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Los círculos de Goseck en la región alemana de Sajonia-Anhalt se han hecho famosos por el disco celeste de Nebra, que fue encontrado a unos cuantos kilómetros de distancia, y recuperado hace unos años por el estado Alemán tras una detectivesca trama. El disco celeste de Nebra es una deslumbrante muestra de que los pobladores europeos del segundo y primer milenio antes de Cristo poseían unos conocimientos astronómicos considerablemente avanzados.
Mientras parece clara la interpretación de un objeto tan relevante como el disco de Nebra, la interpretación sobre la función de los círculos no es clara del todo. Existen más de cientoveinte círculos en el centro de Europa, desde el Baviera hasta la República Checa y Eslovaquia pasando por Austria. Recientes investigaciones parecen robustecer la hipótesis de un posible uso como calendario astronómico, señalando los solsticios y equinocios, y a su vez como lugar de reunión.
Son construcciones monumentales similares a la famosa Stonehenge, pero sin megalitos, y claramente más antiguas. Su construcción data del mediados del quinto milenio antes de Cristo, algunos incluso de épocas tan remotas como un sexto milenio antes de Cristo, con el comienzo del neolítico Danubiano y la cerámica de bandas, una cultura que abarcó durante un tiempo la zona donde se encuentran los círculos.
Los círculos presentan relaciones geométricas entre sus círculos concéntricos, además de fosos y puntos sobresalientes en los cículos. Se cree que sobre los círculos se erigían palos conformando una pared circular con señales en los puntos importantes que servían para la identificación de los cambios de estaciones y quizás algún evento astronómico.
Uno de estos círculos es el círculo Glaubendorf 2, a unos cincuenta kilómetros al norte de Viena, en la región austriaca de Baja Austria. Estos círculos fueron reconstruidos para una exposición en el 2005, aunque luego fue desmontado otra vez, y las fotos de entonces proporcionan una buena idea de cómo pudieron ser esos enclaves.
El complejo, hoy, como la mayoría, está claramente hundido en milenios de argricultura y erosión. Tras la exposición del 2005 ahora queda poco más que unos palos puestos recientemente marcando ciertos puntos de los círculos y unas fosas circulares difíciles de indentificar.
Pero pasados unos sietemil años desde su construcción, uno puede imaginar la relación de aquellas personas con su tierra y su cielo. Los bosques de Baja Austria son oscuros como el cielo de la noche y la tierra es fértil y con un aura de misticismo, que se la proporciona el hecho de que uno sea capaz de encontrar amatistas cavando en ciertos lugares rocosos sin excesivo esfuerzo.
En cualquier caso, la imagen popular de los antiguos pobladores de Europa como bárbaros guerreros es algo que hay que desterrar completamente y honrar a los que nos han precedido estudiando y amando el cielo, y la tierra bajo él.
¿Existe una relación entre la física del medio interestelar y la atmósfera de la tierra que pudo haber tenido un impacto el vida durante la historia de nuestro planeta? Actualmente no hay evidencia experimental sólida de esto, pero sí existen ideas sugerentes como las que voy a mencionar a continuación.
El sol está situado en un ambiente caliente y de la baja densidad denominado burbuja local, de unos 100 pc de diámetro y creado hace unos 2 a 5 millones de años. El orígen de la burbuja local se ha especulado en eventos próximos de supernova en la asociación OB Escorpcio-Centauro, según lo postulado por Jesús Maíz Apellániz en su papel ámpliamebte citado: Origins of the Local Bubble.
Estos eventos pudieron haber sido parte de una serie de eventos de supernova enmarcados en la creación del cinturón de Gould. Tales burbujas son un componente principal del modelo de McKee-Ostriker, el paradigma moderno de la física del medio interestelar, que las postula existentes a lo largo del disco galáctico de la dinámica del medio interestelar y otros fenómenos interesantes como he mencionado en El medio interestelar y la fascinación del cielo nocturno. ¿Pudo un acontecimiento tan próximo haber tenido una influencia el vida en la tierra?
