El color del Universo.

Para saber el color del Universo debemos ver en cielo de noche, ya que de día nos encandila el Sol.
Veremos que la noche es negra pero con estrellas. Luego, ¿es negro o tiene color por las estrellas?
Es un problema similar al de decir si en el Espacio hay vacío. Si cierro el puño en el Espacio digo que está vacío porque nada agarro. Sin embargo hay planetas, asteroides, estrellas. Así, el problema del vacío depende de la escala en la que trabajamos (Caminando el Espacio – El camino libre medio | pdp, https://paolera.wordpress.com/2016/02/19/caminando-el-espacio-vacio-vacio/).
Lo mismo sucede con el color del Universo.

El color de las estrellas define el color del Universo.
En Él, hay radiación de alta frecuencia y también de muy baja, incluyendo la radiación de fondo debida al Big-Bang; todas ellas invisibles a nuestros ojos. Luego, para Nosotros, color del Universo depende de la luz visible de la estrellas. El color de las estrellas depende de su temperatura. Las más calientes son azuladas y las más frías son rojas. A temperaturas intermedias corresponden colores amarillos, verdes y combinaciones. Por ejemplo, el Sol es amarrillo-anaranjado. Irradia en todas las frecuencias pero con mayor intensidad en ese rango de colores. Sin embargo nos parece blanco porque su intensidad nos encandila y satura nuestra lectura del color. El cielo se ve celeste durante el día porque la atmósfera dispersa la luz azul proveniente del Sol en lo que se llama dispersión Rayleigh.

De noche, las estrellas no nos encandilan y podemos apreciar su color. Además, de noche, la atmósfera no afecta demasiado si observamos las estrellas altas en el Horizonte.
Si queremos saber el color del Universo debemos integrar los colores de todas las estrellas del Universo como si tuviéramos un ojo astronómicamente enorme que nos permite verlas a todas jutas.

En el 2002 se integró y se halló el color de todas estrellas del Universo.
El color resultante fue marrón claro, algo como un color café con leche. Por supuesto, eso depende la la cantidad de leche que se le agregue al café más o menos cargado.
Así el color resultó bautizado como café con leche (o cortado) cósmico.
Se los presento:

Café con leche o cortado cósmico – crédito: Karl Glazebrook, Ivan Baldry, Brian Koberlein

Este color no será eterno.
Las estrellas entregan energía porque el Universo busca el equilibrio termodinámico. Esto lo dice el principio de Entropía. Por eso los cuerpos calientes calientan sus vecindades. Cuando todas las estrellas vayan envejeciendo, prevalecerá el rojo. También su intensidad será cada vez menor hasta que, finalmente, todo se apague cuando la última estrella muera.

Referencia:

• What Was The First Colour in The Universe? | BRIAN KOBERLEIN.
  https://www.sciencealert.com/what-was-the-first-colour-in-the-universe

Fuente:

• The 2dF Galaxy Redshift Survey: Constraints on Cosmic Star Formation History from the Cosmic Spectrum. | Ivan K. Baldry et al.
  https://iopscience.iop.org/article/10.1086/339477
  

pdp.

La (asombrosa) máquina π.

Las matemáticas no dejan de ser… mágicas, recordemos la Estrella Pitagórica (La magia de la Estrella Pitagórica | pdp; https://paolera.wordpress.com/2014/10/24/la-magia-de-la-estrella-pitagorica/.)
Ya les había mostrado cómo el horizonte está más cerca de lo pensado (El horizonte, ¿dónde está? | pdp; https://paolera.wordpress.com/2016/07/01/el-horizonte-donde-esta/).

Ahora les presento la máquina Pi (máquina π).
Consta de dos masas; M y m donde M es mayor a m, y una pared de masa infinita comparada con ambas. El cuerpo de masa m está en reposo entre la pared y M, y ambas sobre una superficie plana, horizontal que no ofrece rozamiento ni resistencia al movimiento.
M se acerca a m con velocidad constante. Cuando la choca, m va contra la pared, donde rebota y choca a M. Cuando m choca con la pared, rebota con la misma velocidad porque la masa de la pared es infinita frente a m. Pero cuando lo hace con M, disminuye su velocidad porque entregó parte de su energía en trabajo para frenar a M ya que sus masas son comparables.
La pregunta es: ¿cuántas veces rebota m antes de detenerse por choques con M, o no alcanzar a M (porque M cambió de sentido su movimiento y m va muy despacio para llegar a ella) ?
Veamos el video: La respuesta más inesperada de un juego de colisiones.

