II. EL UNIVERSO

�UN HOYO NEGRO AMENAZA A LA TIERRA?

La Jornada, 1 de marzo de 1993

Hoy en d�a no basta hacer un descubrimiento cient�fico importante. Hay que saber, adem�s, "vender el producto" para no quedar fuera del presupuesto destinado a la ciencia y del circuito de premios. Atr�s quedaron los cient�ficos encerrados en su m�tica torre de marfil, pues a ellos no les tocar� nada.

Hace algunos d�as apareci� en la prensa una noticia seg�n la cual la Tierra estar�a amenazada por un gigantesco hoyo negro que se descubri� en el centro de la V�a L�ctea. La informaci�n se origin�, al parecer, en una conferencia de prensa ofrecida por los astr�nomos que hicieron el descubrimiento.

La historia, en realidad, no es muy nueva. Para empezar, recordemos que un hoyo negro es una concentraci�n muy grande de masa, cuya atracci�n gravitacional es tan fuerte que no permite que la luz, ni ninguna se�al o cuerpo material, pueda escapar de su superficie. De acuerdo con los conocimientos actuales de la astrof�sica, las estrellas brillan por las reacciones nucleares que se producen en sus centros, tal como gigantescas bombas at�micas. Cuando se agota el combustible nuclear, las estrellas se enfr�an y empiezan a contraerse bajo su propia fuerza gravitacional. Las estrellas mucho m�s masivas que el Sol pueden convertirse as� en hoyos negros, concentraciones de materia de s�lo unos cuantos kil�metros de radio (incidentalmente, �se no es el destino del Sol, que se convertir� en enana blanca dentro de unos 5 000 000 000 de a�os).

Sin embargo, las estrellas masivas podr�an no ser el �nico origen de los hoyos negros. En los �ltimos a�os se han descubierto evidencias de que fen�menos muy extra�os suceden en los n�cleos de las galaxias. Recordemos que las estrellas se agrupan en galaxias, que son conglomerados de miles de millones de estrellas. La V�a L�ctea que se puede observar en un cielo nocturno muy despejado es en realidad una galaxia a la que pertenece nuestro Sol.

Con el adelanto de las t�cnicas astron�micas se ha descubierto que muchas (quiz�s todas) galaxias tienen concentraciones extremadamente grandes de materia (estrellas y gas ionizado) en sus centros. Hasta ahora, la �nica explicaci�n que se tiene es que existe alg�n cuerpo cuya masa equivale a la de varios millones de estrellas, que mantiene unidas a las estrellas. Seg�n los conocimientos actuales de la f�sica, tal cuerpo s�lo podr�a ser un hoyo negro. Pero tampoco se puede excluir alg�n fen�meno totalmente desconocido.

Lo interesante es que incluso nuestra galaxia muestra evidencias de estos extra�os fen�menos en su centro, tal como lo inform� la prensa recientemente.

Ahora, en cuanto a la parte sensacionalista de la noticia, hay que aclarar que un hoyo negro, a gran distancia, atrae gravitacionalmente como cualquier cuerpo masivo en el Universo: con una fuerza que disminuye como la distancia al cuadrado, tal como lo descubri� Newton hace ya tres siglos. Y, por otra parte, que el centro de nuestra galaxia se encuentra a una distancia tal que la luz tardar�a 30 000 a�os en llegar ah� (cuando tarda un segundo en ir de la Tierra a la Luna). Si a alguien le preocupa un encuentro con un hoyo negro, deber�a preocuparse antes con la posibilidad, menos remota, de que la Tierra caiga al Sol, lo cual no es posible a menos de que una estrella pase muy cerca de nuestro Sistema Solar y perturbe dr�sticamente la �rbita terrestre.

Para tranquilizar a los lectores aclaremos que la estrella m�s cercana al Sol se encuentra a una distancia que le tomar�a a la luz cuatro a�os recorrer; y esa estrella definitivamente no se mueve en nuestra direcci�n.

LAS NUBES M�S VELOCES DE LA GALAXIA

Reforma, 20 de octubre de 1994

Cosas extra�as suceden en el Universo. A medida que se perfeccionan los instrumentos de observaci�n (telescopios gigantes, sat�lites, radiotelescopios, etc.) se revela la imagen de un universo en extremo violento y turbulento, donde se liberan en instantes cantidades de energ�a comparables a las de miles o millones de estrellas. El universo apacible en el que brillan tranquilamente los astros ya es un concepto del pasado.

�Por qu� apenas ahora nos percatamos de esos fen�menos tan violentos? La raz�n es sencilla: nuestros ojos s�lo son sensibles a la luz visible. La luz, en general, es una onda o radiaci�n electromagn�tica que se manifiesta en diversas formas: ondas de radio, luz infrarroja, visible y ultravioleta, rayos X y gamma. Si pudi�ramos ver directamente esas otras radiaciones, el aspecto del Universo ser�a muy distinto. Es apenas en este siglo que se han podido fabricar detectores sensibles a todas esas radiaciones, para as� compensar las limitaciones de nuestros sentidos.