Es ampliamente aceptado (aunque la evidencia clara todavía falta) que los rayos cósmicos sin acelerados en las ondas de choque de las supernovas y sus remanentes. Una alta incidencia de rayos cósmicos en la atmósfera terrestre podría dar lugar a reacciones químicas que disocian el ozono. Por ejemplo, se postula que una alta densidad del número de rayos cósmicos puede acelerar la producción de NO, cuyo efecto catalítico lleva a la destrucción de las moléculas del ozono. Esto, a su ver, conduce a un aumento de la radiación ultravioleta del sol que alcanza la superficie terrestre y tiene un efecto nocivo sobre las moléculas básicas de la vida. Esta idea se presenta en el papel siguiente, cuyo abstract copio porque me parece que está brillantemente escrito invitando a interesarse por el asunto, que fue comentado extensamente en artículos de prensa hace algunos años:
Evidence for Nearby Supernova Explosions
Narciso Benitez, Jesus Maiz-Apellaniz, Matilde Canelles
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0201018
Supernova explosions are one of the most energetic--and potentially lethal--phenomena in the Universe. Scientists have speculated for decades about the possible consequences for life on Earth of a nearby supernova, but plausible candidates for such an event were lacking. Here we show that the Scorpius-Centaurus OB association, a group of young stars currently located at~130 parsecs from the Sun, has generated 20 SN explosions during the last 11 Myr, some of them probably as close as 40 pc to our planet. We find that the deposition on Earth of 60Fe atoms produced by these explosions can explain the recent measurements of an excess of this isotope in deep ocean crust samples. We propose that ~2 Myr ago, one of the SNe exploded close enough to Earth to seriously damage the ozone layer, provoking or contributing to the Pliocene-Pleistocene boundary marine extinction.
Por otro lado, en El medio interestelar y la fascinación del cielo nocturno he mencionado un artículo de prensa que comenta la posibilidad de colisión futura en unos varias decenas de miles de años del sistema solar con el "Aquila Rift", una nube molecular fría de relativamente alta densidad. La presión de este tipo de nubes en la heliosfera puede cambiar las condiciones para la generación de rayos cósmicos anómalos que son generados en el borde del sistema solar y de los cuales una parte se dirige hacia su interior. Una vez más esto puede conducir a la destrucción del ozono, al aumento del flujo de radiación ultravioleta entrante y al impacto sobre las moléculas básicas para la vida. Testear la plausibilidad de hipótesis de este tipo era uno de los objetivos de la misión de SAMPEX de la NASA y otros experimentos que se mencionan en este papel: Possible correlation between cosmic ray variation and atmosphere parameters (present status and future activities at BEO Moussala and Alomar observatory).
En 1957 Milton Humason y Allan Sandage descubrieron el cúmulo galáctico Cl 0024+17 localizado a un desplazamiento al rojo z = 0.4. Las peculiaridades de este cúmulo han atraido la atención de investigadores desde entonces. Hoy este cúmulo se ha convertido en noticia por un estudio basado en observaciones del telescopio espacial Hubble, que lo considera como una prueba indirecta fuerte de la existencia de materia oscura no-bariónica de forma similar al caso del cúmulo 1E 0657-56 hace unos meses ("Prueba directa" de la existencia de materia oscura).
El cúmulo Cl 0024+17
Se postula una colisión de cúmulos que desgarran la materia oscura no-bariónica del medio intracumular. El medio intracumular es visible en rayos-X debido a su alta temperatura y la existencia de materia oscura se infiere por medio de análisis de lentes gravitacionales de fuentes de luz tras el cúmulo, concrétamente unas 1300 galaxias de fondo de propiedades bien conocidas. El resultado es que el cúmulo presenta un anillo de materia oscura no-bariónica.
¿Cómo se puede formar un anillo así? Esa es la pregunta.
Los cúmulos galácticos están en constante crecimiento y colisión en el universo actual. El el universo todavía no es suficiéntemente viejo como para que este proceso haya acabado y la materia virialize en equilibrio gravitatorio de estructuras mayores. Las posiciones actuales de los cúmulos suelen ser dentro de filamentos unidimensionales (o digamos mejor tubulares), por lo que las colisiones son frontales, involucrando directamente a los núcleos del los cúmulos en ellas.
