Más allá del borde del abismo

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Tan solo tres años después de la detección de las arrugas en el espacio y el tiempo producidas por dos agujeros negros que se fusionaron hace 1400 millones de años, el mundo se vuelve a sorprender, esta vez con la primera imagen real de un agujero negro.

El descubrimiento en el 2016, fue una confirmación del efecto que tienen los  agujeros negros sobre sus alrededores, creando pliegues en el espacio (y en el tiempo) al moverse aceleradamente. Estas son las llamadas ondas gravitacionales cuyo descubrimiento abrió una nueva ventana para medir el universo y los extraordinarios fenómenos que suceden en él. Toda una revolución, si se tiene en cuenta que llevamos miles de años estudiando el cosmos basándonos principalmente en la luz emitida por los cuerpos, pero las ondas gravitacionales son una nueva herramienta para “escuchar” el universo, que no depende de la luz.

Cuando aun seguimos conmocionados con este hallazgo, ahora nos sorprendemos con la que será sin duda una de las noticias científicas del año, la fotografía de un agujero negro, la vivida imagen de los efectos de la deformación del espacio producida por la enorme masa de uno de estos misteriosos objetos. La imagen revelada esta semana deja ver la silueta del agujero gracias a la luz que logra escapar del foso, es decir de la atracción ejercida por el agujero.

La sorpresa que genera esta imagen no es para menos pues desde hace casi 250 años, cuando se comenzó a concebir la idea de un cuerpo tan denso que ni siquiera la luz escapa de el,  estamos pensando en estos objetos cósmicos, teorizando sobre su forma, sus efectos y, en épocas más recientes, soñando con poder fotografiarlos. Ahora tenemos la primera estampa real de uno de ellos en donde podemos visualizar la curvatura del espacio-tiempo.

Destacados científicos han investigado los posibles efectos que tienen los agujeros negros, en particular Albert Einstein, el gran genio de la física del siglo XX, lo hizo justamente al predecir con su Teoría General de la Relatividad en 1915 lo que le sucedería al espacio y al tiempo al sentir la presencia de un objeto con masa. Ahora se añade una nueva confirmación a esta teoría, comprobando que el espacio en la vecindad de un agujero negro experimenta una deformación que hace que incluso la propia la luz se desvíe, tanto, que el agujero es capaz de no dejarla escapar.

Lograr este hito científico no fue nada fácil. Visualizar un agujero negro, requiere de una colaboración internacional con varios radiotelescopios en diferentes lugares del mundo, y combinar sus observaciones con una técnica llamada interferometría, de forma que sea equivalente a observar con un telescopio del tamaño de la Tierra. Solo así es posible ver este agujero negro que se encuentra tan lejos, que desde nuestro planeta se ve tan pequeño como una naranja en la superficie de la Luna.

Mas de 200 científicos de 40 países hacen parte del consorcio denominado “Event Horizon Telescope”. Su nombre proviene del horizonte de eventos, el límite de la zona alrededor del agujero en donde la materia y la energía ya no pueden escapar y son tragadas por este. Con ayuda de 8 radiotelescopios y un trabajo de dos años, se pudo espiar el agujero negro que habita el centro de la galaxia M87, y registrar la luz en ondas de radio que puede escapar de los límites del agujero. Lo que se observa en la imagen del agujero denominado M87* es literalmente materia caliente – a una temperatura miles de veces superior a la de la superficie solar – emitiendo luz al borde del abismo, que logra escapar a la acción succionadora del agujero.

Esa luz tardó 55 millones de años en llegar a nuestros telescopios, es decir que salió de M87 cuando en la Tierra apenas se estaban formando las grandes cadenas de cordilleras, como el Himalaya. Gracias a la observación de la estructura de la region brillante alrededor del agujero, y a la comparación con simulaciones producto de las ecuaciones de la teoría de Einstein, se puede estimar que M87* tiene una masa de 6500 millones de veces la de nuestro Sol, un verdadero monstruo cósmico con un tamaño comparable al de nuestro Sistema Solar. El análisis de la imagen permite concluir que el agujero negro gira, pero hasta el momento no se ha podido medir su velocidad de rotación y la inclinación del disco de materia que gira alrededor de él.

