ROLscience: 2020

¿Se puede disparar un arma en la Luna?

Una pistola "dispara" debido a un impulso repentino entregado a la pólvora por el gatillo.

La pólvora explota porque imparte mucha energía a la bala que sale disparada del cañón del arma. Para desencadenar la explosión de la pólvora, se necesita un oxidante que iniciará la reacción química. En la Tierra, un oxidante común es, el oxígeno: Sin embargo, a pesar de la abundancia de oxígeno en la Tierra, la mayoría de las municiones de las armas vienen con su propio oxidante "incorporado", por así decirlo. El resultado es que un arma puede disparar incluso en ausencia de oxígeno, como en la Luna.

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¿Cuánto pesa el Universo?

Hablar de peso es hablar de masa, por tanto, la pregunta la puedo reformular en: ¿Cuánta masa tiene el universo?.

Como nadie conoce el tamaño del universo, no se puede hablar realmente de la masa del universo, aunque sí podemos hablar de la masa del universo observable. Lo que normalmente se busca es la densidad de la materia en el universo (que es la masa por unidad de volumen). Esto es lo que es importante para determinar el destino del universo: si colapsará algún día o si continuará expandiéndose para siempre.

La densidad de la materia en el universo se puede medir por varios medios, que son demasiado técnicos para entrar en este punto: la gente mide la densidad estudiando las fluctuaciones en el Fondo Cósmico de Microondas, supercúmulos, nucleosíntesis del Big Bang, etc.

¿Dónde nacen las estrellas?

Todas las galaxias, contienen grandes nubes de gas y polvo, en su mayoría formadas por hidrógeno. Estas nubes se llaman "nebulosas". Si la nube se vuelve lo suficientemente grande, entonces su propia gravedad comienza a superar la presión del gas y la nube puede comenzar a colapsar. A medida que la nube se colapsa, la gravedad, la temperatura y la presión aumentan, hasta que la nube se colapsa lo suficiente como para elevar la temperatura a la requerida para fusionar (quemar) el hidrógeno. Una vez que comienza la fusión, la energía liberada detiene la contracción y las capas externas de gas desaparecen. Lo que queda es una bola incandescente de principalmente hidrógeno, encendida por las reacciones de fusión en su núcleo: una estrella.

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¿Por qué cambia de tamaño la Luna en los eclipses solares?

El eclipse solar total ocurre cuando la luna bloquea la luz del Sol, pero en días normales vemos que el tamaño de la luna es más pequeño que el del Sol, y en un eclipse total, el tamaño de la luna que vemos es el mismo que el del Sol, de modo que puede bloquearlo por completo. Entonces nos puede surgir la siguiente duda, ¿Cuál es la razón por la que la luna se acerca a la tierra ese día?.

Eclipse solar. NASA.

¿Qué temperatura tiene cada capa del Sol?

Las capas del Sol se pueden estructurar de la siguiente manera: Núcleo, zona radiante, zona convectiva, fotosfera, cromosfera y la corona. Veamos cuál es la temperatura en cada una de estas zonas.

Diagrama del Sol (NASA).

El centro del Sol: Alrededor de 15 millones de kelvin (K).

Zona radiativa: La temperatura desciende de aproximadamente 7 millones a aproximadamente 2 millones de K en esta zona.

Zona de convección: Cae de 2 millones de K a 5800 K en esta zona.

Fotosfera: Aproximadamente 5800 K, aunque las manchas solares tienen aproximadamente 3800 K, por eso son oscuras.

Cromosfera: 4300 a 8300 K desde el borde interior al borde exterior

Corona: alrededor de 2 millones de K.

Nota: K= °C + 273,15

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¿A quién se le ocurrió el término de agujero negro?

Al físico John Wheeler se le atribuye el término "agujero negro" que utilizó por primera vez en 1967.

Esta impresión artística muestra el agujero negro supermasivo más distante jamás descubierto. Es parte de un quásar de solo 690 millones de años después del Big Bang. Créditos: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science.

Antes de él, existía la idea de una estrella de la que ni siquiera la luz podía escapar, pero eran conocidas como "estrellas oscuras" o a veces "estrellas congeladas".

¿Qué sabemos científicamente de la estrella de Belén?

Ignorando el tema religioso, ¿Qué estrella sería tan brillante que hubiese podido guiar a los humanos hace más de 2000 años?

¿Era la estrella de Belén una estrella?

