revolucionó nuestra forma de ver el Universo en su conjunto. 
Prepárese para un viaje apasionante por la curvatura del espacio-tiempo….

La Relatividad General

1.- PASADO, PRESENTE Y FUTURO.
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein es uno de los logros más imponentes de la física del siglo veinte. Publicada en 1916, explica lo que percibimos como fuerza de gravedad. De hecho, esta fuerza surge de la curvatura del espacio y del tiempo.
Einstein propuso que los objetos como el Sol y la Tierra variaban la geometría del espacio. En presencia de materia y energía, el espacio se puede deformar y estirar,formando cordilleras, montañas y valles que causan que los cuerpos se muevan por estas “rutas” curvas. Así que aunque la Tierra parezca moverse alrededor del Sol a causa de la gravedad,en realidad, tal fuerza no existe. Es simplemente la geometría del espacio-tiempo alrededor del Sol la que dice cómo debe moverse la Tierra.
La teoría de la relatividad general tiene consecuencias de largo alcance. No sólo explica el movimiento de los planetas, sino que también puede describir la historia y la expansión del Universo, la física de los agujeros negros, la curvatura de la luz de las estrellas y las galaxias distantes.
La relatividad general: la percepción de Einstein
En 1905, a la edad de 26 años, Albert Einstein propuso su teoría de la relatividad especial. La teoría conciliaba la física de los cuerpos en movimiento desarrollada por Galileo Galilei y Newton, con las leyes de la radiación electromagnética. Se postula que la velocidad de la luz es siempre la misma, independientemente del movimiento de la persona que lo mide. La relatividad especial implica que el espacio y el tiempo se entrelazan en un grado nunca antes imaginado.
A partir de 1907, Einstein comenzó a tratar de ampliar la relatividad especial para incluir la gravedad. Su primer éxito vino cuando estaba trabajando en una oficina de patentes en Berna, Suiza. “De repente un pensamiento me golpeó”, recordó. “Si un hombre cae libremente, no sentiría su peso … Este experimento mental simple … me llevó a la teoría de la gravedad”. Se dio cuenta de que existe una profunda relación entre los sistemas afectados por la gravedad y los que están acelerando.
El próximo paso adelante se produjo cuando Einstein introdujo las matemáticas geométricas desarrolladas por los matemáticos alemanes del siglo XIX Carl Friedrich Gauss y Bernhard Riemann. Einstein aplicó su trabajo para escribir las ecuaciones que relacionan la geometría del espacio-tiempo con la energía que contiene. Ahora conocidas como las ecuaciones de campo de Einstein, fueron publicadas en 1916, y sustituyeron a la ley de la Gravitación Universal de Newton. Estas ecuaciones siguen utilizándose hoy en día.
Usando la ley de la relatividad general, Einstein formuló una serie de predicciones. Demostró, por ejemplo, cómo su teoría explicaba el movimiento del planeta Mercurio. También predijo que un objeto masivo,como el Sol, debe distorsionar el camino que recorre la luz al pasar cerca de él. La geometría del espacio se comporta entonces como si fuera una lente.
Einstein también sostuvo que la longitud de onda de la luz emitida por una fuente cercana a un objeto masivo se debería estirar, es decir, debería sufrir un corrimiento hacia el rojo, ya que sale del espacio-tiempo curvado cercano al objeto masivo. Estas tres predicciones ahora se llaman las tres pruebas clásicas de la relatividad general.

