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¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

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¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

La relatividad general de Einstein explica la gravedad como resultado de la curvatura del espacio-tiempo debida a la masa, contrastando con la doble capacidad del magnetismo de atraer y repeler. Esta teoría introduce el concepto de pozos gravitacionales, esencial para comprender la atracción gravitacional. Crédito: SciTechDaily.com

¿Por qué la gravedad nos empuja hacia abajo y no hacia arriba?

La gravedad es la razón por la que los objetos con masa o energía se atraen entre sí. Por eso las manzanas caen al suelo y los planetas giran alrededor de las estrellas.

Los imanes atraen ciertos tipos de metales, pero también pueden repeler otros. Entonces, ¿cómo es que sólo sientes la atracción de la gravedad?

En 1915, Albert Einstein encontró la respuesta cuando publicó su teoría de la relatividad general. La razón por la que la gravedad te atrae hacia el suelo es porque todos los objetos con masa, como nuestra Tierra, en realidad doblan y curvan la estructura del universo, llamada espacio-tiempo. Esta curvatura es lo que sientes como gravedad.

¿Qué es el espacio-tiempo?

Antes de adentrarse en el complicado mundo de la gravedad, es necesario comprender el espacio-tiempo.

El espacio-tiempo es exactamente lo que parece: las tres dimensiones del espacio (largo, ancho y alto) combinadas con la cuarta dimensión: el tiempo. A través de brillantes matemáticas, Einstein fue la primera persona en darse cuenta de que las leyes de la física funcionan en un universo donde el espacio y el tiempo se fusionan.

Esto significa que el espacio y el tiempo están conectados: si te mueves muy rápido a través del espacio, el tiempo se ralentiza para ti en comparación con alguien que se mueve lentamente. Por eso los astronautas, que se mueven muy rápidamente en el espacio, envejecen un poco más lentamente que los humanos en la Tierra.

Curvaturas unilaterales del espacio-tiempo

La Tierra dobla el espacio-tiempo para que caigas hacia la Tierra en lugar de alejarte de ella. Crédito: Tokamac/Wikimedia Commons, CC BY-SA

La materia crea pozos gravitacionales, no colinas gravitacionales

Recuerde, la gravedad es la idea de que los objetos en el universo se atraen entre sí porque el espacio-tiempo está curvado y curvado. Cuando Einstein inventó la relatividad general, demostró que todo en el universo puede doblar el espacio-tiempo; en términos de física, ese elemento es masa y energía.

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Dado que el cerebro generalmente ve el mundo en tres dimensiones, es muy difícil ver las cuatro dimensiones del espacio-tiempo como una sola idea. Entonces, para facilitar la visualización, imaginemos la superficie de un trampolín. Si no tiene nada encima, es plano. Pero si te paras en el trampolín, se expande alrededor de tus pies y crea un valle contigo en el centro. Si hay una pelota en el trampolín, rodará hacia tus pies.

Niños en trampolín

La gravedad funciona de la misma manera que los objetos ruedan hacia tus pies si estás parado en un trampolín.

Este es un ejemplo bidimensional de cómo funciona el espacio-tiempo. Tu masa ha estirado el trampolín, creando lo que se llama un pozo de gravedad por el que puede rodar la pelota. Esto se parece mucho a cómo la gravedad de un objeto pesado, como la Tierra, atrae a cosas como tú y como yo hacia él.

Para hacer las cosas aún más extrañas, dado que el espacio y el tiempo están conectados, El tiempo también se alarga con objetos pesados.!


En la película «Interstellar», los personajes van a un planeta cercano a un agujero negroy mientras están allí, envejecen más lentamente que los demás.

Cuanto más pesado seas, más rígidos serán los lados del trampolín. Esta es la razón por la que los objetos verdaderamente masivos del universo, como el Sol o los agujeros negros, tienen una gravedad más fuerte que la Tierra.

Entonces, ¿por qué la gravedad te empuja hacia abajo y no te empuja hacia atrás?

Imagínese que alguien pasa debajo del trampolín y empuja hacia arriba. ¡La pelota rodaría! Esto sería una colina de gravedad, no un pozo de gravedad. Hasta donde saben los científicos, la materia (u los objetos) siempre forman pozos de gravedad, no colinas gravitacionales. Los científicos pueden imaginar cosas hechas de materia o energía exótica que harían que la gravedad te alejara de la Tierra, pero hasta ahora nadie ha encontrado nada que pudiera hacer que la gravedad te alejara de la Tierra.

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Escrito por Mario Borunda, Profesor Asociado de Física, Universidad Estatal de Oklahoma.

Adaptado de un artículo publicado originalmente en La conversación.La conversación

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Una nebulosa que se extiende hacia el espacio

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Una nebulosa que se extiende hacia el espacio

EL Nebulosa de la goma Es una nebulosa de emisión ubicada a casi 1.400 años luz de distancia. Alberga un objeto conocido entre los fieles como la “Mano de Dios”. El resto de nosotros lo llamamos CG 4.

Muchos objetos en el espacio adquieren formas fascinantes y etéreas, sacadas directamente de la fantasía psicodélica de alguien. CG4 es ciertamente etéreo y extraordinario, pero también un poco más prosaico. Parece una mano extendiéndose hacia el espacio.