(Imagen: © Marcia Straub / Getty Images)

Esta es una pregunta realizada por los científicos durante mucho tiempo, no solo desde una perspectiva religiosa o histórica, sino también desde una perspectiva científica. Se han propuesto muchas teorías, pero gracias a la astronomía moderna, los científicos se están acercando a una respuesta.

Estas son las posibles teorías:

1) Sabemos que el cometa Halley era visible en el cielo en el año 11 a.C. Entonces es posible, que usasen la imagen de este cometa, para representar el modo que siguieron los Reyes Magos para orientarse. Pero de ser cierta, esta referencia en la biblia, quedaría demostrado que la historia es falsa, al menos la de seguir a una estrella, porque, si los supuestos reyes magos caminaban hacia Jerusalén y luego a Belén, parece poco probable que siguieran a un cometa, porque su posición habría cambiado a medida que la Tierra giraba, por lo que el cometa les habría llevado en una sola dirección.

Los cometas pueden ser espectaculares, como el cometa NEOWISE, descubierto en marzo de 2020.

¿Qué sucede con el helio formado en el Sol?

Todo el helio del Universo ha sido creado por la fusión de núcleos de hidrógeno, ya sea en el Universo temprano (un minuto después del Big Bang) o en las estrellas.

¿Qué pasa con este helio? La mayoría de las estrellas, después de convertir una parte significativa de su hidrógeno en helio, experimentan un cambio interno. El núcleo interno se colapsa y se calienta hasta que está lo suficientemente caliente como para fusionar el helio en átomos más grandes, por ejemplo, combina tres átomos de helio en carbono. Al mismo tiempo, algo de helio se fusionará con ese carbono para producir oxígeno. Fuera del núcleo, en lo que se llama envoltura, todavía hay suficiente hidrógeno para fusionarse en más helio. Pero el núcleo comienza a fusionar núcleos más pesados. Esto, por cierto, es la transición de una estrella "normal" como nuestro Sol a una Gigante Roja.

¿Tiene un agujero negro una superficie?

¿Tienen los agujeros negros una 'superficie'? Si tuvieras un traje que de alguna manera pudiera resistir a un agujero negro, ¿sería posible "pararte" en la singularidad?

Representación artística de un agujero negro. NASA.

Lo más cercano que tiene un agujero negro a una superficie es el horizonte de sucesos, la zona en la que la luz ya no puede escapar, pero esta no es una superficie sólida sobre la que puedas pararte. Si tuvieras un cohete muy poderoso, podrías permanecer justo por encima del horizonte de sucesos, pero el cohete necesitaría ser infinitamente poderoso para "pararse" en el horizonte de sucesos y no caer.

¿Por qué los cráteres son redondos?

¿Por qué todos los cráteres de impacto de un meteorito parecen redondos, como si todos provinieran de golpes perpendiculares a la superficie terrestre?

Cráter de meteorito en Arizona. Crédito: National Map Seamless Server (USGS)

¿No debería haber una mezcla de formas redondas y ovaladas?

Lo cierto es, que la energía involucrada en un impacto de un meteorito es tan grande que cuando colisiona contra la Tierra, libera tanta energía como si fuese una bomba. Y es evident, que las explosiones son generalmente simétricas, por lo que el cráter resultante de la mayoría de los impactos es circular. Solo los impactos muy superficiales forman cráteres elípticos, ¡pero existen!

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Respuesta acertijo sudoku

¿Qué valor tiene esta casilla del sudoku?

Solución:

¿Por qué existen las estrellas?

Es una pregunta interesante, pero difícil de responder. Lo cierto es, que no podemos responder por el propósito de las estrellas, tal vez no haya un motivo. Si lo hay, ¿eso implica que un ser superior dirige el universo? Dejaré que cada cuál tenga su creencia.

Miles de estrellas jóvenes brillantes se encuentran dentro de NGC 3603. NASA.

En cuanto a por qué hay tantas estrellas en una galaxia, bueno, esa es la definición de una galaxia (al igual que se podría decir que la razón por la que hay tantos árboles es que estás en un bosque). Las estrellas se forman a partir de nubes gigantes de polvo y gas en las galaxias.

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¿Podemos escuchar cuando cae un meteorito?

En varias ocasiones, al observar el cielo, hemos notado como un silbido que parece provenir del cielo. Pues ese sonido está relacionado con los meteoritos y meteoros.

Aunque esto dejó perplejos a los científicos durante muchos años, ahora creemos que las ondas de radio emitidas por el meteorito al mismo tiempo que se emite la luz visible pueden viajar a la Tierra y hacer que los objetos cercanos vibren y provoquen una especie de silbido. Este fenómeno se ha denominado "efecto electrofónico", y se usa para explicar la exagerada cantidad de informes de silbidos que acompañan simultáneamente a los meteoritos observados.