La relatividad general.
En 1919, el astrónomo inglés Arthur Eddington  viajó a la isla de Príncipe situada en la costa de África occidental para ver si podía detectar la lente de la luz predicha por la relatividad general. Su plan era observar un cúmulo brillante de estrellas llamadas las Híades en el momento en el que el Sol pasaba delante de ellas. Para ver la luz de las estrellas, Eddington necesitaba un eclipse total de Sol para suprimir el resplandor del nuestra estrella.
Si la teoría de Einstein es correcta, las posiciones de las estrellas de las Híades deberían cambiar en un porcentaje aproximado de una parte entre dos mil de un grado.
Para señalar la posición de las Híades en el cielo, Eddington primero tomó una fotografía en la noche de Oxford. Luego, el 29 de mayo de 1919, fotografió a las Híades mientras yacían casi directamente detrás del Sol durante el eclipse total que se produjo ese día en la isla de Príncipe. Comparando las dos mediciones, Eddington fue capaz de demostrar que el cambio fue como Einstein había predicho y demasiado grande para ser explicado por la teoría de Newton.
Tras la expedición del eclipse, hubo cierta controversia en creer que los datos del análisis de Eddington habían sido correctos. Pero en la década de 1970, cuando las placas fotográficas fueron analizadas nuevamente, el análisis de Eddington demostró ser correcto.
El periódico The Times de Londres publicó: “triunfa la Teoría de Einstein”. A partir de entonces, a medida que se han demostrado más consecuencias de su teoría, la relatividad general se ha arraigado en el saber popular, con su descripción de un Universo en expansión y los famosos agujeros negros. En 1959, Robert Pound y Glen Rebka anunciaban la comprobación del corrimiento al rojo de la luz (corrimiento de la longitud de onda), emitida por una estrella que se aleja de la Tierra a gran velocidad, lo que constituía la tercera prueba clásica, propuesta por Einstein en 1907.
2. CÓMO LA RELATIVIDAD GENERAL DA FORMA A NUESTRO UNIVERSO
La teoría general de la relatividad de Einstein ha revelado que el Universo es un lugar extremo. Ahora sabemos que era caliente y denso, y que se ha expandido durante los últimos 13,7 mil millones años. También dedujo la existencia de regiones tan densas que deforman el espacio-tiempo, llamadas agujeros negros que atrapan todo lo que entran en sus garras.
Agujeros negros en la Teoría General de la Relatividad.
Poco después de que Einstein propusiera su teoría de la relatividad general, un físico alemán llamado Karl Schwarzschild encontró una de las primeras y más importantes soluciones a las ecuaciones de campo de Einstein. Ahora conocida como la solución de Schwarzschild, este resultado describe la geometría del espacio-tiempo alrededor de estrellas muy densas, teniendo algunas características muy extrañas.
Para empezar, justo en el centro de tales organismos, la curvatura del espacio-tiempo se hace infinita, formando una característica llamada singularidad. Una característica aún más extraña es una superficie esférica invisible, conocida como el horizonte de sucesos, alrededor de dicha singularidad. Nada, ni siquiera la luz, puede escapar del horizonte de sucesos. Casi se puede pensar en la singularidad de Schwarzschild como un agujero en el tejido del espacio-tiempo.
En la década de 1960, el matemático neozelandés Roy Kerr descubrió una clase más general de soluciones para las ecuaciones de campo de Einstein. Describen objetos densos que están girando, y son incluso más extraños que la solución de Schwarzschild.
Los objetos que las soluciones de Schwarzschild y de Kerr describen se conocen como agujeros negros. Aunque todavía no se ha visto directamente ningún agujero negro, hay pruebas abrumadoras de su existencia. Normalmente se detectan a través de los efectos que tienen en las inmediaciones de cuerpos astrofísicos tales como las estrellas o el gas.
El Universo en expansión.
Una de las predicciones más sorprendentes de la relatividad general la obtenemos si tenemos en cuenta lo que ocurre en el Universo en su conjunto.
Poco después de que Einstein publicara su teoría, el meteorólogo y matemático ruso Alexander Friedmann y el sacerdote belga Georges Lemaître demostraron que el Universo debe evolucionar en respuesta a toda la energía que contiene. Argumentaron que el Universo debería tener un inicio pequeño y denso, para expandirse y diluirse con el tiempo. Como resultado, las galaxias se alejarían unas de las otras.
