Cometa

Hale-Bopp (Cometa) Capturado desde SpaceEngine.
Esta imagen muestra dos de las colas del cometa,
La Cola de Iones en color azul y la de polvo es de
color blanco.

Los Cometas son cuerpos celestes que al igual que los planetas y asteroides giran al rededor de una estrella, pero se diferencian de estos en que describe órbitas muy excéntricas, otro aspecto característico de los cometas es que tienen el tamaño similar a un asteroide, pero están compuestos de materiales que se subliman al acercarse a la estrella (En nuestro sistema solar, esta estrella corresponde al Sol) - el hielo del cometa pasa de estado sólido a estado gaseoso debido al calor que creciente que recibe del Sol, a medida que se acerca.

Los Cometas son objetos relativamente pequeños y poco masivos, por lo que suelen tener forma irregular, están compuestos por agua, metano, hierro, magnesio, sodio, silicatos y hielo seco (Dióxido de Carbono en estado sólido).
Su núcleo tienen la forma de un asteroide, pero a medida que se acercan al Sol, la cantidad de energía térmica que reciben se hace mayor, de modo que la temperatura del cometa aumenta:

Cuando este se encuentra a una distancia aproximada de 5 ua (5 veces la distancia de la Tierra al Sol), su material se comienza a evaporar y el gas resultante rodea el núcleo del cometa, esta "atmósfera" formada recibe el nombre de Coma y le da brillo al cometa.
A medida que el Cometa se sigue acercando, los gases de la Coma se proyectan hacia atrás, formando diversas colas, las más comunes son la Cola de iones y la de polvo, la primera es la más larga, alcanzando millones de kilómetros de distancia y es barrida por los vientos solares en la dirección opuesta al Sol, la Cola de polvo consiste en el polvo que sale del cometa, el cual brilla porque refleja la luz del Sol,  por lo que su forma sigue la inercia del núcleo del cometa y su dirección no es opuesta al Sol.

A medida que el Cometa se aleja del sol, recibe menos energía en forma de luz y calor de este, de modo que sus colas se hacen más pequeñas, hasta desaparecer y finalmente cuando la temperatura no es suficiente para que el material se siga sublimando la Coma también desaparece.

Todo el polvo y gas que sale del cometa se pierde, de modo que este se va "Desgastando" a media que se acerca al Sol, si el cometa es periódico, indica que tiene una órbita elíptica, similar al de la imagen y aunque cada cierta cantidad de tiempo se acerca al sol y se forman sus Colas y su Coma, el cometa se acabará cuando todo su hielo se haya sublimado.

Secciones cónicas.

Órbita de los Cometas:
"Los cometas en su movimiento orbital describen secciones cónicas, estas pueden ser elipses, parábolas o hipérboles, pero nunca circunferencias",  

Los cometas suelen tener órbitas muy excéntricas, a comparación de los planetas y la mayoría de los asteroides del sistema solar, por lo que en la órbita de un cometa la diferencia del punto más próximo al Sol (perihelio) y el punto más lejano al Sol (Afelio) es muy grande, de modo que mientras el cometa realiza su movimiento orbital se puede estar acercando o alejando al Sol, el movimiento relativo del Cometa y el Sol (La variación en la distancia entre ambos), es el responsable que el cometa presente cambios físicos y se permita la formación de la Coma y las Colas.

Entre mayor sea la excentricidad de la órbita de un cometa, su trayectoria sera menos parecida a una circunferencia, en la imagen se ilustran 4 secciones diferentes,  sacadas de una figura tridimensional denominada "Cono", de estas la elipse corresponde a la trayectoria de un cometa periódico - como el Cometa 1P/Halley, el cual es visto cada 76 años en promedio - mientras que la parábola y la hipérbole, corresponden a trayectorias de cometas no periódicos, objetos provenientes de la Nube de Oort, los cuales se acercan al Sol y forman colas y coma, solo una vez, luego son arrojados al espacio interestelar por la gravedad del Sol - como es el caso del cometa C/2016 U1 Neowise, un cometa de órbita hiperbólica visto en Enero del 2017, debido a la trayectoria de este cometa, no volverá a acercarse al Sol.

Tipos de Galaxias (Secuencia de Hubble)

Captura de Galaxias Antennae (Dos galaxias en
Colisión) Tomada desde SpaceEngine.
Exposición 2.1

Las Galaxias, consisten en agrupaciones de estrellas, cúmulos, Nubes de gas, polvo cósmico, Asteroides, planemos, materia oscura y energía, unidos entre sí por la gravedad de los cuerpos.

Las Galaxias pueden tener un diametro entre cien y cien mil Parcec (100 pc - 100000 pc), en el caso de la Vía Láctea, nuestra Galaxia es una espiral barrada, su diametro es de 126090 al (años luz), el equivalente a 38659 pc.


Según su forma las galaxias se clasifican en diferentes grupos:

• Galaxias Espirales:  Se caracterizan por tener múltiples "Brazos espirales" en su disco, con estrellas de Población I (Jóvenes), estos brazos salen del Bulbo o de la barra central, donde se encuentran las estrellas de Población II (Antigüas).
• Galaxias Elípticas: Se caracterizan por tener forma elipsoidal - vista desde un telescopio parece una elipse luminosa - la mayoría de sus estrellas son de población II (Antiguas), pueden tener gas caliente en el medio interestelar, pero carecen de brazos espirales y tienen muy pocos rasgos distintivos.
• Galaxias Lenticulares: Son el punto intermedio entre Galaxias espirales y elípticas - tienen forma de disco (Como las espirales) pero carecen de brazos espirales, porque han consumido su materia interestelar en la formación de estrellas (Como las elípticas).