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¿Hay algo que no pueda absorber un agujero negro?

Un agujero negro sólo puede acumular materia, si esta es capaz de superar el horizonte de sucesos. La materia que está en órbita alrededor de un agujero negro necesita perder impulso angular antes de que pueda caer, de lo contrario, simplemente continúa orbitando al agujero negro. En el universo real, los agujeros negros que están acumulando materia tienen lo que se llaman discos de acreción a su alrededor. La materia en estos discos entra lentamente en espiral hacia el agujero negro, y se calienta mucho, de modo que podemos ver los discos brillar (generalmente en rayos X).

El agujero negro llamado Cygnus X-1 se formó cuando una gran estrella se derrumbó. Este agujero negro extrae materia de la estrella azul a su lado. Créditos: NASA / CXC / M.Weiss

¿Cómo se mueven las estrellas en nuestra galaxia?

Nuestra galaxia, como todas las demás galaxias espirales, está rotando, y las estrellas que hay en el interior de toda galaxia espiral, se mueven en órbitas alrededor del centro de la galaxia. Realmente, fueron los movimientos de las estrellas en las galaxias externas las que nos dieron la idea de la materia oscura en el universo; sus movimientos indicaron que había más masa dentro de su órbita de la que podría explicarse solo por la materia visible. Esto, claro está, también es cierto en nuestra propia galaxia.

A la distancia del Sol del centro de la galaxia (alrededor de 8 kpc o 24 mil años luz) nos movemos a una velocidad orbital de unos 220 km/s y tardamos unos 230 millones de años en hacer una revolución alrededor del centro de la galaxia.

¿Qué es la teoría de la materia oscura caliente?

Hay dos teorías para explicar la composición de la materia oscura, y son la teoría de la materia oscura caliente (HDM) y la teoría de la materia oscura fría (CDM) por sus siglas en inglés. La principal diferencia entre las dos teorías es la velocidad de las partículas . Como habrás adivinado, las partículas HDM se mueven rápidamente (y por lo tanto están "calientes") mientras que las partículas CDM se mueven lentamente. El principal candidato a HDM para la materia oscura son los neutrinos, ya que interactúan muy débilmente y existen en cantidades tan grandes en el universo.

El principal problema con la teoría HDM es que las altas velocidades de las partículas (es decir, los neutrinos) en el universo temprano no podrían haber permitido que pequeñas fluctuaciones de densidad se agruparan para crear las grandes fluctuaciones que vemos ahora. Creemos que la materia (o en otras palabras, las galaxias) se distribuye por todo el universo, ya que ahora se debe al crecimiento de pequeñas fluctuaciones iniciales. Dado que los neutrinos se habrían movido tan rápido que estas pequeñas fluctuaciones iniciales se habrían suavizado, la teoría de HDM no puede explicar la distribución de las galaxias en el universo. La pequeña escala de este agrupamiento inicial que es imposible de mantener para los neutrinos está respaldada por las observaciones de COBE .

¿Qué clase de galaxia espiral es la Vía Láctea?

Aunque está aceptado que la Vía Láctea es una galaxia espiral, todavía existe cierta controversia sobre qué clase de espiral es. Dado que estamos atrapados en el medio y a menudo es difícil obtener una distancia precisa de los objetos astronómicos, obtener una buena imagen en 3D ha sido difícil.

La Vía Láctea. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech).

Por tanto, no podemos asegurar de que tipo de espiral e nuestra galaxia. Ni siquiera estamos seguros de si la Vía Láctea es barrada o no. Es decir con una barra de estrellas que atraviesa su centro.

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¿Cuáles son los requisitos para ser planeta?

Desde la presentación original de esta pregunta (en 1999), Plutón ha sido degradado a un planeta enano, en lugar de solo a un planeta.

En 2006, la Unión Astronómica Internacional (IAU, por sus siglas en inglés), que tiene la última palabra en cuestiones de nomenclatura astronómica, votó sobre una definición formal de lo que constituye un planeta. Según su decisión, un planeta debe satisfacer los siguientes tres criterios:

¿Quién descubrió cada planeta?

Algunos de los planetas son conocidos desde que comenzamos ha observar las estrellas. Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno se pueden ver a simple vista, por lo que es imposible decir quién fue el primer ser humano en descubrirlos y cuándo fue.