Einstein no confiaba en esta conclusión de Friedmann y Lemaître, sino que él creía en un Universo estático. Pero un descubrimiento realizado por el astrónomo estadounidense Edwin Hubble hizo que cambiara de idea.
Hubble analizó el alejamiento de las galaxias de la Vía Láctea. Descubrió que las galaxias distantes se alejan más rápido que aquellas que están relativamente cerca. Las observaciones de Hubble demostraron que el Universo se está expandiendo. Este modelo del cosmos fue conocido más tarde como el Big Bang.
En los últimos 20 años, un gran número de observaciones de gran alcance realizadas por los satélites y los grandes telescopios han aportado aún más evidencias de la evolución y expansión del Universo. Hemos obtenido una medida exacta de la tasa de expansión del Universo y de la temperatura de la radiación remanentes del Big Bang, y hemos podido observar galaxias jóvenes cuando el Universo estaba en su infancia. Ahora se acepta que el Universo tiene aproximadamente 13,7 mil millones de años.
3. FRONTERAS DE LA TEORÍA GENERAL DE LA RELATIVIDAD.
La relatividad general predice que el Universo está lleno de fenómenos exóticos. El espacio-tiempo puede temblar como la superficie de un estanque y parece estar lleno de una misteriosa forma de energía que está expandiendo el Universo. También es posible que el espacio-tiempo esté tan deformado que sea posible viajar hacia atrás en el tiempo.
Ondas gravitatorias.
Según la relatividad general de la relatividad, incluso el espacio-tiempo vacío de estrellas y galaxias, puede tener una vida propia. Las conocidas ondas gravitacionales se pueden propagar a través del espacio de la misma manera que las ondas repartidas en la superficie de un estanque.
Una de las pruebas restantes de la relatividad general es medir directamente las ondas gravitacionales. Con este fin, los físicos experimentales han construido el Observatorio de Interferometría Láser de Ondas Gravitatorias (LIGO) en Hanford, Washington, y Livingston, Louisiana. Cada experimento consta de rayos láser que se reflejan entre espejos colocados hasta a 4 kilómetros de distancia. Si una onda gravitacional pasa a través del espejo, distorsiona ligeramente el espacio-tiempo, dando lugar a un cambio en los rayos láser. Al monitorizar las variaciones de tiempo en los rayos láser, es posible buscar los efectos de las ondas gravitacionales.
Nadie ha detectado una onda gravitacional directamente, pero tenemos pruebas indirectas de que existen, como las halladas en los púlsares.
El Universo oscuro.
El Universo en expansión predicho por la relatividad general se ha convertido en una teoría firmemente arraigada en la ciencia moderna. A medida que nuestra capacidad de observar galaxias lejanas ha mejorado, el mapa del Cosmos se ha ampliado, generando una imagen de un Universo que ha revelado características muy exóticas.
Para empezar, los astrónomos han sido capaces de medir la velocidad de las galaxias espirales distantes, y esto muestra que la periferia de las galaxias están girando demasiado rápido como para ser frenadas por la masa de las estrellas y el gas que contienen. Más masa es necesaria en las galaxias para generar la suficiente gravedad que muestran en su comportamiento.
La explicación popular es que las galaxias contienen grandes cantidades de otras formas de materia conocida como “materia oscura” porque no emite ni refleja la luz. La materia oscura se agrupa alrededor de las galaxias y los cúmulos de galaxias en bolas gigantescas conocidas como halos.
Gravedad cuántica.
La relatividad general es sólo uno de los pilares de la física moderna. El otro es la mecánica cuántica, que describe lo que sucede a escala atómica y subatómica. Su encarnación moderna, la teoría cuántica de campos, ha sido un éxito espectacular para describir y predecir el comportamiento de las partículas y las fuerzas fundamentales.
El principal desafío ahora es combinar las dos ideas en una teoría general, que se conocerá como la gravedad cuántica. Esta teoría sería crucial para explicar los primeros instantes del Big Bang, cuando el Universo era denso, caliente y pequeño, o lo que ocurre cerca de la singularidad en los núcleos de un agujero negro, donde los efectos de la física cuántica pueden competir con los de la relatividad general.
Aunque no existe todavía ninguna teoría definitiva de la gravedad cuántica, hay varias teorías candidatas siendo exploradas. Una de ellas es la teoría de cuerdas.

