La velocidad de la luz (299,79245 Km/s) : la única velocidad posible en el universo.

 

Si sucede un evento, en un punto del espacio al que llamaremos "B", situado a novecientos mil kilómetros de distancia de otro punto, llamado "A", en el que te encuentras tú, podrás saber que dicho evento ha sucedido dentro de aproximadamente tres segundos, no antes. 

Entonces, ese suceso que acontece ahora mismo en "B" acontecerá en el futuro para ti, pues solo podrás conocerlo cuando transcurran esos casi tres segundos.

(P.ej.: Si una gigantesca explosión provocada por el impacto de un cometa tuviese lugar en la superficie del planeta Neptuno, nosotros, desde la Tierra, la veríamos en directo cuatro horas y cuarto después de que hubiese sucedido. Hasta que no trascurra ese tiempo no tendríamos ninguna posibilidad de saber que la explosión se produjo.)

Y del mismo modo, cuando tú sepas que sucedió, para alguien que vive en "B" ese mismo suceso pertenecerá ya al pasado pues, para él, el hecho sucedió hace tres segundos aproximadamente.

Esto sucede porque la velocidad de la luz, la única velocidad que existe en el universo, acota la realidad de cada entidad: dicha realidad se encuentra siempre en el punto en el que convergen sus dos conos de luz (pasado y futuro)

Aunque, este punto de convergencia (singular y diferente del resto de conos de las demás entidades) es tan minúsculo (escala de Planck) que el presente, al avanzar, se desdibuja e indetermina entre su pasado reciente y su futuro próximo durante el tiempo (de Planck) que dura dicha transición.

Ese tránsito, difuso e indefinido, del presente, entre pasado y futuro, es donde acotamos la "existencia inexistente": una realidad que transcurre en una indeterminación física, donde comienza lo que llamamos "mecánica cuántica".

Para periodos y distancias de espacio-tiempo muy superiores a dicha escala la indeterminación desaparece. Por encima del nivel molecular, donde la tendencia estadística de los átomos se hace ya relevante, se aplica la mecánica clásica (también llamada Newtoniana), la única que nuestro cerebro es capaz de comprender y por la única que nuestra razón se rige.

Materia + inteligencia = VIDA

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Los seres humanos nos tomamos demasiado en serio aquello que creemos que debemos realizar, practicar, consumir, adorar, mantener, fomentar..., y por eso luchamos, encarnizadamente a veces, para defender los casi siempre irrelevantes constructos que el azar y la necesidad (el ambiente y los genes) forjan en nuestros cerebros en forma de rutas neuronales. Y ese convencimiento nos define, porque nos aglutina o nos diferencia de los demás, de esos otros a los que necesitamos para vivir porque es imprescindible formar parte del grupo para que nuestras vidas tengan sentido y puedan prolongarse el máximo tiempo posible. 

Así nos sentimos más o menos seguros, protegidos, felices, sanos, realizados e integrados en nuestro hábitat. Pero eso en un instante puede cambiar porque la vida es un periodo de tiempo demasiado efímero e inestable que dura apenas unas decenas de años. 

Y... qué es un año para la existencia sino un simple parpadeo comparado con los casi ciento cuarenta "millones" de siglos que tiene este espejismo en el que existimos. 

Es verdad que en el vasto universo cada uno de nosotros, e incluso en conjunto, somos formaciones absolutamente insignificantes. Y sin embargo somos también la máxima expresión de la inteligencia conocida, aunque extrañamente no tengamos ni idea de cómo es que existe y de dónde proviene.

Infinidad de experimentos científicos y desarrollos matemáticos refrendan y prueban que lo que llamamos materia (de lo que creemos que estamos hechos) es la manifestación espacial pormenorizada de una inconmensurable perturbación que tuvo lugar en el tejido espaciotemporal, como consecuencia de la expansión acelerada de una singularidad energética que surgió de la nada y perturbó los diferentes campos cuánticos. 

Estamos razonablemente convencidos de que eso es así. 

Pero sin embargo no tenemos ni idea de qué es y de dónde proviene la inteligencia.

• Surgió (o residía en ella) de la energía que constituye la materia?

• Apareció después, como consecuencia de la tensión entre la gravitación y la energía oscura?

• Es uno más de los campos cuánticos que permean el espacio-tiempo, al que se puede acceder mediante configuraciones materiales complejas?

• Es consecuencia de la anisotropía que puede observarse en el Big Bang?

• Es producto del antagonismo entre el orden, que promueve la vida, y la entropía, que disuelve la existencia diferenciada y pretende su disolución?

• Es producto del azar, sin más?

• Fue creada por algo que aún no somos capaces de intuir?

• Es el motor que sustenta una existencia virtual en la que nada existe en realidad?

...

Qué es la inteligencia?

...

Esa es la gran pregunta de la existencia. La crucial cuestión que, quizás, el ser humano no podrá responder jamás.

La entropía, los agujeros negros y el principio holográfico.

 

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Cuando hablamos de entropía hemos de considerar tres aspectos: masa, temperatura e información. En todos y cada uno de los sistemas físicos existe un grado implícito de entropía (orden o desorden) relacionado directamente con su estado de equilibrio. 

Esa entropía es medible y puede aumentar o disminuir cuando el sistema tiende a perder su equilibrio evolucionando hacia otro estado, ya sea espontáneamente o porque otro sistema físico provoca variaciones en las magnitudes que lo caracterizan. De hecho continuamente aprovechamos esa característica para, interponiendo el orden de otros sistema al desorden al que tienden los demás, conseguir energías utilizables para realizar trabajos, es algo que los ingenieros conocen bien y utilizan continuamente en la industria.

La entropía, además de estar relacionada con el orden, la cantidad de materia y la temperatura, como ya hemos explicado, es también inversamente proporcional a la información: a más información mayor orden y menor entropía. 

A modo de ejemplo consideremos un cuerpo humano. Este es un sistema ordenado de materia y es así porque existe solo una forma de ser un ser humano e infinidad de formas de no serlo. Es decir el sistema se pude llamar humano sólo y exclusivamente cuando tiene forma de ser humano y en ninguna otra forma, y para ello requiere cierta cantidad de materia y gran cantidad de orden y, por tanto, de información. 

Cuando otro sistema físico provoca el aumento o diminución de la temperatura de nuestro sistema, o causa una gran variación en la cantidad de masa que lo compone, hace que varíe la información, así nuestro sistema sufre una transformación perdiendo su equilibrio inicial. Equilibrio que tiende continuamente hacia el desorden pero que es mantenido mediante la adquisición del orden existente en sistemas externos a él. En nuestro caso el orden del ser se mantiene destruyendo el orden de los demás seres (plantas y animales) masticándolos y digiriéndolos para extraer de ellos energía y orden que reintegren el que "el ser" pierde de forma continuada, per se o por influencia externa al sistema. 