Secuencia de Hubble, cada tipo de Galaxias tiene una forma distintiva, las Galaxias elípticas,
se simbolízan con la letra E, las lenticulares con la S0, las espirales pueden ser Sa, Sb Sc,
al igual que las espirales barradas, solo que estas últimas se simbolizan como SBa, SBb, Sbc.

• Galaxias Irregulares: Se caracterizan por carecer de forma regular, algunas son ricas en gas polvo cósmico, otras tienen insuficiente materia interestelar. Su forma irregular se debe a la existencia de Galaxias vecinas que debido a su gravedad alteran la distribución de la materia presente en la Galaxia. 

Estas son todas las Clases de Galaxias, sin embargo, cada clase se divide en diversas Subclases, obteniendo así, al menos 20 tipos de Galaxias Diferentes.

Galaxia M 87 (De tipo E0) cspturada desde SpaceEngine.

Galaxia Elíptica:

Las Galaxias Elípticas, debido a su forma presentan ausencia de momento angular - No hay rotación o esta es insignificante - Las estrellas giran en torno al centro pero en direcciones aleatorias.

En la secuencia de Hubble existen diversos tipos de Galaxias Elípticas, se simbolizan como "E", acompañado por - un número que va del 0 al 7 -  entre mayor sea el número más excéntrica es su forma, de modo que las Galaxias de Tipo "E0" son las que tienen la forma más similar a una esfera.

Galaxia Espiral y Lenticular:

Galaxia NGC 439 (De tipo S0 - Lenticular) capturada
desde el simulador espacial SpaceEngine. 

Las Galaxias de tipo espiral y lenticular, por el contrario, si cuentan con un momento angular definido - Tienen Rotación - Sin embargo, al estudiar su movimiento, los científicos descubrieron que entre más distantes estaban las estrellas al centro, más rápido se movían, además la distancia no aumentaba de manera proporcional a la masa (Visible) que cubría la órbita de las estrellas distantes en torno al centro galáctico, por lo que para corregir esta inconsistencia, con las leyes de Newton y Einstein, se sugirió la existencia de la Materia Oscura.

Estas Galaxias espirales se dividen en dos grupos: Galaxias Espirales y Galaxias Espirales Barradas, se diferencian entre si, porque las Barradas tienen una barra central de la que parecen salir brazos espirales.

Existen También las Galaxias Espirales Intermedias, son las que  tienen una forma entre Espiral y Espiral Barrada.

Galaxia NGC 1300 (De tipo SBc - Espiral Barrada)
capturada desde SpaceEngine. 

Para las Galaxias Espirales el Símbolo es la letra "S", el símbolo de las Espirales Barradas es "SB"  y el de las espirales intermedias es "SAB" estos Símbolos van acompañados de la letra "a", "b" o "c Según la forma como se enrollen los brazos espirales, 

Las Galaxias de tipo "Sa", "SBa" o "SABa" tienen los brazos más reforzados y cuentan con un núcleo luminoso, mientras que las de tipo "Sc", "SBc" o "SABc" son las que tienen los brazos más extendidos y menos densos, además su núcleo es menos luminoso.

Galaxia Irregular:
Las Galaxias irregulares, se simbolizan "Irr" y son aquellas que no poseen una forma definida, sin embargo esta clase de galaxias se subdivide en dos grupos:
Uno se Simboliza "Irr-I" y consiste en las Galaxias que tienen una estructura espiral deforme y el otro se simboliza "Irr-II" y consiste en las Galaxias irregulares que no poseen disco, brazos espirales, ni forma elipsoidal, de modo que no pertenecen a ninguna de las categorías.

Este Mapa Conceptual Presenta de manera Resumida. Los Tipos de Galaxia según la Secuencia de
Hubble y el símbolo correspondiente para cada tipo, tomado de la siguiente presentación.

Marte

Marte y Fobos (Satélite enano), captura hecha desde
el simulador espacial SpaceEngine.

Marte es un planeta terrestre, es decir, esta compuesto principalmente por roca y metal, es el cuarto planeta más próximo al sol y el segundo más pequeño (Sin tener en cuenta a los planetas enanos). Su nombre proviene del Dios Romano Marte.

Marte es un desierto fresco, localizado entre la Tierra y Ceres (El planeta enano del Cinturón de Asteroides), este planeta tiene una masa de 0,107 M⊕ (6.39 × 10^23 kg) y su diámetro es de 6779 Km, esto es más o menos la mitad del diámetro de la Tierra, la densidad de marte es de 3.93 g/cm³.

Este planeta tiene un semieje mayor de 1.52 au, es decir, su distancia promedio al sol es de 1.5 veces la distancia que hay de la tierra al sol, al estar más lejos al sol refleja menos luz de este y recibe menos calor, de modo que Marte tiene una temperatura promedio de (-48.232 °C), con un efecto de invernadero de 5 °C, aunque su temperatura varía dependiendo de la altitud, latitud y las condiciones climáticas, como ocurre en la Tierra.

Marte tiene 2 satélites enanos, estos son: Fobos y Deimos, debido a la poca masa que tienen estos satélites, su forma es irregular (Similar a la forma de un asteroide), En su superficie, la aceleración de la gravedad de Marte es de 0.37902 g (3.711 m/s²), su gravedad es 3 veces menor que en la tierra.

Júpiter

Jupiter, Captura tomada sin brillo realista, desde el
simulador espacial SpaceEngine.

Júpiter es el quinto planeta más más próximo al sol (Sin tener en cuenta planetas enanos), el más próximo de los Gigantes Gaseosos y es el planeta más grande del Sistema Solar. Su nombre proviene del Dios romano Júpiter (El equivalente a Zeus en la mitología griega).

