El meu tercer llibre ja és una realitat: 100 qüestions sobre l'univers

Era finals d'abril de l'any passat quan em contactava Cossetània Edicions per a proposar-me el projecte d'aquest llibre.

La veritat és que em va costar molt poc entusiasmar-me amb la proposta. La col·lecció de Cossetània "De Cent en Cent" és molt atractiva. Llibres com ara "100 preguntes de química quotidiana", "100 gens que ens fan humans", o "100 preguntes de física", per anomenar-ne alguns, tenen en comú el format de presentar 100 capítols curts, d'una o 2 pàgines cada un, que, a més, poden ser consultats sense seguir obligadament un ordre. Llibres adreçats a tots els públics.

La temàtica seria l'univers, i de seguida el meu cap va començar a imaginar-se el contingut. Parlaria del Big Bang, de tota la seqüència de desenvolupament de l'univers. De la creació de l'espai i del temps. De l'expansió. De quina forma i dimensió té el nostre cosmos.

També dels objectes que hi habiten. La vida de les estrelles. Les galàxies. Els planetes. Incloent, per suposat, els objectes més espectaculars coneguts: estrelles de neutrons, i forats negres.

Ah! I no hi faltaria parlar de la vida. De la seva aparició, de les seves circumstàncies. De si en pot haver a altres llocs, i on i com l'estem buscant.

Com és habitual, hauria de trobar un equilibri entre la precisió científica, a la que estic obligat, i la divulgació, evitant plantejaments excessivament complexos i fent quelcom atractiu pel públic amb independència del seu grau de formació.

―Som-hi doncs! ―vaig dir-li al Jordi Ferré, director de Cossetània després de 2 minuts d'escoltar-lo―. Quan l'haig de tenir a punt?

Em va explicar que depenia de l'objectiu. Si aquest era Sant Jordi de 2018, la redacció del llibre havia d'estar finalitzada a... finals de setembre! Això em donava només 4 mesos (l'agost seria fora, en un viatge ja compromès).

M'hi vaig posar immediatament. Robant temps d'aquí i d'allà, no oblidem que tinc les meves obligacions professionals que ocupen la major part del dia, i també una família. Però quan una cosa t'il·lusiona, fas mans i mànigues per tirar-la endavant. Els vespres després de sopar es van convertir, durant aquells mesos, en fàbriques de filar idees i cosir textos. Novament, amb tot el suport i comprensió de la família.

De seguida em vaig adonar que una de les dificultats del llibre era ser capaç de condensar, de crear qüestions que poguessin ser desenvolupades en molt poques pàgines cada una. El fre en alguns moments vaig haver de pitjar, ho confesso, per a replantejar aquella part de text. La línia de pensament escollida no era bona si obligava a allargar excessivament el capítol.

I així, en els tranquils i silenciosos vespres de casa, entre lletres varen trobar el seu lloc tot un seguit de curiosos i fascinants protagonistes i esdeveniments. Una setmana de 7 dies que condensa tota la història de l'univers. Les teles elàstiques que algú desconegut estira, i el misteriós  globus que s'infla. El genial, però humà després de tot, Einstein. Els rellotges de Dalí, flonjos, i que mesuren el temps com volen, i els 2 bessons, que envelleixen a ritme diferent. El gran ballet rus Bolshoi. La desesperant buidor de la natura. Unes culleradetes de cafè que pesen tones. La bèstia temible, que amenaça en devorar tot el que s'hi apropi. Els satèl·lits espies de la guerra freda i el seu inesperat descobriment. Una fórmula per a calcular civilitzacions.

I nosaltres. Sí, tots nosaltres. També hi sortim. Perquè, m'ho haureu sentit dir més d'un cop a les conferències, l'univers és la nostra història. És on trobem els nostres orígens. Tot allò que ens fa extraordinaris, el préstec de la natura. Dins nostre batega el record del moment zero, parts de nosaltres que es van forjar fa 13.800 milions d'anys. I dins nostre segueixen vivint astres que van existir i que varen morir per a que avui poguéssim ser aquí.

Vaig prémer la tecla de guardar, per darrera vegada, a començaments de setembre. Una setmana per a un parell d'enèsimes lectures, i el projecte a llibre va volar a través de la xarxa fins a Valls, on Cossetània hi té la seu.

Ara, "100 qüestions sobre l'univers" ja és una realitat.

Del Big Bang a la cerca de la vida.

Visca el veritable novè planeta!

A ell li és absolutament igual el que diguem els humans, amb la nostra mania d’ordenar-ho tot. Segueix orbitant orgullós en els confins del nostre Sistema Solar. I ens ha deixat bocabadats després de la visita que li va fer l’any 2015 la sonda New Horizons.

Jo vaig estudiar Plutó com a planeta, molt abans la Unió Astronòmica Internacional el degradés a la categoria de planeta nan. A la nostra imaginació, sempre ens ha evocat la frontera. El regne gelat i erm des del qual el nostre potent Sol no és més que una petita boleta que a penes escalfa.

Plutó era el darrer gran cos del Sistema Solar que quedava ver visitar. Els plans de la NASA venien de lluny, però malauradament les retallades econòmiques s’hi van cebar.

Començat el concurs d’idees, la indústria va veure, l’any 2000, com l’agència espacial nord-americana cancel·lava el projecte. Varen ser moltes les protestes, tant d’empreses (afectades, diguem-ho tot, pels seus interessos econòmics) com també de la comunitat científica i del públic en general.

La NASA va rebre més de 10.000 cartes de protesta, segons explica un dels pares de la missió que finalment va guanyar, el científic S. Alan Stern, a la revista Scientific American. Sembla que fins i tot un adolescent es va creuar el país de punta a punta per a presentar-se en persona a les oficines de la NASA demanant la reconsideració.

Finalment, la NASA va acceptar anar endavant amb una missió a Plutó a finals d’aquell mateix any 2000. Els projectes a presentar, però, havien d’ajustar-se a uns pressupostos molt reduïts.

Enviar una missió tan lluny (més de 5.000 milions de quilòmetres) no és cosa fàcil, ja us ho podeu imaginar. Una comparació que he llegit m’ha deixat impressionat: és com llençar una pilota de golf de Los Angeles a New York, i fer forat en un cop! Tot plegat encara més difícil si s’ha de fer amb pressupost reduït (exagerant una mica, vindria a ser com dir amb un pal de golf de plàstic).