Se piensa que los agujeros negros super masivos, como se les denomina técnicamente, ocupan el centro de las galaxias. El de nuestra galaxia, la Vía Láctea,  se denomina Sagitario A* y tendría una masa mucho menor, de unos pocos millones de veces la masa del Sol. Nuestro agujero super masivo sigue siendo esquivo ya que su observación se complica al ser mas pequeño y girar la materia más rápido alrededor de él, lo que hace que tenga cambios de brillo en cuestión de días, que dificultan el análisis de los datos. Sumado a esto, la gran cantidad de polvo que hay en la dirección en que lo observamos desde la Tierra, introduce una enorme dispersión de la luz; pero seguramente obtener una buena imagen de el gracias a estas novedosas técnicas será cuestión de tiempo y es la próxima gran meta.

Lo que estamos viviendo hoy por hoy es un gran triunfo del conocimiento que ha logrado desarrollar nuestra especie, y un paso más en nuestro entendimiento del universo en el que vivimos, de la mano con avances tecnológicos en instrumentación, y en procesamiento y análisis de enormes cantidades de datos.

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Al borde del abismo

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Tres años después de la detección de ondas gravitacionales producto de dos agujeros negros que se fusionaron hace 1400 millones de años, el mundo se vuelve a sorprender, esta vez con la primera imagen de un agujero negro. La primera detección, en el año 2016, fue una confirmación del efecto que tienen los  agujeros negros sobre el espacio a través de las deformaciones que generan en el, al moverse aceleradamente, las llamadas ondas gravitacionales. La de ahora es la vivida imagen de los efectos de esa deformación del espacio producida por la enorme masa del agujero negro, sobre la luz que logra escapar del abismo, es decir de la atracción ejercida por el agujero.

La sorpresa no es para menos, desde hace casi 250 años estamos pensando en estos misteriosos objetos, teorizando sobre su forma, sus efectos y, en épocas más recientes, soñando con poder fotografiarlos.

Grandes científicos han investigado los posibles efectos que tienen los agujeros negros. En particular Albert Einstein, el gran genio de la física del siglo XX, lo hizo al predecir con su Teoría General de la Relatividad lo que le sucedería al espacio y al tiempo al sentir la presencia de un objeto tan denso. El espacio en la vecindad de este objeto experimentaría una deformación que hace que incluso la propia la luz se desvíe, tanto que el agujero es capaz de no dejarla escapar. Su velocidad de 300 mil kilómetros por segundo no le basta para huir del poder atractor del agujero. Justo eso es lo que se  vuelve a confirmar con la imagen que ahora invade los periódicos, agencias de noticias y redes sociales en todo el mundo.

Para poder visualizar un agujero negro, se requiere una colaboración con varios radiotelescopios en diferentes lugares del mundo, y combinar sus observaciones con una técnica llamada interferometría, de forma que sea equivalente a observar con un telescopio del tamaño de la Tierra. Solo así es posible ver este agujero negro que se encuentra tan lejos, que desde nuestro planeta se ve tan pequeño como una naranja en la superficie de la Luna.

Mas de 200 científicos de 40 países hacen parte de esta colaboración denominada “Event Horizon Telescope”. Su nombre proviene del horizonte de eventos, el límite físico que separa la zona en donde la materia y la energía ya no pueden escapar y son tragadas por el agujero. Esta colaboración, gracias a 8 telescopios y un trabajo de dos años, pudo espiar el agujero negro que habita la galaxia M87, y registrar la luz que puede escapar de los límites del agujero. Lo que se observa en la imagen del agujero denominado M87* es literalmente la materia al borde del abismo, la luz emitida que esta cerca de la orilla y puede escapar de la acción succionadora del agujero. Esa luz tardó 55 millones de años en llegar a nuestros telescopios, es decir que salió de M87 cuando en la Tierra apenas se estaban formando las grandes cadenas de cordilleras, como el Himalaya. Gracias a la observación de la estructura de la region brillante alrededor del agujero, y a la comparación con simulaciones producto de las ecuaciones teóricas, se puede estimar que M87* tiene una masa de 6500 millones de veces la de nuestro Sol, un verdadero monstruo cósmico con un tamaño comparable al de nuestro Sistema Solar.

Se piensa que los agujeros negros super masivos, como se les denomina técnicamente, ocupan el centro de las galaxias. El de nuestra galaxia la Vía Láctea,  se denomina Sagitario A* y tendría una masa mucho menor, de unos pocos millones de veces la masa del Sol. Nuestro agujero super masivo sigue siendo esquivo, y su observación se complica debido a la gran cantidad de polvo que hay en la dirección en que lo observamos desde la Tierra, lo cual introduce una enorme dispersión de la luz; pero seguramente obtener una buena imagen de el gracias a estas novedosas técnicas será cuestión de tiempo.

