EDICIÓN DE DIARIO LOS TUXTLAS DEL DÍA 25 DE JULIO DE 2016

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lunes 25 DE julio DE 2016 • diario los TuXTlas
ciencia
LAS ESCALAS DEL UNIVERSO
aGenCia
LOS TUXTLAS
En el universo en el que habitamos
hay materia, esta misma,
cuando se junta forma cosas,
objetos que podemos ver a simple
vista y otros que no son tan
visibles para nosotros, en este
artículo se intentara mostrar al
lector las distintas escalas que
tiene el universo, desde partículas
elementales hasta clusters,
pasando por el mismo
ser humano y lo que conoce.
Empezaremos desde lo más
pequeño, hasta lo más grande
de nuestro universo. Tomemos
al ser humano como una escala
“media” entre lo micro y lo
macro, y claro, con esto también
tomaremos a la medida metros
como base, entonces cualquier
medida que encuentre el lector
en este artículo (10x o Yx10x)
estará en basada en metros.
¿Qué es lo más pequeño en
nuestro universo?
Hasta ahora, sabemos que la
escala más pequeña para medir
algo es la longitud de planck,
esta es equivalente a 10-35o
hasta 0.0000000001 yoctometros,
con ella se podría llegar a
medir las cuerdas o p-branas de
la teoría de cuerdas o la espuma
cuántica en el espacio y tiempo
que nos plantea la teoría cuántica
de bucles.
Un yoctometro (ym) es como
medir 10-24 metros y justo en
esta medida se encuentran partículas
elementales como los neutrinos
(se sabe que los leptones
son muy pequeños, incluso más
pequeños que el quark).
Un poco más arriba de los 10
yoctometros, por la medida 10-22
encontramos a partículas elementales
llamadas “quarks” iniciando
con el top quark que es el más
pequeño de todos los quarks.
Entre el rango 10-19.7 y
10-19 encontramos partículas
de mayor tamaño como los neutrinos
de alta energía o los quarks
bottom y charm; yendo un poco
más allá, en la medida atometro
(am) que son aproximadamente
10-18 metros, encontramos partículas
aún más grandes como
los quarks strange, down y up,
incluso un poco más arriba, en
el rango 10-17 encontramos el
rango hasta donde llega la fuerza
nuclear débil, cabe mencionar
que de las 4 fuerzas fundamentales,
está es la de menor rango.
Ahora entramos al rango de
los femtometros (fm) que son
como 10-15 metros en este
rango encontramos partículas
compuestas como el protón y
en neutrón (que forman toda la
materia barionica), en el rango
10-14.7 y 10-14encontramos a
todos los núcleos atómicos de
los elementos químicos (desde
Hidrogeno hasta Uranio) y también
al tan famoso electrón.
Ahora llegamos a los picometros
(pm) que con como
10-12 metros, justo en el rango
10-11.7 encontramos a las ondas
de rayos gamma, las cuales son
las más pequeñas del espectro
electromagnético.
En el rango 10-11 y 10-10.3
podemos encontrar algunos átomos
básicos como el del hidrogeno
y el helio o hasta el carbono.
Ahora vamos al rango de
los nanómetros (nm) que vale
aproximadamente 10 metros,
del rango 10 hasta 10 podemos
encontrar desde átomos de elementos
más complejos como
el cesio, hasta Fosfolípidos,
pasando por moléculas básicas
como la del agua (H2O) u
otras más complejas como la
de la Glucosa, también la hélice
alfa del ADN (DNA), las
Buckyballs (esferas hechas con
átomos de carbono) o hasta los
nanotubos de carbono.
Del rango 10 hasta 10encontramos
desde una membrana
celular (formada por fosfolípidos)
hasta la cosa más pequeña
vista en un microscopio, pasando
por la cadena completa del
DNA, el transistor de Gate, y
diversa variedad de virus como
el circovirus porcino, la hepatitis
B o el VIH SIDA, también
encontramos las ondas ultravioleta,
que se encuentran cerca del
rango visible en el espectro electromagnético.
Llegamos al rango de los
micrómetros que equivale a 10
metros, podemos encontrar del
rango 10-hasta el 10 desde virus
más grandes como el microfago
hasta un cromosoma X, pasando
por granos de arcilla, el echerichia
coli (protozoario más estudiado
por el ser humano), el cromosoma
Y, y las ondas de luz roja.