L’equip guanyador va presentar una proposta en la que la sonda hivernaria la major part del camí (10 anys) per tal d’estalviar nòmines dels equips gestors a la Terra. Amb el pressupost disponible, la missió consistia en el que s’anomena un “fly-by”, és a dir, passar a tota velocitat prou a prop com per a poder estudiar el planeta, però sense entrar en òrbita i quedar-s’hi (entrar en òrbita, venint d’un viatge interplanetari, requereix grans capacitats d’ajustament de l’òrbita, de frenada, que vol dir motors i combustible. Diners, en altres paraules).

Poc després de ser adjudicat el projecte, l’any 2001, els polítics varen tornar a cancel·lar-lo! Allà va començar tot un moviment de pressions per part de grups científics per a intentar salvar la missió. Ara, vist en perspectiva, tot això em fa somriure, ja que estem parlant d’una missió que va costar uns 780 milions de dòlars, una de les més barates i equivalent a 3 o 4 avionets de fer la guerra dels que els nostres exèrcits fan gala.

Afortunadament, la missió va tirar endavant. Amb molta pressió, això sí.

I així va ser que vàrem passar per Plutó, el 14 de juliol de 2015. I pels seus satèl·lits.

I què hi vàrem trobar?

Sorpreses totals. No podia ser d’una altra manera, i sembla que sigui la forma que Plutó té de passar-nos la ma per la cara.

Esperàvem trobar un cos geològicament mort. A la Terra, la tectònica de plaques, i el vulcanisme, funcionen gràcies al calor existent a l’interior del planeta. La teoria diu que, per a que un planeta pugui conservar aquest calor després de més de 4.500 milions d’anys de la seva formació, ha de tenir una mida mínima. Fabrica un objecte més petit que aquest mínim, i el planeta es refredarà en un parell de milers de milions d’anys.

Plutó és fascinantment actiu geològicament, cosa que no esperàvem degut a la seva petita mida (només 2/3 parts la de la Lluna). Sabem que és actiu, o al menys ho ha estat en els darrers milions d'anys,  perquè ens va ensenyar grans planures sense rastre d’impactes de meteorits, la qual cosa implica que aquesta part de la superfície ha estat renovada recentment. Quina és la font de calor que permet aquesta activitat? No ho sabem.

Ens va ensenyar, també, enormes glaceres, formades per gel d’aigua i per nitrogen sòlid. Canons. Una atmosfera, molt feble, això sí, però una altra sorpresa total per la mateixa raó de la seva petita dimensió. Evidència de casquets polars.

Les imatges capturades són espectaculars. Durant les hores que la New Horizons va estar de pas, els seus instruments varen funcionar a tota pastilla i perfectament. La quantitat de dades recollides va ser brutal. Tant que s’estan analitzant encara ara, i es trigaran anys en fer-ho completament.

New Horizons va passar a prop, també de Charon, el satèl·lit més gran dels 5 que té Plutó. Per si mateix, Charon ja mereix un capítol a part. Un món totalment diferent a Plutó. Un cos que geològicament va morir fa uns 4.000 milions d’anys. Però que abans de fer-ho, amb molt poc temps, va desenvolupar glaceres, canons molt profunds i muntanyes.

Com deia, trigarem molt de temps en poder analitzar en detall totes les dades. Mentre tant, la New Horizons, aquella missió que semblava condemnada a l’oblit en els calaixos de la NASA, ha obtingut una segona vida, i s’ha decidit prolongar la seva tasca.

Els seus sistemes funcionen a la perfecció, i s’ha fet un mínim consum de combustible de maniobra. Així que els gestors de la NASA li han encomanat a aquest explorador intrèpid que, en el seu camí cap a les afores del Sistema Solar, es trobi, l’1 de gener del 2019, amb l’objecte 2014 MU69, un cos que orbita el que s’anomena cinturó de Kuiper. Serà l’objecte més llunyà mai estudiat, i es considera que ens pot donar claus importants sobre la formació del nostre Sistema Solar.

A part d’aquest objecte, l’equip responsable diu que d’aquí a l’any 2021 la New Horizons passarà relativament a prop de més de 24 objectes del cinturó de Kuiper. Així que els rius de dades estan assegurats si tot funciona com fins ara.

I és que l’exploració de l’espai paga la pena, sens dubte. Ens il·lusiona a tots, i necessitem il·lusió. Ens uneix, per sobre de nacionalitats i d’idees. Ens ensenya. Ens sorprèn. Ens fa sentir exploradors, que, per altra banda, és el que realment som (i si no, mirem la història de la humanitat i el repte constant que hem fet a tot allò que no enteníem).

Més enllà que aquestes raons, ja per sí soles importants, l’exploració de l’espai ens ha de donar les pistes del nostre origen. De com ens vàrem formar. D’on va sortir la vida a la Terra. On està el nostre bressol.

També, per si tot això fos poc, comença a marcar el camí per a l’explotació futura dels recursos del Sistema Solar, quan s’esgotin els del nostre planeta. O és que pensem que la mineria d’asteroides o d’altres cossos es farà de forma improvisada, d’un dia per l’altre?

En fi. Que visca l’exploració de l’espai. Visca la New Horizons.

I visca Plutó. Diguin el que diguin, el veritable novè planeta.

Potser vàrem néixer així?

La nebulosa de la Rosetta és una espectacular i gegantina maternitat d’estrelles. La fotografia que vaig fer fa uns dies em serveix d’inspiració per a explicar com va ser, potser, el naixement del Sol i de la Terra.

Tot comença quan algun dels enormes núvols de gas i pols que abunden en els braços espirals de moltes galàxies es posa en moviment. Com està passant dins la Rosetta.

L’espai que hi ha entre les estrelles està format bàsicament per gas hidrogen, l’element químic que es va formar en el Big Bang i que és el més abundant a l’univers. Aquest gas està “contaminat” per altres components, com ara heli (també format durant els primers sospirs del cosmos, i tot allò cuinat amb paciència dins les anteriors generacions d’estrelles -és a dir, tota la resta d’elements químics, incloent l’oxigen, el nitrogen, el carboni, el ferro, ...). Part d’aquests components s'han agregat format microscòpics grans de pols.

