?C¨®mo llegaron hasta aqu¨ª nuestros ¨¢tomos?

El primer d¨ªa de patinaje, mi hija me dijo que lo m¨¢s importante es aprender a caerse. Con mi deformaci¨®n profesional, yo pens¨¦: mira, el patinaje es parecido a la f¨ªsica, donde lo m¨¢s importante y lo m¨¢s complicado que existe es aprender c¨®mo caen las cosas. Y es que la clave de que estemos aqu¨ª, que exista nuestro planeta, nuestro Sol, nuestra galaxia, es que parte del material que compone el universo ha ¡®ca¨ªdo¡¯ a un determinado sitio. Pongo ese verbo entre comillas porque el concepto caer no es demasiado f¨¢cil a escala c¨®smica. Lo explico, aunque esta es una de las grandes preguntas que se ha hecho la humanidad durante milenios y hoy se hacen los astrof¨ªsicos y a¨²n (soy optimista) no lo entendemos bien. El tema es tan complicado que me va a dar para varias semanas, y ni aun as¨ª. Empiezo hoy por hablar de ?por qu¨¦ caen las cosas?

Empecemos por lo m¨¢s cotidiano, que quiz¨¢s nos podr¨ªa parecer lo m¨¢s f¨¢cil: ?por qu¨¦ caen las cosas en la Tierra? Arist¨®teles dec¨ªa: ¡°Todo tiende a lo que es natural y una piedra cae al suelo porque son de naturaleza parecida¡±. Dir¨¢n ustedes, milenios despu¨¦s: f¨¢cil, por su peso y eso, precisamente, es lo que dice la RAE, caer es ¡°moverse de arriba a abajo por la acci¨®n del propio peso¡±. Pero si ya tienen algo m¨¢s de conocimientos de f¨ªsica, dir¨¢n: se cae por el efecto de la gravedad o la fuerza gravitatoria asociada a la masa de la Tierra. Las tres respuestas son correctas en alguna medida, aunque no describen completamente la realidad y, de hecho, la explicaci¨®n f¨ªsica m¨¢s avanzada hoy supera esos conceptos de naturaleza, peso y fuerza.

Pero no quiero pararme ah¨ª, nunca mejor dicho, porque quiero ver c¨®mo se paran las cosas que caen. Lo que pretendo ahora es avanzar en el tiempo y preguntarme lo que pasa despu¨¦s de que algo empieza a caer. Bajo el efecto de la aceleraci¨®n gravitatoria, todo cuerpo va incrementando su velocidad. Dejando a un lado los efectos de la resistencia del aire, que tienen a frenar los objetos (de manera diferente seg¨²n su forma), un cuerpo, en lo que se llama ca¨ªda libre, cada vez va m¨¢s r¨¢pido. Dejemos esto colgando un momento y pasemos a otro concepto.

La historia del universo es como una novela de George R.R. Martin, una canci¨®n de hielo y fuego eterna (hasta hoy). Solo si hay nubes de gas heladas (en el sentido de muy fr¨ªas, con temperaturas de -200 grados cent¨ªgrados o menos) con hidr¨®geno pueden aparecer estrellas, que son entes supercalientes comparados con ese gas primigenio. Las estrellas mueren y su material, que incluye elementos como ox¨ªgeno, f¨®sforo o hierro, que se han sintetizado en su interior, se enfr¨ªa otra vez, estando rodeado en realidad de un cosmos que est¨¢ a una temperatura media de unos -270 grados cent¨ªgrados, pr¨®xima al cero absoluto (menos de 3 grados por encima). Esos elementos forman de nuevo nubes fr¨ªas que se vuelven a calentar y dan lugar a planetas de temperaturas que nosotros consideramos benignas para nuestra vida. Fr¨ªo y caliente, conceptos a los que nos referimos hablando de temperatura.

La temperatura es en realidad una medida de la velocidad de las mol¨¦culas del aire que hay en nuestra atm¨®sfera o de los ¨¢tomos en las nubes de gas que dan lugar a estrellas. Y aqu¨ª introducimos lo que necesit¨¢bamos para seguir nuestra historia de que las cosas caen. Las cosas caen, cada vez van m¨¢s r¨¢pido, as¨ª que su temperatura incrementa. Y si la temperatura de un gas incrementa, ?c¨®mo se pueden formar nubes fr¨ªas? Sin nubes fr¨ªas no pueden existir zonas donde el material se vuelva m¨¢s denso, y esto es algo necesario para formar estrellas o planetas.

Volviendo a la Tierra, lo que se cae gana velocidad ¡ªenerg¨ªa cin¨¦tica se dice¡ª y el resultado final, sepa caer como la patinadora o no, es frenar su movimiento con un choque contra la superficie del planeta. A no ser que su energ¨ªa sea suficientemente alta, el resultado del choque ser¨¢ que toda esa energ¨ªa que llevaba se convertir¨¢ en deformaci¨®n, vibraci¨®n (y por tanto sonido), calor... Es decir, en transferencia de energ¨ªa a los ¨¢tomos del suelo y del objeto que cae, que se mover¨¢n m¨¢s r¨¢pido, tanto que quiz¨¢s ya no puedan macrosc¨®picamente dar cuenta de un s¨®lido, sino pasar a estado l¨ªquido (donde los ¨¢tomos o mol¨¦culas se mueven m¨¢s) o incluso gaseoso.

Una vez que tenemos claro qu¨¦ significa eso de caer en la Tierra, apliqu¨¦moslo al universo. Para que se formen estrellas, y planetas y vida junto con ellas, deben existir nubes fr¨ªas en las que la densidad aumente hasta lo que vemos en el Sol o nuestro planeta. Para que se formen esas nubes, el material debe caer a un determinado sitio, porque el universo en global es much¨ªsimo menos denso que las nubes que dan lugar a estrellas. Imag¨ªnense los ¨¢tomos cayendo por el efecto de la gravedad, aunque es importante remarcar que no hay un arriba o abajo que ayude a entender la palabra ¡°caer¡±. ?Pero la gravedad asociada a qu¨¦? Y si los ¨¢tomos caen cada vez tendr¨¢n m¨¢s velocidad, mayor temperatura, as¨ª que ?c¨®mo se enfr¨ªan para formar las nubes que dan lugar a estrellas? Porque no hay una superficie de planeta para que se paren. Incluso hay m¨¢s preguntas: ?cae toda la materia de igual forma a esas nubes para formar estrellas o hay cosas que caen m¨¢s r¨¢pido? ?Cae de igual manera la materia a escalas estelares que a escalas m¨¢s grandes, parecidas al tama?o de galaxias? Como ven, muchas m¨¢s preguntas que respuestas, ya avis¨¦ que el tema es el m¨¢s complicado del mundo, de hecho, del universo, algunos dedicamos nuestra vida a intentar entenderlo.

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre ¡°vac¨ªo c¨®smico¡± hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de un ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La secci¨®n la integran Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez, investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiolog¨ªa.

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