O, por ejemplo un teléfono móvil, existen muchas formas de interconectar las piezas que lo conforman, pero una sola forma de que se unan en forma de ese teléfono. El orden para construirlo requiere energía que proporciona el montador para generar baja entropía y mucha información. 

Los cosmólogos, aplicando estos conceptos y las leyes de Boltzmann sobre la entropía a los agujeros negros súper masivos, se plantearon el problema de: qué es lo que debería estar sucediendo con la información, y por consiguiente con la entropía, en el interior de esas ex-estrellas monstruosas que medran en el corazón de la mayoría de las inconmensurables galaxias de nuestro universo, cuando el polvo interestelar y la materia de los astros que las orbitan es atraída hacia su interior, a una velocidad tal que hace que la materia se caliente a temperaturas extremas y produzca una potentísima radiación (visible con los telescopios adecuados) en forma de espiral, que gira sobre su horizonte de sucesos y produce chorros de alta energía que sale disparada en forma de rayos de fotones gamma de varios años luz conformando los cúasares galácticos (esa es la luz que caracteriza la silueta de los agujeros negros y esos halos es lo único que vemos de ellos, pues los agujeros negros son completamente invisibles y nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos por la infinita deformación que provocan en las zonas del espacio-tiempo en las que existen)

En principio pensaban que la información, inherente a su propio orden, al caer la materia dentro del agujero negro desaparecía para siempre. Pero esto no podía suceder de acuerdo a las leyes universales: la materia ni se crea ni se destruye y consecuentemente tampoco la información. 

Hawking postuló que cuando la materia cae al interior de un agujero negro, esta va a parar al centro mismo del agujero negro donde, debido a la distorsión tan extrema del tejido espaciotemporal, el tiempo se hace espacio y el espacio se hace tiempo. 

Como ya sabemos la masa total de las partículas que conforman los átomos supone mucho menos del uno por ciento del total del volumen de los mismos. Los minúsculos electrones vibran a muchísima distancia de sus pequeñísimos núcleos atómicos, y el resto es espacio vacío, no obstante, los átomos consiguen mantener su volumen característico gracias a las fuerzas nucleares y al electromagnetismo, que son mucho más fuertes que la gravedad que, por contra, tiende a aglutinarlas en un solo punto. 

Pero en el interior de un agujero negro hay tanta materia que, a pesar de ser la gravedad tan débil, es imposible mantener las partículas subatómicas separadas pues, a partir de una cierta cantidad de materia reunida, las fuerzas atómicas y electromagnéticas son anuladas por la inmensa presión de tal cúmulo de materia y colapsan, haciendo que toda la materia se aglutine en un punto inconcebible e inexistente del espaciotiempo infinitamente deformado, llamado singularidad.  

Por otra parte la temperatura, el calor que la materia engullida aporta al agujero negro, se cree que vuelve a ser radiado al exterior. Como Hawking postuló: el calor de las partículas de materia que entran al agujero negro hacen vibrar los campos cuánticos que existen al rededor del horizonte de sucesos provocando que al vibrar generen partículas virtuales, llamadas así porque aparecen y desaparecen constantemente. Estas partículas virtuales se descomponen, o se desdoblan, en pares de partículas entrelazadas que, en algunos casos, se crean justo sobre el horizonte de sucesos. Cuando así sucede, una de las partículas del par es atraída hacia el interior del agujero negro, mientras que la otra escapa de él, en un proceso conocido como radiación de Hawking.

Nos queda una última cuestión, y es especular sobre lo que sucede con la información del orden de la materia que es destruida por el agujero negro. 

El Principio Holográfico parece ser la respuesta a esta pregunta. Cuando la materia cae al interior del agujero negro, incrementando su masa y en consecuencia su volumen, aumenta también proporcionalmente la superficie de su horizonte de sucesos. Sería plausible entonces pensar que la información extraída de la materia descompuesta pasa a formar parte, o se inserta de alguna manera, sobre la zona de incremento de superficie que el aumento de masa añadió a la esfera del horizonte de sucesos. De esta forma. toda la información proveniente de toda la materia que cayó en el interior del agujero negro quedaría registrada en pequeñas divisiones. que configurarían una especie de retícula con cuadrículas al tamaño de la escala de Planck sobre el horizonte de sucesos y que permanecerán ahí durante eones, o mientras el agujero negro mantenga o aumente su volumen, y cuando este se evapore, si es que en algún momento se agota la materia alrededor de él, dicha información volverá al espacio mediante la radiación de Hawking del agujero negro.

Si esto es así, si la información se almacenaría en la superficie de dicha esfera y, considerando que bajo dicha superficie no hay absolutamente nada  -no puede haber nada desde la superficie interior del horizonte de sucesos hasta la singularidad, que por otra parte parece que tampoco debería existir en forma tangible- los cosmólogos, físicos y matemáticos, partidarios del Principio Holográfico, junto con los estudiosos de la teoría de cuerdas que argumentan que existen otras seis dimensiones compactificadas sobre el tejido espaciotemporal, y que por ende las cuerdas cerras justificarían la existencia del gravitón, todos ellos creen que esta teoría podría aportar la solución más plausible al problema de la Gravedad Cuántica y consideran la posibilidad de que, puesto que la información se almacena en una esfera en cuyo interior no existe nada, podría ser que dicha esfera, en realidad, no sea una esfera sino un un disco bidimensional, y que la dimensión que desaparece al convertir la esfera en circulo, o disco, sea percibida por nosotros como una ilusión óptica que produciría la luz al avanzar sobre ella, como sucede con los hologramas u holografías. Algo así como la sensación de profundidad que percibimos al ver una película sobre un pantalla de cine bidimensional: la sensación es de tres dimensiones, pero realmente la imagen proyectada solo cuenta con dos dimensiones.

Escrito por Dimas L. Berzosa Guillén

La función de onda de las partículas; todas las historias posibles.

 

Todo lo que somos capaces de conocer a través de nuestros sentidos es producto de las manifestaciones de las llamadas partículas elementales que, a modo de piezas de Lego,  aparecen y desparecen enlazándose unas a otras e interactuando con ellas mismas y con nuestras neuronas dando así forma a la realidad que percibimos en nuestros cerebros.

Dichas partículas podrían estar formadas por minúsculos corpúsculos; madejas de cuerdas de energía radiante difusas y vibrantes que oscilan en el seno de seis o más dimensiones a distintas frecuencias, entrelazándose difuminadas e inciertas en forma de bariones y ubicadas en los nudos tridimensionales del rígido tejido espaciotemporal que conforma el universo.