No sabem ben bé què és el que posa en moviment el núvol. Podria ser l’explosió d’una supernova propera. O la pertorbació provocada pel pas d’una estrella. O simplement per la compressió natural generada per la rotació de la galàxia. Sigui el que sigui, les molècules del gas comencen a apropar-se mútuament, per efecte gravitatori.

Tot i que a les imatges, com la de la nebulosa Rosetta, aquests núvols semblen densos, no ho són gens. Són extraordinàriament febles, tant que estan més buits que el millor dels buits que podem fabricar als nostres laboratoris! Si fóssim dins del núvol, ni el veuríem, i si no fóssim curosos podríem arribar a concloure que allà no hi ha res en absolut. La lluentor que veiem és provocada perquè aquest tènue gas és excitat per la intensa radiació de les joves estrelles recent nascudes, i emet llum.

El gran núvol està molt fred, a escassos graus sobre el zero absolut (estem parlant de temperatures de l'ordre dels -260 graus C). Aquesta és una condició indispensable per a que la màquina de formar estrelles pugui funcionar, ja que la temperatura es tradueix en moviment de les molècules de gas i, per tant, en un efecte contraposat al treball d’apropament que intenta fer amb tant d’esforç la gravetat.

El núvol es fragmenta, al comprimir-se unes regions més ràpidament que d’altres. En algunes parts es van formant grumolls, que es desagreguen de la resta alhora que es contrauen lentament. De cada un d’aquests grumolls acabaran naixent desenes o centenars d’astres.

Poc a poc, però inexorablement, el gas i pols es va concentrant, formant grans discos que giren i s’aplanen. Giren perquè la natura obliga a que si quelcom gran té algun moviment de gir, quan aquest quelcom es fa petit, ha de seguir girant però ara molt més ràpidament (recordeu la imatge d’un patinador que gira, i de sobte recull els braços i es dispara la seva velocitat de gir sense haver de fer cap esforç?). El gir ajuda a que el disc s’aplani.

Cada disc generarà, si tot va bé, una estrella, un Sol. I al voltant seu, planetes.

En menys de 100.000 anys, ja s’ha concentrat suficient material al centre del disc per a que allà s’identifiqui una gran bola, l’embrió de l’astre, anomenat protoestrella en aquesta fase. Brilla perquè està calenta, no pas encara perquè generi llum a partir de reaccions nuclears, com sí que farà passats uns milions d’anys.

La calor s’ha generat a partir de la contracció del disc. Tal com el material ha anat caient, per gravetat, cap al centre, la temperatura allà ha augmentat a milers de graus (físicament diríem que hi ha hagut una conversió d’energia gravitatòria en tèrmica). Ara la temperatura ja no és obstacle, ja que la protoestrella té suficient poder d'atracció com per a poder vèncer el moviment de les partícules.

En aquesta primera fase de la vida, les estrelles són com els humans jovenets: inestables, impredictibles, esbojarrats (alguns ho seguim sent molt després!). Segueixen atraient material, cada cop més fortament, però no poden acumular al ritme que atrauen, de forma que també expulsen grans quantitats de gas mitjançant dolls.

Cap als 3 milions d’anys, més o menys, la protoestrella comença a calmar-se. Mentre tant, en el disc han seguit passant coses. El material que no ha caigut cap al centre s’ha anat acumulant, a base d’impactes. Primer formant minúsculs granets. Després, pedres. Més tard, roques. Lentament, el disc ha començat a fabricar planetes i altres cossos, en un procés caòtic, ple de col·lisions. És la llei del més fort. Els projectes a planetes més grans escombren, engoleixen, als més petits que es troben suficientment a prop.

La temperatura prop del centre del disc és massa gran com per a que els components més volàtils, com ara el gas o fins i tot l’aigua, puguin acumular-se, de forma que allà, a l’interior del disc, es formen majoritàriament móns rocosos. Més enllà, en les regions fredes del disc, els planetes creixen fins convertir-se en gegantines boles de gas i aigua. I els objectes menors i rocosos que es formen en les regions més externes retenen grans quantitats d’elements volàtils, inclòs de nou l’aigua.

Amb tot això, el disc ha anat quedant endreçat, el material acumulat formant milions d’objectes, des de planetes a asteroides i cometes.

Poc després, la temperatura a l’interior del projecte d’estrella arriba als 15 milions de graus. És el moment en què comença la fusió nuclear de l’hidrogen al seu interior. És la màquina que fabricarà energia durant la major part de la vida del nou astre, i que permetrà que aquest quedi en equilibri contrarestant la pressió de la gravetat que el pressiona cap a dins. Ha nascut, finalment, una estrella.

El nou Sol genera, especialment en aquestes primeres fases, un fort vent estel·lar. Un vent format per l’emissió de partícules que s’escapen a gran velocitat. Aquesta emissió, conjuntament amb la radiació electromagnètica generada per l’estrella, dissipa el gas que queda en l’enorme disc, aturant, així, el creixement dels planetes gasosos.

En la imatge de la nebulosa de la Rosetta es pot apreciar l’efecte de la pressió de les emissions de les joves estrelles recent nascudes. Creant, per exemple, la gegantina cavitat en el centre del núvol. Formant, també, pilars i formacions retorçudes en moltes parts de la nebulosa, allà on s’han format grumolls que nodreixen a centenars de noves estrelles.

Només podem apreciar les estrelles ja formades i que s’han desempallegat dels discos de gas i pols que les envoltaven. Però amagades dins la nebulosa hi ha centenars, potser milers, de Sols en etapes més infants, que encara no podem distingir.

Al voltant de cada un d’aquests puntets, d’aquestes estrelles, s’han format probablement planetes de tot tipus. Massa lluny com per a poder-los veure, es confonen dins el diminut píxel de llum que rebem del seu Sol.

Fa uns 4.700 milions d’anys, el nostre Sol, així com la Terra i els demés planetes del Sistema Solar, varen néixer d’un dels grumolls que es van posar en moviment dins un gran núvol de gas i pols.

Potser dins una enorme nebulosa, com la Rosetta.

I potser, des de milers d’anys llum de distància, algú ho va fotografiar. Sense sospitar que al voltant d’un d’aquells petits punts la natura escolliria un món rocós i inicialment erm per a carregar-lo d'aigua mitjançant impactes d'asteroides i escriure un capítol brillant de l’experiment de la vida.

