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jueves, 29 de noviembre de 2012
VÍA LÁCTEA
La Vía Láctea es la galaxia espiral en la que se encuentra el Sistema
Solar y, por ende, la Tierra. Según las observaciones,
posee una masa de 1012 masas
solares y es una espiral
barrada; con un diámetro medio de unos 100.000 años luz, estos son aproximadamente
1 trillón de km, se calcula que
contiene entre 200 mil millones y 400 mil millones de estrellas. La distancia desde el Sol hasta el centro de la
galaxia es de alrededor de 27.700 años luz (8.500 pc, es decir, el 55 por
ciento del radio total galáctico). La Vía Láctea forma parte de un conjunto de
unas cuarenta galaxias llamado Grupo
Local, y es la segunda más grande y brillante tras la Galaxia de
Andrómeda (aunque puede ser la más masiva, al mostrar un estudio reciente que
nuestra galaxia es un 50% más masiva de lo que se creía anteriormente.El nombre Vía Láctea
proviene de la mitología griega y en latín significa camino de leche.
Ésa es, en efecto, la apariencia de la banda de luz que rodea el firmamento, y
así lo afirma la mitología griega, explicando que se
trata de leche derramada del pecho de la diosa Hera. (Rubens representó la leyenda en
su obra El
nacimiento de la Vía Láctea). Sin embargo, ya en la Antigua
Grecia un astrónomo sugirió que aquel haz blanco en el cielo era en realidad
un conglomerado de muchísimas estrellas. Se trata de Demócrito (460 a. C. - 370 a. C.),
quien sostuvo que dichas estrellas eran demasiado tenues individualmente para
ser reconocidas a simple vista. Su idea, no obstante, no halló respaldo, y tan
sólo hacia el año 1609 d. C., el astrónomo Galileo
Galilei haría uso del telescopio para observar el cielo y
constatar que Demócrito estaba en lo cierto, ya que adonde quiera que mirase,
aquél se encontraba lleno de estrellas.
Nuestro Universo: GALAXIA
Galaxias: es un conjunto de varias estrellas, nubes de gas, planetas,
polvo cósmico, materia oscura, y quizá energía oscura, unido gravitatoriamente.
La cantidad de estrellas que forman una galaxia es incontable.Características
de las galaxias:
- Una característica muy importante de una galaxia activa es que su
espectro no depende de
la temperatura. Para calcular la
temperatura de una estrella se analiza su espectro (la
longitud de onda con mayor intensidad
indica la temperatura de dicha estrella) ya que la
temperatura influye en él, pero en las
galaxias activas no influye.
QUASAR
Un cuásar o quásar es una fuente
astronómica de energía electromagnética, que incluye radiofrecuencias y luz
visible.En 2007, el consenso científico dijo que estos objetos están
extremadamente lejos, lo que explicaría su alto grado de corrimiento al rojo,
son extremadamente luminosos, permitiendo su visión a pesar de su distancia, y
muy compactos, que sería la causa de los cambios rápidos en la magnitud de
brillo. Se cree que son núcleos activos de galaxias jóvenes en formación.En un principio se supuso que los objetos casi estelares o cuásares eran
agujeros
blancos aunque el avance del estudio de su formación y características ha
descartado tal supuesto.2En telescopios ópticos, la mayoría de los cuásares aparecen como simples puntos de
luz, aunque algunos parecen ser los centros de galaxias activas. La mayoría de
los quasares están demasiado lejos para ser visto por telescopios
pequeños, pero el 3C 273, con una magnitud aparente de 12,9 es una excepción. A
una distancia de 2.440 millones de años luz, es uno de los objetos más lejanos
que se pueden observar directamente con un equipo amateur.Algunos quasares muestran cambios rápidos de luminosidad, lo que
implica que son pequeños, ya que un objeto no puede cambiar más rápido que el
tiempo que tarda la luz en viajar desde un extremo al otro
- Emiten energía proveniente del espectro electromagnético, más
específicamente de rayos X, gamma,ultravioleta, infrarrojo y ondas de
radio.
