miércoles, 7 de noviembre de 2012

Un viaje a las estrellas de la mano del gran físico mexicano Alcubierre


El descubrimiento de una estrella brillante cercana a la Tierra hace que mucha gente imagine viajes en Star Trek pero ya desde 1994 el físico mexicano Alcubierre concebía un viaje a mayor velocidad que la luz 

La respuesta a la pregunta depende de a que estrella queremos viajar y cuando. Es cierto que astrónomos europeos han descubierto un planeta (no habitable) en el sistema triple Alfa Centauri — el más cercano a la Tierra, el exoplaneta más ligero descubierto hasta el momento alrededor de una estrella de tipo Sol. El planeta fue detectado utilizando el instrumento HARPS, instalado en el telescopio de 3, 6 metros en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile. Los resultados aparecieron en la revista Nature, el mes pasado.

Alfa Centauri es una de las estrellas más brillantes de los cielos australes y el sistema estelar más cercano a nuestro Sistema Solar — se encuentra a tan solo 4, 3 años luz de distancia. En realidad se trata de un sistema estelar triple, que consiste en dos estrellas similares al Sol orbitando cerca la una de la otra, designadas como Alfa Centauri A y B, y una estrella roja débil más distante conocida como Próxima Centauri. Desde el siglo XIX, los astrónomos especulaban con la posibilidad de la existencia de planetas orbitando estos cuerpos, ya que sería el lugar más cercano en el que encontrar un huésped que pudiera albergar vida más allá del Sistema Solar, pero búsquedas de gran precisión no revelaban nada. Hasta ahora.

Pero las distancias son tales, tan inmensas, que pensar en un viaje hasta ese sistema en el lapso de una vida humana por ahora sería impensable. Aunque pensáramos en una misión no tripulada a corto o medio plazo, tendría que ser un viaje virtual. Cualquier viaje real sería de los que se va pero no se vuelve… 

Las sondas Voyager, que ya están abandonando el sistema solar, tardarían, a la velocidad actual posible, decenas de miles de años en llegar suponiendo que las sondas vayan en la misma dirección que deseamos. Por tanto, la tecnología convencional no sirve. Pero los sistemas nucleares o la vela láser no tripulados requerirían unos presupuestos tan enormes que difícilmente se puedan financiar algún día. 

Sería interesante tener un sistema warp como el de Star Trek, pero la idea es obviamente de ciencia ficción. El físico mexicano Miguel Alcubierre estaba viendo un episodio de esta serie cuando se planteó si algo así era posible. Se puso a trabajar usando la Relatividad General y llegó a la conclusión de era posible plantear un escenario teórico en el que era posible viajar a mayores velocidades de la luz. 

Como todos sabemos, no se puede viajar a mayor velocidad de la luz a través del espacio, pero el propio espacio sí puede expandirse a mayores velocidades que la luz. 

En 1994 el gran físico mexicano publicó en la revista científica Classical and Quantum Gravity un genial modelo matemático que supondría posibles los viajes a velocidades mayores que (velocidad de la luz), es decir, superlumínicos efectuando trucos con el espacio-tiempo, Alcubierre planteó la métrica que lleva su nombre como una solución a algunas ecuaciones de Einstein en el marco de la Teoría General de la Relatividad. 

Implícitamente lo postulado por el centífico mexicano parte de que la materia causa curvaturas o deformaciones (en inglés warps) dentro del “tejido” espaciotemporal. 

La métrica de Alcubierre tiene como una de sus conclusiones más llamativas la posibilidad de un viaje a mayor velocidad que la luz al crearse una burbuja de deformación plana dentro de la cual se situaría estacionariamente la cosmonave. 

Delante de la misma el espaciotiempo sería contraído o contractado poniendo así el punto de destino mucho más cerca, mientras que “detrás” de la nave el espaciotiempo quedaría expandido “empujando” hacia atrás gran cantidad de años luz, todo esto sin que el espacio y el tiempo dentro de la burbuja de deformación plana en que se hallaría la cosmonave se modificara demasiado. 

En tal caso la nave (para hacer una analogía) “surfearía” sobre una especie de ola espaciotemporal dentro de la “burbuja de deformación plana” que es plana para permanecer estable entre las dos distorsiones dos olas (la anterior y la posterior) provocadas en el espaciotiempo y se crearía una distorsión local del espacio-tiempo propicia. 

Existirían enormes fuerzas de marea en la región periférica de la supuesta burbuja debidas a las curvaturas provocadas en el espacio-tiempo, sin que tales fuerzas se apreciarían apenas en el interior de la burbuja dado el carácter plano que allí tendría el espacio-tiempo. 