[Fuente de la noticia: ESO]

Crédito: ESO

Un equipo internacional de astrónomos que están estudiando más de 200.000 galaxias han medido con una precisión hasta ahora no logradas la energía generada en una gran porción de espacio. Esto representa la más completa evaluación de la energía generada en el universo cercano. Confirma que la energía producida ahora en una sección del Universo es sólo la mitad de lo que fue hace 2.000 millones de años y que dicha reducción se observa en todas las longitudes de onda comprendidas entre el ultravioleta y el infrarrojo lejano. El Universo está muriendo lentamente.
El estudio incluye varios de los más potentes telescopios del mundo, incluyendo VISTA y VST (Observatorio de Paranal, Chile) del ESO. Además también se realizaron observaciones desde telescopios espaciales, dos operados por la NASA (GALEX y WISE) y otro de la Agencia Espacial Europea (Herschel).

La investigación es parte del proyecto Galaxy And Mass Assembly (GAMA), el mayor estudio multi longitud de onda jamás realizado.
Según Simon Driver (ICRAR, University of Western Australia), líder de extenso equipo que forma GAMA, “Hemos usado tantos telescopios terrestres y espaciales como hemos podido para medir la emisión de energía de más de 200.000 galaxias en el mayor rango posible de longitudes de onda”.
Los datos del estudio, liberados el 10 de agosto a los astrónomos, incluyen medidas de la emisión de energía de cada galaxia en 21 longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano. Este conjunto de datos ayudará a los científicos a comprender mejor cómo diferentes tipos de galaxias se forman y evolucionan.
Toda la energía en el Universo fue creada en el Big Bang. Las estrellas brillan convirtiendo masa en energía, como describió la famosa ecuación de Einstein. El estudio de GAMA establece un modelo de la energía generada en un gran volumen de espacio tanto ahora como en diferentes tiempos en el pasado.
Según Simon Driver “si bien la mayor parte de la energía del Universo surgió a raíz del Big Bang, energía adicional está siendo generada constantemente por estrellas que fusionan elementos como el hidrógeno y el helio. Esta nueva energía es unas veces absorbida por el polvo y otras viaja a través de la galaxia originaria, o escapa al espacio intergaláctico y viaja hasta que choca contra algo, como otra estrella, un planeta o, muy ocasionalmente, con el espejo de un telescopio”.
El hecho de que el Universo esté desvaneciendo lentamente es conocido desde finales de los 90, pero este trabajo muestra que esto es lo que está ocurriendo en todas las longitudes de onda entre el ultravioleta y el infrarrojo, representando la evaluación más completa de la emisión de energía del universo cercano.
Tal y como Simon Driver concluye, “El Universo declinará de aquí en adelante, deslizándose suavemente en la vejez. El Universo básicamente se ha sentado en el sofá, puesto la manta y está a punto comenzar una siesta eterna”.
El equipo de investigadores espera extender el trabajo para mapear la producción de energía sobre la historia entera del Universo, usando nueva instalaciones, como el mayor radiotelescopio del mundo, el Square Kilometre Array, cuya construcción está prevista durante la próxima década en Australia y Sudáfrica. El equipo presentó su trabajo el pasado 10 de agosto en la XXIX asamblea general de la International Astronomical Union.
[Fuente de la noticia: ESO]
De izquierda a derecha: Nernst, Einstein, Planck, Millikan y Laue

Generalmente cuando intentamos hablar sobre el tamaño del Universo o su edad, tendemos a usar unidades como el año-luz, los años (o millones de años), kilómetros, etc… Sin embargo ¿habéis pensado alguna vez en medir el Universo en otro tipo de unidades? ¿Conocéis las llamadas unidades de Planck? Vamos a hablar de ellas.
En el año 1.899, el famoso físico Max Planck (ver artículo “¡Feliz cumpleaños, física cuántica!“) propuso un sistema de unidades alternativo al existente. Un sistema más “natural” y menos vinculado a la escala humana. Para ello, usó tres constantes de la naturaleza: la constante de gravitación (G), la velocidad de la luz en el vacío (c) y la constante de acción (h) -más conocida por constante de Planck-. También empleó la constante de Boltzmann (k). A partir de dichas constantes desarrollo unas unidades con dimensiones de masa, longitud, tiempo y temperatura, y cuyos valores son:
      – masa de Planck: (hc/G)^(1/2)=5,56×10^(-8) kilogramos [*]
      – longitud de Planck: (Gh/(c^3))^(1/2)=4,13×10^(-35) metros
      – tiempo de Planck: (Gh/(c^5))^(1/2)=1,38×10^(-43) segundos
      – temperatura de Planck: ((h(c^5)/G)^(1/2))/k=3,5×10^(32) Kelvin