- Se pueden clasificar en: tipo Seyfert, cuásar (o quásar),
radiogalaxia, blazar (o BL Lacertae) y objeto extremadamente rojo (ERO,
por sus siglas en inglés).
- Los científicos creen que algunos de los tipos de galaxias activas
tienen diferentes apariencias debido a que se las ven en diferentes
direcciones, pero en realidad perteneces a una misma clase de galaxia
activa.
- Las galaxias activas presentan cuatro principales características:
• Muy compactos, o sea, tienen alta
densidad.
• Alta luminosidad (billones de veces
más luminosos que el Sol).
• Emisión constante de energía
perteneciente al espectro electromagnético.
• Tienen
espectros de emisión.
- Las galaxias más distantes
alguna vez fotografiadas están entre 10 mil millones y 13 mil millones de
años luz de disnatia de nosotros lejos. Un año luz es la distancia que
recorre la luz en un año. Equivale a una distancia de 9.46 billones de
kilómetros aproximadamente.
- Cuando nos referimos al color
de las galaxias, por lo general estamos hablando de la población estelar.
Las primeras galaxias, como por ejemplo las elípticas, no contenían ningún
tipo de gas o polvo, lo que da como resultado que no se formen estrellas,
lo cual provoca que la galaxia se vea dominada por un color rojizo, propio
de este tipo de galaxias.
Nuestro Universo: AGUJEROS NEGROS
Un agujero negro u hoyo negro es una región finita del espacio en cuyo
interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada para
generar un campo gravitatocional que ninguna partícula material, ni siquiera la
luz, puede escapar de ella.
Clasificación Espectral
Conocida también como Clasificación espectral de Harvard, ya que lo comenzó a esbozar Edward Charles Pickering de la Universidad Harvard en el año 1890, y que perfeccionó Annie Jump Cannon de la misma universidad en 1901. Esta clasificación estelar es la más utilizada en astronomía.
Clase
|
Temperatura1
(kelvins) |
Color convencional
|
Masa1
(Masa solar) |
Radio1
(Radio solar) |
Luminosidad1
(bolométrica) |
Hidrógeno
líneas |
Fracción de la
Secuencia principal5 |
|
≥ 33.000 K
|
azul
|
azul
|
≥ 16 M☉
|
≥ 6.6 R☉
|
≥ 30,000 L☉
|
Débil-Media
|
~0.00003%
|
|
10,000–33,000 K
|
azul a blanco azulado
|
azul a blanco azulado
|
2.1–16 M☉
|
1.8–6.6 R☉
|
25–30,000 L☉
|
Medio
|
0.13%
|
|
7,500–10,000 K
|
blanco
|
blanco a blanco azulado
|
1.4–2.1M☉
|
1.4–1.8 R☉
|
5–25 L☉
|
0.6%
|
||
6,000–7,500 K
|
blanco amarillento
|
blanco
|
1.04–1.4M☉
|
1.15–1.4R☉
|
1.5–5 L☉
|
Medio
|
3%
|
|
5,200–6,000 K
|
amarillo
|
blanco amarillento
|
0.8–1.04M☉
|
0.96–1.15R☉
|
0.6–1.5 L☉
|
Débil
|
7.6%
|
|
3,700–5,200 K
|
naranja
|
anaranjado
|
0.45–0.8M☉
|
0.7–0.96R☉
|
0.08–0.6 L☉
|
Muy débil
|
12.1%
|
|
≤ 3,700 K
|
rojo
|
rojo anaranjado
|
≤ 0.45 M☉
|
≤ 0.7 R☉
|
≤ 0.08 L☉
|
Muy débil
|
76.45%
|
Diagrama de Hertzprung- Russell
El diagrama de Hertzsprung-Russell (comúnmente abreviado comodiagrama H-R) muestra el resultado de numerosas observaciones sobre la relación existente entre la magnitud absoluta de una estrella y tipo espectral.Fue realizado en 1911 por el astrónomo Ejnar Hertzsprung y, de manera independiente, en 1913 por Henry Norris Russell. El diagrama de Hertzsprung mostraba la luminosidad de las estrellas en función de su color, mientras que el diagrama inicial de Russell mostraba la luminosidad en función del tipo espectral. Ambos diagramas son equivalentes.ASOCIACIONES ESPECTRALESEn astronomía se define asociación estelar como un cúmulo estelar caracterizado por una unión gravitacional muy débil, menos intensa que la que mantiene unidos los cúmulos abiertos y los cúmulos globulares. Las asociaciones estelares fueron descubiertas por el astrofísico Víktor Ambartsumián en 1947.Las asociaciones estelares están destinadas a separarse en un tiempo astronómico relativamente breve, del orden de unos pocos millones de años. Esto significa que las asociaciones observables actualmente están formadas por estrellas de reciente formación, de algunos millones de años como máximo.