Bohr, de la Escuela de Copenhague, postulaba que las partículas, esas ondas difusas de ubicación indeterminada, colapsan y definen su posición concreta de forma instantánea al ser observadas (medidas con algún instrumento o iluminadas con algún tipo de luz). 

Einstein, sin embargo, en total desacuerdo con Bohr, mantenía que esa afirmación era fruto del desconocimiento que se tenía (y aún hoy se tiene en gran medida) sobre aspectos ocultos de la mecánica cuántica todavía por descubrir; sus famosas variables ocultas.

La ciencia actual demuestra que Einstein erraba en dicha afirmación, y también que Bohr estaba equivocado al respecto pues: ni parece haber variables ocultas, ni la función de onda de las partículas colapsa de forma instantánea. 

Al parecer Everett se aproximaba más a la realidad (si es que esta existe) argumentando que la función de onda de las partículas (definida por Schrödinger en su famosa ecuación) contiene todas las formas de colapso posibles, todas las historias distintas y plausibles de la realidad (en palabras de Feynman) que, por cierto, son infinitas. Y solo tras la medida se comienza a definir lentamente la ubicación aproximada, conformando un solo estado entre todos los estados posibles. 

Algo así como sucede con el conjunto infinito de los números. Están todos ahí, sabemos que existen todos y cada uno de ellos desde cero hacia arriba y desde cero hacia abajo, pero si miramos el conjunto de todos ellos intentando verlos todos no vemos ninguno en concreto, y por eso se nos muestra como un todo indefinido y borroso. Solo al observar más finamente en un lugar concreto y muy definido de la infinita sucesión de números, uno de ellos se define, se muestra y se hace real para el observador que realiza la medida; es cuando decimos que, a modo de como sucede en el mundo de las partículas subatómcas, colapsa ese número y se muestra sobre todos los demás.

Quizás el tiempo no exista, al menos no en la forma en que lo percibimos nosotros.

 

Todo apunta a que el universo podría estar configurado sobre una especie de red tridimensional a la que llamamos Espacio-Tiempo (que podría ser infinita o no) cuyos nudos de cruce constituirían los vértices de lo que podríamos llamar "Cubos de Planck", que serían las unidades más pequeñas en las que se podría dividir el espacio y que podrían ser la esencia de la atracción Gravitatoria, o incluso de la Materia Oscura. 

En el seno de esta malla espacial, y adosados a ella tridimensionalmente, existirían  los llamados Campos Cuánticos: Una especie de láminas, o capas, que tendrían diferentes grados de fluidez en función de su naturaleza; ya sea esta fermiónica (y por ello más inerciales) o bosónica, de mayor fluidez.

La energía primordial, que se dispersó cuando tuvo lugar el Big Bang, y durante el periodo inflacionario, habría impactado sobre cada uno de estos Campos Cuánticos generando perturbaciones en todos ellos, constituyendo así lo que hoy conocemos como partículas subatómicas, que serían manifestaciones de dicha energía sobre dichos campos; algo así como una especie de olas que discurrirían sobre ellos y que al interaccionar con otras olas de su propio campo y con las de otros campos darían lugar a las diferentes partículas subatómicas, las que, en última instancia y tras diferentes combinaciones, terminarán constituyendo los diferentes tipos de átomos conocidos y, por ende, toda la materia bariónica de la que estamos hechos nosotros mismos y lo que nos rodea.

Por último, sabemos que existe una especie de fuerza expansiva, que se inició también tras el Big Bang, a la que llamamos Energía Oscura, que estaría forzando a los campos cuánticos a desplazarse a través de la malla espaciotemporal, ocupando sucesivamente niveles más externos a la vez que dejan vacíos equivalentes en los niveles más internos. 

Es decir toda la materia se desplazaría, impulsada por esta Energía Oscura, a través de la malla espaciotemporal, dando lugar a lo que nosotros percibimos como "El Tiempo", que no sería otra cosa que las sucesivas ubicaciones de la materia bariónica sobre dicha malla. 

Este desplazamiento de la materia se produciría en saltos sucesivos a través de los Cubos de Planck, lo que daría lugar a una propensión a la dispersión en el seno de la malla espaciotemporal, es decir a la entropía, efecto que la materia viva intentará contrarrestar continuamente reordenándose a sí misma mediante la captación, canalización y aprovechamiento de la energía que encuentra a su alrededor, aunque a la postre la entropía termina diseminando la materia viva tanto que esta deja de existir cuando pierde su cohesión.

Así es que, quizás, el TIEMPO solo sería un aspecto de la evolución del espacio, y por tanto no existiría por sí mismo en la forma en que lo perciben nuestras mentes. Quizás solo existe ESPACIO, o ni eso siquiera. 

Dualidad onda-partícula

La naturaleza de la realidad cuántica es intrigante y desafiante para la comprensión humana. Uno de los conceptos más desconcertantes de la física cuántica es la dualidad onda-partícula. Esta dualidad sugiere que las partículas subatómicas, como electrones y fotones, pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas. Se basa en el principio de la superposición cuántica, que establece que las partículas pueden existir en múltiples estados simultáneamente hasta que se mida o se observe. Cuando se realiza una medición, la partícula parece "colapsar" en una posición específica, lo que se conoce como función de onda colapsada. Sin embargo, antes de la medición, la partícula puede describirse como una onda que se propaga en el espacio, mostrando características de interferencia y difracción.

Este comportamiento contradictorio llevó a los científicos a plantear la hipótesis de que las partículas tienen una dualidad inherente. Por ejemplo, el experimento de la doble rendija demuestra la dualidad onda-partícula. Cuando se dispara una corriente de partículas, como electrones, a través de dos rendijas, en lugar de esperar dos líneas de impacto detrás de las rendijas, se obtiene un patrón de interferencia similar al que se observa cuando se pasa la luz a través de una rendija. Esto sugiere que los electrones se comportan como ondas que se superponen y luego interfieren entre sí.

La dualidad onda-partícula también se aplica a la luz. Los fotones, partículas de luz, pueden comportarse tanto como partículas como ondas. Esto se ilustra en el experimento de la doble rendija con fotones, donde se observa un patrón de interferencia cuando se pasa la luz a través de las rendijas.

Este es un enigma intrigante en el campo de la física cuántica que sugiere que las partículas subatómicas pueden exhibir propiedades tanto de partículas como de ondas, dependiendo del experimento realizado. Esta dualidad desafía nuestra intuición clásica sobre la naturaleza de la realidad y ha llevado a muchas preguntas y teorías en la física cuántica. 

Aunque aún no se comprende completamente, la dualidad onda-partícula ha sido confirmada repetidamente mediante experimentos y es un concepto fundamental para nuestra comprensión del mundo cuántico. Continuar investigando y explorando este enigma nos permitirá descubrir más secretos sobre la naturaleza esencial de la materia y la luz.