Gracias a los radiotelescopios, que empezaron a construirse justo despu�s de la segunda Guerra Mundial, fueron descubiertas numerosas galaxias que emiten cantidades colosales de energ�a en forma de ondas de radio (las galaxias son conglomerados de miles de millones de estrellas). En los casos m�s extremos, la radiaci�n no proviene de las estrellas, sino de gigantescas nubes de gas que parecen fluir desde la regi�n central de la galaxia. El caso m�s interesante es el de los cuasares, descubiertos en los a�os sesenta. A trav�s de un telescopio �ptico (es decir, sensible a la luz visible) un cuasar tiene la apariencia de una estrella com�n, pero el an�lisis de su luz revela, que son los objetos m�s distantes del Universo. Por medio de radiotelescopios se ha descubierto que algunos cuasares eyectan chorros de gas a velocidades cercanas a la de la luz. Hasta ahora nadie sabe con certeza cu�l es el mecanismo f�sico que produce un cuasar, aunque hay algunas hip�tesis al respecto, basadas en la presencia de una gigantesca concentraci�n de masa, (quiz�s un hoyo negro) que forma un torbellino de gas, el cual funcionar�a como una especie de ca��n doble.²

Hasta ahora se cre�a que estos fen�menos ocurren en las regiones m�s remotas del Universo, de donde la luz tarda miles de millones de a�os en llegar hasta nosotros. Pero en marzo de este a�o, los radioastr�nomos latinoamericanos Luis F. Rodr�guez, del Instituto de Astronom�a de la UNAM, y F�lix Mirabel, del Centro de Saclay en Francia, descubrieron un curioso objeto, parecido a un cuasar en miniatura, ubicado en la V�a L�ctea, nuestra propia galaxia.

Se trata de una fuente radioemisora doble, con el nombre poco sugestivo de GRS1915+105, que hab�a sido detectada previamente como una fuente de rayos garnma. Las observaciones radioastron�micas revelaron que consta de dos grandes nubes de gas que se mueven en direcciones contrarias a una velocidad de 275 000 kil�metros por segundo, casi tan r�pido como la luz (de hecho, las nubes aparentan moverse m�s r�pido que la luz debido a una ilusi�n �ptica relacionada con el retardo de las se�ales luminosas). Todo indica que el objeto est� a unos 40 000 a�os luz de distancia (es decir, su luz tard� 40 000 a�os en llegarnos), lo cual lo sit�a pr�cticamente dentro de nuestra peque�a vecindad en el Universo.

Los c�lculos muestran que las dos nubes se encuentran a una temperatura de unos 1 000 000 000 de grados y poseen una masa equivalente a un tercio de la de la Luna. La explosi�n que separ� esas nubes dur� cerca de tres d�as, durante los cuales la misteriosa m�quina central que las expeli� gast� la energia de 100 000 000 de soles juntos. Si no vimos la explosi�n en el cielo nocturno es porque pr�cticamente no emiti� luz visible.

�Qu� produjo esa tremenda explosi�n? Hasta ahora es un misterio. Seguramente muchos astrof�sicos invocar�n la hip�tesis de un hoyo negro que produce un remolino de gas incandescente, a trav�s del cual fluye la materia que el hoyo no llega a engullir. Esta hip�tesis explica algunas propiedades de los cuasares (mas no todas), pero es dudoso que se pueda aplicar a GRS1950+105. Es m�s probable que hayan intervenido fen�menos f�sicos que por ahora nos son totalmente desconocidos. Como dec�a Hamlet: "Hay m�s cosas en el cielo y la Tierra, Horacio, que las que se sue�a en tu filosofia."

VIAJE A LAS ESTRELLAS: �REALIDAD O ILUSI�N?

Reforma, 10 de noviembre de 1994

Uno de los m�s grandes sue�os de la humanidad es viajar por el espacio c�smico, visitar otros mundos y tal vez hacer contacto con otras civilizaciones. A primera vista, este sue�o no parece tan irrealizable si tomamos en cuenta que ya varios veh�culos espaciales se han posado sobre la Luna y Marte, y algunos han llegado hasta los planetas m�s remotos. �Qu� tan factible es dar el siguiente paso y llegar a las estrellas?

Para darnos una idea de las distancias c�smicas, la luz emitida por el Sol tarda unos ocho minutos en llegar a la Tierra y cinco horas y media en alcanzar Plut�n, el planeta m�s lejano del Sistema Solar. Pero, m�s all� de Plut�n, existe un enorme abismo hasta la estrella m�s cercana, Alfa Centauri (en la constelaci�n del Centauro); la luz de este astro vecino tarda cuatro a�os en recorrer la distancia que lo separa de nosotros. Esto, a su vez, es una insignificancia en comparaci�n con el tama�o de una galaxia. Nuestro Sol se encuentra en la periferia de una galaxia compuesta de miles de millones de estrellas, y la luz tarda cerca de 100 000 a�os en atravesarla de un lado a otro.

Debido a las enormes distancias interestelares, la tecnolog�a espacial actual es del todo inadecuada para llegar a una estrella, incluso la m�s cercana. La velocidad t�pica de un veh�culo espacial utilizado hoy en d�a es de unos 10 kil�metros por segundo, pero a esta velocidad la nave tardar�a m�s de 100 000 a�os en alcanzar Alfa Centauri.

Se puede especular que en el futuro se construir�n veh�culos mucho m�s r�pidos, pero aqu� aparece la primera limitaci�n impuesta por la naturaleza. De acuerdo con la teor�a de la relatividad de Albert Einstein, ning�n cuerpo material puede moverse m�s r�pido que la luz, cuya velocidad es de unos 300 000 kil�metros por segundos. Einstein demostr� que un cuerpo material necesitar�a una cantidad infinita de energ�a para alcanzar tal velocidad o, dicho de otro modo, todo el Universo usado como combustible no le ser�a suficiente. Este hecho fundamental se ha confirmado plenamente a lo largo del presente siglo.

Afortunadamente para los viajeros c�smicos, la misma teor�a de la relatividad predice que el tiempo transcurrido en una nave espacial se contrae si �sta viaja a una velocidad muy cercana a la de la luz. Por ejemplo, un viaje de ida y vuelta a 99.99% de la velocidad de la luz y que tarde 70 a�os medidos en la Tierra, s�lo durar�a un a�o para los tripulantes (�stos regresar�an m�s j�venes que sus nietos). Esta contracci�n del tiempo resulta muy conveniente para los viajeros espaciales, pero s�lo se produce a velocidades extremadamente cercanas a la de la luz. El problema principal, entonces, es alcanzar una rapidez casi luminaria, lo cual requiere cantidades colosales de energ�a.

