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Biografía del Universo 30: La estructura del Universo I

hoy

(Revision 2005) (pdf)

Con lo dicho hasta la entrada anterior parece que ya podríamos echar el cierre. Habían pasado más o menos 13.800 millones de años desde aquello que creemos fue una excursión cuántica desde el vacío, una inestabilidad de energía que logró escapar del principio de incertidumbre con la ayuda de la gravedad. Poco más tarde pasó por un episodio tremendamente expansivo en el que su tejido creció a velocidades mayores que la de la luz, durante el que se recargó de energía. Esta energía se convirtió en materia y radiación y aún le quedó impulso que dura incluso a día de hoy. En el camino se formaron átomos y cúmulos de materia que devinieron en galaxias y estrellas. Perfectamente ordenadas, según los patrones que fijó la inflación. La historia de nuestra serie sobre la Biografía del Universo está en realidad acabada, pero procede explicar cuál es el grupo escultórico que podemos contemplar hoy, poso del paso dinámico de lo sucedido. Vamos en las próximas entradas a ver cuál es la estructura que el Universo presenta a nuestros ojos. Será un viaje… ¡apasionante!

Aquí está nuestro personaje: EL UNIVERSO. Tamaño observable: 93.000 millones de años luz en diámetro. Temperatura media: 2,725K. Volumen observable: 1,09 x 1079 m3. Densidad de energía: 0,846 x 10-29 gr/cm3. Masa: 9,27 x 1052 kg. Y aquí, su retrato… →→→

El cielo nocturno, fuera de la interferencia de la luz solar, momento en que mejor podemos apreciar la realidad de nuestro Universo. Se trata de una panorámica nocturna de la Vía Láctea vista desde la plataforma de Paranal, Chile, hogar del telescopio gigante del ESO (Wikimedia, CC BY 4.0)

Podríamos pensar que el Cosmos de hoy tendría que estar lleno de materia distribuida de forma muy homogénea. Y sin embargo, como así lo sugiere la bella fotografía anterior, somos capaces de observar que hay una estrella por aquí, un cúmulo por allá o un agujero negro por el otro lado… ¿dónde está la homogeneidad?

¡La hay!… se trata de una homogeneidad en un inmenso vacío. A pesar de que veamos mucha materia estelar en los cielos nocturnos, no deja de ser una percepción de nuestras más próximas cercanías: la Vía Láctea. Más allá de ella hay más vacío que materia, concentrada en un exiguo promedio de ¡medio protón por cada metro cúbico de un espacio mareante! Sigue leyendo ›

2018 04 06 jreguart Cosmología
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Los sistemas receptores. Anexo II: Sentido de la propia identidad (Yo y consciencia)

Este nuevo anexo de la serie sobre los sistemas receptores, que sin duda resultará sui géneris y quizás desubicado, surge espontáneamente como una necesidad vital de fijar mis ideas. Intuyo que mi identidad es lo que me eleva, me da consistencia al tan simple orden físico, que pudiera parecer tan desolador, con el que acabé la última entrada de la serie.[1] Porque de aquel trasfondo elemental de la existencia del Cosmos surge, aunque parece un imposible, la percepción de que evidentemente yo soy bastante más que el resultado de un mero juego de las leyes físicas más fundacionales. Realmente me percibo como una identidad personal, propiamente mía, desde cuya perspectiva soy el dueño de mi cuerpo, de lo que siento y de lo que percibo. Soy propietario de estas experiencias como también soy el propietario de las reacciones con las que las afronto. Como todos, a no ser que las patologías o los accidentes lo anulen, siento, me parece saber, que hay una entidad propia que me define, me da consistencia y me permite realizar mi existencia al interactuar con más o menos fortuna con lo que me rodea.