Qué es el entrelazamiento cuántico

 

El entrelazamiento cuántico es una de las más extrañas propiedades que caracterizan a la materia bariónica del universo a nivel subatómico.

Se pueden obtener partículas subatómicas entrelazadas, por ejemplo, separando dos electrones que previamente se encontraban formando parte de un par de Cooper en el seno de un superconductor. O haciendo pasar un fotón a través de un cristal no lineal, el cual rebotará una parte de la luz y deja pasar otra parte, generando así dos fotones menos energéticos pero entrelazados. También provocando colisiones en un acelerador para que algunas partículas al desintegrarse produzcan pares de otras partículas entrelazadas... etc.

Como ya sabéis las partículas subatómicas son manifestaciones energéticas de los campos cuánticos, y una de sus propiedades fundamentales, heredadas de los campos de los que ellas forman parte, es su momento angular: una especie de empuje que las obliga a inclinarse o girar sobre sí mismas, en un sentido o en el sentido opuesto, al que los científicos han bautizado con el nombre de Spin. 

Cuando dos partículas están entrelazadas, siempre, sin excepción, una de ellas tiene tendencia de giro hacia un lado y la otra hacia el lado contrario. Pero extrañamente este spin siempre va a estar en un estado de indeterminación mientras no lo midamos. Es decir, las dos partículas entrelazadas cuentan con un spin que solo es posible conocer cuando midamos el spin de una de ellas, y es en ese mismo instante en el que tiene lugar la observación, cuando la segunda partícula, sorprendente e indefectiblemente, adquirirá el spin contrario al de la partícula medida.

Es algo así como si tenemos una moneda de dos euros girando alocadamente sobre su canto, y por tanto en estado de cara y cruz a la vez, y le disparamos con una pistola mágica (por supuesto esto es solo un ejemplo irreal y disparatado para intentar entender el concepto que nos ocupa)  y resulta que esta se divide en dos monedas de un euro cada una (entrelazadas cuánticamente) y ambas siguen girando sobre su canto. Si ahora separamos estas dos monedas, llevando a cada una de ellas a un extremo opuesto del universo (haciendo un símil de lo que ocurriría si fuesen dos partículas subatómicas entrelazadas), al empujar con el dedo a una de ellas, obligándola así a caer en cara o en cruz, automáticamente la otra moneda caería mostrando la faz contraria. Es decir, si la primera moneda ha quedado con la cara hacia arriba, la otra moneda, en el mismo momento, caerá con la cara hacia abajo. Por muy lejos que se encuentren las dos monedas, cuando hacemos colapsar a una de ellas y muestra entonces su "cruz", podemos afirmar con absoluta certeza, sin necesidad de ir a mirar, que la otra moneda estará mostrando su "cara".

Esta propiedad será de mucha utilidad en un futuro muy próximo. Entre otras muchas aplicaciones para enviar información confidencial en sistemas de seguridad digital, lo que ya se conoce como teleportación.  

        

 

 

De qué está hecha la realidad

 

Escrutando el universo desde lo más grande a lo más pequeño con modernos y gigantescos telescopios y potentísimos microscopios, hasta ahora solo hemos sido capaces de aproximarnos a la comprensión de algo menos del cinco por ciento del total, de lo que quiera que sea que conforma la existencia.

Y, aunque nuestro conocimiento de la composición y la mecánica que rigen este cinco por ciento es en la actualidad bastante alto, estamos todavía muy lejos de comprender con total exactitud qué son y cómo se comportan las partículas elementales constituyentes de la materia bariónica, es decir esta extraña y escurridiza sustancia-energía de la que nosotros mismos y todo lo que percibimos está hecho.

Lo que si sabemos ya, a ciencia cierta, es que todo lo que somos capaces de conocer a través de nuestros sentidos es producto de las manifestaciones de las llamadas partículas elementales, que, a modo de piezas de Lego, aparecen y desparecen en el seno del tejido espacio-temporal enlazándose unas a otras e interactuando con ellas mismas y con nuestras neuronas, dando así forma a la realidad que percibimos en nuestros cerebros.

Pero he de deciros que, aunque os parezca increíble, en realidad no existen tales partículas como entidades individuales, sino que son manifestaciones energéticas de lo que se ha dado en llamar campos cuánticos. Es algo así como lo que sucede con las olas del mar. Podemos surfear sobre ellas, podemos sentir su poderoso empuje e incluso sucumbir a su poder devastador sobre costas y navíos pero, aún así, las olas no existen por sí mismas, porque no podemos aislarlas o separarlas del vasto océano del que forman parte ya que al hacerlo desaparecerán.

Como sabéis, la materia (descendiendo hasta su esencia más básica) está constituida por átomos, en el interior de los cuales existen protones y neutrones (compuestos de tres quarks cada uno de ellos) que, a su vez, están rodeados de electrones. Y siempre hay un electrón para cada protón que exista dentro de cada átomo.

El átomo elemental (el más simple de todos) del cual están hechos todos los demás, es el átomo de hidrógeno. Esta es la pieza del Lego universal más básica que existe y está formada por un solo protón y un solo electrón.

Los átomos de hidrógeno se formaron hace más de trece mil millones de años. Algún tiempo después del inicio del universo, tras el Big-Bang.

Estos átomos simples que la gravedad fue reuniendo en el espacio fueron los responsables de la formación de las primeras estrellas. Luego estas estrellas prístinas explotaron y, al hacerlo, dieron lugar a elementos más complejos, como el carbono, el oxígeno, o el hierro. A su vez estos deshechos de las explosiones de aquellas primordiales estrellas se volvieron a reunir, creando a su vez estrellas más densas que, tras ser terriblemente presionadas por la gravedad, volvieron a explotar dando lugar a elementos aún más complejos, como el cobre, el bromo o el molibdeno. Y así sucesivamente se fueron creando estrellas cada vez más masivas, hasta llegar a las estrellas de neutrones, responsables de la creación de los elementos más complejos que existen, como el oro, por ejemplo; o el uranio, el elemento más complejo que ha creado la naturaleza, compuesto de noventa y dos protones y otros tantos electrones.

Pero como os decía al principio, extramente, no existen los protones, los neutrones o los electrones como entidades individuales, sino que son manifestaciones de los campos cuánticos... Pero vamos a ir por partes...

En una próxima entrada de esta serie que ahora inicio profundizaremos más sobre estos extraños campos que existen en el seno del espacio-tiempo, el tejido sobre el que existe la materia, que se expande raudo y veloz desde el Big-Bang hasta el final de los tiempos, conformando la estructura básica del universo.

Nos vemos pronto, saludos.