Un cohete espacial como los que se utilizan en la actualidad ser�a un medio de transporte sumamente ineficiente para ir hasta las estrellas, y es que el cohete invierte casi toda su energ�a en transportar su propio combustible. Por supuesto, la carga ser�a menor mientras m�s eficiente sea el combustibl0...e, pero aun en el caso m�s ideal (por ejemplo, un combustible de materia y antimateria, como en algunas pel�culas de ciencia ficci�n) un c�lculo no muy complicado demuestra que toda la energ�a disponible en la Tierra ser�a insuficiente para que un cohete espacial se acerque a la velocidad de la luz.

Es m�s factible construir un veh�culo espacial que se propulse de una manera menos convencional, aunque se mueva a una velocidad mucho m�s modesta que la luz. En los a�os cincuenta se desarroll� el llamado Proyecto Ori�n, en los EUA. Su objetivo era dise�ar un cohete propulsado por bombas at�micas que explotar�an contra un escudo colocado en la parte posterior de la nave; la fuerza de la explosi�n podr�a impulsar la nave hasta velocidades de unos 10 000 kil�metros por segundo. Los c�lculos demostraron que la idea no era descabellada: por ejemplo, una nave espacial de unas 400 000 toneladas, propulsada por unas 300 000 bombas at�micas, llegar�a en un siglo a Alfa Centauri. El viaje durar�a demasiado (y la contracci�n relativista del tiempo ser�a insignificante), pero este inconveniente se podr�a compensar de otras formas: por ejemplo, por medio de hibernaci�n, o —como lo propuso el f�sico Freeman Dyson, participante del proyecto— con colonias espaciales que se ir�an reproduciendo a lo largo del viaje (aunque queda la duda de c�mo se comportar�an los humanos en condiciones tan singulares: �vivir�an en paz y armon�a?). Se construyeron algunos prototipos impulsados por bombas comunes, pero el proyecto se detuvo en 1965, probablemente a ra�z de la prohibici�n de explosiones nucleares en la atm�sfera.

Un mecanismo de propulsi�n m�s interesante fue propuesto por R. Bussard en 1960. La idea consiste en dotar al veh�culo espacial de un inmenso plato recolector para recoger el material interestelar. Este material es el que forma las nebulosas (inmensas y muy tenues nubes de hidr�geno y otros elementos) que se encuentran en el espacio c�smico. El material se utilizar�a como combustible en un reactor de fusi�n nuclear y el procedimiento evitar�a tener que transportar el combustible en la misma nave. El problema, sin embargo, es que el hidr�geno de las nubes interestelares es en exceso ineficiente para producir reacciones nucleares, y es poco probable que alguna vez se pueda aprovechar. Los reactores de fusi�n nuclear que actualmente se encuentran en etapa experimental utilizan deuterio como combustible, el cual es muy escaso en el espacio interestelar. De todos modos, el cohete de Bussard, o alguna de sus variantes, requiere una tecnolog�a que est� totalmente fuera de nuestras posibilidades actuales.

Por �ltimo, quedan posibilidades much�simo m�s especulativas, como el viajar a trav�s de t�neles en el espacio-tiempo; de ello escribiremos en una pr�xima ocasi�n.

En resumen, quiz� en un futuro muy lejano sea posible transportar algunos humanos a una de las estrellas m�s cercanas, suponiendo que tenga planetas habitables, aunque un viaje as� tardar�a siglos y requerir�a cantidades de energ�a muy superiores a las consumidas actualmente en la Tierra. En vista de las inmensas dificultades en dar un brinco del Sistema Solar a una estrella, mejor nos hacemos a la idea de que la Tierra no es un planeta desechable y de que es el �nico que va a estar a nuestra disposici�n por un buen lapso de tiempo.

LA C�BALA C�SMICA

Reforma, 6 de abril de 1995

�Por qu� es el Universo tan grande? �Por qu� son los �tomos tan peque�os? La respuesta m�s sencilla es que los seres vivos estamos situados en un nivel intermedio entre la escala c�smica y la at�mica, pues tenemos que estar compuestos de un inmenso n�mero de �tomos y a la vez ser suficientemente peque�os para caber en un planeta. De lo contrario no estariamos presentes para hacernos preguntas.

Tanto el nivel c�smico como el at�mico tienen sus propias escalas de distancias y de tiempos. La evoluci�n c�smica requiere tiempos del orden de miles de millones de a�os; se calcula la edad del Universo entre 10 000 000 000 y 15 000 000 000 de a�os. En el otro extremo, los procesos at�micos se producen con extrema rapidez; el intervalo m�s corto que ocurre en ese nivel es de unos10^-23 (es decir, 1/1 000 000 000 000 000 000 000 00) segundos, que equivale al tiempo que tarda la luz en recorrer una distancia que se interpreta como el radio de un electr�n.

Si dividimos la edad del Universo entre ese tiempo at�mico (ambos medidos en segundos o cualquier otra unidad de tiempo) obtenemos un n�mero enorme, del orden de 10⁴⁰(un 1 seguido de 40 ceros). Este n�mero es puro porque no depende de las unidades utilizadas (segundos, horas, siglos... ). No es �ste el �nico n�mero puro que se encuentra en la naturaleza. La fuerza que domina el comportamiento del Universo es la gravedad, mientras que los fen�menos at�micos est�n regidos por las fuerzas el�ctricas y magn�ticas. Es f�cil calcular que la fuerza el�ctrica entre un n�cleo de hidr�geno y un electr�n es unas 2.3 x 10³⁹ veces superior a la fuerza gravitacional entre esas mismas part�culas. Este es tambi�n un n�mero puro, curiosamente muy cercano al 10⁴⁰ con el que ya nos encontramos en un contexto totalmente distinto. �Coincidencia?