Jupiter es un Gigante Gaseoso Frío con anillos oscuros y estrechos, formados por polvo y trozos de roca, estos anillos fueron descubiertos por la sonda espacial Voyager 1 en el año 1980. Además, este planeta se encuentra entre las órbitas de Ceres (Planeta Enano del cinturón de asteroides) y Saturno. Cuenta con una masa de 317,8 M⊕ (317 veces la masa de la Tierra) y su diámetro es de 139822 Km, por lo que posee una densidad de tan solo 1.33 g/cm³ (Es uno de los planetas menos densos del sistema solar.

Debido a que es planeta más masivo también es el planeta con el mayor campo gravitatorio, Júpiter cuenta con una gravedad superficial de 24,79 m/s², por lo que esta lleno de satélites naturales los cuales describen órbitas elípticas al rededor de él, cuenta con 63 Satélites naturales, de estos, los más grandes son Io, Europa, Ganímedes y Calisto, a estos también se les denomina, "Satélites Galileanos" por ser descubiertos por Galileo Galilei en 1610. De todos sus satélites el más grande es Ganímedes, este es también el mayor satélite del Solar y su Volumen es incluso mayor que el del planeta Mercurio.

Anillos de Júpiter y satélite Io (Punto brillante a la derecha de Jupiter), Captura hecha desde el simulador espacial SpaceEngine.

Como Júpiter es un Gigante Gaseoso, su presión atmosférica es muy alta, es de 1x10 (exponente 6) atm, es decir, 1 millón de veces mayor a la presión atmosférica de la Tierra, y esta compuesta principalmente de elementos como el hidrógeno y el Helio.

Movimiento Ondulatorio

El movimiento ondulatorio consiste en la propagación de ondas en un medio material o en el vacío, consiste en el transporte de energía sin transportar materia, que puede consistir en vibraciones que realizan las partículas del medio, o la propagación de campos electromagnéticos.

¿Qué es una onda?
En física una onda consiste en la propagación de energía producto de una perturbación causada por una fuente.
Las ondas que se propagan presentan magnitudes tales como: La Frecuencia (F), el Periodo (T), la Amplitud (A), la Longitud de Onda (λ), velocidad de propagación (V), velocidad angular (w) y número de onda (K).
Y se componen por el foco, nodo, antinodo, cresta y valle.

Partes de la onda:
Foco: Es el punto por el cual la onda se comienza a propagar.
Nodo: Corresponde al punto medio de la onda, (En la gráfica los nodos son los puntos en los que la onda corta con la linea horizontal).
Antinodo: Corresponde al punto máximo y mínimo de la onda, (Aquellos en los que la onda tiene la máxima elongación en Y).
Cresta: Son las superficies más altas de la onda,
Valle: Son las superficies más bajas de la onda. 

Magnitudes:
Amplitud: Consiste en la distancia que de hay un nodo a una cresta o valle medida de manera vertical. En las ondas sonoras la amplitud define la cantidad de energía en la unidad de tiempo que transmite la onda y esto define la intensidad de esta, lo que permite determinar si un sonido es fuerte o débil. Se mide con unidades de medida de longitud como el metro (m), centímetro (cm) entre otras.
Longitud de Onda: Consiste en la distancia que hay entre dos crestas sucesivas (o dos valles sucesivos). También se mide con unidades de longitud.

Frecuencia: En las ondas mecánicas consiste en el número de vibraciones que hace la partícula en la unidad de tiempo, Se mide en Hertz (Hz).
Periodo: Es la magnitud inversa a la frecuencia, consiste en el tiempo que tardan las partículas en realizar una vibración, también se puede definir como el tiempo que tarda en recorrer una longitud de onda, (puesto a que la vibración, consiste en el movimiento de ida y vuelta, hasta llegar nuevamente a la posición inicial). Se mide en unidades de medida de tiempo como los segundos.

Velocidad: La velocidad es la distancia recorrida en la unidad de tiempo, en el movimiento ondulatorio la velocidad también se puede definir, como la razón entre la longitud de onda y el periodo (o el producto entre la longitud de onda y la frecuencia). Se mide en m/seg en el sistema internacional de unidades.

Velocidad angular: La velocidad angular, o frecuencia angular se define por el Movimiento Circular Uniforme (MCU) como la razón entre el ángulo barrido y la unidad de tiempo, o también como la razón entre 2π radian (Que corresponde a un ángulo completo) y el Periodo. Se mide en Hz o rad/seg

Número de onda: Consiste en la razón entre la frecuencia angular y la velocidad de propagación de la onda. Se mide en m-1 en el sistema internacional de unidades.

Clases de ondas:
Las ondas se pueden clasificar de cuatro maneras diferentes.
1. Según su medio de propagación:
Ondas mecánicas: Son aquellas que necesitan de un medio material para poder propagarse, este medio puede ser líquido sólido o gaseoso.
Consiste en la propagación de vibraciones o de compresión que se da en las partículas del medio por el cual viaja la onda.
-Un ejemplo de estas son las ondas sonoras.
Ondas electromagnéticas: Son aquellas que no necesitan de un medio material para propagarse (Se pueden propagar en el vacío),
consiste en la propagación de campos eléctricos y magnéticos variables y perpendiculares entre si, que se propagan generándose de manera continua, cumpliendo con la Ley de Ampère (Los campos eléctricos variables generan campos magnéticos) y la Ley de Faraday (Los campos magnéticos variables generan campos eléctricos).
-Un ejemplo de estas son las ondas lumínicas.

En la imagen se ilustra la propagación de una onda electromagnética, las lineas azules corresponden
al campo eléctrico y las rojas al campo magnético. (Las ondas electromagnéticas son sinusoidales).