Vols evaporar-te dins un forat negre?

No hi ha dubte que els forats negres constitueixen els objectes més espectaculars i alhora enigmàtics de l'univers.

En aquest article, anem a precipitar-nos cap a alguns d'ells, amb la nostra imaginària nau. Ja us aviso que el final no serà agradable, i ens evaporarem.

Deixeu-me, abans, recordar què són aquests objectes. Un forat negre és una regió de l'espai en la que es compacta tanta massa que la gravetat que exerceix fa que absolutament res, ni tan sols la llum, pugui escapar un cop hi ha entrat.

Ho intento explicar més fàcil. Si ens imaginem l'espai (temps) com una tela elàstica, i hi posem una bola pesada a sobre,veurem com la tela s'enfonsa, es deforma. Segons la relativitat general d'Einstein, la millor teoria física de què disposem per explicar la natura a gran escala, això seria, justament, la gravetat. En el cas dels forats negres, la seva densitat, és a dir, la concentració de massa, és tan brutal que enfonsaria aquesta tela imaginària fins a trencar-la per sota, de forma que tot el que hi caigués no en podria tornar a sortir.

He emprat la paraula temps en parèntesi, quan m'he referit a la tela de l'espai. Hem d'entendre que la massa no tan sols deforma l'espai tal i com el coneixem, sinó també el mateix temps, que deix de ser aquella entitat fix i immutable amb la que hem crescut, per transformar-se en quelcom elàstic (no batega igual de ràpid el temps aquí, a la superfície de la Terra, per exemple, que a 20.000 quilòmetres d'alçada, o que a la Lluna).

Els forats negres tenen el que es coneix com l'horitzó d'esdeveniments. Vindria a ser la frontera, el lloc a partir del qual ja res escaparà. Tal com Stephen Hawking ho descriu: és com intentar no caure per les cascades del Niàgara. Remes amb força per escapar, i potser ho aconseguiràs. Però si t'arribes a apropar just al límit, allà on l'aigua es precipita cap avall, ja res podrà salvar-te. Hauràs creuat l'horitzó d'esdeveniments.

Coneixem varis tipus de forats negres, en funció de la seva massa. Així, en llibertat (parlo d'ells com si fossin bèsties) en trobem de supermassius (enormes, amb masses superiors als milions de Sols) i d'estel·lars (amb la massa equivalent a una estrella). Però és curiós que no n'hem detectat cap de rangs diferents: per exemple de mides intermèdies, o fins i tot mini-forats negres. No hi hauria d'haver cap impediment físic per a l'existència de forats negres de tota mida i rang de masses. Però no els hem trobat. Potser no abunden els processos que els generen.

Molt bé. Preparats? Anem a caure dins un forat negre supermassiu. Sorprenentment, de les experiències que viurem imaginàriament a continuació, la del forat negre supermassiu serà, com ara veurem, la menys traumàtica. Tot i que el final serà, em temo, el mateix.

Els forats negres supermassius viuen en el centre de moltes galàxies, inclosa la nostra Via Làctia. Són enormes monstres, que empaqueten desenes, centenars, o milers de milions de vegades la massa del Sol. Desconeixem com s'han format. Podrien ser habitants de poc després del Big Bang, o podrien haver crescut posteriorment a base de devorar matèria.

El forat negre que ara atrau la nostra nau té una massa d'un milió de Sols (petit dins del regne dels supermassius), i una mida, fins al seu horitzó d'esdeveniments, de 2,7 milions de quilòmetres. Allà, la gravetat és quasi 2 milions de vegades la de la Terra!

Tal com ens apropem, la  nau s'accelera sota l'atracció poderosa del gegant. La notem des de distàncies superiors a l'any llum. Des d'uns 4 bilions de quilòmetres, la gravetat que exerceix ja és equivalent a la que tenim a la superfície del nostre planeta. Però com que som en caiguda lliure a través de l'espai, suposant que no xoquem contra cap objecte, no notem aquesta atracció, i dins la nau flotem ingràvids tan tranquil·lament.

Ens movem cap a una regió fosca de l'espai. Al seu voltant observem les estrelles de fons, tot i que la seva llum està deformada, fent com uns bonics i espectaculars arcs al voltant de la regió fosca, el forat negre.

Com deia, l'horitzó d'esdeveniments, el punt de no retorn, està situat a uns 2,7 milions de quilòmetres del centre del forat negre. Allà no hi ha cap cartell que ens ho indiqui, i el creuem a tota pastilla sense notar absolutament res. Fixeu-vos: a pesar de la increïble gravetat (milions la de la Terra), i per tant de la inimaginable velocitat que portarem, com que som en caiguda lliure, igual com dins un ascensor que ha trencat el cable i cau, no notem res.

Tot i això, el nostre destí ha quedat segellat al traspassar la frontera. Tot semblarà igual, només que ja no veurem la llum de les estrelles. Tot és fosc.

Resulta que hem deixat una nau bessona en òrbita estable al voltant del forat negre, de forma que pot observar tot el procés. Ens haurà vist caure cap al centre, guanyant més i més velocitat. S'haurà horroritzat al percebre com la nostra nau era estirada i retorçuda. Però sorprenentment tal com ens hem apropat a l'horitzó d'esdeveniments, el nostre moviment s'haurà alentit i, finalment, congelat.

L'observador veurà com no arribem mai a creuar completament l'horitzó d'esdeveniments, i la nostra nau es desfarà lentament en aquell punt. Pensarà "s'ha acabat! El meu company és mort".

Per ell, som morts. Retorçats i estirats. Però en realitat som encara vius, caient cap al centre, passat l'horitzó d'esdeveniments. Per suposat, no podem dir-li, ja que cap senyal que enviem podrà escapar cap a fora.

Molt poc després d'aquest pensament, ens aproparem al centre, anomenat singularitat, i allà s'acabarà tot per nosaltres. Els àtoms que formen la nau i el nostre cos seran, ara sí, estripats i passarem a formar part per sempre més del forat negre.

Tornem a fer l'experiment, però aquest cop caurem cap a un forat negre de tipus estel·lar, el resultat de la mort d'una estrella gran. Serà un forat negre de massa equivalent a 2 Sols.