3Blue1Brown
Publicado el 13 ene. 2019

No interesa la velocidad inicial de M, ya que sólo se logra que los rebotes sean más rápidos pero no en mayor cantidad.
Sucede que para una relación de masas M/m que sea potencia de 10, los rebotes son las cifras de π.
O sea que para relaciones de 1; 10; 100; 1000; 10000; … se obtienen 3; 31; 314; 3141, 31415;…
De ahí el nombre de esta “máquina”.
Pero si aparece π, en alguna parte debe haber una circunferencia.
Pues bien; el espacio de las fases es el “espacio matemático” en el que se relacionan las posiciones y velocidades de los cuerpos. En este caso, si llamamos X a la velocidad de una de las masas, e Y a la de la otra, para este problema, en el espacio de las fases se encuentra que X² + Y² = k², con k constante. Eso es la ecuación de una circunferencia de radio k.

Referencia:

• Espacio fásico o de las fases.
  https://es.wikipedia.org/wiki/Espacio_fásico

Fuente:

• The Pi Machine: The most unexpected answer to a counting puzzle | C. Fraser.
  https://medium.com/@christopher.fraser/the-pi-machine-the-most-unexpected-answer-to-a-counting-puzzle-b365db558b12

pdp.

El Mar de la Tranquilidad, donde descendió el Eagle del Apollo 11.

La Luna es el objeto natural el cielo más cercano que tenemos.
El 20 de julio del ‘69, Neil Armstrong pisó su suelo siendo el primero en hacerlo.
Al respecto hay algunas discusiones.
Efectivamente, en esa fecha alunizó el módulo lunar Eagle de la misión Apollo 11, pero los astronautas no salieron del módulo sino luego de algunas horas posteriores al descenso. Según algunos, para cuando Armstrong lo habría hecho, ya serían las primeras horas del 21 de julio del ‘69.

Pero eso es un detalle menor.
Lo interesante es reconocer el histórico lugar en la luna, incluso a simple vista.
En Ella ha regiones de su superficie llamadas mares. Son regiones llanas formadas por la solidificación de la lava que brotó a través de fracturas en la corteza Lunar durante la juventud de nuestro Satélite.

Imagen publicada en Astronomía Sur

El descenso del Eagle se realizó en una región ubicada al Sur del Mar de la Tranquilidad.

Imagen crédito: Soerfm on Wikipedia

Este sitio puede ser observado a simple vista sobre todo en Luna llena, claro que sin los detalles que nos brindaría un telescopio.

Vista desde el Hemisferio Sur, la Luna parece mostrarnos la figura de un conejo con sus orejas levantadas y mirando hacia el Oeste; nuestra izquierda.

Luego, el sitio del descenso está en la parte inferior de la oreja del conejo hacia nuestra derecha.

Referencias:

• Apollo 11 landing site – The Sea of Tranquility (50th anibersary special).
  https://moonmonday.space/2019/07/15/apollo-11-landing-site-the-sea-of-tranquility-50th-anniversary-special/
  
• Mapa Lunar básico.
  http://www.astrosurf.com/astronosur/luna_mapa.htm

pdp.

Breve explicación del Enlazamiento cuántico, Computación Cuántica y… ¿Astronomía Cuántica?

Es bueno explicar algunos conceptos recurriendo a ciertas semejanzas.
Veamos el caso de la acción “fantasmal” a distancia o enlazamiento cuántico.
Según la Física Cuántica, las partículas no pueden tener cualquier valor (o configuración) de energía, sino valores determinados. O sea que están cuantificadas.
Un ejemplo sería el caso de un dado.
Un dado no puede mostrar cualquier valor, sólo puede mostrar valores enteros del 1 al 6; así, sus valores posibles están cuantificados.
Luego, una partícula puede tener cualquiera de los valores permitidos para su estado o energía, pero al momento de la observación converge al valor más probable de ellos y ese valor es el que observamos; Aquí es donde aparece la Paradoja del Gato de Schrödinger (La Paradoja del Gato de Schrödinger | P. Della Paolera, https://paolera.wordpress.com/2013/12/29/la-paradoja-del-gato-de-schrodinger/).
En el caso del dado, si bien todas sus caras tienen la misma probabilidad de mostrarse, al momento de observarlo converge al valor más probable según las condiciones de cómo haya sido arrojado.