La cámara de energía oscura (DECam) en la NSF Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros capturó la imagen. La principal tarea de DECam es estudiar cientos de millones de galaxias como parte de su estudio de la energía oscura. Pero también es un instrumento de uso general utilizado para otros esfuerzos científicos.

CG4 Se llama glóbulo cometario debido a su apariencia. Pero en realidad es una región de formación de estrellas. Tiene una cabeza de aproximadamente 1,5 años luz de ancho y una cola de aproximadamente 8 años luz de largo. La cabeza es densa y opaca y está iluminada por una estrella cercana. El glóbulo está rodeado por un resplandor rojo difuso, emisiones de hidrógeno ionizado.

Este clip muestra un primer plano de CG 4. La mano parece estar a punto de agarrar una galaxia espiral llamada ESO 257-19 (PGC 21338). Pero la galaxia está a más de cien millones de años luz más allá de CG 4. Sólo una alineación casual hace que parezca cercana. Cerca de la cabeza del glóbulo cometario hay dos objetos estelares jóvenes (YSO). Estas son estrellas en las primeras etapas de su evolución antes de convertirse en estrellas de la secuencia principal. Créditos de imagen: Crédito: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
Procesamiento de imágenes: TA Rector (Universidad de Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin y M. Zamani (NSF NOIRLab)

Hay muchos glóbulos cometarios en la Vía Láctea. Esta es una subclase de objetos llamada Glóbulos de libros, llamado así en honor al astrónomo Bart Bok, quien los descubrió. Los dos tipos de glóbulos son nebulosas oscuras, nubes moleculares tan densas que bloquean la luz óptica. Los astrónomos no saben exactamente cómo toman forma los glóbulos cometarios.

Pero ellos saben lo que les está pasando.

El resplandor rojo que rodea a CG 4 es hidrógeno ionizado iluminado por la radiación de estrellas masivas y calientes cercanas. Esta misma radiación erosiona CG 4. Como el glóbulo es más denso que su entorno, resiste la difusión. Todavía contiene suficiente gas y polvo para formar varias estrellas nuevas aproximadamente tan masivas como el Sol.

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En este acercamiento, la mano se parece más a la boca del Shai-Hulud, extendiéndose hacia el espacio para destruir al Sardaukar que se acerca.  Crédito de la imagen: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA.  Procesamiento de imágenes: TA Rector (Universidad de Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin y M. Zamani (NSF NOIRLab)
En este acercamiento, la mano se parece más a la boca del Shai-Hulud, extendiéndose hacia el espacio para destruir al Sardaukar que se acerca. Crédito de la imagen: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA. Procesamiento de imágenes: TA Rector (Universidad de Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin y M. Zamani (NSF NOIRLab)

Aunque hay una gran cantidad de estos glóbulos en la Vía Láctea, la mayoría de ellos se encuentran en la Nebulosa de las Gomas. Los científicos conocen otros 31 glóbulos en la nebulosa. Este se llama CG 4 (Glóbulo Cometario 4) porque están todos numerados.

Esta imagen muestra tres de los 32 CG de la Nebulosa de las Gomas: CG 30, 31 y 8. Crédito de la imagen: Por Legacy Surveys / D.Lang (Perimeter Institute) y Meli Thev - Trabajo propio, CC BY 4.0, https://commons .wikimedia.org/w/index.php?curid=143429111
Esta imagen muestra tres de los 32 CG en la Nebulosa de las Gomas: CG 30, 31 y 8. Crédito de la imagen: Por Legacy Surveys / D.Lang (Perimeter Institute) y Meli Thev – Trabajo propio, CC BY 4.0, https://commons .wikimedia.org/w/index.php?curid=143429111

La Nebulosa de las Gomas es probablemente el remanente de una explosión masiva de supernova, y esto podría explicar por qué los glóbulos tienen su forma única. Es posible que originalmente fueran nebulosas esféricas como la Nebulosa del Anillo. Pero una poderosa explosión de supernova hace aproximadamente un millón de años los estiró hasta adquirir su forma alargada, parecida a la de un cometa.

El Telescopio Espacial James Webb capturó esta imagen de la Nebulosa del Anillo Sur, o NGC 3132, con su instrumento NIRCAM.  Los glóbulos cometarios podrían haber comenzado como nebulosas en forma de anillo antes de ser distorsionados por explosiones de supernova.  Crédito de la imagen: Por imagen: NASA/ESA/CSA/Space Telescope Science Institute.  Dominio publico
El Telescopio Espacial James Webb capturó esta imagen de la Nebulosa del Anillo Sur, o NGC 3132, con su instrumento NIRCAM. Los glóbulos cometarios podrían haber comenzado como nebulosas en forma de anillo antes de ser distorsionados por explosiones de supernova. Crédito de la imagen: Por imagen: NASA/ESA/CSA/Space Telescope Science Institute. Dominio publico

Los astrónomos también sugieren otra razón para su forma. Las estrellas masivas y calientes cercanas ejercen presión de radiación sobre los glóbulos y su viento estelar también los golpea. En la Nebulosa de las Gomas, sus colas apuntan hacia el remanente de Supernova Vela y el púlsar en su centro. Dado que Vela Pulsar es una estrella de neutrones en rotación, es posible que sus vientos y la presión de radiación den forma a CG 4.