2. Según su dirección de propagación:
Ondas longitudinales: Son aquellas en las que las partículas vibran en la misma dirección en la que se propaga la onda, (Por tanto, no existen ondas electromagnéticas longitudinales).

Este Gif muestra la propagación de una
onda de presión.

Ondas Transversales: Son aquellas en las que las partículas vibran en dirección perpendicular a la dirección de propagación de la onda. (Las ondas en el agua causadas por un pulso son un ejemplo de ondas transversales).
En el caso de las ondas electromagnéticas, son transversales porque los campos magnéticos y eléctricos son perpendiculares a la dirección de propagación.

3. Según su dirección de propagación: 
Unidimensionales: Si se propagan en una sola dimensión.
Bidimensionales: Si se propagan en las dos dimensiones del plano cartesiano (x,y), las ondas electromagnéticas como la luz, se propagan en forma de recta, son ejemplos de ondas bidimensionales.
Tridimensionales: Si se propagan en las tres dimensiones del espacio (x,y,z). Las ondas sonoras son un ejemplo de ondas tridimensionales.

4. Según su número de oscilaciones:
Pulso: Corresponde a las ondas generadas por una perturbación, las cuales no se propagan de manera periódica (Cuando se lanza una piedra al agua se produce un pulso, ya que la onda que se propaga no se sigue generando).
Onda Armónica: Son aquellas que se propagan de manera periódica. (Son el resultado del Movimiento Armónico Simple de la fuente que la genera, de esta manera la onda se sigue generando en periodos de tiempos iguales).

Ecuación de onda:
La ecuación por la cual se define una onda es:

Donde: 

y= Es la Elongación en y.

A= Amplitud. 

w= Velocidad angular (o frecuencia angular).

t= Tiempo transcurrido.

K= Número de onda.

x= Desplazamiento de la onda.

• En algunos casos la ecuación de onda también es presentada como:

¿Es posible viajar en el Tiempo?

Esta es una pregunta que la humanidad se ha hecho por muchos años.

Poder retroceder o adelantarnos unos años es uno de los temas de muchas películas de ciencia ficción, pero más allá de la ficción ¿es posible modificar el flujo del tiempo? 

Hasta el momento conocemos la existencia de cuatro dimensiones en el universo, tres de estas corresponden al espacio (x,y,z) y la cuarta dimensión es el tiempo.

A medida que un cuerpo cambia de posición respecto a otro, esta viajando a través del espacio, pero ¿qué pasa con el tiempo?, el tiempo fluye en una sola dirección, a medida que el cuerpo mencionado viaja a través del espacio esta viajando también en el tiempo, porque el tiempo transcurre mientras este se mueve, aún si un cuerpo permanece en reposo, este no puede escapar del flujo temporal, así que todos los cuerpos en la tierra siempre estan viajando en el tiempo. 

En la mayoría de las historias de ficción se describe el viaje en el tiempo como desaparecer de una época y reaparecer en otra, "dar un salto en el tiempo", de modo que los personajes pueden ir a cientos de años en el futuro o en el pasado, sin envejecer o rejuvenecer, ¿Es esto posible?

Para saber si es realmente posible dar saltos en el tiempo literalmente hablado  primero debemos entender como funciona el tiempo y si este de alguna manera se puede modificar... 

ALBERT EINSTEIN EN SU TEORÍA DE LA RELATIVIDAD DESCRIBE AL ESPACIO Y AL TIEMPO COMO MAGNITUDES QUE SE PUEDEN MODIFICAR, SIEMPRE Y CUANDO SE CUMPLAN CIERTAS CONDICIONES.

Contrario al pensamiento clásico, la longitud y el tiempo no son constantes universales, la longitud se puede contraer y el tiempo dilatar, de modo que el espacio se hace más corto y el tiempo fluye más despacio, respecto a los demás cuerpos.

Esto solo sucede si se presenta una de las siguientes condiciones:

• Viajar cerca de la velocidad de la luz: En la teoría de la relatividad especial la velocidad de la luz(C=300000 Km/s) es el límite, ningún cuerpo con masa puede alcanzar esta velocidad. Pero si un objeto se acerca a esta velocidad, su longitud disminuye y el tiempo para este transcurre más despacio, es decir, si tenemos un reloj viajando cerca de la velocidad de la luz y otro relativamente quieto el que esta quieto se va a adelantar respecto al que se esta moviendo, porque para el reloj en movimiento el tiempo esta desacelerado, de modo que mientras que el reloj que se mueve esta marcando segundos, para el reloj quieto están pasando horas. En conclusión entre más rápido se mueva un cuerpo, más se desacelerará el tiempo para este, pero el efecto de esto lo percibimos cuando el cuerpo se mueve a velocidades cercanas a la luz, porque es más evidente así.

Ilustración de la deformación en el plano de Espacio y
Tiempo causada por la masa de la tierra.
Si la tierra tuviera más masa la deformación sería mayor.
y el tiempo se desaceleraría más.

• Estar cerca de un objeto muy masivo, como un agujero negro: Según la relatividad general la gravedad es el producto de una deformación en la geometría del Espacio-Tiempo causado por la masa de un cuerpo, entre mayor sea la masa, mayor la deformación presente y por tanto mayor será el efecto que genere en el espacio y el tiempo. En el caso particular de nuestro planeta, entre más cerca estemos a este, más lento transcurre el tiempo. para un satélite en órbita el tiempo transcurre más rápido que para una persona que está en la Tierra. Si comparamos la tierra con un objeto mucho más denso, como un agujero negro nos daremos cuenta que si estamos cerca de este último el tiempo se ralentizará notablemente, comparado con el flujo de tiempo para una persona que esté en la tierra.     