Aquest escenari és més terrible per a nosaltres. En el cas anterior moríem quasi sense notar-ho, ja ben dins del forat negre. Però ara, ja a un milió de quilòmetres de distància, i encara lluny de l'horitzó d'esdeveniments (que es troba a només 5 quilòmetres del centre!), notem quelcom gens agradable. Perdem la ingravidesa, i ens orientem verticalment cap al forat negre. Notem com quelcom ens estira fortament dels peus (o del cap, segons com haguem quedat orientats). Tan fortament que els nostre cos no ho resisteix. En mig de crits de dolor, ens estripem. El material de la nau tampoc poc resistir-ho, i es parteix.

A pesar que som en caiguda lliure, igual que en l'anterior experiment, en aquest cas la força de la gravetat que suportem és enormement diferent entre els peus i el cap, o entre la part davantera de la nau i la del darrera. Milions de vegades superior en els nostres peus que en el cap. De forma que encara ben fora de l'horitzó d'esdeveniments els àtoms del cos i de la nau són forçats a col·locar-se en filera, en un macabre procés que anomenem "espaguetització".

L'observador haurà vist, astorat, el procés. En aquest cas coincidirem més o menys en el moment de la mort. Però igual que abans, veurà que els àtoms meus i de la nau no arriben a traspassar mai l'horitzó d'esdeveniments, i s'alenteixen a l'apropar-se.

Per suposat, tot el que he explicat en aquest article és producte de suposicions, segons la física que tenim. Ningú no sap què passa dins un forat negre. El que sí sembla clar és que si mai hi hem d'entrar, millor fer-ho en un de supermassiu, ja que en un de petit ens haurem convertit en pasta italiana molt abans no creuar la porta.

Per acabar, deixeu-me que comenti un fet sorprenent. L'evaporació dels forats negres.

Segons Stephen Hawking, i degut a efectes quàntics, els forats negres perden massa progressivament, i s'acaben evaporant, desapareixent. El que passa és que els temps que triguen en completar aquest procés són increïblement llargs. Si no m'he equivocat en els càlculs, el forat negre estel·lar de 2 masses solars al qual hem caigut abans trigaria un decilló de vegades més que l'edat del nostre univers! És a dir, unes 1.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 vegades tota l'edat del cosmos!

La cosa canvia, però, amb un micro-forat negre. Un d'una tona de massa desapareixeria a l'instant, en menys d'una milionèsima de segon.

Però lo interessant passa amb els mini-forats negres. Un de massa equivalent a un milió de tones viuria uns 2.700 anys, i mentre s'anés evaporant desprendria una energia de més d'un bilió de watts!

Si el poguéssim crear i mantenir estable, seria una excel·lent i magnífica font d'energia neta. Ah! No us he comentat quant d'espai ens ocuparia aquesta bèstia productora d'electricitat: molt menys que una bilionèsima de centímetre! Brutal, oi? És clar que seria millor tenir-lo orbitant la Lluna, per evitar accidents. Diminut, però alhora increïblement destructiu si caigués al nostre planeta.

Potser algun dia la humanitat utilitzarà forats negres, qui sap. Mentre tant, seguirem imaginant com deu ser l'interior d'aquests objectes. I si mai t'atreveixes a visitar-ne un, tria'l bé, eh?

Preparats per a la millor pluja d'estrelles de l'any?

No, evidentment no som a l'agost. No estem pas parlant de les Llàgrimes de Sant Llorenç, sinó d'un fenomen que les supera en espectacularitat: la pluja d'estrelles de les Gemínides.

Hi ha varis factors que fan que aquesta pluja sigui especial, ara els explicaré. Deixeu-me, però recordar abans què són i per què es produeixen les pluges d'estrelles.

Els cometes i asteroides deixen al darrera seu gran quantitat de petits fragments. Pols que s'escapa de la feble gravetat de l'objecte, especialment quan aquest s'apropa al Sol i s'escalfa. Els fragments queden en òrbita. Romanen allà, sembrant el camí del cometa.

Quan la Terra, en el seu recorregut al voltant del Sol, travessa un d'aquests camins, els fragments impacten contra l'atmosfera, i es desintegren a gran alçada, deixant un bonic traç de llum. En una pluja d'estrelles, com el seu nom indica, apareixen gran quantitat de fugisseres en uns dies concrets: justament en els dies en què el nostre planeta creua l'òrbita del cometa o asteroide progenitor de la pluja, i molts dels fragments abandonats entren a l'atmosfera. en poc temps Estem parlant, normalment, de partícules de dimensió menor que un mil·límetre.

En el cas de les Gemínides, el pare és l'asteroide (3200) Faeton. Per cert, estem parlant d'objectes potencialment perillosos a llarg termini, ja que, com deia, la seva òrbita es creua amb la de la Terra.

Hi ha un punt del cel especial en cada puja d'estrelles: l'anomenem el radiant. És el punt pel qual entren (impacten) les fugisseres, com si es tractés d'un núvol d'insectes (els fragments) xocant contra el parabrises del cotxe (la Terra). Tot i que el traç lluminós es pot marcar en qualsevol lloc del cel (és el lloc on el fragment es desintegra), si recordem la direcció del traç i l'allarguem imaginàriament cap al seu origen comprovarem que totes les fugisseres de la  mateixa pluja comparteixen punt de sortida. El punt del cel del qual semblen radiar. 

Aquest punt del cel, el radiant, és el que dóna nom a la pluja. Així, el radiant de les Gemínides se situa sobre la constel·lació dels Bessons.

Bé, ara que hem recordat aquests apunts tècnics, anem a veure què fa tan especials a les Gemínides.

En primer lloc, el nombre de fugisseres que les Gemínides produeixen per hora és molt alt, que situen la pluja com una de les millors de la lliga. En condicions perfectes (cura, que perfectes no existeixen) s'estima que el cel s'omple amb unes 120 fugisseres per hora (que vol dir 2 per minut!). Com que ja he dit que condicions perfectes no existeixen, sempre hem de restar d'aquesta xifra: si no tenim un cel perfectament fosc, si hi ha núvols, ni estem distrets, si la fugissera ha passat per un lloc del cel al qual no miràvem,...

En segon lloc, és molt fiable. Vull dir que presenta xifres històriques que són sostingudes i força constants. Està pràcticament assegurat que un observador, a ull nu i si la meteorologia li és favorable, en podrà veure unes quantes en relativament poc temps.