Luego, del rango 10-5.6 hasta
el 10-4 encontramos desde mitocondrias
hasta el ancho de un
cabello humano, pasando por
glóbulos rojos, cloroplastos, glóbulos
blancos, el núcleo celular,
una gota de roció, el ancho de un
hilo de fibra de seda, las células
de piel, las ondas de infrarrojo,
granos de arena, o hasta el cigoto
humano.
Llegamos al rango de los milímetros
(mm) o 10-3 metros, del
rango 10-3.3 al 10-2.2 encontramos
diversos objetos, desde
el grosos de una hoja de papel,
hasta un hielo de granizo, pasando
por otros como un LCD pixel,
el paramecium, una ameba, el
acaro de polvo, un grano de arena
gruesa, un grano de sal, grandes
colonias de bacterias, una lenteja,
una hormiga, un grano de arroz,
una semilla de flor, la punta de un
lápiz o hasta un grano de café.
Siguiendo en el rango de los
milímetros entramos a un rango
mayor que va de 10-2.1 hasta
10-0.1 en este rango encontraremos
objetos con los es que
estamos aún más familiarizados,
desde una canica hasta un
colibrí, cabe recalcar que en este
rango ya hablamos de centímetros,
pasando por objetos familiares
como un centavo, una lombriz
común, un cerillo, un huevo
de codorniz, un huevo de gallina,
un ratón, cosas aún más grandes
como un balón de baloncesto.
Por fin entramos al mundo de
los metros, las cosas se pondrán
interesantes por aquí, echaremos
un vistazo a lo más grande que
conocemos en la tierra, pasando
por diversos objetos…
Un humano promedio mide
aproximadamente 1.7×100
metro, si lo comparamos con
animales más grandes como
un elefante (que mide 5×100
metros) o un tiranosaurio rex
(que media aproximadamente
7×100 metros) una persona promedio
parece ser algo pequeño,
pero ahora veamos animales un
poco más grandes, una ballena
azul puede llegar a medir 3×101
metros, o un dinosaurio cuello
largo podía llegar a medir 6×101
metros. Pero ahora, no solo
hablemos de seres vivos, sino
también de otros objetos de gran
tamaño, empezando por el árbol
redwood, este árbol puede llegar
a medir 1×102 metros, la estatua
de la libertad mide unos 9.3×101
metros, el titanic media 2.7×102
metros y la torre Eiffel en Francia
mide 3.2×102 metros.
Ahora pasemos al siguiente
rango, los kilómetros, un kilómetro
(km) equivale a 1000 metros,
la torre más grande el mundo
(Burj Khalifa) mide 8.28×102,
las cataratas “Salto Ángel” (que
son las más grandes en su tipo)
miden 9.79×102, Central Park
mide 4×103, y las ondas de radio
en el espectro electromagnético
tienen una medida aproximada
de 1×103, el Uluru (una grande
formación de roca en Australia)
mide 3×103.
Entramos a objetos de gran
tamaño (para el ser humano)
con las cuales algunos no están
tan familiarizados, el asteroide
Cruithne es un objeto que
tiene su órbita respecto a la tierra
y tiene un tamaño de 5×103,
el LCH (Gran Colisionador de
Hadrones) tiene un tamaño de
8.6×103, el monte Everest (el
más grande en su tipo) tiene
una altura de 8.8×103, Deimos
(la luna más pequeña conocida)
que pertenece al planeta Marte
tiene un tamaño de 1.3×104, un
Maratón como tal la distancia de
42.2 kilómetros.
Hora de salir de nuestro planeta
un poco e ir al espacio exterior,
satélites naturales, planetas,
estrellas, nebulosas, galaxias,
cúmulos y más…
Una estrella de neutrones
puede llegar a medir 24 kilómetros
y seguir teniendo una de
gigantescas cantidades, satélites
naturales como Nix, Hydra
(ambas de Plutón) y Dysnomia
(del planeta enano Eris) están en
un rango de 80 y 150 kilómetros.
Y es aquí donde comenzamos
a hacer uso de una nueva unidad
de medida, los megametros
(Mm) (que son como 106metros),
satélites naturales, planetoides e
incluso algunos planetas pueden
ser medidos con esta unidad,
en un rango entre 950 kilómetros
y 12,000 kilómetros podemos
encontrar diversos objetos
espaciales como Ceres (el planetoide
más pequeño), Charon
(de Plutón), Quaoar, Sedna, Eris
(planetoides pos plutoniano),
Plutón, Tritón (de Neptuno), la
Luna (de la Tierra), Ío, Europa,
Titán, Callisto y Ganimedes
(todas de Júpiter), Marte y el
mismísimo Venus.