Estrellas Variables
El estudio fotográfico de los espectros estelares el astrónomo Edward Pickering condujo al descubrimiento de que los espectros de las estrella están dispuestos en una secuencia continua según la intensidad de ciertas líneas de absorción. Las observaciones proporcionan datos de las edades de las diferentes estrellas y de sus grados de desarrollo.Las diversas etapas en la secuencia de los espectros, designadas con las letras O, B, A, F, G, K y M, permiten una clasificación completa de todos los tipos de estrellas.
Clase O: Líneas del helio, el oxígeno y el nitrógeno. Comprende estrellas muy calientes, e incluye tanto las que muestran espectros de línea brillante del hidrógeno y el helio como las que muestran líneas oscuras de los mismos elementos.
Clase B: Líneas del helio alcanzan la máxima intensidad en la subdivisión B2 y palidecen progresivamente en subdivisiones más altas. La intensidad de las líneas del hidrógeno aumenta de forma constante en todas las subdivisiones. representado por la estrella Epsilon Orionis.Clase A: Comprende las llamadas estrellas de hidrógeno con espectros dominados por las líneas de absorción del hidrógeno. Una estrella típica de este grupo es Sirio.Clase F: En este grupo destacan las llamadas líneas H y K del calcio y las líneas características del hidrógeno. Una estrella notable en esta categoría es Delta Aquilae.Clase G: Comprende estrellas con fuertes líneas H y K del calcio y líneas del hidrógeno menos fuertes.El Sol pertenece a este grupo y por ello a las estrellas G se les denomina "estrellas de tipo solar".Clase K: Estrellas que tienen fuertes líneas del calcio y otras que indican la presencia de otros metales. Este grupo está tipificado por Arturo.Clase M; Espectros dominados por bandas que indican la presencia de óxidos metálicos, sobre todo las del óxido de titanio. La estrella Betelgeuse es típica de este grupo.
Evolución estelar.
La
evolución estelar comprende, a grandes rasgos, el proceso vital de las
estrellas. Las estrellas también nacen, se desarrollan y mueren, pasando por
diferentes fases más o menos espectaculares, las cuales determinan cómo se
comportará una estrella en el futuro, y qué es lo que le puede pasar en las
etapas finales de su vida. El proceso de evolución estelar abarca miles de
millones de años, pero los astrónomos han podido observar estrellas en
distintos periodos, y por tanto formarse un esquema general de su evolución. A
continuación se sintetizan sus principales etapas.Formación
de la estrellaLas
estrellas se forman a partir de nubes de gas interestelar. Existen mecanismos
exteriores a la nube que la comprimen y aumentan su densidad, pudiendo
contraerse entonces por efecto de la gravedad aunque su masa sea menor; por
otra parte, al contraerse, la nube se fragmenta en trozos más pequeños que pueden
originar embriones estelares. Como sucede en cualquier gas, aparece una presión
que tiende a frenar la caída de materia hacia el centro, a detener la
contracción. Llega un momento en que la presión contrarresta casi exactamente
la atracción gravitatoria: en la zona en la que esto sucede cesa prácticamente
la contracción (en realidad sigue, pero lo hace muy lentamente). Se empieza a
formar un núcleo caliente en torno al cual giraba la parte exterior de la
nebulosidad, hasta que existe la temperatura suficiente para generar reacciones
termonucleares, como la fusión nuclear; una vez que ocurre esto, se empieza a
generar energía; la estrella empieza a brillar.Una vez
que la estrella empieza a conformarse como tal, debe respetar dos equilibrios
fundamentales durante toda su vida. El Equilibrio Térmico, es decir que toda la
energía producida en su interior debe estar balanceada con la energía que es
radiada al exterior, y además con su temperatura interna. El segundo es el
Equilibrio Hidrostático; la presión a cualquier profundidad de la estrella debe
ser suficiente para compensar el peso de las capas superiores. Ambos
equilibrios se mantienen a lo largo de millones de años, tiempo durante el cual
la estrella tendrá una vida estable. La masa de la nube de gas va a determinar
la masa de la estrella, y junto con ello, va a determinar como serán los
siguientes pasos de su evolución.