En la presente entrada hablaremos de este chip, no el que ves incrustado en una tarjeta de identidad ciudadana, sino del biológico incrustrado en la complejidad de nuestro cerebro (Imagen de la red, dominio público)

Como podéis imaginar me estoy refiriendo, quizás más que a un sentido, a un sentimiento, a un matiz personal sobre la idea de mi identidad, a un cualia[2] personal que definimos como el sentido del Yo. Una realidad perceptiva más que emerge del mundo completo -como cerrado y autosuficiente para explicar sus fenómenos- de la biofísica, de donde la suma de sus partes ha construido algo más que lo que de esta suma se puede esperar: mi identidad, mi yo, la herramienta que me permite, con su presencia sentida, el navegar con ventaja por el mar de la supervivencia, de la homeostasis. Sigue leyendo ›

  1. Simplemente como recordatorio copio aquí una de las últimas locas y contundentes frases: “Parece que existimos como entes resultado de un mundo relacional más allá de lo tangible. ¿Es un mundo vacío? ¿Es todo y sólo el efecto de una pura acción-reacción de unas fuerzas fundamentales que parecen regir nuestro Cosmos y que se nos han revelado gracias a las matemáticas y al poder del razonamiento que se apoya en la consciencia que gestiona el yo? [↩]
  2. Según nos cuenta un grupo científico de la Universidad de Granada… “Los cualias son una experiencia en primera persona. El problema duro de la conciencia. Ejemplos de cualias son el dejavu, el dolor, la intuición, la sinestesia, el placer mental, la pasión, tener algo en la punta de la lengua, el color, la curiosidad…“. [↩]
2018 03 24 jreguart Biología
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Biografía del Universo 29: La fiesta continúa en las estrellas II

(Revisión 2025) (pdf)

La entrada anterior de esta serie que titulamos “Biografía del Universo” la dedicamos a introducirnos en el mundo de las estrellas, hablando de las más antiguas, las de Población III, y de sus hijas, las de Población II. La cortamos ahí, pues ya se nos iba haciendo larga. Hoy procede seguir con la saga familiar, ya que la vida continúa.

La siguiente generación de estrellas fueron las de Población I. Normalmente son estrellas jóvenes, que se encuentran habitualmente en las galaxias espirales y, según sea su edad, se sitúan en ellas en distintas zonas: las más jóvenes cerca del bulbo de la galaxia y las de mayor edad alejadas de este centro. Ya hemos comentado que tienen una alta metalicidad, la mayor entre la de las tres poblaciones de estrellas.[1] Apoyados en esta característica, hasta hace poco se pensaba que la alta metalicidad les hacía las mejores candidatas para tener sistemas planetarios, en especial los de tipo rocoso que precisan de carbono, hierro, níquel o silicio, entre otros. Sin embargo, gracias a la misión Kepler, se han encontrado este tipo de planetas alrededor de estrellas con un amplio rango de metalicidades, e incluso se han hallado planetas gigantes gaseosos que sorprendentemente se encuentran agrupados alrededor de estrellas de alta metalicidad. Aún hay mucho que aprender. Sigue leyendo ›

  1. La metalicidad de las estrellas (es decir, la proporción de elementos más pesados que el helio, representada por [Fe/H]) varía significativamente entre las estrellas de Población I y Población II, reflejando su formación en diferentes épocas de la evolución del universo.

    Tipo de estrella

    Metalicidad [Fe/H]

    Población I (disco galáctico)

    0 a +0.3 (similar o superior al Sol)

    Población II (halo galáctico)

    -1 a -4 (muy baja metalicidad)

    Extremadamente pobre en metales

    < -4 (estrellas antiguas raras)

    [↩]

2018 03 17 jreguart Cosmología
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Biografía del Universo 28: La fiesta continúa en las estrellas I

(Revision 2025) (pdf)

Esta serie comenzó en la era de la radiación, luego pasó a la era del dominio de la materia y, una vez situada en el momento de estos 3.000 millones de años, pronosticó un futuro reinado de la energía oscura. Habían nacido las primeras estructuras observables del Universo: agujeros negros, cúmulos de gases, galaxias y estrellas de lo más variopintas. Entre todas ellas escogimos a las galaxias como elemento bisagra entre lo grande y lo pequeño. En la entrada anterior vimos cómo eran y además sabemos que las primeras estaban formadas solamente por escasamente un par de tipo de átomos. Y nos preguntamos más.

