dissabte, de juliol 25, 2009

Les fàbriques de la vida

Un 61% del nostre cos està format per Oxigen. Un 23% és Carboni, un 10% Hidrogen i un 3% Nitrogen.

Afortunadament, el nostre planeta és ple d’elements indispensables per a la vida. Però... d’on provenen aquests elements?

La frase “pols d’estrelles” no pot ser més afortunada.

L’interior dels estels, com el nostre Sol, són les fàbriques de l’univers, dins les quals es creen tots els elements que coneixem. La seva mort allibera el material fabricat, i enriqueix així el mitjà interestelar.

Veiem com funciona...

Tal com explicàvem a http://estelsiplanetes.blogspot.com/2009/05/la-estrella-que-nos-da-vida.html , els estels es formen quan la força de la gravetat fa que una gran massa d’hidrogen es col·lapsi sobre si mateixa.

A l’inici de l’univers, el Big Bang va crear l’hidrogen. És a dir, al començament, l’univers només contenia aquest element. Per què? L’hidrogen és l’element químic més senzill, format per un protó i un electró... res més senzill. L’enorme energia del Big Bang va fer que la “sopa” de protons i electrons inicial es condensés, donant lloc a l’hidrogen.

Això ho sabem per què s’ha estudiat molt intensament el soroll de fons, la radiació, que encara existeix en l’univers i que prové del Big Bang. Aquesta radiació ens diu quina era la composició de l’univers primigeni.


Quan una estrella es forma, la temperatura al seu interior augmenta progressivament, a mesura que l’enorme pes de la massa d’hidrogen es va col·lapsant per força de la gravetat. Arriba un moment en el què la temperatura a l’interior és tan gran que es posa en marxa la fàbrica: l’estrella comença a fusionar àtoms d’hidrogen, en una reacció nuclear, per a crear heli, que és el segon element químic més senzill.

Aquesta reacció nuclear produeix una energia immensa, suficient com per a contenir la caiguda del gas cap a l’interior i contrarestar la gravetat: l’estrella està en equilibri. Un dels subproductes de la reacció nuclear de fusió és la llum que ens arriba.

En el procés, que pot durar milers de milions d’anys, l’estel va consumint l’hidrogen del seu interior, i creant heli al voltant. Al cap d’un temps, falta hidrogen en l’interior per a poder seguir alimentant la fusió. L’estrella , en aquell moment, és una enorme massa d’hidrogen, amb un nucli molt ric amb heli.

Al baixar la intensitat de la fusió de l’hidrogen, l’estel es torna a contraure sota el seu enorme pes. En el procés, les capes exteriors de l’estrella s’expandeixen, com una contra-reacció.

En l’interior, comencen altres reaccions nuclears, a més de 100 milions de graus de temperatura, que mantindran viva a l’estrella encara uns quants milions d’anys més. En aquestes noves reaccions, es formen el Carboni, El Sodi, el Neó, el Magnesi, el Ferro, el Sofre, l’Oxigen, i el Silici, a base de fusionar elements cada cop més pesats (per exemple, El Sofre i el silici es fusionen formant Ferro).

Finalment, l’estrella no pot seguir suportant el ritme de fabricació.... i arriba la seva mort.

En funció de quina sigui la seva massa, l’estrella tindrà una mort apocalíptica, en forma de supernova. Sigui com sigui la seva mort, l’estrella deixarà anar gran part del material que ha anat fabricant al llarg de la seva vida... material que passarà a formar part de l’univers... disponible per a formar planetes, com el nostre, ... disponible per a fabricar vida.

I com ho sabem tot això?

Quan un feix de llum impacta contra un element (l’hidrogen, per exemple), es produeix un efecte característic de cada element, en el qual part de la llum és absorbida, i posteriorment re-emitida en una altra longitud d’ona (no donaré detalls aquí del procés, per a no complicar, però és un fenomen quàntic ben conegut) . De forma que si descomponem la llum que ens arriba (cosa que fan els aparells que s’anomenen espectrògrafs) veurem zones fosques i altres més lluminoses en posicions concretes, que ens delataran la presència de l’element en qüestió.


Es coneix com a espectrograma aquesta descomposició en colors, en la què s’observen zones obscures, i brillants, produïdes pels elements que han anat interactuant amb la llum. En el dibuix de l'exemple es poden veure algunes línies d'absorció (fosques) i altres d'emisió (brillants). Cada element químic produeix un espectre propi.

