EL TIEMPO Y LA VELOCIDAD DE LA LUZ

Se le llama la "paradoja de los gemelos". Uno de ellos viaja en una nave estelar a una velocidad cercana a la de la luz durante un tiempo y cuando vuelve encuentra a su gemelo mucho más envejecido que él.
Por supuesto esto no ha ocurrido nunca, pero según la Teoría de la Relatividad es exactamente lo que ocurriría si se produjera el citado viaje...¿por qué?
¿El tiempo transcurre más despacio cuando se viaja a la velocidad de la luz?

COMPRENDER Y ASUMIR
La Astrofísica es complicada y difícil de entender por sí misma, pero además presenta otro problema añadido.
Vivimos en un  laboratorio llamado "planeta Tierra", ese es nuestro sistema de referencia y tenemos interiorizado que todo lo que ocurre dentro de él es lo lógico y normal, así que nos cuesta mucho asumir "otras realidades" que ocurren en "otros laboratorios".
Pongamos un par de ejemplos: en la Luna, a plena luz del día y si se mira a su cielo, se ven las estrellas. Esto es así porque en nuestro satélite no tiene atmósfera, pero la idea básica es que se pueden ver las estrellas a plena luz del día y esto es algo muy difícil de interiorizar para alguien acostumbrado a la realidad de la Tierra.
Otro ejemplo: ¿que pensaríamos si alguien nos dice que en Venus un día dura más que un año?
En principio pensaríamos que es imposible, porque tenemos interiorizado la relación que hay entre un año y un día aquí, en la Tierra.
Pero claro si asumimos que Venus gira muy lentamente sobre su eje y muy rápidamente alrededor del Sol,  esa afirmación ya es comprensible.
Y... ¿A qué viene toda esta explicación? Pues a que vamos a tener que abrir mucho la mente para entender la siguiente entrada.

EL TIEMPO NO EXISTE
Admitir esta afirmación no es fácil. Tenemos interiozado que el tiempo transcurre por su cuenta aunque no estemos haciendo nada y esto no es cierto.
Lo que llamamos "Tiempo" no es otra cosa que la medición de eventos.
Horas, minutos y segundos son unidades de medición que ha inventado el hombre al igual que el resto de magnitudes del Sistema Métrico Decimal (kilogramos, metros, litros, etc.)
Desde el principio de los tiempos, el hombre ha tenido la necesidad de medir todos los eventos que ocurrían a su alrededor; el ciclo entre cosechas, la vida de una persona, lo que se tarda en ir de un lugar a otro, etc.
El buen funcionamiento de nuestras vidas depende, en gran medida, de que todos los eventos estén perfectamente medidos y racionalizados.
Pero el tiempo no es un "ente" con vida propia, el tiempo no es otra cosa que la duración de  los eventos.
Es muy importante asimilar este razonamiento, porque un mismo evento puede durar más o menos tiempo dependiendo del laboratorio o sistema de referencia en el que se produce, ya sea la Tierra, la Luna o un cohete espacial que viaja a una velocidad extraordinaria.
Esto es así porque cada laboratorio, cada sistema de referencia está sometido a movimientos diferentes. Nada está parado en el Universo y todos y cada uno de ellos tienen su propia realidad.

LA PARADOJA DEL TREN Y LA BALA
Podemos encontrarnos, incluso sin salir de la Tierra, con la paradoja de que un mismo evento dure más o menos tiempo en función de las condiciones en las que se desarrolla su sistema de referencia.
Veamos un ejemplo que a pesar de ser inusual y poco realista nos puede ayudar a comprender esta paradoja.
Imaginemos un vagón de tren diáfano y de 200 metros de largo. Imaginemos también, que en un extremo del vagón fijamos un fusil y en el otro, una diana.
El evento va a consistir en realizar un disparo desde el fusil a la diana (200 metros) y medir el tiempo que tarda en hacerlo con el tren parado primero y con el tren en marcha después.
Veremos como, con el vagón en marcha, la bala tarda más en viajar desde el fusil a la diana aunque la distancia sea la misma (200 metros). Es decir que el evento se ralentiza y dura más.
Realizamos el primer disparo, con el tren parado, y la bala tarda en llegar al blanco un tiempo "X". Repetimos el evento con el tren viajando a 200 Km/H  en la misma dirección que la bala y ... qué ocurre? Pues que mientras que la bala viaja desde el fusil al blanco el tren ha avanzado y la diana con él y esta tiene que desplazarse más metros para llegar a su objetivo. Es como si la diana estaría huyendo del proyectil.
El evento era el mismo, la distancia entre el fusil y la diana no ha cambiado y potencia de fuego tampoco. Si embargo el tiempo que ha durado el evento se ha alargado por el mero hecho de que el laboratorio en el que se ha realizado ha pasado de estar parado a ponerse en marcha.