El enlazamiento cuántico establece que cuando una partícula adopta una configuración, su amiga enlazada a la distancia adopta el mismo valor por la acción fantasmal involucrada en el enlazamiento. Eso se ha probado con fotones o haces de luz.
Se hizo pasar un haz de luz por una rendija y al proyectarse son sobre una pantalla mostró la forma de la rendija. Otro haz de fotones enlazados a los anteriores mostró la misma forma al ser proyectado sin pasar por la rendija (Imagen creada por entrelazado cuántico de fotones | P. Della Paolera, https://paolera.wordpress.com/2014/12/04/imagen-creada-por-entrelazado-cuantico-de-fotones/ ).

Sería como tener dos dados cuánticamente enlazados. Cada uno está tapado por un cubilete.

Crédito de la imagen: Nova Education (ver enlace a las referencias al pie de esta nota.)

Al sacudir uno de ellos sin tocar el otro, el dado en el interior comenzará a moverse. Si destapamos ambos cubiletes, ambos dados mostrarán el mismo valor. Debido a la acción fantasmal a distancia, el dado en el cubilete que fue sacudido le transfirió su valor al otro dado enlazado cuánticamente a él. De esta manera podríamos saber qué le pasa a una partícula lejana observando a su amiga enlazada cerca nuestro. Podría aparecer la Astronomía Cuántica, donde observando partículas cercanas podríamos saber qué está pasando del otro lado de la Galaxia, o… más allá.

Pero actualmente esto se aplica a la Computación Cuántica.
El bit es la unidad de información y equivale a 0 o 1, es decir Verdadero o Falso. Así podemos manejar información. Por ejemplo, necesitamos un bit pasa saber si mi vecino tiene un hermano.
Si tenemos un byte de 8 bits, tendremos 2⁸ combinaciones de estados posibles. Pero si tenemos un bit cuántico o q-bit, tendremos más estados posibles. Si nuestro q-bit está representado por nuestro dado, tendremos entonces 6 estados posibles. Un q-byte de 8 q-bits, en este caso tendría 6⁸ combinaciones, lo que nos permitiría manejar mayores volúmenes de datos. Si al alterar un q-bit, se altera casi instantáneamente su q-bit enlazado, estaríamos transfiriendo datos a gran velocidad y, algún día, hasta a grandes distancias.

Referencia:

• Bring “Spooky Action at a Distance” into the Classroom with NOVA Resources.
  https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/bring-spooky-action-distance-classroom-nova-resources/
  

pdp.

Le vida en la Tierra (¿está asegurada?)

Cuando pensamos en otros mundos, también pensamos en cómo podrían ser las formas de vida que puedan haber en ellos.
Por lo general se piensa en formas de vida exóticas y complejas, pero puede no ser sí. Pueden ser formas de vida simples y hasta en menor variedad que en Casa. Después de todo, la Tierra está en el mismo Universo que esos otros mundos y es posible que tengamos la mayor variedad y las formas de vida más exóticas, ¿por qué no?

Estudiar la evolución de la vida en nuestro Planeta, nos da indicios de cómo podría haber aparecido la vida en otros mundos, y hasta confirmar si los procesos de evolución dados en Casa son o no Universales.
En la Tierra, las especies más sofisticadas son también las más frágiles. Pero en esa sofisticación, está la capacidad de autoprotección y cuidado. Los Humanos, como cumbre de la evolución de la vida en este Planeta, somos muy susceptibles a cambios ambientales y a la acción de virus y bacterias. A cambio, tenemos la capacidad de responder oportunamente a lo que pueda afectarnos.