Com ja ens podem suposar, un cop hem explicat la composició de les estrelles i de l’univers, ja podem deduir que l'emprenta de l’hidrogen es troba en qualsevol radiació que ens arriba. Però, a més, detectem els demés elements amb aquest mateix mecanisme.

Així, podem “analitzar” la composició de les nebuloses que estan produint el naixement d’estrelles. I també analitzem les restes de les explosions de les supernoves. De forma que podem comparar la composició de les estrelles quan són joves, i quan es moren, veient així el canvi que han produït en el material que les va crear.

Pols d’estrelles.

Els nostres àtoms van ser fabricats fa milions d’anys dins d’una estrella. De la mateixa forma com el Sol està fabricant nou material que, un dia llunyà encara, deixarà anar a l’exterior, i, qui sap, passarà a formar part d’altres formes de vida en la galàxia.

dissabte, de juliol 18, 2009

La terrible fi de l'univers

El ritme d’expansió de l’univers ha anat creixent exponencialment els darrers milions d’anys. Ara, el ritme de l’expansió és molt evident, i ja està canviant per sempre el nostre univers, portant-lo cap a la auto-destrucció.

Fa mil milions d’anys que la imparable força de l’expansió de l’univers ha destruït les galàxies, separant per sempre els estels i superant a la força de la gravetat que les mantenia unides.

Un any abans de la fi de l’univers, ja no es pot parlar de sistema solar. Tots els seus cossos corren, accelerats, en una carrera frenètica, cap a l’infinit.

Una hora abans del final, la Terra explota, al no poder suportar l’enorme força d’expansió, que fragmenta al planeta en multitud de roques que, a la seva vegada, es van esmicolant i separant entre si a velocitats còsmiques.

Una bilionèssima de segon abans de la fi, la força de l’expansió acaba amb els àtoms, desgarrant-los i enviant protons, neutrons i electrons a velocitats properes a la llum cap al no res.

Arriba la fi de l’univers. No queda matèria. La mateixa expansió que va donar inici a l’univers, el Big Bang, ha acabat per destruir-lo, en una de les formes de destrucció més bèsties que es pot imaginar, i només en 100 mil milions d’anys.




Aquesta podria ser, segons algunes teories, la crònica de la fi del nostre univers. És el que es coneix com la teoria del “Big Rip”, que es podria traduir com la “el gran desgarrament”.

Se sap, des de 1929, que l’univers s’expandeix, la qual cosa ja va significar en aquell moment un gran descobriment, que canviava per sempre el concepte d’univers estàtic, permanent i etern que fins llavors s’havia propugnat.

De fet, el propi Einstein, que havia estat un convencut del concepte univers estàtic, va referir-se a aquesta creença, en descobrir-se l’expansió, com “la ceguesa més important de la meva vida”.

Però fa només 11 anys, al 1998, grups independents de científics descobreixen que aquesta expansió s’accelera, no és constant. Comença una revolució de teories i hipòtesi, que intenten explicar aquest comportament totalment inesperat. I és que resulta que no en tenim ni idea del què pot estar provocant aquesta expansió accelerada, quan els models tradicionals d’univers podien esperar, en tot cas, que l’expansió del Big Bang s’anés esgotant, frenada poc a poc per la força de la gravetat de la matèria existent en l’univers.

El Big Bang marca el moment zero del nostre univers. Uns brevíssims instants de super-expansió, en els què l’univers passa d’una mida infinetimal a les dimensions actuals. És el què es coneix com a “inflació”, i que pocs científics posen ja en dubte. En aquell moment, es crea la matèria que hi ha a l’univers, i s’inicia un procés fascinant que durà a la creació d’estrelles, planetes, ... i vida!

Encara avui en dia podem “escoltar” el “soroll” de fons del Big Bang, uns 14 mil milions d’anys després. (això és al·lucinant! En parlarem un altra dia... el “soroll del Big Bang”... que hem pogut medir, i que ens ha donat moltíssima informació sobre l’origen de l’univers)

Avui, es parla, en la comunitat científica, de “l’energia fosca” (“dark energy”), que seria la causant d’aquesta expansió, cada cop més forta, capaç de vèncer a la resistència de la gravetat. Però, què és exactament l’energia fosca?

La veritat és que no es té gaire idea. Algunes teories apunten que seria una energia inherent a l’espai, l’equivalent a una “energia de l’espai buit”. Molt complicat d’entendre.

El què si sembla clar és que si l’expansió es segueix accelerant, sigui quina sigui la causa, el destí de l’univers sembla, inevitablement, fatal.