La situación de la colisión es similar a la del 1E 0657-56, solo que aquí la estamos viendo de frente y no de lado. Es decir, el eje de colisión es la linea visual. En estos casos se forma un frente expansivo de materia como cuando uno lanza una piedra a la arena. Un caso famoso es esta colisión entre galaxias:
Galaxia rueda de carro
En este caso la situación es similar en el resultado, pero no es comparable en el mecanismo. La materia oscura no-bariónica no colisiona y la analogía de la piedra y la arena y por tanto la situación de arriba de las galaxias chocando no se aplican aquí.
Según el papel, la colisión de dos cúmulos localiza el doble de materia oscura en la región cumular provocando una contracción gravitatoria y luego una expansión de la materia. La materia oscura no-bariónica adquiere energía cinética adicional hacia el exterior cuya expansión no puede ser seguida por el núcleo de materia bariónica debido a sus colisiones y pérdida de energía.
Este escenario de colisión, que ha decir verdad es bien poco intuitivo y algo confuso, se postula en el estudio de acuerdo con simulaciones numéricas realizadas. Estas explican no solo el anillo de materia oscura no-bariónica sino también las características de la baja emisión de rayos-X del cúmulo al estar todavía lejos del equilibrio debido a la reciente colisión.
El estudio parece muy bien preparado, con muchos análisis paralelos, como la simulación, análisis de velocidades, propiedades de la emisión de rayos-X, etc. No obstante, yo no me quito un ligero sentimiento escéptico de encima, probablemente porque no acabo de "ver" el mecanismo físico para la formación del anillo.
Discovery of a Ringlike Dark Matter Structure in the Core of the Galaxy Cluster Cl 0024+17
http://arxiv.org/abs/0705.2171
Llegará una época en la que una investigación diligente y prolongada sacará a la luz cosas que hoy están ocultas. La vida de una sola persona, aunque estuviera toda ella dedicada al cielo, sería insuficiente para investigar una materia tan vasta... Por lo tanto este conocimiento sólo se podrá desarrollar a lo largo de sucesivas edades. Llegará una época en la que nuestros descendientes se asombrarán de que ignoráramos cosas que para ellos son tan claras... Muchos son los descubrimientos reservados para las épocas futuras, cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros. Nuestro universo sería una cosa muy limitada si no ofreciera a cada época algo que investigar... La naturaleza no revela sus misterios de una vez para siempre.
SÉNECA, Cuestiones naturales,
libro 7, siglo primero
(comienzo de "Cosmos" de Carl Sagan)
Desde la ciudad o desde áreas suburbanas los brazos espirales de la Vía Láctea no son visibles en el cielo nocturno. Esto es debido a la polución y a la contaminación lumínica. De hecho, mucha gente no ha visto nunca los brazos espirales, pese a que esta es una de las experiencias más profundas de la astronomía y uno de los espectáculos más impresionantes del cielo de la noche. Las culturas antiguas tenían mejores vistas del cielo. Vieron millares de estrellas en el cielo nocturno partido en dos mitades por la banda difusa de los brazos espirales de la galaxia. Los griegos denominaron a esa banda Vía Láctea. Hoy necesitamos ir a un área rural para poder observar los brazos espirales, convertidos en un fenómeno para aficcionados.
Growing up in Karnal, India, some of my precious memories are sleeping under the stars in summers and being awed by the majesty of the night sky. My mother pointed out the milky way and some of the constellations; I suspect some times we gazed forever, without blinking for minutes. Something about the night sky causes us all, young and old, to ponder over the very basic questions. We are inspired and motivated. Kalpana Chawla, 1st Indian born woman astronaut
Los brazos espirales son regiones formación de estelar. No son el resultado del movimiento de las estrellas en la galaxia, sino una consecuencia de la acción combinada de la rotación diferencial (la diferencia en las velocidades angulares de diversas partes del disco galáctico de forma que las estrellas más cercanas al centro transitan una fracción mayor de su órbita en un intervalo de tiempo determinado) y de las ondas de la densidad que desestabilizan gravitacionalmente el gas y las nubes moleculares dando lugar a su colapso. El gas interestelar colapsa y da lugar a estrellas. Las estrellas más masivas estallan como supernovas, calentando el gas interestelar circundante y a su vez desestabilizandolo. La hipótesis que este proceso puede regular la dinámica del medio interestelar circundante es una piedra angular del modelo de McKee-Ostriker del medio interestelar.