UN RAYO DE LUZ EN EL ESPACIO
Vamos, ahora, a extrapolar el ejemplo a una supuesta nave espacial que viaja a una velocidad próxima a la de la luz.
Imaginemos que colocamos, en los extremos de las alas de nuestra nave, un generador de señales de luz y un espejo respectivamente.
En esta ocasión mediremos el tiempo que tarda el rayo en viajar desde el generador al espejo y volver, con la nave parada y viajando a una velocidad cercana a la de la luz, si es que ello fuera posible.
En el primer caso (con la nave parada) obtendremos de nuevo un tiempo "X" pero cuando viaja a una velocidad extraordinaria va a tardar mucho más aunque la distancia entre los dispositivos siga siendo la misma.
En el tiempo que tarda en viajar el rayo de luz desde el generador de señales hasta el espejo, este se habrá desplazado, en el sentido de la marcha, una distancia igual a la que recorrido el citado rayo.
En este caso el rayo trazará una línea oblicua en su desplazamiento y tardará mucho más tiempo en realizarlo.
De nuevo se repite "el efecto retardo" que observamos en el vagón pero al ser la velocidad de la nave muy superior al del tren el evento se alargará muchísimo más.
Todo, absolutamente todo, lo que viaje en la nave espacial va a sufrir ese mismo "efecto retardo". Los relojes, los impulsos nerviosos de la personas que viajan en ella, la velocidad a la que la sangre se desplaza por sus venas, todo los eventos que se produzcan en la nave, de una forma u otra se van a dilatar en el tiempo.
Cuando el gemelo vuelva de su viaje espacial encontrará a su hermano mucho más envejecido que él porque el tiempo ha pasado mucho más lento dentro de la nave, o mejor dicho los eventos han durado mucho más, pero él no será consciente de ello hasta que no vea a su hermano.

CURIOSIDADES EN LA VIDA DE LAS ESTRELLAS

Cuando miramos al cielo, una noche tras otra, no vemos alteraciones en él que no sean predecibles. Las constelaciones cambian en función de las estaciones y de la hora, pero los ciclos se repiten una y otra vez y todo parece  que sigue igual.
Las estrellas parecen eternas e inmutables pero la verdad es que nada, en el universo, puede presumir de ser eterno.
Las estrellas, como el resto de astros, nacen, viven y mueren. Eso si, su vida puede ser tan larga, en comparación con la nuestra, que puede parecernos eterna.
Este artículo, como el resto de esta serie, va a ser muy básico porque está destinado, sobre todo, a lectores no iniciados a la Astronomía que sólo aspiran a tener una idea general sobre el tema.

CÓMO NACE UNA ESTRELLA
De una forma un tanto generalizada podemos decir que todas las estrellas nacen de la misma forma, a partir de las Nebulosas (nubes de hidrógeno molecular) que vagan por el universo y que pueden tener una masa de hasta diez millones de masas solares (una masa solar es la masa de nuestro Sol).
Estas nubes de gas y polvo pueden permanecer impasibles durante millones de años, hasta que pasa algo (como la explosión de una supernova) que las afecta y provoca que la gravedad se haga patente en muchos puntos de la nube y aparezcan las protoestrellas que más tarde se convertirán en estrellas de muy diferentes tamaños y que se acabarán diseminando por el espacio.

CÓMO VIVEN LAS ESTRELLAS
La vida y muerte de una estrella está condicionada por su masa inicial.
Puede resultar curioso pero a más masa, menos dura la vida de estos astros.
Y esto ocurre porque las estrellas muy masivas queman su combustible (el hidrógeno) a una velocidad tan extraordinaria que algunas viven apenas unos millones de años, lo que a escala astronómica supone muy poco tiempo.
Sin embargo, las más pequeñas queman su combustible tan despacio, que algunas de ellas que están ahí desde el principio de los tiempos (miles de millones de años).
Una vez que la estrella quema hidrógeno regularmente se equilibra y entra en lo que los astrónomos denominan la secuencia principal, que es un lapsus de tiempo, en la vida de la estrella, que a escala humana sería desde los 18 años hasta los 60 aproximadamente.
¿Y que significa eso de que la estrella se equilibra?
Pues que la fuerza de gravedad y las reacciones nucleares del astro se contienen mutuamente, si no fuera así cualquiera de las dos causaría su destrucción.