Ahora vamos con nuestro
planeta y más allá de él, nuestro
planeta mide aproximadamente
12,700 kilómetros, y un poco más
allá, en un rango entre los 20,000
kilómetros y los 230,000 kilómetros
encontramos a los demás planetas
del sistema solar y a algunas
estrellas enanas, algunos ejemplos
de estos objetos son Sirius B
(enana blanca), Neptuno, Urano,
Saturno, Gliese 229B (enana
marrón), Júpiter, Wolf359 (enana
roja), el planeta TReS-4 (el planeta
más gran conocido que está
a unos 1400 años luz de distancia
o la famosa estrella próxima
Centauri (estrella más cercana
a nuestro sistema solar conocida).
Es importante decir que
cerca de este rango se encuentra
la distancia entre la tierra y la luna
(380,000 kilómetros), es sabido
que todos los planetas del sistema
solar juntos podrían caber entre
la distancia de los dos objeto ya
mencionados.
Entramos a la escala de los
gigametros (Gm) que equivalen
a 109 metros, a partir de aquí
se encontraran solo estrellas, en
un rango entre los 420,000 km
y los 310 millones de kilómetros
encontramos estrellas de
todo tipo, algunos ejemplos son
Luyten, Gliese 229A (ambas enanas
rojas), Kapteyn (una estrella
roja que está a unos 13 años
luz), Alpha Centauri A, Alpha
Centauri B, el Sol (todas de un
tamaño parecido que rodea los
1.5 millones de km), Altaír, Vega
(que forman parte del triángulo
de verano), Sirius A (la estrella
más brillante en el cielo nocturno),
Procyon (a unos 10 millones
de años luz), Regulus (la más
brillante en la constelación de
Leo), Spica (la quinceava estrella
más brillante), Arcturus (la tercera
estrella más brillante en la
noche), Polaris (conocida como
la estrella del norte), Ainitak (que
pertenece al cinturón de Orión),
Rigel (la estrella más brillante
de la constelación de Orión) o
Deneb (la estrella más brillante
en la constelación de Cygnus).
Cerca de este rango también está
la distancia entre el sol y la tierra
(150 millones de kilómetros).
Llegamos a los Terametros
(Tm), estos equivalen a 1012
metros, pasando este rango
encontraremos a las estrellas más
monstruosas del universo y cosas
que van más allá de todo esto,
entre los 420 millones de kilómetros
y los 140 billones de kilómetros
encontramos en su mayoría
estrellas como La superba (de
las estrellas más rojizas del cielo
nocturno, su núcleo arde a unos
2500ºC), Pistola (de las más masivas
en la galaxia, es la más luminosa
conocida), R Doradus (se
encuentra a unos 193 años luz),
S Doradus (estrella hipergigante,
de las más brillantes en la gran
nube de Magallanes), Antares
(la más brillante de la constelación
de escorpio), Betelguese
(Supergigante roja de la constelación
de Orión, la novena más
brillante en el cielo), KY Cygni
(Estrella Supergigante roja de la
constelación del Cisne), V354
Cephei (Estrella Supergigante
roja, la cuarta mas gran conocida),
Mu Cephei (Supergigante
roja de la constelación de Cefeo),
WOH G64 (Hipergigante roja
de la gran nube de Magallanes),
VV Cephei A (La segunda estrella
más grande conocida) y VY
Canis Majoris (La estrella más
grande conocida por los astrónomos,
localizada en la constelación
de Canis Major). También
encontramos distancias como la
que hay entre el sol y Neptuno
(4.5 billones de km), la dela
Voyager 1 y la tierra (17 billones
de km) o la del sol con el planetoide
Sedna (el más alejado, 140
billones de km), incluso encontramos
lo que vale un día luz (26
millones de km), o la nebulosa
del homúnculo (20 millones de
km) o la región del cinturón de
Kuiper en el sistema solar (15
billones de km).