(Estas dos condiciones y su influencia en el flujo temporal se han comprobado empíricamente en experimentos como el Experimento de Hafele y Keating llevando dos relojes atómicos en vuelos de avión hacia el este y el oeste a diferentes alturas y diferentes velocidades, aunque la diferencia en el tiempo marcado por estos relojes es apenas de nanosegundos, esto confirma la existencia de una variación en el flujo temporal).

¿Cómo viajar en el tiempo?
Adelantarnos en el tiempo implica modificar el flujo de este, para conseguirlo debemos tener en cuenta los dos principios ya mencionados, la dilatación en el tiempo por velocidad y causada por la masa de un cuerpo celeste.

• El hecho de estar en movimiento en estos momentos ralentiza el tiempo, sin embargo, si queremos que el efecto sea significativo, por ejemplo ir a 50 años en el futuro, necesitaríamos viajar a una velocidad de 99.5 % la velocidad de la luz durante 5 años, viajar a esta velocidad y por este tiempo implica recorrer 50 años luz aproximadamente, esto en kilómetros equivale a más  de 473 billones de km.

Si existieran dos gemelos y uno de ellos viajara en una nave espacial a la velocidad mencionada (al 99.5 % la velocidad de la luz), cuando para el transcurrieron 5 años, para el gemelo que se quedó en la tierra pasaron 50, así cuando el gemelo de la nave espacial decida volver a la tierra se encontrará a su hermano gemelo 45 años más viejo que el y en general estará 50 años en el futuro, con solo haber envejecido 5 años.
Esta forma de viajar en el tiempo es posible y a la situación planteada se le conoce como paradoja de los gemelos; sin embargo la tecnología actual no es suficiente, ni tampoco manipulamos fuentes de energía capaces de impulsar un objeto como una nave espacial a una velocidad tan grande y por tanto tiempo.
La ecuación para la dilatación del tiempo por velocidad es:

Donde:
t = tiempo transcurrido para el cuerpo en movimiento.
to = es el tiempo transcurrido para un cuerpo relativamente quieto.
v = Velocidad del cuerpo.
c = Velocidad de la luz = 300000 km/s o 300000000 m/s (En el sistema internacional de unidades).


Teniendo en cuenta esto se puede concluir que un cuerpo no puede ir a una velocidad mayor o igual a la de la luz, porque entonces la solución matemática de la ecuación no sería un numero real, el tiempo transcurrido para el cuerpo en movimiento estaría indeterminado.

• Como estamos en la Tierra (un objeto masivo), el tiempo transcurre más lento para nosotros que para un astronauta que se encuentra en el espacio (Aunque la diferencia no es significativa), porque nosotros estamos más cerca a la Tierra que el astronauta. Al igual que como sucede con la velocidad, en nuestras vidas el tiempo se acelera y desacelera constantemente por causa de la gravedad, solo que lo hace de una manera tan mínima, no nos damos cuenta de esto.

En la Tierra la altitud se mide en metros sobre el nivel del mar msnm, a medida que cambiamos de altitud, estamos acelerando y desacelerando el tiempo; entre menor altitud más lento transcurre el tiempo, porque estamos más cerca del centro de masa de la Tierra y entre mayor altitud el tiempo transcurre más rápido, aunque solo son nanosegundos de diferencia, si queremos viajar en el tiempo tendremos que salir de la Tierra e ir a un cuerpo celeste con un campo gravitatorio más fuerte.

El objeto del sistema solar con el campo gravitatorio más fuerte es el sol, pero no podemos acercarnos mucho a este, porque el calor y la radiación ultravioleta que emite produce daños en el organismo de una persona, además los vientos solares representan un riesgo en un viaje tripulado hacia este. Si queremos desacelerar el tiempo notablemente, para adelantarnos varios años y poder ver el futuro de la Tierra, sería necesario acercarse lo suficiente a un agujero negro, para que su campo gravitatorio dilate el tiempo de modo que para nosotros no pase mucho tiempo, mientras que en la tierra transcurran años.

Aunque esto es posible el problema esta en que debemos encontrar primero el agujero negro y recorrer distancias enormes para poder acercarnos, además al orbitar un agujero negro se necesita una nave espacial con la suficiente energía o a la suficiente velocidad para que la fuerza centrífuga impida que quedemos atrapados en el campo gravitatorio de este.

La distancia máxima que se ha recorrido en una misión tripulada de ida y vuelta, es hasta la luna, recorriendo unos 384000 km aproximadamente, de ida y vuelta, le hace falta mucho a la humanidad para poder realizar misiones tripuladas al espacio interestelar y específicamente hacia un agujero negro, así que aunque adelantarnos varios años en el tiempo es posible aún no disponemos de la tecnología suficiente para hacerlo.

¿Es posible viajar al pasado?

Como mencioné antes el tiempo avanza en una sola dirección, el problema de viajar al pasado es que las situaciones que mencioné anteriormente solo sirven para adelantarnos en el tiempo y no retroceder, además si una persona fuera hacia el pasado se encontraría con diversas paradojas, en mi opinión no es posible viajar al pasado, porque el pasado ya sucedió y por tanto es inalterable, aunque existen soluciones a las paradojas presentes que se basan en suposiciones, no creo que sea posible ir al pasado porque eso implicaría estar en dos lugares a la vez en el espacio-tiempo "duplicarse" y esto es inconcebible.

Existe una forma de viajar hacia el pasado, aunque se centra en suposiciones es la más acertada, esto no quiere decir que sea real, si quieres saber más sobre esto oprime clic aquí

Agujero Negro

Captura de un Agujero Negro y la luz desviada
de las estrellas de un cúmulo cercano tomado 
desde SpaceEngine.