En los a�os treinta el gran cient�fico ingl�s A. S. Eddington, a quien se puede considerar como el fundador de la astrof�sica, elabor� una extra�a teor�a para explicar los n�meros del Universo. La teor�a de Eddington fue publicada p�stumamente en 1946 y sus conclusiones son tan sorprendentes como incomprensibles. Por ejemplo, que el n�mero de part�culas en el Universo ser�a exactamente 3/2 X 136 X 2²⁵⁶ , lo que viene a ser aproximadamente 2 x 10⁷⁹ . (Se dice que Eddington se puso a calcular ese n�mero durante una traves�a transatl�ntica, pero parece que nunca termin� sus cuentas.) Adem�s, la ra�z cuadrada de ese n�mero (que viene a ser algo como 10³⁹ ), multiplicada por ciertos factores que involucran los n�meros p y 137, dar�a exactamente la raz�n de las fuerzas el�ctricas y gravitacionales entre un n�cleo at�mico y un electr�n, o la edad del Universo dividido por el tiempo at�mico.

El n�mero 137 es otro de los n�meros puros que aparecen en la naturaleza; su inverso es una medida de las fuerzas el�ctricas en el nivel at�mico. Las mediciones modernas dan un valor de 137.036... para este n�mero, pero en la �poca de Eddington s�lo se conoc�a con precisi�n el primer d�gito despu�s del punto decimal y no falt� quien especulara que su valor exacto es un n�mero entero. El n�mero 137 desempe�a un papel fundamental en la teor�a de Eddington, ya que a partir de �l deduce la raz�n de masas entre el electr�n y el prot�n, la edad del Universo, su masa y su radio, etc. Algunos de sus resultados pudieron pasar como aceptables en su momento, pero ninguno ha sido confirmado por mediciones m�s precisas. Hoy en d�a la teor�a de Eddington no pasa de considerarse el delirio exc�ntrico de quien fuera un brillant�simo cient�fico en sus mejores tiempos. Es curioso, sin embargo, que no faltaran en su �poca distinguidos cient�ficos que tomaran muy en serio su teor�a. Y es que el impacto de un trabajo cient�fico depende mucho m�s del nombre de su autor que de su contenido.

�SE EXPANDE EL UNIVERSO?

Reforma, 27 de abril de 1995

Todo parece indicar que las galaxias se alejan unas de otras y, por lo tanto, que el Universo est� en expansi�n. Sin embargo, la ciencia no debe ser un dogma y conviene revisar de vez en cuando los fundamentos de toda afirmaci�n. Veamos en qu� se basa la hip�tesis de la expansi�n c�smica.

La �nica informaci�n que recibimos de una estrella o una galaxia (conglomerado de miles de millones de estrellas) es por medio de la luz. Al igual que la luz del Sol, la de una estrella o una galaxia, al pasar por un prisma, se descompone en los colores del arco iris —del rojo al violeta, m�s otras radiaciones invisibles—. Un examen m�s detallado de un arco iris revela la presencia de ciertas l�neas sobrepuestas a los colores, en lugares bien determinados. �stas, llamadas l�neas espectrales, se deben a los �tomos: cada elemento qu�mico tiene su propio conjunto de l�neas, como si fueran huellas digitales que lo delatan. Gracias a ellas un qu�mico puede determinar en un laboratorio de qu� est� hecho un gas; o un astr�nomo puede deducir que las estrellas est�n formadas principalmente de hidr�geno y helio.

Adem�s, las galaxias exhiben sus l�neas espectrales sistem�ticamente corridas hacia el lado rojo del arco iris. Este efecto se interpreta como una evidencia de que la fuente de luz se aleja a gran velocidad.

Cuando una ambulancia se acerca, su sirena se oye m�s aguda, mientras que se oye m�s grave cuando se aleja. Esto se debe a que las ondas sonoras se reciben m�s comprimidas o m�s alargadas, seg�n si la fuente emisora se acerca o se aleja. Exactamente lo mismo pasa con la luz: las l�neas espectrales de una galaxia que se aleja se desplazan hacia el lado rojo del arco iris, y el desplazamiento es proporcional a la velocidad de la galaxia. �ste es el llamado efecto Doppler.

Edwin Hubble, descubridor de la expansi�n del Universo..

Todas las galaxias lejanas exhiben un corrimiento de sus l�neas espectrales, el cual es mayor mientras m�s lejos se encuentran. Si eso se debe al efecto Doppler, la conclusi�n es que el Universo est� en expansi�n. Y entonces, alguna vez en el pasado, todas las galaxias estuvieron juntas, de acuerdo con la teor�a de la Gran explosi�n.

As�, el corrimiento al rojo permite determinar la distancia a las galaxias m�s lejanas. El caso m�s extremo es el de los cuasares, unos misteriosos objetos con apariencia de estrella, descubiertos en los a�os sesenta, que presentan corrimientos al rojo tan grandes que, de acuerdo con el efecto Doppler, se alejar�an con velocidades comparables a la de la luz y estar�an a billones de a�os luz de distancia.

Muy pocos astr�nomos en la actualidad dudan de la expansi�n del Universo. Sin embargo, no se puede excluir a priori alg�n otro fen�meno f�sico, hasta ahora desconocido, que tambi�n produzca un corrimiento al rojo. Por otra parte, se han encontrado algunas parejas de galaxias y cuasares con corrimientos muy distintos y que parecen estar f�sicamente unidos. La interpretaci�n ortodoxa es que se trata de objetos sin ninguna conexi�n real, pero que se ven cerca casualmente, como cuando la Luna parece estar entre las ramas de un �rbol. Pero los detractores han obtenido im�genes en las que se aprecian puentes gaseosos que parecen unir a los dos objetos c�smicos.