Qué es el infinito

 

Muchos de vosotros, seguramente, habréis pensado alguna vez en el concepto "infinito" y, seguramente también, habréis desistido más pronto que tarde de intentar comprenderlo pues realmente es difícil, por no decir imposible, que la mente humana sea capaz de asimilarlo aunque solo sea vagamente.

Por otra parte también se nos muestra incomprensible la idea de que puedan existir múltiples dimensiones en el universo, además de las tres archiconocidas "largo", "alto" y "ancho" y la otra dimensión a la que llamamos "tiempo". Y sin embargo cada vez está más claro que eso es exactamente lo que sucede en el cosmos.

Se me ocurre un símil a la sazón que, uniendo ambos conceptos, quizás nos pueda ayudar a acercarnos un poco a estas incomprensibles ideas.

Imaginad que sois imagineros (y no es una redundancia, aunque lo parezca) y que, por tanto, esculpís imágenes en madera.

Imaginad también que estáis ante un gran bloque de madera, dispuesto para ser trabajado con vuestras azuelas, gubias y escofinas.

Ahora pensad en la cantidad de bustos con rostros diferentes que podéis tallar en esa pieza de madera...

En realidad se podrían tallar en ella tantas caras como modelos humanos existen, al menos uno por cada faz de cada habitante de nuestro planeta y cada cara sería una dimensión diferente.

Es más, os puedo asegurar que podemos afirmar sin temor a equivocarnos que se pueden tallar "infinitos" rostros humanos en esa madera. Todas las dimensiones (formas) existen a la vez  en ese bloque de madera de forma compactada o condensada.

Entonces el concepto de dimensiones infinitas se nos muestra más cercano visto de esta manera ¿verdad?

Ahora pensad en que si todos los bustos que es posible tallar son infinitos, para que cada uno de ellos sea percibido por nuestro cerebro necesitamos tres referencias espaciales; las tres referencias espaciales a las que ahora llamamos dimensiones y que en realidad no lo son, sino que son referencias, herramientas, que usa nuestro cerebro para acotar la dimensión existente actual.

Por supuesto la llamada cuarta dimensión: el tiempo, que es referencia temporal y no dimensión como tal, es también imprescindible para que puedan existir las otras tres referencias anteriores. Sin tiempo nada cambiará jamás. Y sin alto, ancho y largo nuestro cerebro no será capaz de contextualizar ni comprender la realidad y, por tanto, ésta no existiría. Todo nos parecería eterno o inexistente.

En el cosmos es mucho más difícil comprender el infinito pues, aunque cada día conocemos más sobre la composición y estructura de los átomos, o materia ordinaria, o sea sobre nosotros mismos, a penas sabemos nada de la estructura y propiedades del gran contenedor que la acoge. Aún no sabemos casi nada sobre las fuerzas que gobiernan el universo, las llamadas Energía y Materia oscuras y tampoco sobre el espacio tiempo, es decir sobre la propia gravedad que nos mantiene pegados al planeta. Pero se está avanzando mucho y quizás, quien sabe, dentro de mil años nuestros descendientes sean capaces de comprender estos conceptos.

Os invito a reflexionar sobre ello. 

Saludos.

La única velocidad que existe en el universo es la velocidad a la que viaja la luz

 

La única velocidad que existe en el universo es la velocidad de la luz. Todos los cuerpos se mueven a esa velocidad a través del espacio-tiempo si en él no existen partículas subatómicas reales, aunque en realidad este esté lleno de partículas virtuales. 

Si un cuerpo no tiene masa, como es el caso de los fotones, se moverá a la máxima velocidad, es decir, a la velocidad de la luz, y para él no transcurrirá el tiempo. En cambio, si un cuerpo masivo está completamente parado el tiempo para él será eterno. 

Entre ambos extremos se mueven siempre todos los cuerpos, configurando así un vector desde el centro de un círculo cuyo radio será siempre el valor de la velocidad de la luz a través del espacio-tiempo. Así, cuando aumenta la distancia en el espacio disminuye el tiempo, y viceversa, de forma que siempre el resultado final es el valor de la velocidad máxima a la que viaja la luz. Según la materia se mueva por el espacio-tiempo así será el tiempo para ella.

¿Qué pasa dentro de los átomos?

La materia bariónica, producto de asociaciones de quarks y leptones,  constituye los ladrillos básicos de los que está hecho todo lo que podemos percibir a nuestro alrededor, y a nosotros mismos.

Los quarks son briznas de materia que viven escondidas en el núcleo de los átomos vibrando encadenados los unos a los otros, nadando en una especie de mar adhesivo compuesto de otras partículas mucho más ligeras llamadas gluones, que los aglutinan mediante la llamada interacción fuerte haciéndolos inseparables.  De esta forma se constituyen entidades indivisibles en forma de protones y neutrones. Los quarks no pueden vivir separados, siempre se encuentran varios de ellos encadenados.

Por otra parte los electrones, el tipo más estable de la familia de los leptones, vibran, atraídos por la fuerza electro-magnética de la que los proveen las interacciones con los fotones, alrededor de los núcleos de protones y/o neutrones, conformando delgadas capas que recubren a los núcleos a modo de ondas, siempre a distancias discretas, o cuantizadas, llamadas órbitas.

Cuando dos quarks de tipo Up se unen a un quark del tipo Down, resulta una partícula compuesta de carga eléctrica positiva a la que se le conoce con el nombre de Protón. De la misma forma, al unirse dos quarks Down con uno Up resulta una partícula de carga eléctrica neutra a la que llamamos Neutrón.

Los electrones son partículas con carga eléctrica negativa, por ello son atraídas por los protones positivos desde el centro del átomo, encadenándose a ellos a distancias discretas que vienen a ser como las gradas en un estadio, en el que el núcleo estaría en el centro del terreno de juego y los electrones distribuidos en algunas líneas de asientos permitidas, pero no a cualquier altura sino solo a las distancias permitidas, entre las cuales no es posible ni detenerse, ni incluso existir. De hecho, cuando un electrón cambia de grada u órbita lo hace de manera instantánea, de forma que, al recibir una excitación externa suficiente (y a veces por motivos internos de su conexión con el núcleo) aumenta su energía, lo que le obliga a saltar a otra órbita más energética y, al hacerlo, desaparece instantáneamente de la órbita en la que se encuentra y aparece exactamente al mismo tiempo en la nueva órbita. Después, debido a su inestabilidad en una órbita que no le corresponde, emitirá un fotón, que lo libera del exceso de energía adquirida, y, de forma instantánea, sin que exista transición entre órbitas, reaparece en su órbita primitiva. 

Por cada protón que ingrese en su núcleo, todo átomo intentará, para mantenerse estable, atrapar un nuevo electrón, que se acomodará en el hueco más próximo de la capa que aún esté incompleta en su periferia. A más protones apiñados más electrones revolotearán, en número equivalente, al rededor del núcleo e irán rellenando, según el número máximo que quepa en cada órbita, las sucesivas gradas, a modo de capas de cebolla al rededor del átomo. 