Repito lo que fue el final de la entrada: “…es evidente que a nuestro alrededor hay algo más, vemos cosas de lo más diversas, desde conchas de moluscos hechas de calcio a centrales eléctricas consumidoras de uranio, o clavos de ferroníquel. ¿De dónde ha salido esta variedad, todos los elementos químicos que vemos a día de hoy?“ Sin embargo, hasta ahora sólo hemos visto que el Universo, durante la nucleosíntesis, había dado a luz a mucho hidrógeno, menos helio y pizcas de litio… ¿cómo entraron en escena el resto de elementos, calcio, uranio, hierro o níquel? Hacía mucho tiempo que unos niveles altos y precisos de energía habían favorecido el inicio de la nucleosíntesis. Pero al expandirse llegó un momento en que se enfrió tanto que perdió la capacidad de formar núcleos más pesados. Parece como que la energía deba ser la explicación de todo… grandes cantidades de energía para poder ligar hasta, por ejemplo, 244 protones y neutrones, que es lo que tiene el núcleo del plutonio-244, el último elemento natural de la tabla periódica de Mendeléyiev.

Sobre el profundo y casi mareante fondo del Universo, el ballet cósmico de las galaxias NGC 4038 y 4039, más conocidas como Galaxias Antena, observadas a la izquierda en colores ópticos y combinando en la derecha las imágenes ópticas con los datos de la emisión a 21 cm del hidrógeno atómico, que deja al descubierto en azul las largas líneas de estrellas, gas y polvo que son resultado del proceso de fusión entre ellas y que recuerdan las antenas de un insecto (Imagen: imagen óptica: Robert Gendler; imagen radio: John Hibbard, NRAO/AUI/NSF; combinación multi-frecuencia: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU); fair use)

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2018 03 10 jreguart Cosmología
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Historia de un ignorante, ma non troppo… Sinfonía nº 2, de Jean Sibelius

Hace tres años largos que, dentro de esta longeva serie sobre música clásica, traje a colación una obra del compositor finlandés Jean Sibelius, su magnífica Quinta Sinfonía. Ya dije allí, y hoy repito, que hay críticos musicales[1] que opinan que Sibelius es el mejor sinfonista del Siglo XX. No sé yo si eso es así o no, no tengo los conocimientos como para participar en esa discusión,[2] pero desde luego que sus siete sinfonías son espectaculares, por lo que no me queda la menor duda de que es un “gran sinfonista”. Lo que no está tan claro es que lo sea “del Siglo XX”…

Me explico: El tipo de música que compone Jean Sibelius, una música orgánica que a partir de un tema inicial se va transformando, modificando como una forma viva, naciendo, creciendo, reproduciéndose y muriendo de forma natural, al ignorante de mí esa forma de componer le recuerda mucho a otros genios del siglos anteriores: Bach, Mozart, Beethoven… genios de la variación, de la transformación y la generación de música a partir de unas pocas notas. Ahí tenemos, por ejemplo, el famosísimo primer movimiento de la Quinta Sinfonía de Beethoven: cuatro notas inmortales que se repiten, crecen, menguan, se solapan, se adornan y vuelven una y otra vez para conformar una de las músicas más admiradas de la historia. De la enorme capacidad de Bach para realizar maravillosas variaciones sin fin de un tema sencillo no queda la menor duda. Y qué decir del genio de Salzburgo, el rey de la variación, que a partir de una melodía de unas cuantas notas era capaz de escribir maravillosas serenatas o sinfonías completas que hoy en día siguen despertando profunda admiración.

Pues Jean Sibelius es un poco igual: en su música parece que inevitablemente cada nota, cada pasaje, cada línea melódica sucede de forma inevitable a la anterior; antes de que suenen las trompetas, los violines o las flautas estamos ya esperando su aparición como si se tratara de un fenómeno de la naturaleza. A mí, al menos, me pasa, no sé qué pensaréis vosotros.

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  1. De los que saben de verdad, no como yo, que no tengo ni idea de música. [↩]
  2. Aunque teniendo en cuenta que ese siglo vio a personajes como Shostakovich o Mahler… no sé yo cuál sería “el mejor”. [↩]
2018 03 03 Macluskey Macluskey
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Biografía del Universo 27: Un Universo de galaxias

después de los primeros 3.000 millones de años

(Revisión 2025) (pdf)