En tercer lloc, a diferència de moltes altres pluges d'estrelles, la configuració del cel per a les Gemínides és molt favorable per a l'hemisferi Nord. Això significa que el radiant se situa força alt sobre l'horitzó durant les nits de màxima densitat. I això afavoreix extraordinàriament que se'n vegin més.

En quart lloc, l'angle d'impacte del nostre planeta contra el núvol de partícules que ens provoquen la pluja d'estrelles fa que aquelles entrin a l'atmosfera a poca velocitat. El resultat: traços de llum llargs i relativament lents. Tot un espectacle.

Per acabar-ho d'arrodonir, aquest any les millors nits per veure-les coincideixen amb Lluna minvant, que no sortirà fins a altes hores de la matinada. Per tant, cel fosc, que farà que el nombre de fugisseres visibles sigui superior.

Amb tot això, segur que la pregunta que us feu és: i quantes en podré veure?

Ahhhh... si poguéssim contestar aquesta pregunta. Només podem especular i aixecar el dit. Dependrà molt del lloc: si som a prop de les llums de les ciutats, per exemple. Si sortiu a les afores de les zones il·luminades, al camp, i si els núvols no enteranyinen el cel, raonablement podeu esperar veure'n una cada... 2 minuts? cada 5 minuts? Però podrien ser més.

Normalment va així. Estàs allà, estirat, pensant en les teves coses, hipnotitzat per les pampallugues de les estrelles i notant l'aire gèlid a la cara, quan de sobte allà va un meravellós traç de llum, que et deix bocabadat. Encara estàs impressionat quan sense avís et sembla veure una altra fugissera que ha passat per un costat. Llavors potser venen uns minuts, que se't fan eterns, en els que no passa res i et preguntes si allò que has vist es repetirà. I quan menys t'ho esperes en veus 3 de molt seguides, una d'elles molt brillant i espectacular. És quan decideixes seguir allà, passant fred, demanant al cel més d'aquella medicina.

Quines nits són les millors? Les Gemínides són actives entre el 4 i el 16 de desembre, però la millor nit, aquella en la que s'espera més densitat de fugisseres, serà la que va del 13 al 14. Començant des que es faci fosc, i millorant amb el pas de les hores fins a la matinada i a la sortida de la Lluna.

Com observar-la? En primer lloc, òbviament, s'ha de tenir en compte que ara a les nits fa força fred. Precisament això és el que fa que aquesta meravella d'espectacle sigui menys famosa que les Llàgrimes de Sant Llorenç, les quals tenen lloc durant les plàcides i càlides matinades de l'agost. Caldrà abrigar-se força, més encara considerant que haurem de romandre quiets mirant el cel una bona estona.

És bàsic posar-se ben còmode. El millor és estirar-se sobre una manta o similar, per a no forçar el coll mirant a dalt. 

I on hem de mirar? A sobre nostre. Perquè tot i que els traços de llum poden aparèixer en qualsevol lloc del cel, si mirem en vertical abastarem un tros més gran de firmament. A més, jo recomanaria buscar un lloc que s'obri cap a l'horitzó sud. Si hagués de sacrificar algun punt per la presència d'arbres o altres obstacles, penalitzaria el nord.

Instruments? Per suposat! El millor que ha construït mai la natura.  El nostre ull. Res més.

Anoteu la data a l'agenda, i mireu la previsió del temps uns dies abans. Si veieu que estarà ennuvolat o que no podreu sortir la nit del 13, podeu intentar-ho unes nits abans o després.

Bona sort!

On s'amaga la matèria fosca? O la propera revolució de la ciència

És un fet indiscutible que allà fora, a  l'espai, domina una forma enigmàtica de matèria que res té a veure amb la que forma les estrelles i les galàxies, els planetes, i tot el que aquests contenen, inclosos nosaltres.

És l'anomenada matèria fosca, l'existència de la qual ja es va sospitar des de la primera part del segle XX.

Què volem dir amb això que és matèria enigmàtica? Doncs que sabem que no està formada per àtoms, com tota la matèria ordinària que coneixem.

I com de dominant és? Doncs potser et sorprendrà saber que domina en una proporció superior a 5 a 1 sobre la matèria ordinària. Torno a dir, 5 a 1 sobre tot el contingut estàndard del cosmos. 5 a 1 sobre totes les galàxies i estrelles. Sobre tots els planetes. 5 a 1 sobre la matèria tal i com la coneixem.

Tot i que encara no l'hem pogut detectar directament, i, per tant, desconeixem la seva naturalesa, hem pogut deduir algunes de les seves propietats. En primer lloc, i d'aquest fet deriva el seu nom, aquesta enigmàtica matèria no emet cap mena de radiació, com sí que fa la matèria ordinària quan s'escalfa.

En segon lloc, la matèria fosca sembla interactuar amb l'ordinària només a través de la gravetat. I amb això hem tingut sort, ja que els efectes gravitatoris són justament els que ens han demostrat que la matèria fosca no és una invenció, una imaginació dels científics, sinó que realment és allà fora. No la podem veure (recorda, no emet radiació), però sí veiem com la seva gravetat afecta a les galàxies per exemple. I a partir d'aquesta influència gravitatòria, els astrònoms s'han atrevit fins i tot a crear mapes de matèria fosca.

Existeix, però, una altra prova de la seva existència. Poc després del Big Bang, del moment zero del nostre univers, l'espai es va omplir amb una radiació, una llum, que s'ha anat propagant per tot arreu des de llavors, fa uns 13.800 milions d'anys. Avui en dia rebem aquesta radiació, en forma de microones, provinent de qualsevol direcció cap on apuntem les nostres antenes. L'estudi de l'anomenat fons còsmic de microones ens ha desvetllat, en els darrers anys, un munt d'enigmes sobre com va ser aquell extraordinari Big Bang, i també sobre la composició de l'univers. I resulta que aquesta radiació ens porta, també, l'empremta de la matèria fosca.

Però tenim un problema. I un de greu.

Per més que l'estem buscant, encara cap experiment ha aconseguit detectar una sola partícula de matèria fosca, com deia abans. Multitud d'aquestes partícules han d'estar creuant cada racó del nostre planeta a cada segon. Han de ser aquí, entre nosaltres. I per més màquines dedicades, per més diners invertits en la seva cerca, els científics han acabat sempre amb les mans buides.