El modelo de McKee-Ostriker describe el medio interestelar con la mayor parte de su masa concentrada en nubes con un factor de llenado pequeño (una medida de la distribución homogénea de un componente en espacio), mientras que gran parte del volumen lo llena el gas caliente que rodea las nubes. Este gas caliente, tenue y de baja densidad, es generado por las explosiones de la supernova y vientos de las estrellas masivas. Las nubes frías y densas se encuentran sumergidas en él. En la tabla siguiente, tomada del artículo inglés de wikipedia sobre el medio interestelar, se puede encontrar un resumen de las características fases o componentes del medio interestelar:
Desde el punto de vista dinámico el medio interestelar es regulado por los eventos de supernovas. Estos acontecimientos crean los remanentes de supernova que dan lugar a las burbujas con gas caliente de baja densidad HIM (véase tabla de arriba) como nuestra burbuja local. La onda de choque de la supernova crea una cavidad en el medio interestelar la cual queda rellena de HIM. Cuando el HIM se enfría, da lugar a la formación del CNM. Los rayos-X suaves y el ultravioleta extremo producidos por las estrellas cercanas penetran en las partes exteriores de las nubes de CNM calentando el gas para formar el WNM que envuelve al CNM y cuya capa más externa está parcialmente ionizada y es conocida como WIM. Gran parte de la formación estelar ocurre dentro de las zonas densas de nubes moleculares como resultado de las inestabilidades dentro de la nube debido a eventos como las explosiones de supernova. Resultado de esta dinámica, el medio interestelar queda convertido en una maraña complicada de asociaciones estelares con estrellas jovenes, burbujas, anillos, filamentos, cavidades, capas en expansión, etc.
Una hipótesis importante del modelo de McKee-Ostriker es que las supernovas ocurren al azar en el disco galáctico. En caso de eventos correlacionados, como se pueden dar en asociaciones de estrellas jóvenes OB, la estructura del medio interestelar puede diferir de la estructura predicha por el modelo de McKee-Ostriker. Esto es así porque en caso de eventos múltiples no queda tiempo suficiente para que la cavidad se rellene y enfríe antes de que otras estrellas exploten en la misma región. Eventos correlacionados dan lugar a la formación de superburbujas mayores de 100 pc. Las burbujas y especialmente las superburbujas pueden extenderse hasta los límites superior e inferior del disco galáctico, expulsando gas en lo que se conoce como fuentes galácticas. El gas cae posteriormente al disco galáctico en lo que se conoce como lluvia galáctica, un proceso que distribuye y recicla material y tiene una influencia en la morfología de la galaxia.
Una superburbuja en la región N44 de la Gran Nube de Magallanes:
¿Qué podemos observar a simple vista? Mirando hacia el centro galáctico, localizado en la constelación de Sagitario, observamos el brazo espiral de Sagitario. Este brazo es generalmente más visible en verano (en el hemisferio norte). Mirando hacia el anticentro galáctico, localizado en la constelación de Tauro y del Cochero, observamos el brazo de Perseo. Este brazo es más visible en invierno (en el hemisferio norte). En los brazos se observan algunas nubes más densas como la nube oscura de Águila ("Aquila Rift") que parte la Vía Láctea a través de las constelaciones del Cisne y Águila en dos ramas. La rama hacia el sur la componen las constelaciones como la del Cisne, Sagitario, Águila y el Escudo. La rama hacia el norte cruza la constelación del Águila y desaparece en la parte norte de la constelación de Ofiuco.
El "Aquila Rift" es una nube molecular fría formada básicamente por hidrógeno molecular (H2). Esta molécula es difícil de detectar, y la molécula más usada para trazar el H2 es CO (monóxido de carbono). La relación entre entre la luminosidad del CO y la masa del H2 se asume constante. Esto es porque las moléculas del monóxido de carbono pueden existir únicamente en el interior de las nubes densas, protegidas por las capas externas de gas y de polvo. No está claro si el "Aquila Rift" contiene regiones de la formación estelar, pero se cree que forma parte del fabuloso cinturón de Gould. Por otra parte, el "Aquila Rift" está situado en el brazo de Orión ("Local Spur") y podría encontrarse con el sistema solar dentro de unos 50.000 años según lo mencionado en este artículo de prensa, cuya relevancia nos ocupará en un próximo artículo.