Es evidente que la diferencia de dichas unidades con nuestro “mundo cotidiano” es escandalosa. Sin embargo, más allá de lo que parece inicialmente, estas unidades son muy importantes, hasta tal punto que si tomásemos el Universo visible y buscásemos su longitud de onda [cuántica], se estima que ésta superaría el tamaño del Universo justo cuanto éste sea en tamaño menor que la longitud de Planck, con menor edad que una unidad de tiempo de Planck y esté más caliente que la temperatura de Planck.
Pero las sorpresas no terminan aquí. Si considerásemos el Universo en función de unidades de Planck, la sorpresa sería aún mayor. Por ejemplo, el tamaño del Universo visible son 10^60 unidades de longitud de Planck. Su masa son 10^60 unidades de masa de Planck. 
Pero esperad, ¡su edad son 10^60 unidades de tiempo de Planck!. Aunque menos impactante, no deja de ser sorprendente que también su densidad sea de 10^(-120) de la densidad de Planck y su temperatura actual sea 10^(-30) la temperatura de Planck. Los exponentes guardan unas proporciones impresionantes.
¿A que ahora no parecen tan extrañas estas unidades?
[*] Nota: se usa el formato x^y para indicar “x elevado a y”. Así 10^5 será 100000 y 10^(-5) será 0,00001. 10^60 será un uno seguido de 60 ceros.

No es la primera vez que compartimos este tipo de vídeos, pero creemos que son sumamente útiles para hacernos una idea del verdadero tamaño de algunos objetos del Universo. En esta ocasión desde los planetas del Sistema Solar hasta las mayores estrellas conocidas.

[This post participates in Carnival of Space #400, at Urban Astronomer]

Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt(SSC)/en.wikipedia.org

¿Por qué giran las estrellas? Una pregunta que frecuentemente se formula mucha gente. ¿Y sabemos el motivo? Sí y no… y pronto comprenderéis el porqué. Aquí vamos a intentar explicar el origen del movimiento de rotación de los astros.
Es fácil ver que los objetos cósmicos giran: estrellas, planetas, galaxias…. Para encontrar su origen debemos remontarnos hasta el comienzo del propio Universo: el Big Bang. Tras el Big Bang el Universo se expandió, se enfrió, se uniformizó, y finalmente, se creó la materia. Sin embargo tras esta aparente uniformidad, al observar la conocida como radiación de fondo cósmico (CBR) observamos sutiles irregularidades, medidas por satélites como COBE, WMAP o Planck. Las diferencias son ínfimas. Sin embargo estas diferencias marcaron definitivamente la evolución del Universo.