S’està treballant en aparells fascinants, que seran capaços de medir el ritme d’expansió de l’univers en temps real! Aquests instruments estaran preparats en unes desenes d’anys, i després d’uns altres 10 anys de funcionament s’espera tenir ja els primers resultats. Això serà cap al 2040.

Amb aquestes mesures, es pretén entendre més la dinàmica d’expansió, i poder destriar la teoria que ens ho expliqui. I poder “descobrir” què és l’energia fosca, si és que existeix de debò.

I saber així com serà el final de tot.

divendres, de juliol 10, 2009

Altres formes de mirar l'univers: coses extraordinàries que s'amaguen als nostres ulls!

Imaginem-nos que estem mirant, de lluny, un petit incendi que fa estona que crema en una muntanya. De dia, hem vist el foc, les flames, i el fum, i a partir d’aquesta informació hem pogut més o menys fer-nos una idea de la dimensió de l’incendi: gran o petit, cap a on es mou, etc.

Durant el dia, l’incendi s’ha anat apagant. Ja no veiem flames, i quasi gens de fum. De la nostra informació visual, tornem a fer deduccions: si s’ha apagat completament o no, per exemple. I també hem “perdut” alguna informació: sense flames, ara no podem dir res sobre la dimensió de l’incendi. És massa lluny com per poder veure el terreny cremat, i ens guiem per la informació de les flames... que ara ja no veiem.

La foscor de la nit ens porta una altra imatge: ara veiem clarament la lluentor de les brases de l’incendi, i el perfil de la zona cremada es dibuixa en l’horitzó quasi perfectament. Les brases també hi eren, també brillaven de dia, ... però simplement no hi havia les condicions necessàries com per a poder-les veure.

Aquest exemple senzill ens pot ajudar a entendre el següent: en astronomia, la llum que ens ve dels objectes (estrelles, planetes, nebuloses, etc.) és NOMÉS una (petita) part de la informació que podem rebre, si generem les condicions favorables.

La radiació electromagnètica és l’únic portador que tenim d’informació de l’univers. No ens serveix el só (que com sabem necessita un mitjà per a transmetre’s, com ara l’aire o l’aigua). Només tenim la radiació electromagnètica... i part d’aquesta radiació és la LLUM.

En definitiva, la llum és la part de la radiació electromagnètica que els nostres ulls i cervell poden interpretar. Interessant, oi? Vol dir que, per a altres espècies, o altres formes de vida, poden existir parts de radiació que funcionen per ells com a “llum visible”.


Total, que si ens centrem en l’observació de l’univers només utilitzant els nostres ulls (els telescopis no són res més que ulls més potents), veurem NOMÉS la part de radiació electromagnètica que correspon a la llum visible, perdent-nos d’aquesta forma molta informació de l’objecte que volem observar, informació que potser és radiada fora del rang que correspon a la llum.


En el dibuix, podem veure que la llum visible és una petitíssima part en l'espectre de radiacions.


Igual que passava en l’exemple de l’incendi. Aquest, està emetent en forma de llum visible, i en forma de radiació infraroja, que “veiem” de nit, en forma de lluentor de les brases, i que “notem” si ens apropem en forma d’escalfor. I, en el cas de l’incendi, és precisament aquesta forma de radiació la que ens acabava proporcionant més informació sobre l’àrea cremada.

Fa anys ja s’està estudiant intensament l’univers utilitzant “altres ulls”, capaços de “veure” més enllà de la llum visible.

Radiotelescopis (per a analitzar la part de radiació de baixa freqüència), els telescopis d’infraroig (que no estan a la Terra, sinó que els tenim en òrbita per a evitar la interferència de l’atmosfera en aquest tipus de radiació), els telescopis de raig X i els detectors de radiació d’alta freqüència (raig gamma, també aparells que els tenim fora a l'espai), etc.

Avui estem “mirant” a l’espai amb mols primes, de moltes formes. Cada una ens aporta informació diferent, complementària.

