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Pueden haber observado la radiación de Hawking por primera vez

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En 1974, Stephen Hawking predijo que los agujeros negros emiten radiación térmica debido a los efectos cuánticos, haciendo que el agujero negro pierda masa y quizás en última instancia, se desvanezca. Pero a pesar de los numerosos intentos de observar la radiación de Hawking, los astrónomos no habían detectado hasta ahora alguna señal de ella. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de Italia afirma haber observado algo que se parece mucho a la radiación de Hawking de un horizonte de sucesos de un agujero que crearon en el laboratorio.

Esquema que muestra el comportamiento real de un fotón en un horizonte de sucesos, y el experimento de laboratorio llevado a cabo por los investigadores
Franco Belgiorno en la Universidad de Milán y sus coautores publican su estudio en un número de Physical Review Letters, y el documento está disponible en arXiv.org.

Como los físicos explican en su estudio, el ingrediente esencial de la radiación de Hawking no es el agujero negro en sí, sino más bien la curvatura del espacio-tiempo asociada con el horizonte de sucesos del agujero. El horizonte de sucesos actúa como un límite más allá del cual la luz no puede escapar. Así que los pares de partículas excitadas desde el vacío que forma el límite del horizonte del agujero negro se dividen de manera que el fotón interior cae y el fotón exterior escapa, obteniendo energía a expensas del agujero negro.
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Hawking habla sobre exploración espacial y viajes temporales

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Stephen Hawking disfrutando la ingravidez durante un vuelo en 2007

Los seres humanos deben seguir explorando el espacio, aunque sólo sea por el romance de esto, y el viaje temporal debe ser posible, pero los ingenieros tienen que encontrar una manera de deformar el espacio-tiempo para estar seguros, dice el famoso físico Stephen Hawking.

Hawking habló sobre estos y otros temas en una entrevista el domingo con Parade Magazine para hablar sobre su nuevo libro "The Grand Design" con Leonard Mlodinow, físico de Caltech.
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Abandonar la Tierra o enfrentar la extinción

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La única oportunidad de supervivencia a largo plazo de la Humanidad radica en la colonización del espacio, debido a que los humanos agotan los recursos de la Tierra y se enfrentan a una aterradora serie de nuevas amenazas, advirtió el científico británico Stephen Hawking.

Ilustración artística de un exoplaneta habitado por una civilización inteligente
Exoplaneta habitado por una civilización inteligente.
"La raza humana no debería poner todos los huevos en una cesta, o planeta", dijo el renombrado astrofísico a la página web Big Think, un foro que transmite ideas de expertos sobre variados temas.

"Nuestra única oportunidad de supervivencia a largo plazo es no permanecer encerrados en el planeta Tierra, sino expandirnos en el espacio", añadió.

Advirtió que es probable que la raza humana se enfrente a un mayor número de incidentes que pongan en peligro su propia existencia, como la crisis de los misiles en Cuba en 1962.
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Hawking habla sobre física y cosmología

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Remontándose a sus lejanos días como estudiante de postgrado, el físico y cosmólogo Stephen Hawking recordó cómo se enfadaron los físicos ante la idea de una gran explosión (Big Bang), con sus ecos en la historia del Génesis bíblico.

"Uno tendría que apelar a la religión -un acto de Dios- para determinar cómo comenzó el Universo", es como describe la reacción de los objetores. En aquellos días, la misma pregunta de si el Universo había tenido un realmente un comienzo era un tema controversial, añadió.

Hawking, ahora de 68 años, hizo estas declaraciones el domingo 20 de junio en el prestigioso Perimeter Institute for Theoretical Physics de Waterloo, Ontario, al comenzar una estancia de seis semanas en el lugar.

Lamentablemente para algunos, en su presentación, titulada "Atreverse a ir: mi vida en la física", no hizo mención a los temas más populares, como los viajes en el tiempo o los seres extraterrestres, sobre los que ha opinado en el pasado.

En su lugar, aprovechó la oportunidad para examinar retrospectivamente los temas de física y de cosmología que han acaparado su atención en los últimos años, desde la naturaleza de los agujeros negros hasta el problema del comienzo del Universo.

La cuestión del Big Bang se resolvió a mediados de la década de 1960 con el descubrimiento de la radiación cósmica de fondo de microondas, el "eco" del Big Bang, que demostró que el Universo había tenido realmente un principio, dijo.