Lo que estamos viviendo hoy por hoy es un gran triunfo del conocimiento, y un paso más en nuestro entendimiento del universo en el que vivimos.

La inteligencia artificial a la conquista del universo

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Al escuchar hablar de inteligencia artificial, a muchos se nos viene a la cabeza aquellas escenas cinematográficas en que la especie humana es doblegada por máquinas destructivas, creando una suerte de relato apocalíptico.

Sin embargo la inteligencia artificial es algo que ya esta entre nosotros, y de formas menos violentas que las que nos han mostrado los guionistas de Hollywood. Hemos visto tantas imágenes de los robots del futuro, que pasamos por alto las formas mucho mas simples en que diversos algoritmos están hoy cambiando la vida diaria de los habitantes del nuestro planeta, incorporada por ejemplo en aplicaciones en nuestros celulares, computadores o vehículos,  y hasta en temas de ciberseguridad.

En el campo de la investigación científica la inteligencia artificial es también una herramienta cada vez más poderosa, y el estudio del universo no es la excepción. Con algoritmos de inteligencia artificial se están, por ejemplo, corrigiendo imágenes tomadas desde telescopios en tierra, para poder eliminar el efecto adverso causado por la atmósfera terrestre que las distorsiona, y aproximarse a la calidad de las imágenes que se obtienen con telescopios espaciales.

De igual forma la próxima generación de observatorios astronómicos generará una enorme cantidad de datos (big data) que además de tener que almacenarse, deberán ser procesados gracias a sofisticados algoritmos de análisis capaces de identificar patrones y extraer información relevante en tiempos cada vez mas cortos. Las llamadas redes neuronales artificiales son sistemas usados para replicar la forma de aprender de los seres humanos, como una especie de cerebro que analiza y procesa información y que

Algoritmos de reconocimiento facial, que se usan para reconocer rostros en Facebook, o en la galería de imágenes de nuestro celular, son usados para identificar galaxias en el espacio profundo, y son entrenados para aprender a inspeccionar estructuras cada vez más complejas. Otros son usados para descubrir exoplanetas.

Las agencias espaciales han hecho recientemente pronósticos sobre el papel que tendrá la inteligencia artificial en la exploración espacial. En la actualidad ya es usada para guiar naves espaciales en sus viajes a cuerpos del sistema solar. Robots enviados a Marte como el Spirit y el Opportunity, fueron dirigidos por algoritmos autónomos, y otros como el Curiosity desarrollan investigaciones independientes en donde seleccionan las zonas a estudiar y fotografiar en aquellos remotos lugares.

El control autónomo de las máquinas será esencial si queremos aventurarnos en misiones cada vez desafiantes, que puedan adaptarse a condiciones hostiles, tomar decisiones en momentos cruciales, y aprender para sortear imprevistos con mejor habilidad. Los robots espaciales son extensiones del cuerpo físico de los seres humanos, pero también de su mente, y gracias a la inteligencia artificial, nos ayudarán a ampliar  nuestro conocimiento del universo.

Un año para conmemorar algunas de las más fascinantes expediciones

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Nos acercamos al segundo trimestre del año en donde comienzan las conmemoraciones de varias expediciones históricas, y los personajes que las protagonizaron,  que influyeron de manera decisiva en la ciencia y la tecnología. Sin más preámbulos, voy a destacar cuatro de ellas.

En 1915 Albert Einstein completaba la teoría general de la relatividad y dentro de sus predicciones establecía que el Sol, dada su enorme masa, era capaz de desviar la luz proveniente de una estrella lejana. El problema es que para comprobarlo se necesitaba bloquear la luz del Sol para ver alguna débil estrella en el cielo. Tuvieron que pasar cuatro años para que, aprovechando el eclipse total de Sol del 29 de mayo de 1919, se pudiera darle la razón a Einstein y su singular teoría. El astrónomo inglés Arthur Eddington fue el que dirigió la expedición que viajó hasta la isla de Principe, cerca de la costa de Africana, en donde se lograron tomar fotografías que respaldaron las predicciones de la teoría. Un siglo después la relatividad es usada en los dispositivos GPS y es una herramienta fundamental para el entendimiento del universo.