Región del Gran Atractor. Crédito: HST
Tras dichas diferencias están regiones de mayor densidad por un lado, y por otro, regiones de menor densidad que se expandían más rápidamente. Las regiones de mayor densidad y debido a la fuerza de la gravedad comenzaron a colapsar dando lugar a enormes estructuras cósmicas, como por ejemplo el Gran Atractor.
Estas enormes estructuras a su vez poseían regiones de mayor densidad. Estas regiones de menor tamaño colapsaron en nuevos objetos, que actualmente identificaríamos como cúmulos de galaxias. Estos nuevos objetos heredaron su parte correspondiente del momento angular del objeto mayor. Aquí conviene recordar que el momento angular es a las rotaciones lo que el momento lineal (ímpetu o cantidad de movimiento) a las traslaciones, y se conserva en un sistema en virtud de ley de conservación del momento angular. En concreto el momento angular (L) es función de la velocidad de rotación (v) y de la distancia al eje de rotación (r):
m r v
Por tanto, como se debe conservar, los nuevos objetos que surgen del colapso de regiones más densas dentro de la estructura mayor deben “coger” la parte que les corresponde del momento angular total.
Nuevamente estos nuevos y más pequeños objetos sufrieron nuevos procesos de formación de objetos menores en su interior, dando lugar a las galaxias. Y éstas a su vez, dieron lugar a los sistemas estelares. Así, el momento angular inicial se va repartiendo entre los nuevos y más pequeños objetos (galaxias, estrellas…)
Galaxia espiral barrada NGC1300. Crédito: HST
Los nuevos objetos a pesar de tener menos masa que las estructuras progenitoras eran más densos, por lo que usando la fórmula del momento angular vemos fácilmente que la velocidad de rotación aumenta (el momento angular y la masa durante el colapso es constante, el radio disminuye). Esto es fácilmente observable en las estrellas. Algunas cuando llegan al final de sus vidas colapsan sobre si mismas ante la enorme gravedad, ocurriendo una explosión supernova. Parte de las capas exteriores son expulsadas, con su correspondiente momento angular, pero queda un núcleo ultradenso que puede seguir colapsando. Este rápido colapso hace que la velocidad de rotación aumente hasta velocidades enormes. Es más, este proceso puede terminar en la formación de un agujero negro. Incluso en este caso, el momento angular persiste una vez formado.
Ahora bien, como os habréis dado cuenta hemos hablado de que las primeras estructuras cósmicas formadas a partir de las irregularidades de la radiación de fondo cósmico tenían un momento angular. ¿Y de donde procede dicho momento angular? Esta es una pregunta que aún no se ha podido responder (por eso dijimos al principio ‘sí y no’). No se sabe de dónde viene este momento angular inicial y hay diversas teorías (con mayor o menor aceptación) que intentan explicarlo. Algunas de ellas proponen que inicialmente el Universo al formarse poseía por algún motivo un momento angular concreto o que incluso que podría estar en rotación. Pero hoy por hoy, no tenemos respuesta.
Cúmulo de galaxias Abell 2744. Crédito: HST
En cualquier caso, de haber tenido el Universo un momento angular inicial, este se habría ido repartiendo entre las diferentes subestructuras que se han ido formando a medida que se expandía.
En el caso concreto del Sistema Solar, los planetas y el Sol rotan en la misma dirección pues se formaron a partir de la misma nube primordial de gas y polvo, y por lo tanto conservan su parte correspondiente del momento angular de dicha nube. Hay excepciones como Urano, aunque en este caso la diferencia podría deberse o bien a un impacto con un gran cuerpo o bien a las influencias de sus enormes vecinos (Júpiter, Saturno y Neptuno). A su vez los planetas orbitan alrededor del Sol en la misma dirección que posee la rotación de la estrella. Esto mismo se puede observar en aquellos satélites que se formaron a la vez que los planetas que orbitan: giran en el mismo sentido que el planeta.
Otra pregunta interesante que nos podemos plantear es el sentido de giro de las galaxias. ¿Por qué giran en un sentido o en otro? Pensando la situación es difícil ver como la gravedad puede determinar la rotación en un sentido o en otro. El campo gravitatorio es invariante bajo paridad (cambio simultáneo en el signo de toda coordenada espacial) y no posee quilaridad. Por tanto bajo su acción no hay desviaciones respecto a las líneas de campo y nos hace pensar que todo debe converger linealmente hacia el centro, colapsando, en lugar de tener partes que comienzan a girar.
Sin embargo la distribución de las fuerzas de marea (la segunda deriva del campo gravitatorio) no es uniforme y por ello los movimientos generados causan que no todas las partes del conglomerado se dirijan hacia el centro. Esto se puede ver con un símil. Hacemos deslizar una caja encima de una superficie con un lado áspero y otro muy deslizante. Al avanzar la caja sobre la superficie, las diferencias de rugosidad causarán que ésta se desvíe de la trayectoria original.