Sin embargo, Hawking le recordó a la audiencia que los físicos todavía están tratando de dilucidar el mecanismo preciso del explosivo nacimiento del Universo, y si sólo hay un universo o un gran "multiverso" generado por una multitud de explosiones.

Es posible, dijo Hawking, que los universos comiencen "como surgen las burbujas y el vapor en el agua hirviendo". Algunos de estos universos bebé alcanzan un tamaño crítico, y forman galaxias, estrellas "y tal vez seres como nosotros", agregó.

Menos misterioso, dijo, es el tema de fomentar el tipo de pensamiento innovador que lleva a los descubrimientos científicos. "La receta es simple: poner juntas a las personas predispuestas en un entorno intelectual inspirador y creativo, y alentarlas a encarar una investigación ambiciosa y oportuna".

Hawking habló de Alemania en la década de 1920, cuando se desarrollaron los cimientos de la mecánica cuántica, y de Cambridge, Reino Unido, en la década de 1960, cuando se estableció el marco de la cosmología moderna. Luego comparó con cortesía el ambiente del Perimeter Institute con esas potencias innovadoras. "Me parece que los mismos ingredientes se están montando aquí, en Waterloo", dijo.

Esperar que el Perimeter Institute ofrecezca resultados de esta magnitud es una tarea difícil. Incluso el director del Instituto, el físico Neil Turok, admitió que juntar mentes brillantes en un lugar es sólo uno de los elementos necesarios; la suerte todavía es un factor.

Una consecuencia más palpable de la estadía de Hawking en Canadá es que los científicos locales -especialmente los jóvenes- se sentirán inspirados por su presencia. "Poner a prueba tus ideas con alguien tan perspicaz como Stephen puede ser extremadamente valioso", dijo Turok a New Scientist.

Hawking tiene una Cátedra de Investigación Distinguida en el Perimeter Institute y se espera que pase algunas semanas allí cada verano. "Estoy esperando expectante, aquí van a pasar grandes cosas", dijo.

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Hawking predice viajes al futuro

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Para el científico, viajar al futuro podría conseguirse en base a las teorías de la relatividad de Einstein, sobre una nave que viaje a una velocidad de mil millones de kilómetros por hora. 

Hawking, paralizado a causa de la esclerosis lateral amiotrófica.
La semana pasada el científico británico Stephen Hawking, ex docente de la Universidad de Cambridge, planetó el peligro que significa el posible contacto con civilizaciones extraterrestres. Ahora sabemos que cree posible que un día el ser humano sea capaz de construir una nave espacial tan veloz que le permita viajar en el tiempo y avanzar varias generaciones en el futuro.

Hawking sugería que la ausencia de turistas del futuro constituye un fuerte argumento en contra de la existencia de los viajes en el tiempo (similar a la paradoja de Fermi). Pero ahora, el profesor expone que sí es posible en el documental "En el Universo con Stephen Hawking" (Into the Universe with Stephen Hawking) del canal estadounidense Discovery Channel. Según el cosmólogo, viajar al futuro podría conseguirse en base a la dilatación temporal predicha por la teoría de la relatividad de Albert Einstein que sostiene que, a medida que los objetos se aceleran en el espacio, el ritmo del tiempo se desacelera para ellos.

Para los automóviles o los aviones este efecto es imperceptible, pero la nave espacial concebida por Hawking en el capítulo llamado "Viaje en el Tiempo" (Time Travel) estaría totalmente expuesta a tal fenómeno debido a su gran velocidad.

Hawking explica en el programa que esa nave podría llegar en teoría a una velocidad de mil millones de kilómetros por hora, por lo que debería ser construida a una escala gigantesca simplemente para poder transportar toda el combustible necesario. Pero a la vez surge otro problema planetado hace un par de meses: viajar a velocidades cercanas a la de la luz mataría a los viajeros en pocos segundos.

Una vez sorteados los problemas de la construcción y el diseño de la nave, "llevaría seis años a toda potencia alcanzar esa velocidad. Después de los dos primeros años alcanzaría la mitad de la velocidad de la luz y se situaría bastante lejos del Sistema Solar, y después de otros dos años llegaría al 90 por ciento de la velocidad de la luz", afirma en la serie. Dos años después de ir a toda potencia, alcanzaría su máxima velocidad, el 98% de la de la luz, "y cada día en la nave sería un año en la Tierra", sostiene el científico. "A esas velocidades un viaje al final de la galaxia les llevaría 80 años a las personas que estuvieran a bordo", añade.