Acercándonos al final de
esta cuenta encontramos a los
Petametros (Pm), 1 Petametro
equivale a 1015 metros, en un
rango entre los 0.07 años luz y los
24 años luz podemos encontrar
diversos objetos (nebulosas en
especial) como ejemplo podríamos
mencionar a la nebulosa de
stingray (de tipo planetario, en
la constelación de Ara a 18,000
años luz de la tierra), la nebulosa
de la hamburguesa de Gómez
(a 900 años luz de la tierra, en la
constelación sagitario), la nebulosa
del ojo de gato (de tipo planetaria
en la constelación del dragón),
la nebulosa NGC 6826 (de
tipo planetario, en la constelación
cygnus a 2,200 años luz de la tierra),
la nebulosa reloj de arena (en
la constelación de Musca a 8000
años luz de la tierra), la protonebulosa
de calabaza (en la constelación
de puppis a 5,000 años
luz de distancia), la nebulosa de
la hormiga (de tipo planetaria en
la constelación de norma a 3,000
años luz de distancia), la nebulosa
del anillo (de tipo planetaria
en la constelación de lyra), la
nebulosa hélix (de tipo planetario
en la constelación de acuario
a 680 años luz de distancia), la
nebulosa del esquimal (de tipo
planetaria en la constelación de
géminis), la nebulosa cabeza de
caballo (situada en el cinturón de
orión a unos 1,500 años luz de la
tierra), la protonebulosa planetaria
boomerang (de los lugares
más fríos del universo [-272ºC]
a unos 5000 años luz de la tierra),
la nebulosa burbuja (de emisión,
en la constelación de casiopea),
la nebulosa del cono (en la constelación
de monoceros a 830 parsecs),
la nebulosa del cangrejo
(remanente de supernova a 6,523
años luz de la tierra), la nebulosa
“pilares de la creación” (dentro
de la nebulosa del águila que
se encuentra a 7,000 años luz)
y para finalizar la nebulosa de
orión (situada en el cinturón de
orión, de las más brillantes que
existen). Además también podemos
encontrar en este rango
algunas distancias mencionadas
(año luz y parsec), el año luz tiene
9.46 trillones de km y el parsec
3.3 años luz; también encontramos
a la nube de Oort, la cual es
la región más lejana del sistema
solar, en total mide aproximadamente
2 años luz.
Es hora de hablar de los
Exametros (Em) que equivalen
1018 metros, entre el rango
de los 40 años luz y los 22,000
años luz encontramos algunas
nebulosas, pero lo importante
en resaltar aquí es que en este
rango se encuentran la mayoría
de los cúmulos globulares y las
galaxias enanas, estos dos pueden
tener miles y miles de estrellas,
pero no tantas como una
galaxia promedio, empecemos
hablando de las nebulosas faltantes,
algunos ejemplos son la
nebulosa de norte américa (en la
constelación cygnus, cerca de la
estrella Deneb), la nebulosa de
la quilla (de tipo emisión, rodea
varios cúmulos abiertos de estrellas),
la nebulosa del águila (se
encuentra en la constelación de
serpens, está a 7,000 años luz),
la nebulosa de la caverna (de
clasificación E, localizada en la
constelación cefeo), la nebulosa
roseta (localizada en la constelación
de monoseros), la nebulosa
de la laguna (de tipo emisión,
en la constelación de sagitario,
a 5,000 años luz), el bucle de
Barnard (nebulosa de tipo emisión,
contiene a la nebulosa cabeza
de caballo y la nebulosa de
orión), nebulosa de la tarántula
(se encuentra en la gran nube de
Magallanes, es la nebulosa más
grande conocida); ahora empecemos
con los cúmulos globulares,
de los que más destacan son
Omega Centauri (en la constelación
de centauro a 18,300 años
luz) y el Messier 54 (en la constelación
de sagitario, a 87,000 años
luz). Ahora mencionemos algunas
galaxias enanas (y otras no
tan enanas), Leo ll (de tipo esferoidal,
está en la constelación de
Leo a 690,000 años luz), pequeña
nube de Magallanes (de tipo
irregular, a 200,000 años luz),
Canis Major (de tipo elíptica,
a 25,000 años luz de la tierra),
Canes Venatici (de tipo esferoidal,
está a 220 kpc [kilo parsecs]),
Sagittarius (de tipo elíptica, está a
unos 70.000 años luz), gran nube
de Magallanes (de tipo irregular,
a 41,700 parsecs) y finalmente
NGC 3310 (la galaxia más
pequeña de tipo espiral, está a 42
millones de años luz de la constelación
de la osa mayor).