Lecturas recomendadas:
– Is the Universe Spinning?
Was the universe born spinning?
Why do galaxies rotate?
– Disk Formation and the Angular Momentum Problem (pdf)
Tidal Fields and Structure Formation (pdf)

What causes objects such as stars and black holes to spin?
Chirality (physics)
Parity (physics)
Angular momentum
– Explicación física de por qué los gatos caen siempre de pie
– Leyes de conservación
Planck y la radiación de fondo cósmico

[This post participates in Carnival of Space #400, at Urban Astronomer]

 

Todos nos hemos preguntado alguna vez cómo de grandes son las estrellas con relación a  nuestro mundo. En este vídeo, se puede ver dicha escala, y hacernos realmente sentir, minúsculos. En concreto centra la comparación con VY Canis Majoria. Muchos lo habréis visto ya, pero yo personalmente no me canso de verlo.

¿Quieres ver toda la historia del Universo hasta la actualidad en minuto y medio? Aquí os compartimos un vídeo donde en un poco tiempo nos presenta visualmente la historia desde el Big Bang hasta nuestros días.
De izquierda a derecha: Nernst, Einstein, Planck, Millikan y Laue

Tras un anterior artículo sobre las unidades de medida (ver “El kilómetro, la milla y el castañazo del MCO“), abordamos unas nuevas unidades, pero mucho más exóticas. Generalmente cuando intentamos hablar sobre el tamaño del Universo o su edad, tendemos a usar unidades como el año-luz, los años (o millones de años), kilómetros, etc.. Sin embargo ¿habéis pensado alguna vez en medir el Universo en otro tipo de unidades? ¿Conocéis las llamadas unidades de Planck? Vamos a hablar de ellas.
En el año 1.899, el famoso físico Max Planck (ver artículo “¡Feliz cumpleaños, física cuántica!“) propuso un sistema de unidades alternativo al existente. Un sistema más “natural” y menos vínculado a la escala humana. Para ello, usó tres constantes de la naturaleza: la constante de gravitación (G), la velocidad de la luz en el vacío (c) y la constante de acción (h) -más conocida por constante de Planck-. También empleó la constante de Boltzmann (k). A partir de dichas constantes desarrollo unas unidades con dimensiones de masa, longitud, tiempo y temperatura, y cuyos valores son:
      – masa de Planck: (hc/G)^(1/2)=5,56×10^(-8) kilogramos [*]
      – longitud de Planck: (Gh/(c^3))^(1/2)=4,13×10^(-35) metros
      – tiempo de Planck: (Gh/(c^5))^(1/2)=1,38×10^(-43) segundos
      – temperatura de Planck: ((h(c^5)/G)^(1/2))/k=3,5×10^(32) Kelvin

Es evidente que la diferencia de dichas unidades con nuestro “mundo cotidiano” es escandalosa. Sin embargo, más allá de lo que parece inicialmente, estas unidades son muy importantes, hasta tal punto que si tomásemos el Universo visible y buscásemos su longitud de onda [cuántica], se estima que ésta superaría el tamaño del Universo justo cuanto éste sea en tamaño menor que la longitud de Planck, con menor edad que una unidad de tiempo de Planck y esté más caliente que la temperatura de Planck.
Pero las sorpresas no terminan aquí. Si considerásemos el Universo en función de unidades de Planck, la sorpresa sería aún mayor. Por ejemplo, el tamaño del Universo visible son 10^60 unidades de longitud de Planck. Su masa son 10^60 unidades de masa de Planck. 
Pero esperad, ¡su edad son 10^60 unidades de tiempo de Planck!. Aunque menos impactante, no deja de ser sorprendente que también su densidad sea de 10^(-120) de la densidad de Planck y su temperatura actual sea 10^(-30) la temperatura de Planck. Los exponentes guardan unas proporciones impresionantes.

¿A que ahora no parecen tan extrañas estas unidades?

[*] Nota: se usa el formato x^y para indicar “x elevado a y”. Así 10^5 será 100000 y 10^(-5) será 0,00001. 10^60 será un uno seguido de 60 ceros.