Vida
activa de la estrellaUna vez
que la estrella ya está consolidada como tal, comienza un periodo de vida
activa sin mayores interrupciones. Junto con la etapa pasada de formación,
también pudieron haberse formado planetas a su alrededor, producto de los
restos de polvo y gas circundantes. Mientras la estrella se mantiene estable,
se encontrará dentro de algo que se conoce como la Secuencia principal, un
estado en que se hallan la mayoría de las estrellas. En este estado la estrella
funciona quemando hidrógeno mediante fusión nuclear, principalmente; las
estrellas pasan aproximadamente el 90% de su vida en la secuencia principal.Existen
distintos tipos de estrellas en la secuencia principal, dentro de su vida
activa. Hay algunas muy grandes y masivas, como las gigantes azules, así como
muy pequeñas y de poca masa, como las enanas rojas; nuestro Sol se encuentra en
la secuencia principal catalogada como una enana amarilla. Precisamente, según
la masa y características de la estrella, se determina el modo en que ésta va a
quemar su hidrógeno; la combustión del hidrógeno se lleva a cabo mediante una
cadena de reacciones, donde destacan las cadenas PP (protón-protón) y el Ciclo
CNO (intervención de carbono, nitrógeno y oxígeno). Asimismo, según la masa y
características de la estrella, se determina el tiempo que ésta estará en la
secuencia principal, para luego pasar a sus etapas finales.
Etapas
finales de la estrellaLas
estrellas llegan las etapas finales de su vida cuando empieza a agotarse su
combustible principal, el hidrógeno. Como el hidrógeno se consume para
transformarse en helio durante las reacciones de fusión nuclear, el helio comienza
a acumularse en el centro de la estrella; llegado un momento, el helio comienza
a interrumpir las reacciones de fusión, disminuyendo su presión y obligándola a
comprimirse y calentarse mucho más. Así comienza una serie de nuevas reacciones
de combustión de nuevos combustibles, que provocan una expansión de la
envoltura de la estrella, cuyas capas externas se van enfriando paulatinamente.
Este nuevo equilibrio previo a su desenlace final, ha transformado la estrella
en una Gigante roja, la cual se encuentra fuera de la secuencia principal; tal
como ha ocurrido anteriormente, la masa inicial de la estrella determinará su
futuro luego de este punto.Aquí
comienza el principio del fin de la estrella, que puede expresarse de distintas
maneras. Por una parte puede transformarse en una enana blanca, sostenida por
un proceso llamado repulsión entre electrones y dejando a su alrededor una capa
gaseosa llamada nebulosa planetaria, que corresponde a la expulsión de sus
capas exteriores como gigante roja; por otra parte, pueden evolucionar a otra
fase llamada supergigante roja, iniciando nuevas reacciones de combustión,
dando paso a fenómenos más extravagantes como una supernova o un agujero negro,
en donde también puede quedar un remanente estelar conocido como enana de
neutrones, donde sus miembros más característicos son los pulsares. De este
modo, como se puede ver, existe una gran variedad de destinos que puede tener
una estrella hacia el final de su vida. Una estrella de neutrones nace en las últimas etapas de una estrella
masiva como consecuencia de una explosión de supernova. La implosión se da
después de que se lleva a cabo la fotodesintegración del hierro en el núcleo de
la estrella, y los electrones se unen a los protones formando neutrones y
neutrinos.Las estrellas de neutrones contienen un empuje gravitatorio
extremadamente fuerte, mucho mayor que el de la tierra. Esta fuerza gravitatoria
es impresionante dado el pequeño tamaño de la estrella.