Uno podr�a pensar que la comunidad cient�fica estar�a interesada en aclarar la situaci�n de una vez por todas y dirigir los telescopios hacia esos casos extra�os. Por desgracia, los grandes telescopios del mundo est�n tan solicitados que se encuentran pr�cticamente vedados a los "herejes", a quienes el sistema se niega a conceder el beneficio de la duda.

Hay que reconocer que la teor�a de la Gran explosi�n explica satisfactoriamente, adem�s de la expansi�n, muchas propiedades del Universo a gran escala. Sin embargo, no est� exenta de ciertas dificultades y ser�a interesante saber si el corrimiento al rojo se debe exclusivamente al efecto Doppler. Pero nos quedaremos con la duda por mucho tiempo a pesar de todos los grandes avances tecnol�gicos. En todos los campos de la ciencia hay, si no dogmas, s� inercia e intereses creados, porque cientos de cient�ficos no van a reconsiderar tan f�cilmente una teor�a a la que han dedicado su vida profesional.

LA LUNA, LOS CLIMAS Y LA VIDA

Reforma, 21 de diciembre de 1995

�Qu� tan probable es la vida en el Universo? Existen miles de millones de estrellas en nuestra galaxia, y quiz�s alrededor de alguna se pudieron dar las condiciones para que surgiera cierta forma de vida. Pero, hasta ahora, se desconoce la probabilidad de que aparezca la vida, ya que esto depende de much�simos factores a�n desconocidos.

Para que un planeta albergue vida semejante a la nuestra, es necesario que posea una atm�sfera, y que est� a tal distancia de una estrella que su temperatura permita el estado l�quido del agua. Tambi�n es importante que el planeta gire sobre s� mismo para repartir uniformemente el calor de la estrella sobre su superficie. Otro factor crucial es la estabilidad del clima. En el caso de la Tierra esta estabilidad est� relacionada con la presencia de la Luna, como se ha descubierto recientemente.

Mercurio y Venus, los planetas m�s interiores, giran muy lentamente alrededor de sus ejes porque las fuerzas de marea del Sol han enfrenado la rotaci�n de estos planetas desde que se formaron (un d�a mercurial o venusino dura varios meses terrestres). En cambio, la Tierra y Marte se encuentran m�s alejados del Sol y su fuerza de marea es menor, por lo que siguen girando sin grandes alteraciones (el d�a marciano es muy semejante al terrestre: 24 horas y 40 minutos).

Por otra parte, las estaciones en la Tierra se deben a que nuestro planeta gira sobre s� mismo con el ecuador inclinado unos 24 grados con respecto a su �rbita alrededor del Sol. Las variaciones de temperatura entre verano e invierno son muy sensibles a esta inclinaci�n; se ha calculado que si �sta fuera apenas un grado mayor, el verano en las regiones cercanas a los c�rculos polares ser�a 20% m�s caluroso y, en consecuencia, los hielos polares se fundir�an m�s en el verano. De hecho, se sabe que ha habido peque�as variaciones de la inclinaci�n de la Tierra sobre escalas de tiempo de millones de a�os, las que est�n relacionadas con cambios clim�ticos importantes.

La inclinaci�n del ecuador de un planeta puede variar por la influencia de Sol y de otros planetas. En principio, estos cambios son computables, pero los c�lculos son tan laboriosos que, hasta hace poco, no se hab�an obtenido resultados concretos. Ahora, gracias al uso de supercomputadoras que realizan millones de operaciones aritm�ticas por segundo, ya se tiene una idea m�s clara de lo que sucedi� y suceder� en el Sistema Solar. Un resultado inesperado es que un planeta peque�o pueda variar la inclinaci�n de su ecuador en forma ca�tica, como un trompo que cabecea.

Lo que salva a la Tierra de ese comportamiento ca�tico es la Luna, cuya atracci�n gravitacional contribuye a estabilizar la rotaci�n de nuestro planeta. Si no fuera por la Luna, la Tierra dar�a tumbos bruscos y los cambios clim�ticos ser�an tan violentos que la vida no hubiera podido desarrollarse. De hecho, Venus, que no posee sat�lite, gira en sentido contrario, como si estuviera volteada de cabeza. En el caso de Marte, cuyos dos sat�lites son demasiado peque�os, la inclinaci�n de este planeta habr�a variado hasta en 10 grados y es probable, por lo tanto, que los veranos marcianos hace algunos millones de a�os hayan sido lo suficientemente calientes para que permitieran la existencia del agua; el hecho de que su inclinaci�n actual sea parecida a la de la Tierra ser�a una mera casualidad. De los cuatro planetas interiores, llama la atenci�n que s�lo la Tierra, posea un sat�lite tan grande como la Luna. El origen de este astro es incierto. Una hip�tesis es que se habr�a formado de los pedazos producidos por el choque de un planeta con la Tierra, poco despu�s de la formaci�n del Sistema Solar. De ser as�, la presencia estabilizadora de la Luna ser�a el producto de una enorme coincidencia. A su vez, sin esa coincidencia, no se tendr�an condiciones adecuadas para la vida. Tal parece que en la loter�a c�smica ganamos un premio muy especial. No est� claro a cu�ntos m�s les toc�.

NUEVOS PLANETAS

Reforma, 25 de enero de 1996

En octubre del a�o pasado los astr�nomos anunciaron las primeras evidencias de un planeta alrededor de una estrella, en la constelaci�n de Pegaso, a unos 50 a�os luz de distancia. El planeta, unas 150 veces m�s masivo que la Tierra, fue bautizado Belerofonte, nombre del h�roe griego que mont� al caballo alado Pegaso para matar a la Quimera (simbolismo al gusto).

