miércoles, 27 de noviembre de 2024

Habitat subacuático en la Luna


Dentro de muchísimos años quizá algunos humanos puedan vivir permanentemente fuera de la Tierra. Pero para eso hace falta que dispongan como mínimo de unas condiciones que solo se encuentran aquí, o en lugares tan lejanos y desconocidos que son inalcanzables. Estas son: la gravedad en la que hemos evolucionado y la protección de la radiación. El resto de condiciones, como el agua, la materia para obtener alimento y la energía, están por todas partes.


A falta de un cuerpo de la masa de la Tierra, o similar, la gravedad habría que simularla con la fuerza centrífuga.

A falta de una gruesa capa de atmósfera, la protección la tendríamos que obtener sumergiéndonos bajo materiales densos como la roca o el agua.


La Luna es el lugar que está a nuestro alcance para preparar estas condiciones.


Para emular la gravedad terrestre se necesitaría una gran centrífuga, pero hacerla en la superficie nos expondría a la radiación y los meteoritos. Excavar y cubrir la centrífuga con roca sería una labor titánica y nos expondría a derrumbes.


Pienso que un cráter en un polo Lunar, en sombra permanente para mantener el hielo, con agua bajo el hielo, mantenida líquida por el calor interno de la Luna, sería el lugar ideal.


Ahí, un submarino toroidal podría mantenerse girando perpétuamente para dar gravedad artificial, quizá con algo de empuje obtenido de las corrientes convectivas del agua, para compensar la fricción. Unas palas inclinadas situadas en la cara interna del toroide recibirían impulso de la corriente de agua ascendente debida al calor del subsuelo. El agua enfriada por el hielo descendería por la pared lisa de la cara exterior.


El hielo, de un espesor de al menos 10 m, flotando por encima, nos protegería de la radiación y se autorepararía ante la caída de pequeños meteoritos.


No hay diversión más barata que la de imaginar.


sábado, 16 de noviembre de 2024

Chorro relativista genera SMBH


La materia que se acerca a un agujero negro lo hace con una velocidad y dirección propia, no se dirige directamente al agujero, que ocupa un espacio minúsculo en relación al que ocupaba la materia que se le acerca. Esto hace que una partícula de esa materia no caiga dentro de él, sino que adquiere más velocidad. Si no es frenada por otras partículas, escapa. Si es frenada en parte, quedará orbitando cerca del agujero, ganando velocidad con el acercamiento.

En una órbita cercana al horizonte de sucesos llamada ergosfera la velocidad de lo que orbite ahí se iguala a la de la luz, de manera que lo que llegue ahí es indistinguible de una radiación electromagnética (llamémoslo luz) y su dimensión, visto desde fuera, es 0.

Supongo que antes de llegar a la ergosfera, los átomos giran en un plano, el disco de acreción, y chocan entre sí a velocidades relativistas. Los choques a esa velocidad producen reacciones nucleares que desprenden radiación y partículas veloces, incluidos los átomos ionizados que resulten de la reacción. La velocidad y dirección resultantes son aleatorias, de manera que las partículas resultantes, formadas por iones y electrones, no tienen porqué caer en dirección a ese pequeño espacio ocupado por el agujero, sino que escapan, preferentemente en dirección perpendicular al disco, por donde encuentran menos resistencia.

La velocidad de estas partículas cargadas genera campos magnéticos que canalizan su movimiento y las enfocan en un chorro extremadamente estrecho.


A medida que más materia se acerca a ese disco esta reacciona, se impulsa y sale en la dirección de dos chorros opuestos. La masa acretada puede llegar a ser la de un agujero supermasivo, pero debido a su velocidad y dirección inicial no cae al agujero central, sino que sigue el proceso descrito arriba. El resultado es materia que circula a velocidades relativistas, pero en una sola dirección en un espacio largo, estrecho y rectilineo, el de los chorros opuestos que surgen del disco, y que puede tener en conjunto una masa inmensa.


Es de suponer que las partículas del chorro no viajan todas a la misma velocidad, en parte porque unas son iones pesados y otras electrones ligeros.