El científico, quien reconoce que ha perdido su anterior "cautela" a la hora de hablar de estos temas considerados 'herejías' en la comunidad científica, no cree sin embargo en la posibilidad de viajar al pasado, ni siquiera a través de "agujeros" o "atajos" entre diferentes partes del Universo. La teoría indica que estos agujeros o atajos existen pero sólo a escala cuántica, por lo que son más pequeños que un átomo. En ese caso el reto sería en principio aumentarlos a escala humana.

Nave concebida por Hawking en su documanetal,
capaz de viajar a grandes velocidades.
Hawking desestima la teoría de viajar al pasado porque crearía una paradoja científica: un investigador podría viajar al pasado y dispararse a sí mismo años atrás, lo que plantearía la cuestión de quién apretó el gatillo.

"Este tipo de máquina del tiempo violaría la ley fundamental de que la causa debe existir antes que el efecto", arguye el experto, quien añade: "Yo creo que las cosas no pueden hacerse imposibles para sí mismas. Por eso no será posible viajar al pasado".

Escuchando a Hawking podemos desprender que, por lo tanto, aquellas personas que viajaran al futuro en una de estas naves serían incapaces del volver al pasado. Así me surge la siguiente pregunta: ¿Qué utilidad tendría el viajar al futuro sin poder regresar? Siempre ha existido el anhelo de concretar un viaje temporal para conocer el futuro de la humanidad, pero sin la capacidad de volver es mejor que nos olvidemos de estos viajes...

¿Con qué tema nos sorprenderá Stephen la próxima semana?

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¿Podrían realmente los extraterrestres invadir la Tierra?, y ¿cómo?

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La raza humana podría ser devastada si los extraterrestres supieran de nuestra existencia y se acercaran a la Tierra, advirtió el científico británico Stephen Hawking hace unos días. Pero, ¿cómo podrían los extraterrestres invadir la Tierra?

Visión artística de una hipotética invasión alienígena.
Los alienígenas ya han atacado con saña nuestras naves, nos han raptado salvajemente, han realizado fríamente experimentos con nosotros y nos han apuntado sin piedad con sus rayos de la muerte. Por supuesto, todos estos crímenes han sido cometidos únicamente en películas y novelas.

Otros expertos que, como Stephen Hawking, han dedicado sus carreras a un estudio cuidadoso de las posibilidades de un contacto extraterrestre dicen que no tenemos nada que temer.

"En las películas, los alienígenas vienen aquí sólo por dos razones", comentó Seth Shostak, astrónomo senior de la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (Search for ExtraTerrestrial Intelligence, SETI), a Life’s Little Misteries, publicación hermana de Space.com. "O vienen a buscar algún recurso que no está en su planeta o quieren usarnos para algún tipo de experimento de reproducción no autorizado". Estas situaciones tienen su base en nuestros temores primarios de quedarnos sin los recursos que necesitamos para sobrevir o no ser capaces de reproducirnos, dijo Shostak.

En realidad, no es lógico pensar que los alienígenas quieran hacer alguna de esas cosas, opina Shostak. Los viajes espaciales son caros y requieren una enorme inversión, dijo.

"Todo lo que tenemos, pueden encontrarlo donde ellos vivan", sostiene Shostak. Si hubiera algún medio en la Tierra que no existiera en el planeta de los extraterrestres, seguro que habría un modo más sencillo de obtener o producir el recurso que venir aquí a buscarlo.

Y si una civilización alienígena fuera lo suficientemente avanzada como para hacer un viajes interestelares, probablemente tendrían máquinas robóticas muy avanzadas, dijo Shostak. Si quisieran investigar nuestro planeta, sería más probable que enviaran una de esas máquinas que vinieran ellos mismos.

"No se abrirá una compuerta y veremos unas extrañas patas alienígena saliendo del interior", dijo. "Es más probable que sea un brazo robótico".

Es poco probable que nos pongamos en contacto con alienígenas, admite David Morrison, director de Espacio en el Centro de Investigación Ames de la NASA. Cualquier comunicación con ellos sería probablemente en forma de ondas de radio enviadas de una civilización a otra, dijo.

"Estamos a la escucha de señales de radio", dijo Morrison, "Y podemos suponer que cualquier civilización de la que recibamos una señal es más avanzada que nosotros".