Si una forma de vida es capaz de desarrollar ciertas funciones, es porque en su genética está el desarrollo de estructuras que así se lo permitan. Luego, si las aves vuelan es porque en su genética está el desarrollo de alas. En nuestro caso, un cerebro complejo es la estructura de mayor funcionalidad que tenemos para sobrevivir.
Para sobrevivir, las formas de vida debieron (y deben) adaptarse a un ambiente cambiante, competir por espacio y nutrientes a veces escasos, y en algunas situaciones, afrontar o evadir enemigos naturales.
Las reglas básicas para que en la Tierra se hallan dado formas de vida asombrosas son sencillas. Todas están relacionadas con lo que se conoce como selección natural, donde sobrevive el más fuerte.

Cuando las formas de vida unicelulares se unieron en colonias, dieron origen a las formas de vida multicelulares. De esta manera, el colectivo se veía beneficiado con las habilidades de cada elemento. Todas aportaban sus virtudes y sus defectos. Así es como el colectivo resultaba beneficiado con la suma de habilidades y perjudicado por la suma de debilidades. En particular, las habilidades de algunos beneficiaban a todos y así, algunas formas de vida multicelular, que sumaban más habilidades que debilidades, pudieron adaptarse al medio y sus cambios.

Ilustración de formas de vida multicelular aparecidas hace unos 600 millones de años en la explosión de cámbrico – Crédito: GTTY

Las mutaciones aleatorias pueden alterar la estructura de una forma de vida.
En esa alteración, se puede ver beneficiada o perjudicada. Así es como una especie puede ganar habilidades para sobrevivir a los cambios del ambiente o para competir por nutrientes o espacio necesario para su desarrollo. Esto explica la desaparición de algunas especies y la aparición de otras en el lugar que éstas dejaron.
Esas mutaciones beneficiosas se pasan a la descendencia, lo que hace que esta versión mejorada de especie perdure por más tiempo.

La manera de reproducción también fue y es importante.
La reproducción implica generar más ejemplares de la misma especie. Las formas de vida de reproducción asexuada, simplemente se dividen, se copian a sí mismas. De esta manera se obtienen más formas de vida idénticas a la progenitora, con sus virtudes y defectos. Así, sobrevivirán hasta donde puedan hacerlo.
La reproducción que involucra sexo, implica el intercambio de código genético entre dos individuos de la misma especie. Eso genera diversidad genética. Los descendientes tendrán virtudes y defectos de sus progenitores. Aquellos que sumen más virtudes que defectos, serán ejemplares con mayores probabilidades de adaptación y supervivencia. Se puede decir que con la variedad se mejora la especie.

Hoy en día, todas las formas de vida se necesitan mutuamente en un delicado equilibrio.
En el mundo moderno en que vivimos, el Ser Humano provoca situaciones que son adversas no sólo para Él, sino también para otras formas de vida. ¿Pueden verse los errores que el Hombre comete a través de su inteligencia (contaminación, guerras, hambre) como un proceso de selección natural? ¿Sucederá esto en otros mundos o son más conscientes del daño que se pueden autoinflingir?
La mala alimentación y el uso de drogas produce daños neuronales irreparables. Esos daños son pasados genéticamente a la descendencia. Esto es para pensar.
Aquí se aprecia nuestra fragilidad. Estas cosas pueden haceros perder capacidades necesarias para sobrevivir, y luego, podríamos no adaptarnos y… desaparecer como especie dominante.

Referencia:

• What Was It Like When Life’s Complexity Exploded?, E. Siegel.
  https://medium.com/starts-with-a-bang/what-was-it-like-when-lifes-complexity-exploded-45ba80cfd7f6

pdp.

Los eclipses de Luna en Santiago del Estero.

Los eclipses suelen estar relacionados a creencias populares, muchas ancestrales.
En ellos, el Sol desaparece y la Luna se tiñe de rojo. En este último caso, eso se debe a que la luz del Sol dispersada por la atmósfera de la Tierra. En particular, la componente roja se desvía hacia el cono de sombra de nuestro Planeta y cuando la Luna entra en él, se ilumina de ese color.

A la larga lista de historias relacionadas con el eclipse de Luna, pertenece la de cómo un eclipse de ese tipo salvó a Colón. Los indígenas estaban cansados de Él y de su tripulación, por lo que decidieron no colaborar más con ellos. De ahí a la matanza hay un paso. Colón recurrió a un eclipse de Luna para amenazarlos con que la Luna enrojecería de ira si no colaboraban con ellos. Colón disponía de precisas cartas celestes (Conocer Ciencia, 23/jul./2008, Cómo un eclipse salvó a Cristobal Colón, https://pepascientificas.blogspot.com/2008/07/cmo-un-eclipse-salv-cristobal-coln.html).