La semana pasada, un grupo de astr�nomos de la Universidad de Berkeley anunci� el descubrimiento de otros dos planetas fuera de nuestro Sistema Solar. Se trata, en ambos casos, de planetas muy masivos, m�s grandes incluso que J�piter. Si bien se esperar�a que muchas estrellas posean planetas a su alrededor, tal como nuestro Sol, estos descubrimientos recientes vienen a confirmar que la existencia de planetas es un fen�meno bastante frecuente.

Los planetas no emiten luz propia y s�lo son visibles porque reflejan la luz de la estrella alrededor de la cual giran. Por esta raz�n, es imposible detectar directamente un planeta cerca de una estrella lejana, aun con los telescopios m�s potentes. Para ello es necesario recurrir a alguna t�cnica de detecci�n indirecta.

As� como el Sol atrae a los planetas a su alrededor y los mantiene girando en sus �rbitas, los planetas tambi�n atraen al Sol y hacen que �ste gire alrededor de un punto que no coincide exactamente con el centro solar. En la pr�ctica, este movimiento del Sol es casi imperceptible debido a lo enorme de la masa solar en comparaci�n con la de los planetas; J�piter, por ejemplo, hace mover al Sol a una velocidad de unos 40 kil�metros por hora. La situaci�n es semejante a la de un se�or muy gordo que baila con una dama muy liviana; ella se mover� m�s r�pido alrededor de su pareja, pero �l tambi�n se bambolear�, aunque sea muy poco.

Ese movimiento de la estrella es detectable en principio y delata la presencia de un compa�ero de baile m�s liviano e invisible, que s�lo puede ser un planeta. La luz emitida por una fuente luminosa en movimiento se recibe con mayor o menor energ�a seg�n si esa fuente se acerca o se aleja; este cambio de energ�a es proporcional a la velocidad. En la pr�ctica es sumamente dif�cil detectar tales cambios para velocidades de s�lo algunos kil�metros por hora, pero el grupo de la Universidad de Berkeley ya domina la t�cnica, por lo que pronto tendremos noticias de muchos m�s planetas detectados.

Los dos planetas recientemente descubiertos est�n alrededor de las estrellas 70 Virginis, en la constelaci�n Virgo, y 4 7 Ursae Majoris, en la Osa Mayor. Ambas estrellas se encuentran en el vecindario del Sol, a "s�lo" unos 30 a�os luz, y se pueden ver a simple vista en una noche clara (pero obviamente no sus planetas).

El planeta alrededor de 70 Virginis es unas 3 000 veces m�s masivo que la Tierra, lo que equivale a nueve veces la masa de J�piter. Se puede calcular, a partir de los par�metros de su �rbita y las caracter�sticas de la estrella, que la temperatura superficial de ese planeta debe ser de unos 85 grados cent�grados. Si el planeta es parecido a, J�piter, podr�a tener una atm�sfera y, en principio, agua en estado l�quido; pero esto s�lo es una hip�tesis, pues la verdadera composici�n del planeta es imposible de determinar. El otro planeta es unas 1 000 veces m�s masivo que la Tierra y su temperatura calculada tambi�n podr�a, en principio, permitir la presencia de agua en estado l�quido.

�Qu� se puede deducir de lo anterior? La principal conclusi�n es que los sistemas planetarios, como nuestro propio Sistema Solar, deben ser bastante frecuentes. De ah� a suponer que haya vida en alguno de esos planetas, como lo han sugerido algunos medios de comunicaci�n, es pura especulaci�n. Para la formaci�n de la vida se necesita la conjunci�n fortuita de un enorme n�mero de factores, muchos de los cuales ni siquiera se conocen. Despu�s de todo, aparte de la Tierra, conocemos ocho planetas en nuestro propio Sistema Solar, algunos con sat�lites grandes, pero ninguno de ellos alberga vida.

LA VIDA EN EL UNIVERSO

Reforma, 15 de febrero de 1996

Hasta la fecha, y a pesar de los reportes sensacionalistas que aparecen de vez en cuando, no hay ninguna evidencia plenamente confirmada de que exista alguna forma de vida extraterrestre. Si la vida no es exclusiva de nuestro planeta, debe ser, por lo menos, un fen�meno bastante raro. Pero �qu� tan raro? Hay que tomar en cuenta que la vida pudo surgir en la Tierra gracias a la conjunci�n excepcional de numerosas circunstancias. As�, por ejemplo, se ha calculado que si el radio de la �rbita terrestre fuera s�lo 5% menor, se producir�a un efecto invernadero que har�a evaporar el agua de los oc�anos. En el otro extremo, bastar�a que la �rbita terrestre fuera 1% mayor para producir largas eras de glaciaciones.

As�, para una estrella como el Sol, la vida s�lo podr�a darse en una franja muy estrecha alrededor de ella. Por otra parte, s�lo las estrellas parecidas al Sol, que no son las m�s comunes, permitir�an la aparici�n de vida en alg�n planeta a su alrededor; las estrellas m�s masivas que el Sol evolucionan muy violentamente y las que son menos masivas emiten suficiente energ�a. Adem�s, como mencionamos en una colaboraci�n anterior, tambi�n es crucial el hecho de que la Tierra posea un sat�lite masivo como la Luna, ya que �sta estabiliza el eje de rotaci�n terrestre y evita cambios bruscos de clima.