Un Agujero Negro de masa estelar es una "Estrella Compacta", de una masa mayor o igual a 2.5 veces la masa del sol  (en la mayoría de los casos), que ocupa un diámetro significativamente menor al diámetro de la tierra.
Es un objeto muy denso (Mucha masa ocupando un volumen muy pequeño), esto hace que tenga un campo gravitatorio extremadamente fuerte, de modo que todo lo que se acerca lo suficiente a este queda atrapado por su campo y es absorbido.

Los agujeros negros tienen un color muy oscuro, pero no son completamente negros, esto se debe a la emisión de radiación de Hawking. Lo que los separa del resto del universo es su "Horizonte de sucesos", este es el límite por el cual un objeto puede escapar de su campo gravitacional, más allá del horizonte de sucesos ni siquiera los fotones de luz pueden escapar, es por eso que tienen un color oscuro.

Tipos de Agujeros negros:
Los agujeros negros se pueden clasificar bajo diferentes criterios, estos son:
Según su masa:
Dependiendo de la masa existen tres tipos de agujeros negros:

1. Agujeros negros supermasivos: Son objetos astronómicos de la masa de millones de masas solares, tienen una masa y diámetro mucho mayor a los agujeros negros estelares y están en el centro de la mayoría de las galaxias, en el caso de la Vía Láctea, hay un agujero negro en el centro denominado Sagitario A*.
2. Agujeros negros de masa estelar: Son agujeros negros que forman parte del ciclo de vida de las estrellas de una masa de 30 a 70 masas solares, (Después de la supernova una estrella grande pierde parte de su masa y la restante se comprime formando este tipo de estrella compacta).
3. Micro Agujeros negros: Son objetos supositorios de poca masa, pero muy densos.  

Esta imagen muestra de manera resumida, el ciclo de vida de una estrella,
las más masivas de estas forman Agujeros Negros de masa estelar. 

Según sus propiedades físicas:
Los agujeros negros son cuerpos celestes esféricos, estos se pueden clasificar a partir de tres magnitudes físicas, estas son: la masa (M), la carga eléctrica (Q) y el momento angular (J).
Para clasificar los agujeros negros se tiene en cuenta si estos presentan o no estas propiedades físicas.
Todo agujero negro tiene masa, sin embargo no todos tiene una carga eléctrica, o presentan movimiento de rotación, a partir de estos se puede decir que los agujeros negros se pueden agrupar en cuatro grupos diferentes.

1. Agujeros negros de Schwarzschild: Son aquellos que solamente tienen masa (Carecen de carga y momento angular o rotación). - M.
2.  Agujeros negros de Reissner-Nordström: Son aquellos que tienen masa y momento angular (Pero no tienen carga eléctrica). - M y J.
3. Agujeros negros de Kerr: Son aquellos que tienen masa y carga eléctrica (Pero no presentan momento angular). - M y Q.
4. Agujeros negros de Kerr-Newman: Son aquellos que tienen las tres propiedades (Masa, Carga, y momento angular). - M, Q y J.

Origen de los agujeros negros:

Los agujeros negros según su tipo tienen diferentes orígenes:

Captura de Sagitario A* el agujero negro del centro
de nuestra galaxia, imagen tomada del simulador 
espacial SpaceEngine.

Los más grandes se ubican en el centro de la mayoría de las galaxias, y nacieron durante el proceso de formación de estas, gracias a ellos las estrellas, cúmulos, nebulosas, planetas y gases cósmicos se encuentran ligados entre si, formando la estructura que se conoce con el nombre de galaxia.

Los agujeros negros supermasivos, absorben la masa de las estrellas más cercanas que giran alrededor de estos y la mayoría tiene un disco de acreción, que consiste en gases que lo orbitan a velocidades cercanas a la luz, estos gases se calientan y liberan radiación en Rayos X cuando caen en el agujero negro.

Los agujeros negros de masa menor, son el resultado de la supernova producida por una estrella masiva en sus últimas etapas de su ciclo de vida, esto hace que la masa restante de la estrella se vuelva inestable y se colapse por su propio peso, haciendo que esta reduzca su tamaño, como la presión de los gases de la estrella no es suficiente entonces esta estrella se sigue comprimiendo,  a una escala menor el espacio entre cada átomo se reduce y el principio de exclusión de Pauili no puede contrarrestar los efectos de la enorme gravedad presente, en cada átomo los electrones (e-) se acercan cada vez más al núcleo, hasta que se unen con los protones (p+), formando Neutrones (n) y Neutrinos electrónicos (Ve). 

Gif animado de agujero negro, grabado desde SpaceEngine, (girando al rededor de un
agujero negro) Las estrellas  distantes que se ven como puntos que se mueven al rededor del 
agujero negro  en realidad están en otra posición, pero el campo gravitacional del agujero negro
desvía la trayectoria de la luz emitida por estas estrellas, también se ve gas y polvo en los 
bordes del  agujero negro, que corresponde a la Vía Láctea (En la derecha de la imagen), la 
trayectoria de la luz  emitida por la galaxia también es desviada a causa de la  lente 
gravitatoria formada por el agujero negro.

Durante este proceso la estrella compacta es una estrella de neutrones, pero como su masa es muy grande, aún sigue siendo inestable y se sigue comprimiendo hasta formar lo que conocemos como agujero negro, uno de los objetos más densos del universo; con un campo gravitacional muy fuerte, que deforma considerablemente el Espacio-Tiempo, de modo que este forma una lente gravitacional, (la luz de las estrellas distantes que se propaga de manera rectilínea se desvía al pasar por el campo gravitatorio del agujero negro, de esta forma las estrellas y demás objetos brillantes que se encuentran detrás del agujero negro se pueden ver a un lado en una posición diferente a la real.