Urano fue descubierto por William Hershel el 13 de marzo de 1781. Estaba observando el cielo con su telescopio y se dio cuenta de que Urano se movía con respecto a las estrellas. Otros astrónomos habían visto a Urano antes, incluso lo marcaron en sus mapas estelares, pero no se dieron cuenta de que no era una estrella.

¿Se convertirá el Sol en un agujero negro?

El Sol nunca estallará y no se convertirá en un agujero negro. Las estrellas terminan sus vidas de dos maneras diferentes: Aquellas que se convertirán en una nebulosa planetaria y dejando atrás un remanente llamado "enana blanca". Y las estrellas mucho más masivas que el Sol explotan como una supernova dejando atrás una "estrella de neutrones" o un "agujero negro".

Pero si hipotéticamente el Sol se convierte repentinamente en un agujero negro (lo que no sucederá), entonces no le pasará nada a la Tierra. Los agujeros negros no se dedican a recoger personas y planetas. Sin embargo, como ya no habrá luz solar, tendremos problemas para mantenernos calientes.

¿Cómo se forman las manchas solares?

Las manchas solares parecen más oscuras que el resto de la superficie del Sol porque son más frías. El centro de una mancha solar (llamada umbra) tiene una temperatura de alrededor de 3700 Kelvin, mientras que la fotosfera circundante tiene una temperatura de 5800 Kelvin. Las manchas solares también son regiones de fuertes campos magnéticos (miles de veces más fuertes que el campo de la Tierra) y generalmente ocurren en pares (una en el polo norte y la otra en el polo sur).

No se comprende bien por qué ciertas regiones de la superficie del Sol son más frías que otras. Una teoría es que los fuertes campos magnéticos en estos puntos inhiben la convección debajo de la superficie. (La convección es la transferencia de calor de un lugar caliente a uno frío).

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¿Son esféricos los agujeros negros?

Imagina una estrella tan masiva y en consecuencia, con un campo gravitatorio tan intenso, que nada puede escapar a dicha fuerza, ni siquiera la luz. Entonces toda luz emitida por la estrella, sería atrapada por la propia estrella y no podríamos verla, esto es una agujero negro.

Un agujero negro es una esfera en el sentido de que todo lo que se encuentra dentro de su radio de Schwarzschild (la distancia desde el centro del agujero negro hasta el horizonte de sucesos) no puede escapar de su gravedad. Así, hay una esfera oscura alrededor del centro infinitamente denso, o singularidad, de la que nada puede escapar.

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¿Lo sabemos todo sobre el Sol?

Todos conocemos esa 'bola caliente' que es el centro de atención: su luz da vida, calor y mantiene unido el sistema solar. El Sol es una estrella enorme. Con un diámetro de 1,4 millones de kilómetros podría albergar a 109 planetas en su superficie.

Todavía hay muchas preguntas sin respuesta sobre el Sol que los astrónomos están tratando de averiguar. Estos incluyen cómo es que la corona es mucho más caliente que la superficie visible del sol, cómo se forman las manchas solares y por qué su número varía en un ciclo de 11 años, entre otras cosas.

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¿Qué es una nova?

Una nova es un aumento rápido y fuerte del brillo de una estrella. La palabra viene del latín para "estrella nueva", porque a menudo una estrella que antes era demasiado tenue para ser vista a simple vista puede convertirse en el objeto más brillante del cielo (además del Sol y la Luna) cuando se convierte en una nova.

Esta representación artística muestra el sistema binario RS Ophiuchi poco después de que la enana blanca (derecha) explotara como una nova. La otra estrella es una gigante roja. Tenga en cuenta los carriles de polvo en espiral. Crédito: Casey Reed

¿Cuál es la diferencia entre una "estrella" y un "sol"?

El Sol es una estrella perfectamente ordinaria, una gran bola de gas brillante. En su núcleo, fusiona hidrógeno en helio, como hacen todas las estrellas durante la mayor parte de su vida, para generar suficiente presión para evitar colapsar por su propia gravedad. Por tanto podemos decir que un Sol es una estrella.

¿Y todas las "estrellas" son soles? Un aspecto más sutil de esta pregunta podría ser si otras estrellas son "soles" en el sentido de que tienen planetas propios. En ese caso, la respuesta es "No, no del todo". Los planetas son muy comunes alrededor de otras estrellas, y orbitan hasta un 30 por ciento de estrellas similares al Sol. Sin embargo, hay muchas estrellas de las que no tenemos evidencia de planetas en órbita.