Nuestro Universo: ESTRELLAS
Una estrella
es todo objeto astronómico que brilla con luz propia. En términos más técnicos
y precisos, podría decirse que se trata de una esfera de plasma que mantiene su
forma gracias a un equilibrio de fuerzas denominado equilibrio hidroestático.
Un sistema estelar es la agrupación de dos o más estrellas que orbitan
en torno a un centro de gravedad común, ligadas por lo tanto por la fuerza de
gravedad. Un gran número de estrellas vinculadas por la gravitación se denomina
un cúmulo estelar o una galaxia, si bien, en un sentido extenso ambos son
sistemas estelares.
Estrellas ligadas: Las estrellas están normalmente ligadas gravitacionalmente unas con otras formando sistemas binarios, ternarios o agrupaciones mayores. La mayor parte de las estrellas forman parte de sistemas binarios, otras se agrupan en grandes concentraciones que van desde las decenas hasta los centenares de miles o incluso millones de estrellas. Los cúmulos, como así se llaman estas concentraciones, son fruto de grandes brotes de formación estelar.
Los cúmulos globulares son agrupaciones densas
de centenares de miles o millones de estrellas viejas (más de un millardo de años), mientras que los cúmulos abiertos contienen generalmente
centenares o millares de estrellas jóvenes (menos de cien millones de años) o
de edad intermedia (entre cien millones y un millardo de años).
Los cúmulos abiertos son disgregados a lo largo del tiempo por su
interacción gravitatoria con nubes moleculares en su movimiento por la galaxia mientras que los cúmulos globulares, más densos, son más estables
frente a su disgregación (aunque, a largo plazo, también acaban siendo
destruidos). Además de las diferencias en número de estrellas (y, por lo tanto,
masa) y en edad entre los dos tipos tradicionales de cúmulos, también se
distinguen por sumetalicidad (los cúmulos abiertos son ricos en metales mientras que los globulares
son pobres en ellos) y su órbita (los cúmulos abiertos pertenecen a la
población del disco de la galaxia mientras que los globulares pertenecen al
halo).
La
temperatura superficial de una estrella se puede establecer midiendo la
distribución de la intensidad del fondo continuo del espectro la longitud de
onda del máximo de intensidad es inversamente proporcional a la temperatura
absoluta de la fuente.Una sencilla fórmula permite pasar del índice de color a
la temperatura, que así calculada recibe el nombre de temperatura de color
LA MASA DE LAS ESTRELLASLa masa es
todo lo que está compuesto por partículas atómicas y al ser acelerado genera
una fuerza. En el sistema métrico, la unidad de la masa es el kilogramo, kg.Todas las
partículas con masa tienen la propiedad de atraerse unas con otras debido a la
fuerza de gravedad. Esta fuerza actúa de manera que cuanto más masa tengan las
partículas mayor será la fuerza de gravedad entre ellas. Además, cuanto más
cercanas estén las partículas, también mayor será la fuerza. En el sistema
métrico, la unidad de la fuerza es el Newton, N.Al hablar
de las estrellas, diremos que tienen una masa dada por el número de átomos en
ellas.Las
estrellas nacen con muy diversas masas. La masa del Sol es de
2,000,000,000,000,000,000,000,000,000 toneladas, y sin embargo, existen
estrellas con masas que van desde 1/10 hasta 150 veces la masa del Sol.Lo
interesante aquí, es que la gran mayoría de las estrellas tienen masas como la
del Sol o menores, solo unas cuantas llegan a tener 8-10 veces su masa y
realmente muy pocas logran más de 20-50 veces. De hecho, estrellas con 100
veces la masa del Sol, son notablemente excepcionales. Por alguna razón que aún
no es bien entendida, existen muchas más estrellas poco masivas que masivas.Los
extremos en las masas de las estrellas.Como
mencionamos antes, las estrellas nacen cuando enormes nubes de gas comienzan a
colapsar, llega el momento en que estas nubes se fragmentan, pero sus
fragmentos continúan colapsando, mientras van tomando una figura esférica.