Llegamos a una nueva escala,
los Zettametros (Zm) que
es equivalente a 1021 metros,
pasando este rango encontraremos
muchas galaxias mayores,
entre el rango de los 50,000
años luz y los 30 millones de
años luz encontraremos objetos
maravillosos como la galaxia
del sombrero (de tipo lenticular,
de la constelación de virgo, a 28
millones de años luz), la galaxia
del triángulo (vinculada gravitacionalmente
con andrómeda),
nuestra galaxia la vía láctea (de
tipo espiral, no se puede observar
porque estamos dentro de ella),
la galaxia rueda de carro (de tipo
lenticular, a unos 500 millones
de años luz de la constelación de
sculpor), la galaxia del molinete
(de tipo espiral, a 25 millones de
años luz de la constelación osa
mayor), la galaxia andrómeda
(de tipo espiral, contiene aproximadamente
1 billón de estrellas),
la galaxia del remolino (de tipo
espiral, de la constelación canes
venatici), la galaxia ngc 1232 (de
tipo espiral, caracterizada por su
gran belleza, está a 72 millones de
años luz en dirección de la constelación
de erídano), la galaxia
del renacuajo (con espiral barrado
y perturbado, a 420 millones
de años luz hacia el norte de la
constelación draco), la galaxia
virgo A (de tipo elíptica, es de las
más visibles al cielo nocturno),
la galaxia ngc 4889 (te tipo elíptica,
es también muy visible ante
los telescopios aficionados) y la
galaxia ic 1101 (la galaxia más
grande, está a 1,07 mil millones
de años luz de la constelación de
serpens). Encontramos objetos
aún más grandes, como Abell
2029 (cumulo galáctico, está a
unos 1,000 millones de años luz
de la constelación de serpens), el
grupo local de galaxias (cumulo
de galaxias en el que se encuentra
la vía láctea), el cumulo de fornax
(segundo cumulo de galáctico
con mayor número de galaxias
y está a 19Mpc [Mega pársec] de
la vía láctea) o el tan conocido
cumulo de virgo (el más grande
en el supe cumulo de virgo).
Ahora, para terminar, cerraremos
con la escala Yottametros
(Ym) que equivale a 1024
metros, entre los 110 millones
de años luz y los 12.7 billones de
años luz encontraremos objetos
raros, de tamaños inimaginables
como el supercumulo de virgo
(contiene otros cúmulos galácticos,
es como un disco plano),
la distancia de la tierra y el gran
atractor (250 millones de años
luz [este atractor es una falla
gravitacional que atrae millones
de galaxias {incluyendo la
nuestra}]), el supervacio de eridanus
(región del cielo nocturno
ligeramente más fría, nos queda
mucho por aprender sobre este
vacío), la distancia entre la tierra
y el supercumulo de shapley (650
millones de años luz), el complejo
de supercumulos pisciscetus
(segundo objeto de mayor
tamaño conocido en el universo
observable), encontramos también
la medida del giga pársec
(3.3 billones de años luz), la distancia
entre la tierra y el campo
profundo del Hubble (12.7 billones
de años luz) y finalmente, el
objeto más grande en el universo
observable, la gran muralla
sloan (filamento galáctico que
nos rodea por completo).
Empezamos con la pregunta
de “¿Qué es lo más pequeño en
nuestro universo?” y ahora terminaremos
con una pregunta más
“¿Hay algo más grande que todo
esto?” y la respuesta es sí, por las
investigaciones más recientes, se
sabe que no vemos el universo
completamente, que solo vemos
una parte, a esto se le ha llamado
“Universo Observable”, el radio
de este es de aproximadamente
46 mil millones de años luz,
algunos se harán la pregunta de
“¿pero que el universo no solo
tiene 13.7 mil millones de años
luz?” la respuesta seria que gracias
a que el universo se expande
los objetos que estaban a 13.7
mil millones de años ahora están
a 46 mil millones de años luz y
podemos observarlos. Se estima
que el universo en su totalidad
podría ser de un tamaño infinito,
una aproximación serían los
160 billones de años luz, pero no
tenemos nada asegurado.
Esto puede dejar muchos pensando,
puede ser que haya cosas
mucho más allá, se habla de un
multiverso y los googolplex,
pero no tenemos nada seguro,
aun así solo vasta quedarse un
segundo a pensar en toda la complejidad
del universo.