Fa anys es busca matèria fosca als grans acceleradors de partícules. També a increïbles detectors construïts expressament. Res de res.

La física moderna disposa d'un model estàndard de partícules elementals. És com un puzle on tot encaixa. Partícules fonamentals, com els electrons, els quarks, els fotons,o els neutrins, entre altres, troben el seu lloc en aquest model, així com també troben explicació les seves propietats. Un model que sembla extraordinàriament robust, tot i que fa un cert temps s'intueixen algunes esquerdes (el sorprenent comportament dels neutrins, per exemple, amenaça el model).

Recolzada en aquest model estàndard, la ciència ha intentat trobar tanmateix un encaix per a la matèria fosca. S'han postulat noves partícules, com les anomenades WIMPS (de l'anglès, partícules massives d'interacció feble), o altres conegudes com Axions.

Aquestes hipotètiques partícules són les que es busquen en els caríssims experiments, que han de ser construïts expressament per detectar unes certes propietats, com ara un cert rang de massa. 

Després de mesos o anys de cerca infructuosa, l'experiment en qüestió es considera fallit.

Els experiments fallits, al menys, serveixen per acorralar a la misteriosa matèria, ja que s'eliminen possibilitats respecte a les seves propietats. Com deia, la no detecció pot significar descartar un gran rang de possibles masses per a les partícules que formen la matèria fosca, de forma que cada cop hi hauria menys lloc on amagar-se. Però no deix de ser inquietant que aquestes no-deteccions s'estiguin produint justament en els valors de massa que a priori els físics esperarien de les hipotètiques partícules comentades.

Cada cop queda, doncs, menys lloc on buscar. I cada cop són, també, més evidents els dubtes que comencen a aparèixer dins la comunitat científica sobre si realment estem errant totalment la cerca. Hem de buscar fora del model estàndard de partícules i acceptar que aquest ja no és l'imbatible edifici sobre el que construïm bona part del nostre enteniment sobre la composició de la natura?

O potser tenim davant nostre altres possibilitats per explicar els efectes que detectem i que atribuïm a la matèria fosca? I que, cas de ser certes, donarien una gran bufetada al nostre orgull en demostrar-nos el pobre coneixement que en realitat tenim del cosmos?

L'optimisme que es copsava fa a penes uns anys s'està tornant escepticisme. L'esperança de detectar matèria fosca seguint el curs de les investigacions actuals s'ha afeblit. 

És la nostra obligació, però, acabar d'escombrar cada racó, cada rang de massa.  Només així, potser ens atrevirem a tornar a començar, trencant amb els models existents i transformant completament la física de partícules.

En una revolució com d'altres vegades hi ha hagut a la història de la ciència.

La fusió de 2 estrelles de neutrons fa 130 milions d'anys obre la porta a conèixer millor l'univers

El passat 17 d'octubre es va fer públic un dels descobriments més importants de l'astronomia dels darrers temps. L'anunci, fet en roda de premsa oberta per internet, es va produir just 2 mesos després dels esdeveniments que varen conduir a aquest descobriment.

El 17 d'agost es va rebre, de forma quasi simultània als 2 grans detectors d'ones gravitacionals existents, una vibració de l'espai provocada per la fusió de 2 estrelles de neutrons fa uns 130 milions d'anys. Poc després, fins a 17 telescopis arreu del món rebien la llum d'aquest esdeveniment.

Si sou lectors generalistes, sense gaires coneixements científics, potser la descripció que acabo de fer no us dirà res. Deixeu-me, doncs, que intenti explicar on radica la importància del fet.

Tot el que sabem del cosmos, de l'univers, ho sabem gràcies a la llum. Aquesta és el missatger que ens porta informació dels objectes que habiten allà fora, així com dels processos que hi tenen lloc.

Els nostres avantpassats contemplaven el cel amb l'ull nu, l'únic instrument del que disposaven per rebre la llum que emetien les estrelles i els planetes (en aquest cas llum del Sol reflectida). Nosaltres també processem llum quan mirem, embadalits, el firmament. Però des del segle XVII, l'home disposa d'un potent instrument que ha permès tot el desenvolupament de l'astronomia moderna: el telescopi.

Inicialment, i fins fa relativament poc temps, els telescopis observaven de forma similar als nostres ulls. Amb pupil·les molt més grans, recullen llum d'objectes molt llunyans. Llum visible, que els nostres ulls no poden captar perquè no tenen el poder de recol·lecció necessari com per a poder apreciar aquesta radiació tan feble.

Actualment, disposem de telescopis, però, que són capaços de veure llum de la que anomenem no visible. Poden observar rajos gamma, o rajos X, que són les formes de llum més energètiques que existeixen (telescopis fora de l'atmosfera). També tenim instruments que miren en llum infraroja (també fora de l'atmosfera). O en microones (sí, microones, les mateixes que utilitzem a la cuina!). O en ones de ràdio. També formes de llum, però en aquest cas amb menys energia que la llum visible.

I és que el que anomenem llum és un missatger potentíssim. Els objectes de l'univers, i els processos físics i químics que ens expliquen com funcionen aquests objectes, emeten llum, en tota la seva varietat. El Sol, la nostre estrella, per suposat emet llum visible (la que descompon un prisma, del blau al vermell). Però també emet infrarojos (que ens escalfen la cara), o microones, i ones de ràdio. Només que els nostres ulls no han estat fets per veure tots aquests tipus de llum.

Ha estat estudiant el conjunt de totes aquestes emissions de llum que la ciència ha pogut assolir el coneixement actual. Ho hem fet amb telescopis visuals. Amb telescopis de rajos gamma i X. Amb telescopis d'infrarojos. Amb radiotelescopis.

Però, en definitiva, emprant sempre llum.

Fins a que hem començat a descobrir les ones gravitacionals.

Predites per la relativitat general d'Einstein, fa 100 anys, aquestes ones són vibracions de l'espai (temps) que certs esdeveniments provoquen. Normalment per objectes molt massius movent-se ràpida i acceleradament. Vindrien a ser com ones sobre un llac quan hi cau una pedra. I si ens imaginem que l'espai és com una tela elàstica, serien tremolors que es propaguen al llarg de la tela quan boles molt pesades es mouen per sobre.