No se violaría ninguna ley física de las previstas en la teoría de la relatividad ya que la nave no se desplazaría dentro de la burbuja sino que ella misma la llevaría y nunca viajaría más rápido que un haz de luz. 

La nave y sus presuntos tripulantes no sufrirían los efectos devastadores provocados por las aceleraciones con sus correspondientes enormes fuerzas y la dilatación del tiempo a altas velocidades. Alcubierre ha podido demostrar teóricamente que incluso cuando la nave está acelerando viaja en una caída libre geodésica. 

Sin embargo, el que la burbuja de deformación permita viajes supralumínicos se debe a la posibilidad de que el propio espacio-tiempo en el cual viaja tenga la capacidad de superar la velocidad de la luz. Esta analogía plantea la pregunta: es “¿es posible cabalgar sobre un rayo de luz”?. Como un surfista en una ola, la nave se podría desplazar a otras regiones de la galaxia. 

El original sistema aunque no viola ninguna ley de la relatividad, presenta impedimentos casi imposibles de salvar. Un problema, expuesto por José Natário, sería que la nave no podría comunicarse con el exterior y, por tanto, no podría controlar el sistema, ni frenar, ni cambiar de dirección ni hacer nada. Este es un inconveniente grave. 

Carlos Barceló y Stefano Finazzi encontraron también otra dificultad grave en el viaje de Alcubierre si se tiene en cuenta la teoría cuántica. Al parecer el interior de la burbuja quedaría expuesto a la radiación Hawking y con ello desaparecería todo calcinado dentro de la nave y los señores Spock y (Alcubierre) en su interior. 

Allen Everett calculó que la pared de la burbuja debía de ser de un material exótico tan especial con una masa de 10.000 millones de veces la del Universo pese a medir sólo 100 veces la longitud de Planck. 

Además, este sistema warp presenta violaciones a las condiciones de energía. Así por ejemplo, se calculó (Pfenning, Michael J.; Ford, L. H., 1997) que para llevar una nave como esta por la galaxia se necesitaría transformar en energía una masa equivalente a varios órdenes de magnitud la masa total del Universo.

Encima está el problema de que parte de la energía necesaria para el invento funcione sería energía negativa, que es algo puramente conceptual. Sería equivalente a una gravedad negativa de la que no tenemos ningún ejemplo real, salvo si interpretamos así a la energía oscura. 

La nave para viajar a ese planeta recien descubierto estaría dentro de una burbuja. Es la tecnología Warp que navega en nuestros años como si esto fuera posible 

La tecnología “warp” y el viaje espacial superlumínico son parte fundamental de la ciencia ficción desde hace varias décadas. De sobra sabemos que las distancias espaciales son enormes, y los sistemas planetarios – incluso dentro de la misma galaxia – están tan lejos, y ni con ideas extraordinarias-como las de Alcubierre- se pueda hacer factible una exploración humana casual. Pero por otra parte nadie quiere pensar en Kirk y Spock viajen osadamente a algún planeta alienígena mientras todos sus compañeros y aquellos que conocieron mueren de viejos. 

Aunque muchos de los factores que envuelven al viaje a las estrellas son puramente teóricos – y muchos permanecerán en el dominio de la imaginación durante mucho tiempo, si no para siempre – existen algunas ideas que pueden funcionar bien con la física actualmente aceptada. 

El motor Warp del físico mexicano Miguel Alcubierre fue propuesto por el joven científico mexicano en plan teórico en 1994. El motor impulsaría una nave a velocidades superlumínicas, la burbuja de espacio que contiene a la nave y sus pasajeros empujados hacia su destino a velocidades increíbles. Y por supuesto, cuando la nave alcanza su destino, tiene que pararse. Y aquí es donde se produce la catástrofe con terribles consecuencias. 

Investigadores de la Universidad de Sídney han realizado algunos avances calculando los efectos del viaje espacial superlumínico mediante un motor de Alcubierre, teniendo en consideración los muchos tipos de partículas cósmicas que se encontrarían por el camino. El espacio no es sólo un gran vacío entre el punto A y el punto B… está lleno de partículas con masa (así como de otras sin masa). 

Lo que el equipo de investigación – liderado por Brendan McMonigal, Geraint Lewis, y Philip O’Byrne — ha encontrado es que estas partículas pueden ser “barridas” hacia la burbuja warp y centrarse en regiones anteriores y posteriores, así como dentro de la propia burbuja. 

Cuando la nave con motor de Alcubierre frena desde una velocidad superlumínica, las partículas que ha recopilado la burbuja se liberan en un estallido energético. En el caso de las partículas delanteras, el estallido puede ser muy energético – suficiente para destruir a cualquiera que esté cerca. 