Sólo hace un siglo que tenemos la tecnología para enviar y recibir ondas de radio, así que si una señal de radio extraterrestre nos llega desde un lejano planeta a cientos o miles de años-luz de distancia, esa civilización tendría que ser más avanzada que la nuestra, dijo Morrison.

Morrison duda que una civilización alienígena avanzada viniera a hacernos daño.

"Alguien sugirió una vez que si una civilización puede vivir cientos o miles de años, es casi seguro que haya resuelto los problemas que tenemos. Eso esperaría yo", dijo Morrison.

Las naves Voyager 1 y 2 cargan un coronógrafo llamado
"Golden Records" que contiene imágenes y sonidos
destinados a mostrar los extraterrestres una visión
de la vida en la Tierra.
Incluso si los extraterrestres existieran, supieran de nosotros y pudieran viajar hasta aquí, no es probable que enviaran un ejército o el equipo necesario para lanzar un ataque sobre la Tierra, dijo el escritor de ciencia ficción Jack McDevitt.

"Imagínese reunir una fuerza invasora, sólo para apiñarlos en contenedores y viajar años hasta aquí", dijo McDevitt. Aunque los contactos entre humanos y alienígenas han sido un aspecto clave de muchos de los libros de McDevitt, él no cree que sea probable que llegue a suceder realmente. Se necesitaría una gran cantidad de tiempo para que los extraterrestres llegaran a la Tierra, y a cualquier civilización capaz de semejante hazaña no le gustaría que sus fuerzas de combate hicieran tal tarea.

Tenemos problemas más importantes de los que preocuparnos, dijo McDevitt.

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No hable con los extraterrestres, advierte Stephen Hawking

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Stephen Hawking no puede ser más claro: "Solo debemos mirarnos a nosotros mismos para ver cómo la vida inteligente puede convertirse en algo que no quisiéramos conocer", dice el físico.

Los 'hombrecitos verdes' están ahí fuera y sería bueno que los terrestres nos cuidemos, al menos de acuerdo al brillante cosmólogo Stephen Hawking. Él ha sugerido que es casi seguro que los extraterrestres existen, pero que en lugar de buscarlos, la humanidad debe hacer todo lo que posible para evitar cualquier contacto.

Las sugerencias se presentan en una serie documental en la que Hawking, uno de los científicos más importantes del mundo, expondrá sus más recientes reflexiones sobre algunos de los mayores misterios del Universo.

La vida alienígena, sugiere él, es casi seguro que existe en muchas otras partes del Universo: no sólo en los planetas, sino que tal vez también en el centro de las estrellas o incluso flotando en el espacio interplanetario.

La lógica de Hawking sobre los extrterrestres es inusualmente simple, para él. El Universo, señala, cuenta con 100 mil millones de galaxias, cada una con cientos de millones de estrellas. En un lugar tan grande, es poco probable que la Tierra sea el único planeta donde la vida ha evolucionado y prosperado.

"Para mi mente matemática, sólo los números hacen pensar en extraterrestres algo perfectamente racional", dijo. "El verdadero desafío es imaginar cómo serán exactamente".

La respuesta, dice, es que la mayoría de ella será el equivalente de los microbios o simples animales, el tipo de vida que ha dominado la Tierra durante la mayor parte de su historia.

Una escena de su documental para Discovery Channel muestra manadas de herbívoros bípedos en la cara de un acantilado extraterrestre cuando son interceptados por depredadores voladores parecidos a lagartos amarillos. Otra escena muestra animales acuáticos brillantes y fluorescentes que forman bancos en los océanos que se piensa existen bajo el grueso hielo que cubre Europa, una de las lunas de Júpiter.

Tales escenas son especulativas, pero Hawking las utiliza para llevarnos a un punto más serio: que unas pocas formas de vida podrían ser inteligentes y representar una amenaza. Hawking cree que el contacto con ese tipo de especies podría podría ser un evento devastador para la humanidad.

Los alienígenas podrían simplemente asaltar la Tierra por sus recursos naturales y luego irse: "No tenemos más que mirarnos a nosotros mismos para ver que la vida inteligente podría convertirse en algo con lo que no te quisieras encontrar. Me imagino que podrían vivir en inmensos barcos (naves), después de haber agotado todos los recursos de su planeta de origen. Semejantes extraterrestres avanzados se volverían nómades, buscando conquistar y colonizar cualquier planeta que pudieran alcanzar".