ALGUNAS PARTICULARIDADES DEL SOL
El sol es una bola de hidrógeno con un diámetro de 1.392.000 Km. (el de La Tierra es de 12.756). La temperatura en su núcleo es de 15 millones de grados y de 6.000 en la superficie.
La mayoría de astrónomos opinan que la edad actual del Sol es de unos 5.000 millones de años y también creen que es un astro «cuarentón" es decir, que está a la mitad de su vida.
Si estos números te han parecido impresionantes, los que te voy a dar a continuación te van a desconcertar por completo.
El Sol consume 564 millones de toneladas de hidrógeno por segundo y como ya se ha dicho antes, lleva haciéndolo la friolera de 5.000 millones de años, no está mal si tenemos en cuenta que el Sol es una estrella mediana tirando a pequeña.
Pero esto no quiere decir que la masa del Sol adelgace 564 millones de toneladas a cada segundo, esa cantidad de hidrógeno, cuando arde se convierte en 560 millones de toneladas de helio, así que realmente el Sol adelgaza cuatro millones de toneladas por segundo.

LA MASA CONVERTIDA EN ENERGÍA
Albert Einstein explicó en su Teoría de la Relatividad que la energía es igual a la masa multiplicada por el cuadrado de la velocidad de la luz ( e=mc2) que es de casi 300.000 kilómetros por segundo. Esto en la práctica quiere decir que una pequeña cantidad de masa puede generar una cantidad ingente de energía lo que quedó probado cuando se lanzaron las bombas nucleares sobre Hiroshima y Nagasaki.
Estas bombas detonaron apenas unos gramos de masa cada una de ellas.
Imaginemos, entonces, cuanta energía supone los cuatro millones de masa que adelgaza el Sol a cada segundo.
Vamos a explicarlo así: si juntamos toda la energía que se produce en el planeta Tierra, actualmente, en un año; la que procede de las centrales nucleares, las centrales térmicas, las centrales hidroeléctricas, las solares, las eólicas, toda, absolutamente toda y la multiplicamos por 170.000 sería igual a la energía que emite el Sol en un segundo.

CÓMO MUEREN LAS ESTRELLAS
Ya hemos hemos señalado anteriormente que el final de las estrellas está estrechamente relacionado con su masa inicial.
Una vez que se agota el hidrógeno pueden pasar varias cosas.
Que la estrella se transforme en una enana blanca. Una especie de rescoldo que brilla por la acción de la incandescencia durante un tiempo hasta que se apaga y se convierte en una enana negra.
Así terminará su vida el Sol y todas las estrellas de poca masa.
Si la estrella tenía una gran masa inicial (ocho veces o más la del Sol) se formará, con el paso del tiempo, una bola de hierro gigantesca en su núcleo. Este material es muy estable y no sirve como combustible.El dramático final es irremediable, la estrella estalla (supernovas del tipo 2) lanza una gran cantidad de material al espacio y sólo queda su núcleo.
Ahora todo depende de la masa de ese núcleo, si excede de 1.44 masas solares (Límite de Chandrasekhar) y no supera las 2.1 masas solares se transformará en un estrella de neutrones. Una estrella con un diámetro de apenas 25 kilómetros y una densidad extraordinaria (una cuchara de café de este material pesa 100 millones de toneladas) que puede girar 300 veces o más alrededor de su eje en un segundo.
Pero...¿qué pasa si el residuo de la supernova excede de de 2.1 masas solares?
Pues que la presión que ejerce la fuerza de gravedad es tan fuerte (y sin reacciones nucleares que la contengan) que la masa se contrae hasta un punto crítico que tiende a un volumen cero y una densidad infinita.
Un astro de este tipo provoca una curvatura tan extraordinaria en el espacio, o mejor dicho un pozo tan profundo en el espacio-tiempo, que cualquier cosa que intente salir de él necesitará desarrollar una velocidad de escape superior a la de la luz. Estamos hablando de los agujeros negros.
Como no hay nada en el espacio que pueda superar la velocidad de la luz, tampoco hay nada que pueda escapar de un agujero negro, ni tan siquiera la luz.
Si te has leído todo este artículo y te ha picado la curiosidad, si te han entrado ganas de saber más cosas o investigar con más profundidad lo que has leído aquí, pues me alegro y te voy a hacer un regalo te voy a dejar una página web para que aprendas todo sobre las estrellas. Si entras en ella, te prometo que no te vas a arrepentir, se llama:
"La vida privada de las estrellas"

Estrella de Neutrones

El Sol

Enana Blanca

Supernova