Una manera popular de estimar a grosso modo el n�mero de civilizaciones extraterrestres con las que podr�amos comunicarnos en nuestra galaxia es por medio de la f�rmula de Drake. De acuerdo con esta f�rmula, el n�mero probable de tales civilizaciones se obtiene multiplicando el n�mero total de estrellas en nuestra galaxia por: 1) la fracci�n de esas estrellas que son semejantes al Sol, 2) la fracci�n de ellas que tienen una masa en el rango correcto, 3) la fracci�n de las que poseen sistemas planetarios, 4) la fracci�n de sistemas planetarios con planetas habitables, 5) la fracci�n de planetas habitables en las que surge la vida, 6) la fracci�n de esos planetas en las que evoluciona una forma de vida inteligente, y 7) la fracci�n de civilizaciones extraterrestres que desarrollan y mantienen una tecnolog�a avanzada.

S�lo los valores de algunas de esas fracciones son bien conocidos. Tomando en cuenta que existen del orden de 20 000 000 000 de estrellas en nuestra galaxia, los c�lculos m�s optimistas sit�an entre 100 000 y 1000 000 el n�mero de ellas que podr�an poseer planetas con condiciones adecuadas para el surgimiento de la vida. Y dado el tama�o de la galaxia, habr�a una distancia promedio de unos 100 a�os luz entre cada uno de esos mundos habitables.

Pero el problema m�s importante consiste en que tenemos muy poca idea de cu�l es la fracci�n de planetas habitables en la que efectivamente surge la vida, ya que, a pesar de muchos importantes avances, el origen de la vida permanece todav�a, en buena medida, en la oscuridad. Recordemos que los seres vivos en la Tierra est�n formados esencialmente de prote�nas y �cidos nucleicos, y si bien se ha logrado producir algunos de estos compuestos en condiciones de laboratorio, a�n se est� lejos de dar el enorme salto que representar�a construir un organismo que se nutra y reproduzca como los seres vivos.

Se ha calculado que la probabilidad de que se combinen por puro azar las mol�culas necesarias para la vida y formen los ingredientes b�sicos de los organismos vivos es semejante a la de ganar la loter�a en un sorteo con... �un quintill�n de boletos! As�, aun con un mill�n de planetas habitables en nuestra galaxia, la probabilidad de que haya una civilizaci�n como la nuestra en alguna de ellos ser�a de una en un cuatrill�n. El hecho de que nosotros existamos se deber�a, pues, a un incre�ble azar, pero que les haya tocado la misma suerte a otros es demasiado esperar.

Queda, sin embargo, la posibilidad de que la vida no sea el producto del puro azar, sino tenga alg�n origen c�smico. De acuerdo con esta interesante hip�tesis, la vida ser�a una especie de "epidemia" c�smica que se desarrollar�a en los planetas que re�nen las condiciones apropiadas. En ese caso podr�a haber m�s mundos habitados, pero eso ya es otra clase de especulaci�n.

HISTORIAS DE COMETAS

Reforma, 28 de marzo de 1996

En el quinto a�o del reino de Justiniano, en el mes de septiembre, un cometa fue visto durante veinte d�as [...] Ocho a�os despu�s [...] otro cometa apareci� [...] Las naciones, que miraban con asombro, esperaban guerras y calamidades de sus funestas influencias, y estas expectativas fueron ampliamente colmadas. Los astr�nomos disimularon su ignorancia de la naturaleza de estas resplandecientes estrellas, pretendiendo representarlas como meteoros que flotan en el aire; y pocos entre ellos aceptaron las nociones simples de S�neca y los caldeos, de que son s�lo planetas con periodos m�s largos y movimientos m�s exc�ntricos.

E. GIBBON, La decadencia y ca�da del Imperio romano

En tiempos antiguos, los cometas se consideraban portadores de malos augurios. Todav�a en el siglo XVII, Milton comparaba a Sat�n con un cometa que "de su horrible pelo sacude pestilencia y guerra". Finalmente, lsaac Newton demostr� que los cometas obedecen las mismas leyes f�sicas que los planetas y se mueven alrededor del Sol en �rbitas muy elongadas, a diferencia de los planetas cuyas �rbitas son casi circulares. Un cap�tulo entero de los Principia de Newton est� dedicado a los cometas, y muy particularmente a uno que apareci� en 1680 y le permiti� comprobar su teor�a. Al respecto se lee:

El doctor Halley, al observar que un notable cometa hab�a aparecido cuatro veces a intervalos iguales de 575 a�os (en el mes de septiembre despu�s del asesinato de Julio C�sar; en 531 d.C., durante el consulado de Lampadius y Orestes; en 1106.... y a fines del a�o 1680... ) calcul� su �rbita y demostr� que se trata del mismo cometa.

Halley recopil� las observaciones de muchos otros cometas. Su nombre est� asociado al famoso cometa cuyas apariciones en 1531, 1607 y 1682 el astr�nomo demostr� que correspond�an al mismo astro. La �ltima visita del cometa de Halley, ya bastante deteriorado, ocurri� en 1985.

El gran historiador ingl�s del siglo XVIII, Edward Gibbon, en su monumental obra sobre el Imperio romano identific� siete apariciones del gran cometa de 1680 que menciona Newton. La primera se remonta al a�o 1767 antes de Cristo y estar�a relacionada con un antiguo mito griego seg�n el cual Venus habr�a cambiado de forma, color y curso. La cuarta aparici�n reportada por Gibbon ocurri� poco despu�s de la muerte de C�sar, en 44 a.C. La quinta tuvo lugar durante el reino de Justiniano, en 531, una de las �pocas m�s tr�gicas de la historia europea, que se distingui� por terribles guerras, plagas y hambrunas. La sexta, en 1106, coincidi� con las primeras cruzadas. La s�ptima, a fines de 1680, le toc� a Newton y sus contempor�neos. En cuanto al siguiente retorno del famoso cometa, previsto para 2255, Gibbon concluy� en tono prof�tico que "quiz�s podr�an confirmar los c�lculos los astr�nomos de alguna futura capital en los desiertos de Siberia o Am�rica".