En la entrada anterior de esta serie sobre la Biografía del Universo nos habíamos tomado un respiro para ver un poco lo que llamaba “el bosque” del Universo desde una conceptual vista de pájaro. La película cronológica de la serie la habíamos “congelado” hace dos entradas ( la número 25) en un universo lleno de agujeros negros, cúmulos, cuásares, galaxias y estrellas. Tras el fin de la reionización, y quizás a partir del final del tercer mil millón de años, el universo veía cómo su vida empezaba a hacerse más tranquila. Se habían ido colapsando las primeras estructuras, unas sobre otras, hasta alcanzar un régimen que podríamos llamar “normal”. Normal según lo que estamos viviendo en nuestros momentos del Cosmos. Ahí estaban las galaxias como piedras angulares de las estructuras del Cosmos, recogiendo el fruto de los colapsos gravitatorios en los halos de materia oscura y ofreciendo sus productos en formas de estrellas que revitalizarían el ambiente.

Estamos AQUÍ (Imagen: a partir de “Scientifc American“, marzo 2012, fair use)

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2018 02 25 jreguart Cosmología
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Los sistemas receptores. Anexo I: El GPS biológico. Sentido de orientación, 2

Retomamos en esta entrada de la serie “Los sistemas receptores” lo que dejamos pendiente en la anterior. El tema que nos traíamos entre manos era el tratar de describir el sistema biológico neuronal que nos indica la posición espacial en la que nos encontramos en cada momento, lo que llamábamos el GPS cerebral. Que incluso nos atrevíamos a conceptuar, por hacer una homologación con el conjunto de sentidos que nos guían, como el generador del personal “sentido de la orientación”. Misteriosamente, mientras unos se pierden en el pasillo de su casa otros navegan en pantalón corto por la selva del Amazonas.

(Imagen de la red, fair use)

Habíamos dicho también que nuestro GPS personal biológico funciona de forma muy parecido al GPS de nuestros navegadores tecnológicos:[1] sobre un mapa topográfico preciso, completo y orientado, sitúa nuestra posición, dirección y tiempos “hasta” nuestro nuevo objetivo -o “desde” nuestra posición objetivo anterior-. Vimos cómo en la corteza entorrinal se encontraban unas neuronas, las células de red, que con su actividad dibujan un mapa con una retícula de trasfondo topográfico. Y acababa la entrada con la siguiente frase: “Ya tenemos un mapa topográfico. Ahora hay que poner sobre él otro tipo de información, ahora sí más específica del individuo y el entorno, y orientarse“. Veamos cómo sucede esto último.

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  1. O, mejor dicho, al revés: los navegadores tecnológicos imitan el funcionamiento de nuestro GPS cerebral. [↩]
2018 02 17 jreguart Biología
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Biografía del Universo 26: Una pausa en nuestra historia: el Universo a vista de pájaro.

(Revisión 2025) (pdf)

La entrada anterior de esta serie sobre la Biografía del Universo se había cerrado con un universo lleno de agujeros negros, cúmulos, cuásares, galaxias y estrellas. La máquina estaba ya en régimen de crucero, sólo tenía que seguir rodando. Quizás éste sea un buen momento para hacer un alto en el camino, ajustar el zum con el pensamiento recordando desde la distancia al “alma” del Universo cuando cumplía los primerísimos milenios de millones de años en su vida. Un homenaje a la tríada constituyente responsables del misterio que estamos tratando de desvelar: radiación, materia y energía oscura.

Desde el inicio, el Universo había seguido ampliando su tejido espacio/temporal. El campo inflatón había dado un impulso tremendo, exponencial, al crecimiento de aquella pequeña burbuja “planckiana” inicial. Inflatón se frenó cuando su energía ganada del vacío se hubo convertido en materia y radiación, pero el universo siguió su impertérrito ritmo. Seguramente lo estaba consiguiendo gracias al influjo de otro campo, semejante al inflatón o al Higgs, que insuflaba presión negativa interna al tejido del espacio/tiempo, mientras buscaba su verdadero vacío para él, y alcanzar así el obligado nivel de mínima energía. Einstein, en una primera aproximación, había pensado que el Universo debía refrenar la expansión que predecían las ecuaciones de la relatividad, ya que para don Alberto aquel tenía que ser estable y eterno. Para ello ideó un factor energético que modificaba la geometría del cosmos al controlar la tendencia a la compactación de la gravedad. Le llamó la constante cosmológica, y la nominó con la letra griega lambda, Λ. Sigue leyendo ›

2018 02 11 jreguart Cosmología
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Los sistemas receptores. Anexo I: El GPS biológico. Sentido de orientación, 1