Llega a la conclusión de que tratar de hacer contacto con razas alienígenas es "un poco demasiado arriesgado". Dijo que "si los extraterrestres nos llegan a visitar, creo que el resultado sería muy parecido a como cuando Cristóbal Colón llegó a América, lo que no terminó muy bien para los indígenas".

Hawking ha sugerido la posibilidad de vida extraterrestre antes, pero sus puntos de vista se han aclarado por una serie de avances científicos, como el descubrimiento -a partir de 1995- de más de 450 planetas que orbitan estrellas lejanas, que muestran que la formación de planetas es un fenómeno común.

Hasta ahora todos los nuevos planetas encontrados han sido mucho mayores que la Tierra, pero sólo porque los telescopios que suelen descubrirlos no son lo bastante sensibles para descubrir cuerpos del tamaño de la Tierra a tales distancias.

Otro avance es el descubrimiento de que la vida en la Tierra ha demostrado ser capaz de colonizar sus entornos más extremos (lea Experimento 'uno'). Si la vida puede sobrevivir y evolucionar allí, entonces podría desarrollarse en otros ambientes hostiles, piensan los científicos.

La realización del documental supone un triunfo para Hawking, de 68 años, que está paralizado a causa de su enfermedad; la esclerosis lateral amiotrófica. El proyecto tomó tres años a él y sus productores, durante los cuales insistió en reescribir trozos del guión y comprobar la filmación, debido a que quería una película apta para público general, así como para científicos.

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-Ver alienígenas probablemente nos tomará siglos
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Los investigadores de Dartmouth proponen nueva manera de reproducir un Agujero Negro

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A pesar de su popularidad en el género de la ciencia ficción, hay mucho que aprender acerca de los agujeros negros, las misteriosas regiones en el espacio que antes se consideraban ausentes de luz. En un artículo publicado el 20 de agosto por la revista Physical Review Letters, la revista insignia de la Sociedad Americana de Física, investigadores de Dartmouth proponen un nuevo modo de crear una reproducción de un agujero negro en el laboratorio a una escala mucho más diminuta que sus colegas celestes.

El nuevo método para crear un agujero negro de tamaño cuántico permitiría a los investigadores comprender mejor lo que el físico Stephen Hawking propuso hace más de 35 años: los agujeros negros no están totalmente desprovistos de actividad, que emiten fotones, lo que ahora se conoce como "radiación de Hawking".

"Hawking ha demostrado que los Agujeros negros irradian energía de acuerdo a un espectro térmico", dijo Paul Nation, un autor del artículo y un estudiante graduado de Dartmouth. "Sus cálculos se basaron en suposiciones sobre la física de ultraaltas energías y la gravedad cuántica. Dado que todavía no podemos tomar medidas reales de un agujero negro, necesitamos una manera de recrear este fenómeno en un laboratorio con el fin de estudiarlo, para validarlo".

En este trabajo, los investigadores muestran que un campo magnético pulsado por una línea de transmisión de microondas o SQUIDs (calamares), no sólo reproduce la física análoga a la de un agujero negro que irradia, pero lo hace en un sistema donde la alta la energía cuántica y propiedades mecánicas son bien conocidas y pueden ser controlados directamente en el laboratorio. El documento afirma: "Así, en principio, este sistema permite la exploración de efectos análogos cuánticos gravitacionales."

"También se puede manipular la fuerza del campo magnético aplicado de modo que la matriz de Squid pueda ser utilizada para explorar la radiación del agujero negro más allá de lo que fue considerado por Hawking", dijo Miles Blencowe, otro autor del artículo y profesor de física y astronomía en Dartmouth.

Esta no es la primera imitación propuesta de un agujero negro, dice Nation. Otros regímenes análogos propuestos han considerado el uso supersónico de flujos de fluidos, condensados de Bose-Einstein ultrafríos y fibra óptica no lineal. Sin embargo, la radiación de Hawking predecidos en estos sistemas es muy débil o enmascarados por la radiación habitual debido al calentamiento inevitable del dispositivo, haciendo que la radiación de Hawking muy difícil de detectar. "Además de ser capaz de estudiar los efectos analógicos gravedad cuántica, la nueva propuesta basada en SQUID puede ser un método más sencillo para detectar la radiación de Hawking", dice Blencowe.

Además de Nation y Blencowe, otros autores del trabajo incluyen Alexander Rimberg en Dartmouth y Eyal Buks en el Technion en Haifa, Israel.
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