Otra cosa que encontró el equipo es que la cantidad de energía liberada depende de la longitud del viaje superlumínico, pero potencialmente no hay límite a su intensidad.

“Es interesante apuntar que, el estallido de energía liberado en la llegada al destino, no tiene un límite superior”, dice McMonigal a Universe Today en un correo electrónico. “Simplemente puedes seguir viajando distancias cada vez más grandes e incrementar la energía que se liberará tanto como uno quiera, es uno de los extraños efectos de la Relatividad General. 

Por desgracia, incluso para viajes muy cortos, la energía liberada es tan grande que la burbuja arrasaría por completo cualquier cosa que encuentre por delante. Entonces, ¿cómo evitar la desintegración de tu puerto de destino? Puede ser tan simple como orientar tu nave un poco hacia un lado… o puede que no. La investigación se centra sólo en el espacio plano anterior y posterior a la burbuja warp; ¡los letales haces de partículas postwarp podrían terminar saliendo disparados en todas direcciones! 

Los habitantes de Vulcano, Tatooine y cualquier conocido de Kepler 22b, el motor warp aún es teórico en gran parte. Aunque la mecánica funciona con la Teoría de la Relatividad General de Einstein, la creación de densidades de energía negativa es una tecnología aún desconocida – y puede que hasta sea un sueño imposible. 

Pues bien, tras todo lo anterior que circula por todo el mundo astrofísico y hasta llega al mundo Disney -haciendo al joven Alcubierre superfamoso- toda esta introducción es para contar que ahora Harold White (NASA) dice haber demostrado que esa cantidad descomunal de energía no es necesaria. 

Basta modificar la geometría de la materia exótica para sólo necesitar el equivalente de energía de unas cuantas toneladas de masa. En lugar de usar una configuración esférica usa una configuración toroidal (en forma de rosquilla). El trabajo fue presentado el pasado septiembre en un simposio, pero hay colgado algo en la web de la NASA. De momento no parece que haya un artículo publicado en una revista académica revisada por pares sobre esto. 

Puede que se invente finalmente la propulsión warp en el 2063, tal y como se afirma en Star Trek, pero lo más probable es que eso sea imposible. 

Este tipo de trabajos no se realizan y encaminan para conseguir llegar a las estrellas, sino para empujar y desarrollar las teorías físicas que tenemos, ver sus limitaciones y hacer avanzar la ciencia. Además, claro está, de servir para que los físicos se entrenen, pues sin ese entrenamiento simplemente no habría Física Teórica. 

Así que no podremos enviar una misión, tripulada o no, que llegue al sistema alfa centauri en unos cuantos años ni para ver si hay personajes como los de Avatar. Puede que nunca nadie consiga el viaje interestelar, que sea simplemente imposible o biológicamente incompatible. Eso explicaría el que no hayamos contactado con otras civilizaciones y que si éstas existen han permanecido y permanecen siempre aisladas. 

La ciencia ficción siempre ha sido un buen motor para mover vocaciones e incluso para mover financiación. No debemos menospreciarla, pero tampoco podemos confundir ciencia real con ciencia ficción. 

Pese a todo, ya hay gente que plantea una misión con tecnología menos fantasiosa a este sistema estelar. Está bien que al menos se intente hacer algo, aunque sólo sea pensar. Mientras tanto sí debemos preocuparnos por hacer ciencia real y detectar de una vez planetas habitados, aunque sólo sean por microbios. Un telescopio espacial con el suficiente tamaño podría detectar biomarcadores en las atmósferas de planetas de tipo terrestre en la zona habitable de su estrella. Si algún día enviamos algún navío a algún sitio que por lo menos estemos seguros del objetivo. 

Si el James Webb (que además tiene problemas políticos y de financiación) no consigue encontrar a Tierra II quizás sí lo hará la siguiente generación (si se aprueba) de telescopios espaciales. El proyecto ATLAST (aún sólo sobre el papel) plantea enviar al espacio, fuera de las turbulencias atmosféricas, un telescopio de entre 17 y 24 metros de diámetro. Con esos tamaños podría buscar planetas con la ayuda de un coronógrafo. Sólo hace falta voluntad política y dinero. 

Es, sin duda, una bonita empresa (palabra ya denostada, por cierto, a base de designar entes mezquinos). Seríamos la primera generación de humanos en encontrar planetas similares a la Tierra girando alrededor de otras estrellas. 

Todos los demás objetivos de la ciencia espacial palidecen frente a esa meta. Hasta se podría describir un guión de ficción para el cine o la TV con Alcubierre, Spock y sus ayudantes dentro de la burbuja, surfeando sobre las olas del cosmos, sin hacer caso a las mareas de la relatividad y sin despertar a Einstein. Sería quizás en un sueño. 