Pero en los núcleos, los protones, al ser todos positivos, se repelen e intentarán separarse. Para evitar esta repulsión son necesarios los neutrones, muy similares a los protones pero algo más pesados (un 0.1% más) y sin carga eléctrica (por lo que ni atraen ni repelen). En función del número de protones se necesitan un número determinado de neutrones para que todo el conjunto sea estable durante el mayor tiempo posible. Lo que sucede dentro de los núcleos de los átomos es que los protones, justo en el momento en el que van a ser repelidos, intercambian partículas llamadas piones, lo que provoca que algunos de ellos se convierta en neutrones, evitando así la repulsión. De la misma forma, acto seguido, algunos neutrones emiten piones y se vuelven a convertir en protones, para mantener constante la interacción con los electrones del átomo. A esta fluctuación de trasmutación continua se le llama fuerza fuerte residual y es la que mantiene estables a los átomos. 

Hay un límite en el tamaño de los núcleos. Cuánto más crecen estos en número de protones y neutrones (nucleones) más difícil se hace mantener la cohesión entre ellos, por eso estos átomos se vuelven inestables y, de sus núcleos, escapan algunos neutrones hacia el exterior, esto sucede de forma habitual en los llamados materiales radioactivos, no así en la mayoría de átomos, mucho más estables, que conforman la naturaleza de la que formamos parte.

Qué probabilidad hay de que una eyección de masa coronal del Sol alcance la Tierra?

Seguramente habéis escuchado hablar de las eyecciones solares, y del peligro que podrían acarrear a nuestro planeta Tierra si una de ellas, de gran magnitud, nos alcanza de lleno. Por si no sabéis qué son exactamente estos fenómenos solares os adjunto la descripción que Wikipedia hace de ellos: 

Eyección de masa coronal 

Se denomina eyección de masa coronal o CME (por sus siglas en inglés: Coronal Mass Ejection) a una onda hecha de radiación y viento solar que se desprende del Sol en el periodo llamado Actividad Máxima Solar. Esta onda es muy peligrosa ya que, si llega a la Tierra y su campo magnético está orientado al sur, puede dañar los circuitos eléctricos, los transformadores y los sistemas de comunicación, además de reducir el campo magnético de la Tierra por un período. Cuando esto ocurre, se dice que hay una tormenta solar. Sin embargo, si está orientado al norte, rebotará inofensivamente en la magnetosfera. La magnetosfera o magnetósfera es una región alrededor de un planeta en la que el campo magnético de este desvía la mayor parte del viento solar formando un escudo protector contra las partículas cargadas de alta energía procedentes del Sol. 

Pero, realmente, qué probabilidad hay de que una CME llegue a la Tierra? 

Veamos: 

Vamos a calcular la superficie total aproximada de una inmensa esfera imaginaria que rodearía completamente a nuestra estrella a una distancia de ciento cincuenta millones de kilómetros de su centro. 

Sup Tot.: 4 x 3,14 x (150.000.000)2 -------------> 282.600.000.000.000.000 

Esa esfera imaginaria tendría una superficie total de dos billones ochocientos dos mil seiscientos billones de kilómetros cuadrados. 

Y qué superficie de esa esfera imaginaria ocupa nuestro planeta frente al Sol? 

La circunferencia sería el radio de la Tierra al cuadrado multiplicado por Pi. 

Es decir 6.366 x 6.366 x 3,14 --------------> 127.251.501 kilómetros cuadrados. 

Entonces, si dividimos la superficie de la esfera imaginaria por la superficie que representaría en ella el círculo de nuestro planeta visto de frente desde el Sol, encontramos que en la superficie interior de esa esfera, de radio ciento cincuenta millones de kilómetros, caben unos dos mil doscientos millones de Tierras o, dicho de otra forma, hay solo una entre dos mil doscientos millones de probabilidades de que una eyección coronal apunte hacia la Tierra. 

Si tenemos en cuenta que la probabilidad de acertar los seis números de un boleto de la Lotería Primitiva es de una entre casi catorce millones, no parece probable que nos vaya a alcanzar muy a menudo una CME, no creéis?

La vida, tal y como la conocemos, solo es posible a baja temperatura.

 

imagen cortesía de https://www.investigacionyciencia.es/

En el universo todo está en movimiento ininterrumpido desde que hace trece mil setecientos setenta millones de años el Big Bang inició la grandiosa expansión del espacio-tiempo. 

Una parte de lo que hoy es materia era en aquel entonces energía pura increíblemente caliente o, lo que es lo mismo, plasma de quarks agitándose a más de cuatro billones de grados; porque movimiento y temperatura son, en realidad, la misma cosa a nivel atómico y molecular. 

A partir de aquel momento inicial, conforme el espacio-tiempo se expandía velocísimamente, la energía fue ralentizándose y por tanto enfriándose poco a poco hasta llegar a la temperatura actual de 2,7 grados Kelvin (unos 270 grados Celsius bajo cero), temperatura que podemos medir hoy día en el más profundo vacío cósmico.

Muchos millones de años después del Big Bang, la temperatura o, como ya hemos dicho antes, el movimiento de las partículas, había descendido lo suficiente como para que aquella energía prístina, que ya había ralentizado en gran medida su desenfreno inicial, diese lugar a su trasmutación en materia, formándose así los primeros átomos de Helio del universo.

La materia siguió enfriándose más y más según se expandía el espacio-tiempo y, tras millones de explosiones de supernovas acaecidas por la eterna disputa entre la aplastante Gravedad y la extraordinaria Fuerza de la repulsión Electromagnética en el seno de las estrellas, fueron surgiendo sucesivamente el resto de los elementos de la tabla periódica a partir del Helio.

Hace cuatro mil quinientos millones de años se formó la Tierra, por acumulación de polvo interestelar, bajo la influencia gravitacional y energética de nuestro Sol; una estrella amarilla ubicada relativamente cerca del centro de una de las muchas galaxias del cúmulo de Virgo, llamada Vía Láctea.

Quinientos millones de años después de la formación de nuestro planeta, tras la infinidad de colisiones aleatorias que se producían a cada instante por la agitación térmica, los átomos comenzaron a enlazarse de forma funcional dando lugar a diferentes asociaciones cooperativas llamadas moléculas. Las moléculas, a su vez, generaron microorganismos... y así comenzó la vida. 