Cuando se alcanzan las condiciones de temperatura (unos 2.3 millones de K) en
el centro de estos trozos de gas, la estrella se enciende y comienza a brillar
con luz propia. A partir de este momento aparece en escena la fuerza de
radiación, es decir, la fuerza que los fotones de luz generados en el núcleo
estelar ejercen sobre el gas colapsando. La fuerza de gravedad, empujando el
gas hacia el centro de la estrella, y la fuerza de radiación empujando hacia
afuera, comienzan una lucha, que definirá como será la vida de esa estrella.
PARTES DE LA ESTRELLAUna estrella típica se divide en núcleo, manto y atmósfera. En el núcleo es donde se producen las reacciones nucleares que generan su energía. El manto transporta dicha energía hacia la superficie y según cómo la transporte, por convicción o por radiación, se dividirá en dos zonas: radiante y conectiva. Finalmente, la atmósfera es la parte más superficial de las estrellas y la única que es visible. Se divide en cromosfera, fotosfera y corona solar. La atmósfera estelar es la zona más fría de las estrellas y en ellas se producen los fenómenos de eyección de materia. Pero en la corona, supone una excepción a lo dicho ya que la temperatura vuelve a aumentar hasta llegar al millón de grados por lo menos. Pero es una temperatura engañosa. En realidad esta capa es muy poco densa y está formada por partículas ionizadas altamente aceleradas por el campo magnético de la estrella. Sus grandes velocidades les confieren a esas partículas altas temperaturas.
ANÁLISIS DE UN ESTRELLA
El astrosismólogo detecta, en realidad, variaciones de la intensidad luminosa proveniente de la estrella. Dichas variaciones son periódicas y obedecen a deformaciones de la superficie estelar inducidas por los modos naturales de oscilación de la estrella. Se trata de los modos propios de vibración, como los característicos de los instrumentos musicales. Cada modo de oscilación se corresponde con una variación de la luz única, lo que permite su identificación (de la misma manera que reconocemos una nota musical).
El
análisis de los modos de oscilación permite al científico, mediante modelos
matemáticos, escudriñar el interior de las estrellas y aprender muchas cosas
sobre su estructura y evolución, así como sobre los diversos procesos físicos
que en ellas tienen lugar. Así pues, gracias a la Astrosismología es posible,
por ejemplo, conocer la distribución de la masa de una estrella, de su
densidad, temperatura o presión; es posible estudiar cómo rota el material
estelar en cada punto o cómo se mezclan los elementos químicos debido a la
rotación; es posible analizar qué papel juega la difusión, la convección,
turbulencia, etc.
Todo ello
convierte a la Astrosismología en el gran laboratorio de la Física Estelar,
cuyos resultados son usados a diario en muchos otros campos de la Astrofísica,
como por ejemplo, para la determinación de las edades de los cúmulos globulares
– algo muy valioso para inferir la edad del Universo – o para comprender el
origen de los elementos químicos o incluso la historia del Sol y del Sistema
Solar.