A modo de introducción

He estado dándole muchas vueltas acerca de si procedía hablar del siguiente tema o no, y también de si encajaba en la materia de esta serie acerca de “los sistemas receptores”. Estoy hablando de la conveniencia o no de analizar el sistema neural mediante el que los animales nos ubicamos en el espacio y con el que guiamos nuestros movimientos, lo que comúnmente suele llamarse el GPS cerebral. Estoy hablando de si entra de lleno o sólo de refilón en el conjunto de los “sentidos” que hemos desgranado a lo largo de la serie que dimos por finalizada en la anterior entrada. Porque si fuera correcta la idea, por qué no hablar también del reconocimiento facial[1] o, en un sentido más general, del reconocimiento “semántico”[2] de nuestro entorno. ¿No son también esos procesos unos generadores de percepciones o sensaciones que nos ayudan, al igual que los sentidos “convencionales”, a navegar manteniendo el precario, aunque normalmente duradero, equilibrio vital de nuestro organismo?

Rosa de los vientos de una brújula de navegación (Wikimedia, dominio público)

A lo mejor es ese sutil matiz, o quizás un personal impulso emocional surgido de la sorpresa que me producen esos especializados programas cerebrales, lo que me ha convencido. Por eso en esta entrada voy a hablar, dentro de la premisa fundacional de nuestro blog de ser sencillo antes que incomprensible, acerca del sistema interno posicionador de nuestro organismo en el espacio. Es decir, nuestra brújula de navegar.

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  1. Con esto no me refiero a que una imagen más o menos ovalada, con dos botones superiores brillantes, una protuberancia central y otra abertura profunda horizontal inferior nos lleve de la mano a decir que es una cara. Me refiero a algo mucho más sutil, como es que en algún momento de la experiencia anterior nos surja como un rayo: ¡Éste es Juan Rulfo! [↩]
  2. Aquí por semántica entiendo, como una extensión de lo que sucede con el lenguaje, la marca conceptual que el cerebro coloca a cualquier ente físico o mental que forma parte de nuestras vivencias. Sería un poco como en base a desmembrar los aspectos claves y universales de un objeto, correlacionarlos para dar a luz el “saber” de qué categoría de objeto se trata: claramente un concepto “nube” y no un concepto “copo de algodón”. [↩]
2018 02 03 jreguart Biología
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Biografía del Universo 25: La época de los cuásares

de 300 a 3.000 millones de años desde el inicio

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La anterior entrada de esta serie la dedicamos al proceso de la reionización del Universo. Prefiero llamarle proceso más que época, ya que realmente fue un cambio físico “atómico” que condicionó al mundo físico “vivencial” del Cosmos. Y eso sí es parte de una biografía. De todas formas, estáis en vuestro derecho de discrepar conmigo. En esta entrada intentaré describir al barrio del momento y también a sus parroquianos.

(Imagen a partir de “The Nuclear Wall Chart”, Nuclear Science Division del Lawrence Berkeley National Laboratory, fair use)

Éste puede ser un avance resumen de lo que había ahí y entonces. Las masas de gas arrastradas por la materia oscura estaban colapsando y habían conseguido generar densas zonas de materia. Se empezaban a ver galaxias, muchas, pequeñas y de diversas formas, como era lógico ya que eran el resultado de los procesos azarosos que estaban ocurriendo. Grandes concentraciones en forma de agujeros negros que quizás ya venían desde la recombinación, agujeros negros que fueron motorizando a las jóvenes galaxias que, a la par de encender sus estrellas, pasaban por unas etapas juveniles, posiblemente como cuásares, para irse uniendo y modificando sus estructuras hacia formas espirales o elípticas. Todo dependía de las masas en juego y de los choques -fusiones- que se producían, choques que en aquellos momentos de gran densidad galáctica, el Universo era aún pequeño, debía haber en gran cantidad. Entre los dos y tres mil millones de años tras el inicio se llegó al punto álgido. Más allá, una vez reagrupada la materia y ensanchado el Universo, se entró en una fase más estable, lo cual no quiere decir que no se dieran los mismos procesos: se dan con menos intensidad y los estamos observando. Sigue leyendo ›

2018 01 28 jreguart Cosmología
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