El 21 de enero del 2019, se produjo un eclipse total de Luna.
En relación a este suceso, mi amigo Enrique Almada me comentó algo que prolonga la lista de creencias relacionadas con estos eventos.
Shunko, que en idioma quechua significa el más pequeño, es una novela del escritor, maestro y entomólogo Jorge Washington Ábalos (https://es.wikipedia.org/wiki/Shunko). En ella se narra la historia de una vieja costumbre de los habitantes de la Provincia de Santiago del Estero, Argentina.
Allí molían el maíz en morteros (https://es.wikipedia.org/wiki/Mortero_(utensilio)).
En los eclipses de luna, golpeaban los morteros para revivir a la Luna moribunda.
¿Continuarán con esa costumbre?

pdp.

¿Cuál es la mayor distancia esperada para un objeto en el Univesro?

El Año Luz (AL) es la distancia que recorre la luz en un año viajando a 300 mil Km./seg.
Así, si la luz de un objeto tarda en llegarnos cierto tiempo t expresado en años, decimos que está a una distancia dada por t AL.
Si el Universo nació hace unos 14 mil millones de años (13800 millones), un objeto nacido con Él y moviéndose a la velocidad de la luz estará a unos 14 mil millones de AL de nosotros.
Así, en primera instancia, esa sería la mayor distancia esperada para un objeto.

Galaxias distantes – Crédito: Hubble Team, Space Telescope

Pero resulta que los objetos no están quietos. Si su luz tardó t años en llegarnos, en ese tiempo se habrá movido otros t AL; luego el objeto más lejano podría estar a unos 28 mil millones de AL (27600 millones).
Pero hay objetos a unos 30 mil millones de AL, como por ejemplo la galaxia GN-z11 (https://es.wikipedia.org/wiki/GN-z11).

Cuando hablamos de altas velocidades como la de la luz, se dan efectos relativísticos. Uno de ellos es el conocido como contracción de las barras. A altas velocidades, las dimensiones en la dirección del movimiento se acortan, no así las perpendiculares a él.
Cuando medimos la distancia a un objeto lejano alejándose a gran velocidad, sucede este efecto. Si corregimos por Relatividad, la distancia es mayor. Luego, en este caso, la máxima distancia pasa a ser 3 veces la observada; así tenemos que la máxima distancia esperada sería de 41 mil millones de AL (41400 millones, es decir 3 veces 13800 millones).
Pero recordemos que el Universo se expande. Eso hace que nuestra “regla” quede fuera de escala porque ella no se estira con el espacio que mide. Así, ahora, la máxima distancia esperada es mayor aún. Pero queda algo más a tener en cuenta.

La curvatura del espacio-tiempo por la presencia de grandes estructuras masivas.
La distancia a gran escala, deja de ser la longitud de la recta entre dos puntos para ser la longitud de la curva que los une. Haciendo las cuentas involucradas, el resultado para la mayor distancia esperada es de 46 mil millones de AL.

Pensemos.
De esta manera, el Universo es de 92 mil millones de AL de “ancho”. La observación de la radiación de fondo en micro-ondas, originada en el Big Bang, está por todo el cielo. Eso indica que la luz recorrió todo el Universo desde que comenzó hasta Hoy.
Luego, recorrió el Universo de un extremo al otro, en el tiempo en que debía haber recorrido sólo la distancia a un extremo; o sea ¿cómo pudo la luz recorrer el doble de lo que podía haber recorrido en lo que va del Universo?
A esto se lo conoce como el problema de horizontes.
Tal vez la luz tenía una mayor velocidad en aquellos tiempos cuando todo comenzó (pdp, 24/nov./2016, El problema de horizontes, https://paolera.wordpress.com/2016/11/24/el-problema-de-horzontes-y-la-velocidad-de-la-luz/)

Referencia:

• If The Universe Is 13.8 Billion Years Old, How Can We See 46 Billion Light Years Away?, E. Siegel.
  https://medium.com/starts-with-a-bang/if-the-universe-is-13-8-billion-years-old-how-can-we-see-46-billion-light-years-away-db45212a1cd3

pdp.