Un acontecimiento que cumple 500 años correspondió a una de las mayores expediciones marítimas de las que tengamos registro. El 20 de septiembre de 1519, Fernando de Magallanes comienza una travesía partiendo con cinco embarcaciones desde el sur de España. Pese a que a mitad del camino Magallanes muere en una batalla con una tribu en el territorio que hoy es Filipinas, la expedición continua y se convierte en la primera en la historia en dar la vuelta al mundo después de casi tres años, un desafío con grandes aportes a la geografía y la navegación. Magallanes fue el primero en poner en conocimiento de occidente la existencia de una galaxia que hoy lleva su nombre, la Gran Nube de Magallanes.

Y si de expediciones se trata, que tal si recordamos la que nos ha llevado más lejos, el viaje al objeto mas distante que hayamos pisado. El 20 de julio de 1969 la misión Apolo 11 se posaba sobre la superficie de nuestro satélite natural, a casi 400.000 kilómetros de distancia de nuestro planeta azul. Este año después de 50 años de la odisea espacial, y cuando hay nuevos planes para enviar humanos a la Luna, se celebra a lo largo y ancho del planeta la hazaña de tres hombres en la misión lunar, de casi medio millón de personas que estuvieron de alguna u otra manera involucradas en aquel programa espacial, pero sobretodo de toda la humanidad que iba representada en esa pequeña cápsula.

Seguramente uno de los que inspiro a Werner von Braun, el padre del Saturno V,  cohete que llevaría al hombre a la Luna, fue otro aleman, el berlinés Alexander von Humboldt. El 14 de septiembre se cumplen los 250 años del nacimiento de Humboldt, una figura representativa que abrió el camino a la ciencia moderna, un geólogo, geógrafo, botánico, ingeniero, pensador, pero en especial un gran explorador. Durante 5 años Humboldt exploró Suramérica y México, y gran parte de su recopilación de datos e investigaciones nos quedaron en su obra de cinco volúmenes titulada Cosmos. Su legado traspasa las fronteras de la ciencia, y fue un gran defensor de la lucha antisemita, opositor del racismo y la esclavitud.

Una misión de sabios que dejo huella en Colombia

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Ahora que se habla en Colombia de la Misión de Sabios que reúne a un grupo de 43 expertos en diferentes áreas del conocimiento, viene a nuestra memoria la que en 1994 estuviera integrada por 10 intelectuales, que tenían como tarea diseñar una carta de navegación para la ciencia, la educación y el desarrollo.

Tampoco fue aquella delegación, la primera a la que se encomendó este noble propósito. Al comienzo de la república en las primeras décadas del siglo XIX, surgió un interés por el desarrollo de la educación, la ciencia y la cultura. Se fundaron colegios, universidades y la Academia Nacional, que posteriormente pasaría a ser la Academia de Ciencias.

Antes de la independencia el desarrollo de la ciencia estuvo enmarcado por la Expedición Botánica, que comenzó en 1783 se se mantuvo por un lapso de 30 años. Uno de los que había participado en ella era Francisco Antonio Zea, quien en 1821 recibió orden del General Santander de organizar una misión científica europea que llegaría a Bogotá para fundar una escuela de Minas, y un Museo de Ciencias Naturales, entre otros aportes al desarrollo de la ciencia criolla.

Reconocidos científicos de la época se animaron con la noticia de una expedición a Suramérica y un año mas tarde se firma el contrato con los cinco miembros seleccionados. Había cierta tensión en el ambiente, y la misión salió en secreto, pues las autoridades francesas no hubieran permitido este apoyo al gobierno revolucionario que no veían con buenos ojos.

Con la instalación del museo en la antigua casa de la Expedición Botánica,  comenzaron en 1824 los trabajos de la llamada Misión Boussingault – apellido de uno de sus más destacados miembros.

Aunque la misión fracaso institucionalmente y solo pudo mantenerse hasta 1831, la actividad científica que desarrollo fue muy importante, levantando mapas en varias regiones del país, haciendo estudios mineralógicos que impulsaron especialmente los métodos de producción de oro, exploración de volcanes, y muchos otros. Sobre Suramérica Boussingault publicó en la Academia de Ciencias de Francia más de 50 artículos científicos.

Lo más importante de esta misión fue que logró conectarse con la sociedad, contribuyendo a crear un ambiente propicio para las ciencias y llevando el conocimiento científico a diferentes rincones de nuestro país. Marca un antes y un después en la cultura científica de nuestro país, cambiando además la imagen que se tenía de él en Europa.