Ahora sabemos que los cometas son peque�os pedazos de hielo que, al acercarse al Sol, despliegan una cola que llega a medir varios millones de kil�metros. Los cometas forman parte de nuestro Sistema Solar y se encuentran en la llamada Nube de Oort, m�s all� de la �rbita de Plut�n. Ocasionalmente, la atracci�n gravitacional de los planetas provoca la ca�da hacia el Sol de un cometa. Por lo general los cometas pasan cerca del Sol una sola vez y se alejan para perderse en el espacio; pero en algunos casos los grandes planetas llegan a perturbar de tal modo sus movimientos que sus �rbitas se vuelven elipses muy alargadas; �stos son los cometas que regresan peri�dicamente.

Hace algunos a�os, el famoso astr�nomo ingl�s Fred Hoyle y su colaborador N. C. Wickramasinghe retomaron la vieja teor�a de la panespermia, seg�n la cual la vida se origin� en el espacio c�smico y "contamin�" la Tierra. Para estos astr�nomos, los portadores de la vida ser�an los cometas, que estar�an contaminados de mol�culas org�nicas del espacio y las llevar�an hasta la Tierra. En versiones posteriores de su teor�a, llegaron a afirmar que los cometas realmente transportan g�rmenes, y que los temores de la antig�edad con respecto a estos fen�menos celestes estaban fundamentados. Hay que reconocer que muy pocos astr�nomos y bi�logos han tomado en serio la teor�a de Hoyle y Wickramasinghe, pero sus ideas muestran que la inquietud despertada por los cometas no es incompatible con la racionalidad cient�fica.

CUASARES Y BLASARES

Reforma, 1 de agosto de 1996

Probablemente los objetos m�s enigm�ticos encontrados hasta ahora por los astr�nomos son los llamados cuasares. Descubiertos en los a�os sesenta, tienen la apariencia de d�biles estrellas, pero el an�lisis de la luz que emiten revel� que son los objetos visibles m�s lejanos en el Universo. Y para que sean visibles, la cantidad de energ�a luminosa que generan debe ser miles de veces superior a la que emite una galaxia com�n como la nuestra (que contiene unos 100 000 millones de estrellas). Y por si fuera poco, esa inmensa cantidad de energ�a se genera en una regi�n no m�s grande que nuestro Sistema Solar.

�C�mo se pudo determinar todo lo anterior? Cuando la luz de una estrella o una galaxia se hace pasar por un prisma se obtiene un arco iris sobre el cual se encuentran sobrepuestas l�neas oscuras y brillantes. �stas son producidas directamente por los �tomos y corresponden a longitudes de onda bien determinadas, lo cual identifica al elemento qu�mico que las emite. Cuando la fuente emisora de luz se aleja, las l�neas se desplazan hacia el lado rojo del arco iris y esto permite determinar con precisi�n la velocidad de recesi�n. Es as� como se descubri� que los cuasares se alejan de nosotros a velocidades de decenas de miles de kil�metros por segundo. Por otra parte, la teor�a de la Gran explosi�n postula que el Universo se expande, de modo tal que la velocidad de recesi�n de un cuerpo c�smico es directamente proporcional a su distancia. Gracias a este efecto fue posible determinar que los cuasares son los objeos m�s lejanos del Universo.

Despu�s de trece d�cadas de estudios se tiene una idea m�s clara de lo que pueden ser los cuasares. Tienen semejanzas con ciertas galaxias que se caracterizan por la generaci�n, en sus centros, de enormes cantidades de energ�a, principalmente en forma de luz ultravioleta e infrarroja.

El modelo m�s aceptado para explicar esta generaci�n de energ�a es el de un hoyo negro gigantesco que atrae la materia cercana a �l. Esta materia forma un disco de gas alrededor del hoyo que se calienta a millones de grados y genera energ�a t�rmica, lo cual hace que parte de ese mismo material sea arrojado a velocidades cercanas a la de la luz y otra parte caiga al hoyo y se pierda para siempre.

De hecho, podr�a haber un hoyo negro gigante en el n�cleo de muchas galaxias. En un principio, el hoyo negro devora todo el material que se encuentra en su cercan�a, en el centro gal�ctico, lo cual produce fen�menos tan espectaculares como los cuasares; despu�s, al agotarse el alimento del hoyo negro, el n�cleo de la galaxia se apacigua. As�, se piensa que los cuasares son los n�cleos de galaxias en pleno proceso de formaci�n.

Hace algunos a�os se descubri� un tipo especial de cuasares que cambian violentamente de brillo en escalas de tiempo desde minutos hasta a�os. Se les llam� blasares, por el prototipo de ellos que es BL Lacerta, en la constelaci�n del Lagarto (visible s�lo en el Hemisferio Sur).

Un blasar muy estudiado recientemente, conocido con el nombre de OJ 287, tiene la caracter�stica de aumentar su brillo cada 12 a�os. La hip�tesis m�s aceptada es que contiene dos hoyos negros en su n�cleo, girando uno alrededor del otro. Cuando uno de los hoyos negros cruza el disco de gas formado alrededor del otro se producen perturbaciones violentas que aumentan dr�sticamente el brillo del blasar.

El hecho de que OJ 287 es el n�cleo activo de una galaxia fue confirmado recientemente gracias a los estudios realizados con el telescopio de dos metros del Observatorio Astron�mico Nacional en Baja California. Erika Ben�tez y Deborah Dultzin, del Instituto de Astronom�a de la UNAM, obtuvieron por primera vez una imagen de OJ 287 en la que se ve claramente una nebulosidad alrededor que podr�a ser una galaxia en pleno proceso de formaci�n, adem�s de una estructura elongada (aparentemente un conjunto de galaxias alineadas o quiz�s un chorro de gas incandescente emitido desde el n�cleo del misterioso objeto).