TIEMPO DE VIDA DE UN ESTRELLAMientras las interacciones se producen en el núcleo, éstas sostienen el
equilibrio hidrostático del cuerpo y la estrella mantiene su apariencia
iridiscencia. Cuando parte de esas interacciones (la parte de la fusión de
materia) se prolonga en el tiempo, los átomos de sus partes más externas
comienzan a fusionarse. Esta región externa, al no estar comprimida al mismo
nivel que el núcleo, aumenta su diámetro. Llegado cierto momento, dicho proceso
se paraliza, para contraerse nuevamente hasta el estado en el que los procesos
de fusión más externos vuelven a comenzar y nuevamente se produce un aumento
del diámetro.En esta etapa el cuerpo entra en la fase de colapso, en la cual
las fuerzas en pugna producen una constante variación del diámetro, en la que
acaban venciendo las fuerzas gravitatorias cuando las capas más externas no
tienen ya elementos que fusionar. dicho proceso de colapso finaliza en el
momento en que la estrella no produce fusiones de material, y dependiendo de su
masa total, la fusión entrará en un proceso degenerativo al colapsar por vencer
a las fuerzas.
Teoría de las Cuerdas.
¿Cómo son las interacciones en el mundo
subatómico?: líneas espacio-tiempo como las partículas subatómicas. en
el Modelo estándar (izquierda)
o Cuerda cerrada sin extremos
y en forma de círculo como afirma la teoría de cuerdas (derecha).
Niveles de aumento
de la materia:1. Materia.
2. Estructura molecular.
3. Átomos.
4. Electrones.
5. Quarks.
6. Cuerdas.
La teoría
de cuerdas es un modelo fundamental de la física que
básicamente asume que las partículas materiales aparentemente puntuales
son en realidad "estados vibracionales" de un objeto
extendido más básico llamado "cuerda" o "filamento".
De
acuerdo con esta propuesta, un electrón no es un "punto" sin estructura interna y de dimensión
cero, sino un amasijo de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio-tiempo de
más de cuatro dimensiones. Un punto no puede hacer nada más que moverse en un
espacio tridimensional. De acuerdo con esta teoría, a nivel
"microscópico" se percibiría que el electrón no es en realidad un
punto, sino una cuerda en forma de lazo. Una cuerda puede hacer algo además de moverse; puede oscilar de
diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, macroscópicamente veríamos
un electrón; pero si oscila de otra manera, entonces veríamos un fotón, o unquark, o cualquier otra partícula del modelo estándar. Esta teoría, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la Teoría
M, pretende alejarse de la concepción del punto-partícula.
La
siguiente formulación de una teoría de cuerdas se debe a Jöel Scherk yJohn Schwuarz,
que en 1974 publicaron un artículo en el que demostraban que una teoría basada
en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de partículas
puntuales podía describir la fuerza gravitatoria. Aunque estas ideas no
recibieron en ese momento mucha atención hasta la Primera revolución de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la
formulación de la teoría de cuerdas surgida de esta revolución, las teorías de
cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoría de Kaluza-Klein cuantizada.
Las ideas fundamentales son dos:
§ Los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales sino
objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorías de cuerdas
convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas";
actualmente en la teoría-M se admiten también de dimensión superior o
"p-branas"). Esto renormaliza algunos infinitos de los
cálculos perturbativos.
§ El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la
teoría no sería el espacio-tiempo ordinario de 4 dimensiones sino un espacio de
tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se añaden
6 dimensiones compactificadas en forma devariedad de Calabi-Yau.
Por tanto convencionalmente en la teoría de cuerdas existe 1 dimensión
temporal, 3 dimensiones espaciales ordinarias y 6 dimensiones compactificadas e
inobservables en la práctica.
La
inobservabilidad de las dimensiones adicionales está ligada al hecho de que
éstas estarían compactificadas, y sólo serían relevantes a escalas tan pequeñas
como la longitud de Planck.
Igualmente, con la precisión de medida convencional las cuerdas cerradas con
una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarían a partículas
puntuales.
Desarrollos posteriores.Posteriormente
a la introducción de las teorías de cuerdas, se consideró la necesidad y
conveniencia de introducir el principio de que la teoría fuera supersimétrica;
es decir, que admitiera una simetría abstracta que relacionara fermiones y bosones.
Actualmente la mayoría de teóricos de cuerdas trabajan en teorías supersimétricas;
de ahí que la teoría de cuerdas actualmente se llame teoría de supercuerdas.