Així hem descobert coses tan sorprenents com que en el univers encara se “sent” el “soroll” de fons del Big Bang (que va passar fa uns 14.000 milions d’anys!); o hem pogut detectar forats negres “veient” la radiació d’alta freqüència que la matèria que cau al forat negre, a velocitats properes a les de la llum, per a desaparèixer per sempre, desprèn a l’accelerar-se extraordinàriament.
(com a exemple, veieu la mateixa fotografia d'una part del cel, feta amb un telescopi ordinari, i feta amb un telescopi preparat per a "veure" en infraroig)


Tot i la sofisticació dels instruments, però, només cal fixar-se en l’expressió de la cara d’un nen la primera vegada que veu els anells de Saturn per a adonar-se’n que serà difícil que cap aparell o forma d’estudiar l’univers superi l’emoció i satisfacció que ens produeix la parella ull-llum.

dimarts, de juliol 07, 2009

El nostre company AX observa l'estació espacial amb prismàtics! Llegiu com va trobar les dades

És per mi una alegria donar pas al primer article escrit per un seguidor del blog. Mireu el què es pot fer amb una mica d'interès i ganes!
Gràcies AX per compartir-ho amb nosaltres! (i n’esperem més d’articles!)

Fins fa ben poc jo era un d’aquest ciutadans anònims que van pel món sense mirar al cel. Mai havia pensat que els estels eren reals. Més aviat eren puntets que animaven i enlluernaven el cel, d’aquest món immens que era la terra. És a dir, pur decorat.

Va ser JAC qui em va ficar en aquest món mitjançant el seu entusiasme i la meva curiositat. És a dir, que vaig caure de cop en aquest immens univers de planetes, estels, nebuloses, asteroides, forats negres, espectroscopis, telescopis, i naus espacials ... i he arribat a la conclusió de que em faltaran anys per poder pair una mica tants misteris.

El cas és que em vaig fer amb un telescopi d’oferta amb una pinta fantàstica, i amb un dispositiu que l’hi permet orientar-se i apuntar a qualsevol fenomen que brilla al cel. El problema és que te un mirallet petit i no es veu gaire més que amb prismàtics. Però jo, que soc aprenent de primer any, ja he descobert que, per mirar al cel, és millor una bona hamaca que un telescopi com el meu.

Per Sant Jordi, un bon amic em va fer arribar un llibret d’astronomia, que no va fer res més que incentivar encara més la meva curiositat. De manera que vaig començar a mirar al cel quan el temps ho permetia, i quan no, em ficava a la Internet escorcollant blogs i planetes , veient increïbles fotos, i descobrint cada cop més la magnitud de la meva ignorància. (Us recomano en el Google Earth escorcollar Mart. Es impressionant!!)

Des de les hores, el meu pas per aquest blog és obligat, perquè sempre he trobat temes per pensar i per aprendre, ... i sobre tot una mica d’ambient.
El cas és que l’altra nit vaig entrar a l’adreça http://spaceflight.nasa.gov/realdata/sightings/, que la NASA posa a disposició dels navegants que tinguin interès en conèixer l’òrbita de la estació espacial. I jo, que havia seguit amb interès el llançament de la nau que tenia de reparar el Hubble, vaig decidí provar. De manera que vaig introduir el país (Spain) i desprès la ciutat (Barcelona) i em va sortir la llista complerta d’òrbites.
Vaig veure que el dia 5 de Juliol a les 5:45 AM tindria 5 minuts la estació espaial davant els meus ulls. I el que per mi era important, a uns 40º d’altitud -tinc una magnífica muntanya davant de casa al Nord, al Est la casa del veí, al Oest uns esplèndids arbres i al Sud la meva pròpia casa-.

A la llista deia que sortiria a 10 graus al NW i que desapareixeria a uns 10 graus al ESE. I vaig sortir al jardí per imaginar-me el trajecte, repassant-ho una i altra vegada perquè sabia que només tindria una oportunitat.

No calia despertador. A las 5 vaig tenir prou. Mirava el rellotge mentre en feia vàries preguntes: L’hora de la llista estarà ben calculada? La llum em permetrà divisar bé la plataforma? Hauré calculat be els 40º? I vaig orientar el meu telescopi cap el punt de sortida i al vaig posar a 40º, però només per marcar el punt, perquè a la velocitat que creuaria era millor fer servir els prismàtics.

I de cop. Sense avisar. Però a l’hora en punt, un puntet blanc començà a creuar el cel justament des del lloc previst i en la direcció descrita a la llista. No hi havia dubte!! Era la plataforma espacial!! La velocitat era semblant a la d’un avió. Només que distava uns 380 km. – si no estic errat- de la terra. Em vaig emocionar. Era la primera “cosa” estranya que jo veia al cel. Era com descobrir un cometa –que diria en JAC-.

No em vaig perdre ni un segon dels 5 minuts que em van semblar segons.
I mentre la resta de la família dormia, ... i donat que no ho podia explicar a ningú, em vaig ficar en aquest blog, convençut de que un o altre m’entendria.

AX

Estels i Planetes

TOP