Cualquiera que sea su causa, la Mano de Dios es un objeto visualmente intrigante. Si realmente quieres perderte en esta asombrosa nebulosa, descarga el archivo TIFF aquí.

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Un vídeo de la NASA muestra lo que pasaría si cayeras en un agujero negro

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Un vídeo de la NASA muestra lo que pasaría si cayeras en un agujero negro

En un nuevo vídeo directamente de la película. InterestelarLa NASA ha revelado cómo se vería si cayeras en un agujero negro.

La simulación se creó utilizando una supercomputadora de la NASA e imagina lo que una persona podría ver al sumergirse más allá del horizonte de sucesos de un agujero negro hacia el abismo que se encuentra más allá.

Otra simulación muestra lo que vería una persona que volara sobre un agujero negro, con el espacio pareciendo doblarse y girar a medida que el espectador pasa.

Imagen de una simulación de la NASA que muestra la caída en un agujero negro (principal) y el agujero negro supermasivo visto desde lejos (recuadro). Esta simulación muestra lo que vería una persona que cayera en un agujero negro.

Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA/J. Schnittman y B. Powell

«Simulé dos escenarios diferentes, uno en el que una cámara, un sustituto de un atrevido astronauta, pierde por poco el horizonte de sucesos y retrocede, y el otro, en el que cruza el límite, sellando su destino», dijo el creador de la simulación Jeremy Schnittman. dijo en un comunicado un astrofísico del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Los agujeros negros son objetos que tienen una atracción gravitacional tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar. Hay varios tipos, incluidos los agujeros negros estelares (formados por el colapso de estrellas individuales) y los agujeros negros supermasivos (que se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea). Cada agujero negro tiene un horizonte de sucesos, que es el límite alrededor de un agujero negro más allá del cual ninguna luz u otra radiación puede escapar.

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El agujero negro en la simulación de la NASA es un agujero negro supermasivo, como el del centro de nuestra galaxia, con una masa alrededor de 4,3 millones de veces la de nuestro sol y un horizonte de sucesos de unos 16 millones de kilómetros de diámetro. El brillante anillo de gas que rodea el agujero negro se conoce como disco de acreción y brilla intensamente debido a la gran cantidad de calor generado por la fricción.

La simulación muestra al espectador comenzando a unos 400 millones de kilómetros del agujero negro y cayendo rápidamente hacia él, con el disco de acreción combándose y deformándose a medida que el espectador se acerca.

«Si tienes la opción, querrás caer en un agujero negro supermasivo», dijo Schnittman. «Los agujeros negros de masa estelar, que contienen hasta unas 30 masas solares, tienen horizontes de sucesos mucho más pequeños y fuerzas de marea más fuertes, que pueden destrozar los objetos que se acercan antes de que alcancen el horizonte».

Esto se debe a que la fuerza de gravedad ejercida sobre tu cuerpo sería más fuerte en tus pies que en tu cabeza, estirándote átomo por átomo en un proceso llamado espaguetificación.

«Un agujero negro de masa estelar tiene fuerzas de marea tan extremas fuera de su horizonte de sucesos (un astronauta que cayera con los pies por delante sentiría una gravedad más fuerte en sus pies que en su cabeza) que nuestro astronauta se desgarraría mucho antes de alcanzar el horizonte de sucesos», dijo Ben. Farr, físico de ondas gravitacionales y astrónomo de la Universidad de Oregón, dijo anteriormente Semana de noticias. «Un objeto experimenta fuerzas de marea cuando la fuerza de gravedad que experimenta debido a un objeto masivo es más fuerte en un lado que en el otro».

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Para este agujero negro simulado, el espectador sólo tendría 12,8 segundos antes de ser destruido por la espaguetificación.

La otra simulación muestra a un espectador orbitando cerca del horizonte de sucesos pero sin llegar a cruzarlo. Una persona que se acercara tanto a un agujero negro de este tamaño regresaría 36 minutos más joven que aquellos que se quedaran más lejos, debido a la diferencia en la velocidad del tiempo que pasa cerca de un objeto con tanta gravedad.

«Esta situación puede ser aún más extrema», dijo Schnittman. «Si el agujero negro girara rápidamente, como el que se muestra en la película de 2014 Interestelarregresaría varios años más joven que sus compañeros de barco.

Estas simulaciones se realizaron utilizando la supercomputadora Discover del Centro de Simulación Climática de la NASA y ocupan aproximadamente 10 terabytes de datos.

«La gente suele preguntar sobre esto, y simular estos procesos difíciles de imaginar me ayuda a conectar las matemáticas de la relatividad con las consecuencias del mundo real en el universo real», dijo Schnittman.

¿Tiene algún consejo sobre una historia científica que Semana de noticias ¿debe cubrir? ¿Tiene alguna pregunta sobre los agujeros negros? Háganos saber a través de [email protected].