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¿Cómo es posible medir la temperatura del Sol?

Es posible medir la temperatura de la superficie del Sol mediante un experimento directo.

El Sol es una gran bola de plasma caliente (gas ionizado) que se sostiene fusionando núcleos de hidrógeno en núcleos de helio en sus regiones centrales. Para que se produzcan estas reacciones, la temperatura en el núcleo debe ser de unos 13 millones de kelvin. Podemos utilizar nuestra comprensión teórica de la forma en que funciona el Sol para modelar la temperatura central real: el número actual es 15,71 millones de kelvin.

¿Son los exoplanetas reales?

¿Cómo sabemos que realmente estamos mirando exoplanetas y no nos dejamos engañar por otros fenómenos?

El hallazgo planetario más reciente de Kepler se une a un grupo de planetas con similitudes con la Tierra. Crédito de la imagen: NASA / Ames / JPL-Caltech

Ésta es una pregunta que muchos astrónomos se hacían cuando se anunciaron los primeros planetas en la década de 1990 (y uno en 1989). ¿Son reales? Los exoplanetas tienen una larga historia en la que los científicos han afirmado el descubrimiento de un planeta y se han equivocado.

Es cierto que, las pulsaciones de una estrella pueden ocurrir con regularidad e imitar el efecto o el tirón gravitacional de un planeta; sin embargo, existen muchas razones para creer en los exoplanetas, para afirman que existen. Estas son solo algunas de ellas:

¿Cuánto tiempo tarda la luz del Sol en llegar hasta nosotros?

La luz del Sol tarda unos 8,3 minutos en llegar a la Tierra después de haber sido emitida desde la superficie del Sol.

El tiempo que tarda la luz en llegar a los planetas de nuestro Sistema Solar (no a la Vía Láctea, que es nuestra galaxia) varía de unos 3 minutos para Mercurio a unas 4,15 horas para Neptuno. No hay nada en el espacio que impida que la luz del Sol llegue infinitamente lejos, en principio. En la práctica, el Sol tiene solo 4500 millones de años, por lo que su luz solo puede extenderse a 4500 millones de años luz de nosotros en este momento. Pero no hay nada que impida que esa luz se propague hacia afuera para siempre, a medida que pasa el tiempo. El radio del Sol es aproximadamente 100 veces mayor que el de la Tierra, lo que significa que alrededor de 1,12 millones de Tierras podrían caber dentro de él, al igual que alrededor de 930 Júpiter.

El Sol

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¿Qué sucede cuando chocan las galaxias?

Lo cierto es, que es muy común que las galaxias choquen e interactúen con otras galaxias. De hecho, ahora se cree que las colisiones y fusiones entre galaxias son uno de los principales elementos que impulsan su evolución en el tiempo. La mayoría de las galaxias probablemente han tenido interacciones con otras galaxias desde el momento en que se formaron.

Las imágenes representan dos galaxias espirales similares fusionándose en una galaxia elíptica. Crédito: Andy Read, Trevor Ponman, Ewan O'Sullivan, Grupo de Astronomía Extragaláctica, Universidad de Birmingham.

¿Es posible alcanzar una temperatura infinita?

Es interesante saber que las temperaturas infinitas no están descartadas por la teoría de la termodinámica, pero también es interesante conocer que no es posible calentar un cuerpo a una temperatura infinita. Para calentar un cuerpo se necesita un cuerpo más caliente, lo cual no es posible cuando se alcanzan temperaturas infinitas.

Una foto del cúmulo de galaxias RXJ1347 tomada con el telescopio espacial Hubble (izquierda) y la misma región ilustrada con luz de rayos X por Chandra. Crédito de la imagen: NASA.

¿Cuál es la galaxia más grande?

Las galaxias más masivas son las galaxias más raras, por lo que hay que buscar volúmenes de espacio cada vez más grandes para encontrarlas. Y debido a la velocidad finita de la luz, cuanto más lejos miras, más atrás ves en el tiempo cósmico. Dado que las galaxias generalmente crecen mediante la acumulación gradual de gas y otras galaxias, cuanto más atrás en el tiempo se mira, más pequeñas son las galaxias en promedio. Sin embargo, dado que estamos midiendo básicamente qué tan brillantes son las galaxias, estamos predispuestos a encontrar las cosas más brillantes, que también son las más masivas. Así que muchas veces encontramos cosas "sorprendentemente" masivas en el Universo temprano, que probablemente serían incluso más masivas hoy si pudiéramos verlas en su forma actual.

IC 1101