A lo largo de su viaje por esa línea, parte de esas partículas se acercarán y otras se alejarán. Las que se acerquen y tengan una velocidad relativa baja se atraerán entre si por fuerzas de gravedad y por fuerzas electrostáticas. Acabarán formando cuerpos densos que acumularán más masa que se le acerque del chorro que, por venir en la misma dirección, no se podrá a orbitar, como ocurría cerca del agujero que originó el chorro, sino que caerá diréctamente en el objeto nuevo. Si la masa canalizada por el chorro es del orden de un agujero negro supermasivo, quizá alguno de los objetos formados en el chorro puede crecer hasta formar un agujero negro con una masa mucho mayor que la del agujero origen del chorro.


Quizá algunos agujeros negros supermasivos (SMBH por sus iniciales en inglés) se generen en los chorros relativistas del centro de galaxias activas.

Quizá se forman nuevas galaxias, con un SMBH en su centro, a partir de la materia de esos chorros.


P.D.:

Quizá este hipotético proceso de crecimiento de un SMBH podría explicar el descubrimiento de un SMBH que acreta materia 40 veces más rápido que el límite teórico de Eddington, tal como dice ese artículo:

https://www.nature.com/articles/s41550-024-02402-9

"A super-Eddington-accreting black hole ~1.5 Gyr after the Big Bang observed with JWST"


Se me ocurrió oyendo ese episodio del podcast Coffee Break en el que se refieren al artículo:

https://go.ivoox.com/rf/135927311

Ep486_B: Basura Espacial; Supernova Fallida; Agujeros Negros; Planeta 9


En el minuto 46 Héctor y Gastón sugieren que un campo magnético puede canalizar la materia que acreta el agujero y así superar la presión de radiación. Supongo que el campo magnético de un chorro relativista externo podría hacer este efecto.


viernes, 1 de noviembre de 2024

Adaptación rápida al cambio climático ¿Podremos?

 

Los efectos de las recientes aguas torrenciales en el levante español, el 29/10/2024, son un aviso contundente de lo que se le viene encima a la humanidad debido al calentamiento global:


- Abandono de las poblaciones en la costa o cercanas a los cauces de ríos y torrentes.

- Campos de cultivo arrasados con frecuencia por tormentas, inundaciones y sequías.

- Vías de transporte interrumpidas o destruidas con frecuencia por tormentas o inundaciones.

- Escasez de alimentos y agua debida a desastres frecuentes, a la subida del nivel del mar y al aumento de la desertización.


Todo esto ocurrirá en unos pocos años, ya que el calentamiento global se acelera debido a que, en vez de reducirlas, aumentamos las emisiones de CO2.

No somos capaces de reducir estás emisiones, en parte porque no queremos reducir nuestro nivel de vida, en parte porque necesitamos gastar mucha energía para hacer frente a las emergencias causadas por el calentamiento, y en parte porque las guerras por quedarse con lo que quede consumirán enormes cantidades de energía. El caso es que estamos en un círculo vicioso que solo puede ir a peor, a una situación en la que no habrá suministro y vivienda para una parte notable de la humanidad. El cambio es tan rápido que no podremos adaptarnos con suficiente ritmo como para salvar la vida de una buena parte de nosotros.


La ciencia nos ha avisado a tiempo, desde hace muchas décadas, pero hacer reaccionar a miles de millones de personas necesita mucho más tiempo, o estímulos fortísimos como los desastres globalizados.


La ciencia también nos da los remedios con mucha anticipación, pero su aplicación es demasiado lenta.


Un ejemplo de lo que podríamos hacer sería producir los alimentos muy cerca de donde los consumimos ocupando poco terreno, por ejemplo con cultivos hidropónicos en edificios, y reciclar los desechos también muy cerca. Esto evitaría gastar energía en transporte y nos daría independencia de los desastres naturales. Todos los días se publican soluciones en este sentido, pero su aceptación y su aplicación a nivel global es inmensamente más lenta que el cambio climático. Un ejemplo reciente:


https://noticiasdelaciencia.com/art/52436/llega-la-electroagricultura-sin-necesidad-de-luz-y-ocupando-muchisimo-menos-terreno

"Llega la electroagricultura, sin necesidad de luz y ocupando muchísimo menos terreno

...

la electroagricultura se sustituye la fotosíntesis por una reacción química impulsada por energía solar que convierte de forma más eficiente el dióxido de carbono (CO2) en una sustancia orgánica capaz de alimentar a los vegetales

...

la eficiencia alcanzada con el nuevo método es de aproximadamente un 4 por ciento, lo que ya es cuatro veces superior a la de la fotosíntesis, pero seguramente aumentará a medida que el sistema sea perfeccionado"