Gracias a las bajas temperaturas la vida sigue existiendo en la Tierra. Algunos organismos, llamados extremófilos sobreviven a temperaturas de entre menos cien y mas doscientos grados centígrados. Y estrechando aún más esa franja de temperatura o vibración molecular, a tan solo unos cientos de grados kelvin por encima del cero absoluto (punto extremo en el que no existe el movimiento y por tanto desaparece la temperatura), es decir, cuando los átomos apenas vibran, es posible la vida de plantas y animales. Pero nuestra vida es tan frágil que podría desaparecer en solo un parpadeo si la temperatura varía apenas medio centenar de grados por encima o por debajo de los cero grados centígrados.

Las moléculas constitutivas de nuestros tejidos, que a su vez conforman los órganos que hacen funcionar a nuestro organismo, existen y medran en el cosmos porque nuestros átomos,  los ladrillos de la vida, vibran lentamente, están casi detenidos, fríos, a tan solo unos treinta y siete grados centígrados de temperatura. Muy lejos de aquellos vertiginosos cuatro billones de grados que imperaban en el cosmos cuando la energía comenzó a converirse en partículas subatómicas. La vida, tal y como la conocemos, solo es posible a baja temperatura.

¿Qué había antes del Big Bang?

Imagen propiedad del blog de la ciencia de la mula Francis

Seguramente os habéis preguntado alguna vez cómo, y de qué, surgió nuestro universo. Y, como yo, os habréis dado cuenta de que para pensar en ello las únicas herramientas que podemos utilizar son los conocimientos que poseemos, derivados de las experiencias y percepciones que nuestro raciocinio es capaz de aprehender a través de nuestros sentidos.

Por supuesto, conjeturando, podemos aventurar entelequias o teorías fantásticas, pero estas, a la postre, son imposibles de verificar mediante el único método válido conocido: el método científico.

Es decir, para construir mentalmente una hipótesis sobre el origen del cosmos solo podemos basarnos en lo poco que conocemos. Y este desconocimiento de nuevos elementos que pudiesen coadyuvar a esclarecer la causalidad prístina de los sucesos y la esencia misma de la que provenimos, nos lleva indefectiblemente a un bucle infinito del que, sin nuevas evidencias, no somos capaces de salir.

Pero, como decía antes, por supuesto aplicando las leyes físicas universales y basándonos en nuestros conocimientos y experiencias, siempre podemos imaginar posibles escenarios para elucubrar sobre cómo pudo haber sucedido el “mal llamado” Big-Bang hace casi catorce mil millones de años. Y eso es lo que me disponga a hacer ahora.

Pues bien, imaginad dos estructuras verticales ondulantes que se aproximan la una a la otra desplazándose sobre un campo horizontal del que forman parte. Por simplificarlo, algo así como dos olas marinas enfrentadas y a punto de chocar. Estas podrían ser, como propone la teoría M, dos branas que, unidas por la base, se aproximan entre sí a través de una retícula conformada por multitud de campos cuánticos que viven en diez dimensiones y evolucionan temporalmente.

Podemos pensar que la retícula espaciotemporal que separa ambas branas es una especie de malla multidimensional con estructura fundamental a la longitud de Planck que se encuentra en su estado de mínima energía, es decir se comporta en principio como un espacio completamente vacío, puesto que los campos cuánticos que la componen no han sido perturbados aún.

En un momento dado las dos branas chocan entre sí y, al hacerlo, descargan sus energías cinéticas en la retícula espaciotemporal, lo que da lugar un número finito de perturbaciones puntuales en cada uno de los campos cuánticos que la componen. A partir de ese momento y como consecuencia del impacto ambas branas comienzan a separarse, como lo harían dos abanicos, los objetos que conforman sus estructuras se separan a más velocidad cuanto más alejadas están de los puntos de anclaje de las branas (hecho acorde con la percepción de energía oscura) y al separarse desgarran sus estructuras conformando una red filamentosa (materia oscura) de nodos que vibran propagando la energía del impacto a los campos cuánticos adyacentes, los cuales, al ser perturbados, generan alrededor de dichos nodos de materia oscura las partículas subatómicas que constituyen la materia bariónica del universo.

De esta forma podríamos decir que, antes del choque de branas, es decir antes del Big-Bang, no existía la materia, porque los campos cuánticos estaban en absoluto reposo. Pero instantes después, en el momento en el que dichos campos cuánticos son perturbados, surgen en su seno las partículas subatómicas como manifestaciones energéticas de la colisión alrededor de los nodos de Materia Oscura. Surge entonces también la energía oscura, como consecuencia del desplazamiento por el impacto y la forma de las branas. Y se habría materializado el espacio-tiempo, haciéndose tangible como vector de desplazamiento del nuevo cosmos en movimiento.

Pero…  ¿De dónde, y por qué, surgieron esas estructuras llamadas branas?

Como decía al principio ¡No lo sabemos y posiblemente no lo sepamos nunca! Pero... quizás... ¿podemos imaginarlo?

Reflexionad sobre ello.

Quasares

imagen propiedad de https://www.techexplorist.com/

Hasta la fecha se conocen cuatro tipos de agujeros negros en el universo:

• Microagujeros negros, existentes solo en el ámbito de la mecánica cuántica.
• Agujeros negros estelares (entre tres y cien veces más masivos que nuestra estrella). Podría haber millones de ellos solo en nuestra galaxia, La Vía Láctea.
• Agujeros negros de masa intermedia (desde cien a un millón de masas solares). De los cuales aún no existen evidencias definitivas de su existencia.
• Agujeros negros supermasivos. Son millones o miles de millones más masivos que el Sol y se encuentran en el centro de las galaxias. Un ejemplo de ellos es Sagitario A, un gigante situado en el centro de nuestra Vía Láctea que cuenta con una masa aproximada de cuatro millones de soles y un diámetro equivalente a la distancia entre la Tierra y el Sol.

Un cuásar o quasar (acrónimo de “fuente de radio cuasiestelar” y en inglés “quasi-stellar radio source”) se forma cuando un agujero negro supermasivo, gracias a la gigantesca deformación que es capaz de generar en el tejido espacio-temporal que ocupa, comienza a absorber materia cercana a él. Cuando esto sucede, las partículas de polvo y gas, que son poderosamente atraídas por la inmensa gravedad del gigante, antes de caer en su interior y debido a su elevadísima velocidad (más de cinco mil kilómetros por segundo), se ven obligadas a girar vertiginosamente alrededor de la estrella negra, conformando un anillo de materia caliente y brillante, llamado disco de acreción, en cuyo interior los átomos alcanzan temperaturas de miles de grados y emiten (por efecto de la velocidad y la temperatura) inmensas cantidades de radiación en forma de fotones súper energéticos.

Los quásares más brillantes que podemos observar en la actualidad se encuentran en el interior de galaxias situadas a más de diez mil años luz. Estas galaxias se formaron en épocas muy tempranas del universo y ahora nos está llegando su luz. En aquel tiempo remoto, algunos miles de millones de años después del Big Bang, todo estaba lleno de polvo y gas, es por esto que los quásares más alejados, y por tanto más antiguos, disponían de tanto material para alimentar sus discos de acreción. En agujeros negros más modernos, como es el caso de Sagitario A, apenas existe materia cerca de su horizonte de sucesos.