Y sólo los soñadores hacen avanzar a la Humanidad, a pesar de la crisis que vivimos en el planeta tierra…

Fuente Lukor

4 comentarios:

tonyon dijo...

...viaje interestelar... a: los pasajeros suben en el ascensor-espacial hasta la nave que les espera en el asteroide Tutatis, al que colocamos hace ya tiempo en órbita geoestacionaria...LA NAVE DESPEGA►... b: 354 días a 1 G (9.8 mts/seg²) de ACELERACIÓN CONSTANTE (resuelto el problema ingravidez), la nave con sus poderosos motores cohete de Antimateria funcionando sin descanso... c1: la nave alcanza Velocidad-Luz y...desaparece...entrando en la "dimensión Supralumínica" en el "carril general" (compartido con la radiación electromagnética)... c2: la nave pasa al "carril especial Inteligencia" donde hay un vacío absoluto y perfecto, ya no hay colisiones contra nada...y sigue viaje a velocidad superlumínica... d: la nave alcanza la mitad del trayecto..."sras y sres cinturones por favor, durante unos minutos con los motores en Off estaremos en ingravidez durante la maniobra"...la nave gira 180º sobre su eje vertical...motores On de nuevo y empieza a frenar... end: la nave baja de velocidad-luz y...aparece...desciende de nuevo a la "dimensión Infralumínica"...354 días decelerando y la nave está a velocidad cero, el pasaje desembarca en destino, un planeta de la Alpha Centauri B.

tonyon dijo...

...viaje interestelar(2)... Todavía vamos demasiado lentos, pongamos en nuestra imaginaria máquina del Tiempo rumbo a un Futuro mucho más lejano...año...la Inmortalidad ya es un hecho...ya se ha descubierto la naturaleza de la Gravedad...y las naves van a una ACELERACIÓN CONSTANTE de miles de G, a velocidad hiperlumínica, manteniendo los compartimentos habitables a 1 G, con transformadores gravitatorios...estamos en miles de Planetas...y preparándonos para saltar a Andrómeda... "Vaya estas vacaciones a algún espectacular planeta de la estrella Vega en Navidad y regrese en Año Nuevo"...

tonyon dijo...

...viaje interestelar(3)... L=2*3.14*r...ese haz del puntero láser que giramos 180º, de horizonte a horizonte, en 1 segundo y que en 4 imaginarias pantallas semicirculares situadas, por ejemplo, a las distancias de la Tierra... 1: 95493 kms... 2: Luna (384403 kms)... 3: Sol (150 Millones de kms, 1.5*10^8)... 4: Andrómeda (19 Trillones de kms, 1.9*10^19)... La marca del puntero al llegar se desplazaría lateralmente por cada pantalla a una velocidad angular de 180º/segundo y a una velocidad lineal, referida a la de la luz, de (3.14*r)/c...► km 95493=1*c... Luna=4*c... Sol=1570*c... galaxia de Andrómeda=198 Billones*c... Si giramos el puntero hacia la derecha ¿por qué razón se iba a curvar cada haz láser hacia la izquierda, para no sobrepasar c, a partir del km 95493, radio "frontera" en el que la velocidad de la marca láser sobre la pantalla=c?... También podría ser que a una velocidad superior a la de la luz la radiación electromagnética se vuelva invisible e indetectable con la tecnología actual, entrando en una nueva y aún desconocida "dimensión Supralumínica" en la que la velocidad de la luz sería la mínima posible... Las magnitudes decrecientes tienen un límite próximo, pero las crecientes tienen un límite "infinito", que sepamos, entendiendo aquí por "infinito", al menos, una cifra exorbitante...como pasa con la TEMPERATURA (-273 ºC→"infinito")...la MATERIA (quark→"infinito")...el TIEMPO (0→"infinito")...el ESPACIO (0→"infinito")...¿por qué razón iba a ser la VELOCIDAD diferente...(0 kms/seg→"infinito")?... Una estrella de rotación rápida, como un pulsar, es algo parecido al ejemplo del puntero y el hecho de que no se haya observado ninguna radiación a velocidad>c...parece ser la razón Relativista. Algo hay que no sabemos...aún...

tonyon dijo...

viajar a las estrellas no solo es (será) posible, sino que además es NECESARIO: dentro de "unos" millones de años...el Sol, agotada su reserva de Hidrógeno...empezará a fusionar Helio...se convertirá en una gigante roja...engullirá a la Tierra... Ese es el tiempo que les queda a los seres Humanos para dejar de ser una especie en vías de extinción... La Tierra solo es un grano de arena en la playa del Universo... El Espacio exterior nos llama...