GIF del Agujero Negro Cygnus X-1 A (Y su disco de acrecíón), tomado desde el simulador espaciacial
SpaceEngine. Este agujero Negro fue detectado por las fuertes emisiones de Rayos X, producidas
por la materia de su disco de acreción al caer en el agujero Negro. Cygnus X-1 A orbita a la estrella
supergigante azul HDE 226868, formando un Sistema Binario.

El Agujero Negro del Centro de la galaxia

La Vía Láctea es una Galaxia Espiral, conformada por nubes de gas, polvo cósmico, materia oscura, energía, planetas y estrellas todas estas estructuras se encuentran ligadas gracias a la existencia de la gravedad y giran en torno al centro de la galaxia. El sol no es la excepción, gira con todo el sistema solar en torno al centro de la galaxia, a una velocidad de 220 km/s.

Si las estructuras que hay en la galaxia giran en torno al centro galáctico entonces ¿qué hay en el centro de la galaxia?.

Captura del disco de acreción de Sagitario A* tomada
desde el simulador espacial SpaceEngine.

En el centro de la Vía Láctea hay un Agujero Negro Supermasivo denominado Sagitario A*,

abreviado (Sgr A*) de masa 4.31 por 10 a la 6 Masas solares, es decir, de aproximadamente 4 millones de veces la masa del Sol. Nunca se ha visto, pero se cree que existe por el movimiento orbital que genera en las estrellas cercanas a este y por el movimiento de rotación que genera en toda la galaxia.

El volumen correspondiente al centro galáctico esta poblado por muchas estrellas, todas estas ligadas por la gravedad de Sagitario A*, este agujero negro tiene un disco de acrecimiento, el cual consiste en gas y polvo que gira al rededor de este, acelerado a velocidades cercanas a la luz, lo cual causa que el disco se caliente y emita radiación.

El disco de acrecimiento de Sagitario A*  aporta masa al agujero negro y emite ondas electromagnéticas de baja frecuencia (Ondas de Radio e infrarroja). Mientras que el agujero negro es frio y solo emite Radiación de Hawking.

¿Qué distancia hay de Sagitario A* a la tierra? 

Imagen de Sagitario A*, proporcionada por el
observatorio Chandra de Rayos X

Del agujero negro supermasivo a nuestro planeta hay una distancia aproximada de 26000 años luz (al). la luz proveniente del centro galáctico tarda en llegar a la tierra 26000 años, las  observaciones que se hicieron hace poco  (En octubre del 2002), del centro galáctico y de la órbita de una estrella denominada S2, que gira al rededor del agujero negro corresponde al estado del sistema hace 26000 años. Esto se debe a la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein, que indica que ningún fenómeno físico puede ocurrir a una velocidad mayor a 300000 km/s (C), así las ondas electromagnéticas como la luz, se propagan en el vacio a esta velocidad.    

Si el sol se apagara, tardaríamos 8 minutos en la tierra en darnos cuenta, porque la luz que viaja del sol a la tierra se demora 8 minutos en recorres esa distancia. Lo mismo pasa con el centro de nuestra galaxia; si Sagitario A* absorbiera una de las estrellas que lo orbitan o sucediera algún otro fenómeno trascendental en este momento, le tomaría a la humanidad 26000 años en darse cuenta de esto.

El movimiento del disco de acrecimiento de Sagitario A* y sus estrellas, junto con el agujero negro grabado desde SpaceEngine se ve así:

Enana Blanca (Estrella)

Una Enana Blanca es una "estrella compacta", una estrella del volumen aproximado de un planeta y de una masa de una estrella, como es un objeto con mucha masa concentrada en un volumen muy pequeño (Muy denso), tiene un campo gravitatorio significativamente fuerte.

Captura de la estrella Sirio B (Enana Blanca),tomada desde 
el simuladorespacial SpaceEngine.

Las Enanas Blancas, son unas de las estrellas más abundantes, forman parte del ciclo de vida de una estrella de masa menor a 10 masas solares. Consisten en estrellas que han fusionado todos sus átomos de hidrógeno en su ciclo de vida, ya no pueden realizar más fusiones termonucleares que les permita liberar energía en forma de luz y calor, entonces se enfrían y la presión que ejercen los gases no es suficiente para mantener toda la masa de la estrella y esta se empieza a colapsar por su propio peso, la materia de la estrella se comprime de modo que esta llega a alcanzar tamaños similares al de la tierra, pero con la masa de una estrella.

La repulsión entre los electrones que conforman la estrella es la que hace que esta finalmente mantenga su volumen y no se siga comprimiendo debido a su peso, hasta formar una Estrella de Neutrones o un Agujero negro (Que también son estrellas compactas, pero con densidad mayor, debido a que proceden de estrellas con masas superiores a 10 masas solares).

Esta imagen muestra de manera resumida, el ciclo de vida de una estrella,
la Enana Blanca proviene de las "Estrellas promedio".

Las estrellas más masivas forman otros tipos de estrellas compactas.

¿El Sol puede llegar a ser una Enana Blanca?

El Sol es una estrella de Espectro G2 V (Enana Amarilla), en la etapa de secuencia principal, producto del colapso de una nebulosa estelar, su masa es suficiente para que esta no solo fusione núcleos de hidrógeno sino que también cuando se acaben las reservas de hidrógeno pueda fusionar núcleos de helio, durante este proceso la estrella pasa al ciclo de Gigante Roja y su diámetro aumente unas 260 veces comparado con el diámetro actual. Cuando el sol haya fusionado todas sus reservas de helio, la temperatura no será suficiente para seguir teniendo reacciones nucleares y esta empezará a colapsarse hasta formar una Enana Blanca.