Algunos quásares supermasivos (aproximadamente el diez por ciento de ellos), si la rotación de su agujero negro lo favorece, generan inmensas líneas de campo magnético que se retuercen y giran a altísima velocidad en torno a sus dos polos magnéticos. En estos casos gran parte del gas que gira a lo largo del disco de acreción es lanzado a casi la velocidad de la luz hacia el interior de estas potentísimas líneas de campo, formando así dos chorros opuestos de materia brillante incandescente que se extienden a muchos años luz de distancia del quásar.

DÓNDE Y QUÉ ESTUDIAR PARA SER ASTRÓNOMO

Un astrónomo se dedica a estudiar el universo desde el punto de vista de las leyes físicas. Su trabajo consiste en explicar los fenómenos astronómicos observados.

Los astrónomos, además de conocer profundamente los aspectos físicos, deben contar también con habilidades para implementar tecnología punta y poseer conocimientos en diferentes disciplinas, como son la biología, la geología, la ingeniería o la computación.

Para comprender la mecánica del universo, un astrónomo debe basarse ante todo en la observación astronómica y en datos obtenidos por otros astrónomos previamente.

Actualmente hay siete universidades en Chile donde se puede cursar la Licenciatura en Astronomía: La U. de Chile, la PUC, la de Concepción, la de Valparaíso, la de La Serena, la Católica del Norte y la Andrés Bello. También algunas universidades de Estados Unidos imparten grado en Astronomía.

En España no existe actualmente ninguna carrera universitaria de Astronomía. Para ser astrónomo se ha de realizar un grado en Física (aunque también se puede acceder con los grados de Matemáticas, Ingeniería Informática, Ciencias del Espacio, Ingeniería de Materiales, Ingeniería Electrónica de comunicaciones y/o Química)

Las tres universidades españolas más prestigiosas para estudiar física son:

·        Universidad Autónoma de Madrid (UAM),

·        Universitat de València (UV) y

·        Universitat de Barcelona (UB).

Posteriormente se ha de realizar un Máster en Astronomía y Astrofísica.

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Se ha de diferenciar entre astronomía observacional y astronomía teórica

La astronomía observacional se encarga de recopilar y almacenar la información acerca del universo observable. Es la práctica y el estudio de la observación de cuerpos celestes mediante telescopios que pueden ser terrestres (ópticos, de infrarrojos y radiotelescopios) o espaciales (de rayos gamma, de rayos ultravioletas y de infrarrojo lejano)

La astronomía teórica se ocupa principalmente de calcular y predecir (mediante matemáticas y lenguajes de programación) las implicaciones medibles observadas de los modelos físicos y la manera cómo los sistemas espaciales han evolucionado a través del tiempo.

Ramas de la astronomía

  

Astronomía de posición. Tiene por objeto situar en la esfera celeste la posición de los astros midiendo determinados ángulos respecto a unos planos fundamentales, utilizando para ello diferentes sistemas de coordenadas astronómicas. Es la rama más antigua de esta ciencia. Describe el movimiento de los astros, planetas, satélites y fenómenos como los eclipses y tránsitos de los planetas por el disco del Sol. También estudia el movimiento diurno y el movimiento anual del Sol y las estrellas. Incluye la descripción de cada uno de los planetas, asteroides y satélites del Sistema Solar. Son tareas fundamentales de la misma la determinación de la hora y la determinación para la navegación de las coordenadas geográficas.

Mecánica celeste. Tiene por objeto interpretar los movimientos de la astronomía de posición, en el ámbito de la parte de la física conocida como mecánica, generalmente la newtoniana (Ley de la Gravitación Universal de Isaac Newton). Estudia el movimiento de los planetas alrededor del Sol, de sus satélites, el cálculo de las órbitas de cometas y asteroides.

Astrofísica. Es una parte moderna de la astronomía que estudia los astros como cuerpos de la física estudiando su composición, estructura y evolución. Solo fue posible su inicio en el siglo XIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Las ramas de la física implicadas en el estudio son la física nuclear (generación de la energía en el interior de las estrellas) y la física de la relatividad. A densidades elevadas el plasma se transforma en materia degenerada; esto lleva a algunas de sus partículas a adquirir altas velocidades que deberán estar limitadas por la velocidad de la luz, lo cual afectará a sus condiciones de degeneración. Asimismo, en las cercanías de los objetos muy masivos, estrellas de neutrones o agujeros negros, la materia que cae se acelera a velocidades relativistas emitiendo radiación intensa y formando potentes chorros de materia.

Cosmología. Es la rama de la astronomía que estudia los orígenes, estructura, evolución y nacimiento del universo en su conjunto.

Campos de estudio de la astronomía

Astrometría. Estudio de la posición de los objetos en el cielo y su cambio de posición. Define el sistema de coordenadas utilizado y la cinemática de los objetos en nuestra galaxia.

Astrofísica. Estudio de la física del universo, incluyendo las propiedades de objetos astronómicos (luminosidad, densidad, temperatura, composición química).

Cosmología. Estudio del origen del universo y su evolución. El estudio de la cosmología es la máxima expresión de la astrofísica teórica.

Formación y evolución de las galaxias. Estudio de la formación de galaxias y su evolución.

Astronomía galáctica. Estudio de la estructura y componentes de nuestra galaxia y de otras.

Astronomía extragaláctica. Estudio de objetos fuera de la Vía Láctea.

Astronomía estelar. Estudio de las estrellas, su nacimiento, evolución y muerte.

Evolución estelar. Estudio de la evolución de las estrellas desde su formación hasta su muerte como un despojo estelar.

Formación estelar. Estudio de las condiciones y procesos que llevan a la formación de estrellas en el interior de nubes de gas.

Ciencias planetarias. Estudio de los planetas del Sistema Solar y de los planetas extrasolares.

Astrobiología. Estudio de la aparición y evolución de sistemas biológicos en el universo.

Arqueoastronomía. Estudio de las orientaciones de las diferentes construcciones o lugares sacralizados, de las antiguas civilizaciones. 

Astroquímica. Estudia la composición química de los astros y el material difuso encontrado en el espacio interestelar, normalmente concentrado en grandes nubes moleculares.

Astrodinámica. Estudia la aplicación de la balística y la mecánica celeste a los problemas prácticos relativos al movimiento de cohetes y otras naves espaciales.

Astronáutica. Estudio de la teoría y práctica de la navegación más allá de la atmósfera terrestre por parte de objetos artificiales, ya sean tripulados o no.