Les ones gravitacionals no són llum, tot i que viatgen també a la velocitat d'aquesta. Al no ser llum, ens obren una nova finestra per estudiar l'univers. Es converteixen en uns missatgers nous, que ens poden portar informació diferent, complementària. Alguns ho comparem amb el so: si som capaços de detectar ones gravitacionals i estudiar-les, passem de tenir només llum a tenir també "so" (l'exemple del so és una llicència poètica, és clar).

De la mateixa forma que necessitem telescopis que observin llum, les ones gravitacionals requereixen detectors. En aquest cas no en diem telescopis. Són uns equips molt complexos, que bàsicament intenten detectar com les distàncies entre 2 objectes varien subtilment quan ens creua una ona gravitacional. Quan la petita ona sobre el llac fa que la nostra barca es bellugui.

La dificultat, i el que ha fet que fins fa a penes 2 anys no haguem detectat les primeres ones gravitacionals, és que aquestes vibracions són ínfimes, minúscules. Increïblement petites. Sabeu com de petites? Les ones que estem començant a detectar (que serien, per tant, les més fàcils de detectar) variarien la distància que ens separa de l'estrella més propera (que està a 4,2 anys llum de distància, que us recordo que són quasi 40 bilions de quilòmetres) en l'equivalent a... el gruix d'un cabell humà!!! Sí, ho has llegit bé.

És impressionant que tinguem avui aquesta capacitat de detecció. Us podeu imaginar la complexitat dels equips, que lògicament no poden mesurar bilions de quilòmetres, i ho fan sobre distàncies de tan sols alguns quilòmetres (com es veu a la fotografia). En aquestes distàncies, arriben a detectar variacions de l'ordre de la mida d'un protó (més petites que un àtom!). Qualsevol petita vibració de l'entorn, des d'un tremolor de terra, fins al caminar d'una persona, o el pas d'un cotxe quilòmetres lluny, provoca variacions, tremolors, molt i molt més grans. La tecnologia implicada aïlla els detectors de la majoria d'aquestes vibracions, diguem-ne quotidianes. Addicionalment, la utilització de més d'un detector, situats en llocs diferents del planeta, permet facilitar la identificació de senyals autèntics i separar-los de les vibracions mundanals.

Des de la detecció de la primera ona gravitacional, el 14 de setembre de 2015, se n'han pogut identificar 5. Totes elles corresponents als darrers instants de la fusió de forats negres o d'estrelles de neutrons, els objectes més compactes que coneixem.

Orbitant un al voltant de l'altre, parelles de forats negres, o d'estrelles de neutrons, al llarg de milions d'anys es van acostant, fins a que, en un sospir, cauen un sobre l'altre en una espiral boja a velocitats properes a la llum. Són esdeveniments apocalíptics, com cap altre. És la pedra que cau al llac.

La detecció del 17 d'agost correspon a la fusió de 2 estrelles de neutrons, com deia al començament. Més concretament, al darrer minut de la seva existència. Als darrers centenars de voltes abans de fusionar-se. Un esdeveniment que els astrònoms anomenen "kilonova", i que, entre d'altres coses, va fabricar, de cop, enormes quantitats d'or (milers de vegades tota la massa de la Terra!), de platí, o d'urani. Elements químics pesats que troben, a les gegantines temperatures provocades per la kilonova, el laboratori perfecte per ser forjats a partir d'elements més simples.

Però la rellevància de l'anunci, el que el fa extraordinari, és la detecció CONJUNTA d'ones gravitacionals i de llum, per primer cop a la història.

Això es va aconseguir gràcies a les alarmes disparades pels detectors d'ones gravitacionals i a la capacitat que varen tenir de posicionar de forma aproximada al cel l'origen d'aquest cataclisme. En poques hores, multitud de telescopis, emprant totes les formes de llum, miraven en aquesta direcció, i recollien valuosíssima informació.

És com l'exemple que us deia de la llum i del so. Per primer cop, hem observat un esdeveniment a l'univers rebent la seva llum i "escoltant el seu so".

Els articles que s'han sotmès a publicació a prestigioses revistes porten el nom de més de 3.500 científics d'arreu del món, en un esforç col·laboratiu segurament sense precedents.

Es trigarà mesos, si no anys, en analitzar tota la informació recollida. Combinant les observacions de llum (rajos X, visible, infraroja, microones, i ràdio), i ara també la informació proporcionada per les ones gravitacionals enregistrades, podrem entendre millor com funciona aquesta fusió d'estrelles de neutrons, que, de moment, sabem que va succeir fa 130 milions d'anys en una galàxia relativament propera (NGC 4993). També podrem completar el puzle de la formació dels elements químics. Tot i que sabem que som pols d'estrelles, nosaltres i tot el que ens envolta, forjats dins d'aquests astres o en el mateix moment de la seva mort, algunes de les incògnites que quedaven, relatives a les abundàncies que observem a l'univers dels elements més pesats que el ferro, podrien quedar definitivament resoltes.

I això només és el començament. No es tracta ja d'entendre la fusió de les estrelles de neutrons, o la formació dels elements químics pesats, sinó de disposar de la capacitat de rebre, i estudiar, més d'un missatger còsmic. La nostra comprensió dels forats negres, per exemple, podria revolucionar-se en els propers anys.

El premi gran, gran de debò, serà el mateix Big Bang, el moment de creació de l'univers. No ha existit esdeveniment en el nostre cosmos més poderós que aquest, i les vibracions que devia provocar varen ser immenses. Però aquestes enormes ones sobre el llac s'han anat afeblint lentament, i després de 13.800 milions d'anys són ara mateix a penes perceptibles. Però hi són. Han de ser-hi.

Anirem millorant, per suposat, la capacitat de detecció dels nostres instruments, i en un futur molt proper començarem a detectar, cada mes, cada setmana, multitud d'ones gravitacionals. Ens n'adonarem que el nostre espai vibra constantment, amb ones que provenen de totes les direccions, i provocades per gran nombre d'esdeveniments. I, algun dia detectarem les ones del Big Bang, de l'increïble moment zero.

Deixem, però, de pensar en el futur i assaborim de moment l'actualitat. Estem obrint una nova finestra per entendre l'univers. Una finestra complementària a la que ja teníem des de sempre. 

La llum seguirà sent, sens dubte, la font de coneixement més important, com ho ha estat al llarg de tota la història. Però ara s'unirà, poc a poc, un fascinant i extraordinari company. 

Les minúscules ones sobre el llac.