Se estima que en más de 6 mil millones de años nuestra estrella será una Enana Blanca, las posibilidades de que aún exista vida en la Tierra cuando el Sol sea una Enana Blanca son mínimas, porque en la fase de Gigante Roja, el planeta no soportará el calor transmitido por la estrella y las constantes eyecciones de masa acabarán con toda forma de vida conocida en el planeta; por otra parte las Enanas Blancas aunque son calientes en su superficie, no transmiten el calor suficiente a los objetos distantes como los planetas, La Tierra (Si aún existiera) dejaría de ser muy caliente y pasaría a ser muy fría. 

Sistema Binario de Sirio, capturado por el Telescopio
espacial Hubble.

¿Cual es la Enana Blanca más cercana?

La estrella Enana Blanca más próxima se llama Sirio B y Pertenece al Sistema Binario de Sirio a 8.44 Años Luz de la Tierra.

Sirio es un Sistema binario conformado por una estrella Blanca de Secuencia Principal "Sirio A" (Una estrella más grande y caliente que el sol) y la Enana Blanca "Sirio B".

Sirio A tiene una masa dos veces mayor a la del sol y Sirio B tiene una masa de 1.4 veces la masa solar, a pesar de tener menos masa, debido a su tamaño compacto tiene un mayor campo gravitatorio (de 3.1897 por 10 a la 5 g, mientras que el de Sirio A es de 16.02 g).

En la imagen la estrella de secuencia principal es la más luminosa y la Enana Blanca es la que se ve en la parte inferior izquierda, ambas estrellas forman un sistema binario, es decir, como tienen masa similar y están muy cerca, ambas experimentan fuerzas de atracción que hacen que giren formando órbitas elípticas en torno al centro de masa del sistema.

El movimiento de las estrellas del Sistema de Sirio, con sus órbitas grabado desde SpaceEngine se ve así:

Las órbitas de Plutón y Caronte (Sistema binario)

Imagen de Plutón tomada por la Sonda espacal New
Horizon y coloreada (Imagen original a blanco y negro).

Plutón: Es un planeta enano, descubierto en 1930 por el astrónomo estadounidense Clyde William Tombaugh es un cuerpo celeste transneptuniano, es decir, está más allá de la órbita de Neptuno y es el objeto más grande del Cinturón de Kuiper.

Completa una vuelta al rededor del Sol en 248 años de los cuales durante 20 se encuentra más cerca al sol que Neptuno, esto se debe a la gran excentricidad de su órbita.

Plutón tiene 5 satélites, estos son Caronte, Nix, Hidra, Cerbero y Estigia. El más grande de estos satélites es Caronte, debido a su masa, similar a la del Planta Enano, Plutón y Caronte Forman un sistema Binario.

Sistema Binario:
En astronomía un Sistema Binario es cuando ambos cuerpos celestes, (Tanto el planeta como el satélite), giran en torno a un baricentro, al tener masas similares y estar tan próximos ambos planetas experimentan una fuerza de atracción que hace que giren alrededor del centro de masa del sistema.

En el caso de nuestro Planeta, se forma un sistema Planeta-Satélite, La tierra tiene una masa significativamente mayor respecto a la luna, lo que causa que esta, aparentemente no gire alrededor de un punto en el espacio, sino que la rotación se de sobre su propio eje.

La Gravedad de Caronte arrastra a Plutón haciendo que este no solo tenga una órbita alrededor del sol (Como los demás planetas), sino que también forme una órbita en la cual gira sobre su propio Eje, mientras realiza un movimiento de trayectoria elíptica.

¿Qué pasaría con Plutón si Caronte nunca hubiera existido?

Según la teoría de la Gravitación Universal de Newton, la fuerza de atracción entre dos cuerpos celestes se da por la existencia de masa, en estos cuerpos, Plutón experimenta una Fuerza de atracción hacia Caronte debido a que este tiene masa y Caronte experimenta una fuerza de atracción de igual magnitud, pero en el sentido contrario (Hacia Plutón), ambos se atraen con la misma fuerza, pero como el que tiene más masa es Plutón, entonces es el que menos evidencia los efectos de la existencia de esta Fuerza, Como pasa con la Tierra y la Luna, aunque ambos se atraigan con la misma fuerza, es la Luna la que gira al rededor de la tierra y no sucede lo contrario, porque la Tierra tiene más masa que la luna.

Si Caronte nunca hubiera existido, Las cosas para Plutón serian diferentes, ya no formaría un sistema binario, su proceso de rotación seria igual que el de los otros planetas (Sobre su propio eje) y su periodo de rotación seria mayor, (tardaría más de los 6.38 días terrestres que actualmente emplea para dar una vuelta sobre su propio eje). Igualmente si la Luna nunca hubiera existido, los días en la tierra serían mucho más largos.

¿Cómo se vería Caronte desde la Superficie de Plutón?
Hasta la fecha, ningún ser humano a pisado la superficie de Plutón, pero si estuviéramos en este planeta y miráramos hacia Caronte, no observaríamos un cambio de posición respecto a la superficie del planeta, esto se debe a que el periodo de rotación de Plutón es de 6.38 días y Caronte completa una vuelta en su órbita al rededor del planeta en el mismo periodo de tiempo, por tanto, si estuviéramos parados en la superficie del planeta, observaríamos que Caronte aparentemente, no presentaría un cambio de posición.

Esto visto desde el simulador espacial SpaceEngine es así...