Esta última teoría es básicamente una teoría de cuerdas supersimétrica; es
decir, que es invariante bajo transformaciones de supersimetría.
Actualmente
existen cinco teorías de supercuerdas relacionadas
con los cinco modos que se conocen de implementar la supersimetría en el modelo
de cuerdas. Aunque dicha multiplicidad de teorías desconcertó a los
especialistas durante más de una década, el saber convencional actual sugiere
que las cinco teorías son casos límites de una teoría única sobre un espacio de
11dimensiones (las 3 del espacio, 1 temporal y 6 adicionales resabiadas o "compactadas" y 1 que las engloba formando
"membranas" de las cuales se podría escapar parte de la gravedad de
ellas en forma de "gravitones"). Esta teoría única, llamada teoría
M, de la que sólo se conocerían algunos aspectos,
fue conjeturada en 1995.
Variantes de la teoría.La
teoría de supercuerdas es algo actual. En sus principios (mediados de los años
1980) aparecieron unas cinco teorías de cuerdas, las cuales después fueron
identificadas como límites particulares de una sola teoría: la Teoría
M. Las cinco versiones de la teoría actualmente
existentes, entre las que pueden establecerse varias relaciones de dualidad
son:
1. La Teoría de cuerdas de Tipo I, donde aparecen tanto "cuerdas" y D-branas abiertas como cerradas, que se mueven sobre un espacio-tiempo de
10 dimensiones. Las D-branas tienen 1, 5 y 9
dimensiones espaciales.
2. La Teoría de cuerdas de Tipo IIA, es también una teoría de 10 dimensiones pero que emplea sólo cuerdas y
D-branas cerradas. Incorpora dos gravitines (partículas teóricas asociadas al
gravitón mediante relaciones de supersimetría).
Usa D-branas de dimensión 0, 2, 4, 6, y 8.
3. La Teoría de cuerdas de Tipo IIB.
4. La Teoría de cuerda heterótica SO(32) (Heterótica-O), basada en el grupo de simetría O(32).
5. La Teoría de cuerda heterótica E8xE8 (Heterótica-E), basada en el grupo de Lie excepcional E8.
Fue propuesta en 1987 por Gross, Harvey, Martinec y Rohm.
El
término teoría de cuerda se refiere en realidad a las teorías de cuerdas
bosónicas de 26 dimensiones y la teoría de supercuerdas de 10 dimensiones, esta
última descubierta al añadir supersimetría a la teoría de cuerdas bosónica. Hoy
en día la teoría de cuerdas se suele referir a la variante supersimétrica,
mientras que la antigua se conoce por el nombre completo de "teoría de
cuerdas bosónicas". En 1995, Edward Witten conjeturó que las cinco
diferentes teorías de supercuerdas son casos límite de una desconocida teoría
de 11 dimensiones llamada Teoría-M. La conferencia donde Witten mostró algunos
de sus resultados inició la llamada Segunda revolución de supercuerdas.
En
esta teoría M intervienen como objetos animados físicos fundamentales no sólo
cuerdas unidimensionales, sino toda una variedad de objetos no perturbativos,
extendidos en varias dimensiones, que se llaman colectivamente p-branas (este nombre
es una aféresis de "membrana"). Controversia de la teoría.Aunque
la teoría de cuerdas, según sus defensores, pudiera llegar a convertirse en una
de las teorías físicas más predictivas, capaz de explicar algunas de las
propiedades más fundamentales de la naturaleza en términos geométricos, los
físicos que han trabajado en ese campo hasta la fecha no han podido hacer
predicciones concretas con la precisión necesaria para confrontarlas con datos
experimentales. Dichos problemas de predicción se deberían, según el autor, a
que el modelo no es falsable, y por tanto, no es científico,1 o bien a que «La teoría de las supercuerdas es tan ambiciosa que
sólo puede ser del todo correcta o del todo equivocada. El único problema es
que sus matemáticas son tan nuevas y tan difíciles que durante varias décadas
no sabremos cuáles son».
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