La fuerza de un campo magnético puede competir con la gravedad en las cercanías de un agujero negro. Estos campos pueden producir grandes explosiones en el cosmos
Desde el principio de los tiempos, los campos magnéticos han influenciado no sólo a nuestro planeta, sino al Universo. En la Tierra, su efecto suele mostrarse débilmente en el movimiento de la aguja de una brújula, pero gran parte de la tecnología moderna se basa en la acción de aquéllos: desde el motor de un automóvil hasta los trenes de levitación magnética, que alcanzan velocidades de 500 a 600 kilómetros por hora.
Además, son ubicuos. Están en cada neurona del cerebro humano, en planetas, en estrellas como el Sol, y otras más exóticas, como pulsares o enanas blancas, en agujeros negros, en la galaxia y en el cosmos entero. Mientras que el campo magnético terrestre tiene una intensidad del orden de un gauss, en una enana blanca su valor puede ser de 10 millones de gauss.
De acuerdo con Marco Antonio Martos Núñez de Cáceres, investigador del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, esas fuerzas tienden a ser parte de configuraciones inestables en plasmas como el cósmico, donde acompañan el movimiento de partículas. En la galaxia, los rayos cósmicos, las partículas más energéticas del Universo, continuamente inflan y deforman el campo magnético.
Su carácter es dinámico, con configuraciones continuamente fluctuantes; a su vez, su geometría cambiante gobierna la dinámica de las partículas cargadas que tienden a seguir trayectorias a lo largo de las líneas del campo; este último es resultado del movimiento de fluidos cargados, es decir, de corrientes.
La mayoría de los planetas del Sistema Solar cuentan con ellas, o por lo menos en algún momento las han tenido. Quizá pasen por épocas de mayor y menor importancia dinámica. Hay evidencia de que el campo magnético terreste está cambiando su orientación.
En tanto, en el Universo la actividad de esos campos es capaz de producir explosiones de muy altas energías, como lo hace en el Sol, indicó.
En la Tierra
Fue (William) Gilbert, médico de la reina Elizabeth I de Inglaterra, quien en el año 1600 avanzó la idea de que la Tierra es un enorme imán. Las leyes del electromagnetismo fueron desarrolladas por Faraday, Henry y otros, alrededor de 1830-33.
En 1865, Maxwell unificó la electricidad y el magnetismo, pero 10 años antes, las primeras plantas eléctricas y de transmisión habían sido puestas en operación en América y Europa. La Revolución Industrial había comenzado, basada en unos cuantos principios científicos. Esta fuerza que influencia al mundo es un fenómeno entendido en la Tierra, pero sus consecuencias aún están por explorarse en las condiciones del espacio interestelar e intergaláctico, afirmó Martos.
Hoy se sabe que este fenómeno que rodea a nuestro planeta es fundamental para la vida. El Sol emite un viento y poderosas emisiones de partículas muy energéticas –a su vez producidas por su actividad magnética– que son canalizadas por la curvatura de las líneas de campo magnético terrestre.
Su geometría hace a las partículas entrar a la Tierra con mayor facilidad por los polos –generadores de auroras boreales y australes– que por el Ecuador. Sin el escudo que representa el campo magnético, la intensidad de la radiación proveniente del Sol, como los rayos X o ultravioleta, exterminaría la vida como la conocemos.
En el otro extremo, la energía que radia esa estrella debe suministrar una porción microscópica del total, que es crítica: la utilizada por las plantas para sintetizar las complejas moléculas orgánicas que son básicas para la vida, mencionó el investigador universitario.
Hace miles de años los chinos conocían las propiedades de la piedra magnetita y su virtud de alinear norte y sur cuando era suspendida de una fibra. Las más antiguas paredes de Pekín fueron trazadas siguiendo el norte magnético y no el norte geográfico, una diferencia en la época de aproximadamente un grado.
Esto se debió a que era más fácil trazar de día y de noche con una brújula, a esperar la noche para buscar la estrella polar. Hoy el polo norte magnético continúa separándose del norte geográfico, acotó.
Lo que movió al mundo por siglos hoy se aplica de manera cotidiana, sobre todo en el desarrollo tecnológico. Por ejemplo, los motores de autos funcionan con los principios descubiertos en el siglo XIX: utilizan un imán rotante (o bobina) que genera una corriente eléctrica y, a fin de cuentas, un impulso.
Otro ejemplo son los trenes de levitación magnética, que mueven un gran peso al flotar sobre los rieles a gran velocidad. No requieren motores de combustión. Un campo magnético puede producir fuerzas atractivas o repulsivas, a diferencia de la gravitación, estrictamente de carácter atractivo.
Un fenómeno poco estudiado
Las mayores estructuras del Universo, de galaxias a cúmulos de miles de galaxias, han sido estudiadas y se ha concluido que la única fuerza que actúa, supuesta dominante, es la gravitación universal descubierta por Newton en el siglo XVII.
La ley newtoniana había pasado todas las pruebas que los científicos acostumbran diseñar para comprobar la validez o los límites de aplicación del ordenamiento universal.
Ejemplo de ello fueron las mareas en la Tierra, principalmente producidas por la atracción de la Luna y otro poco por el Sol. Las sondas espaciales que orbitan mundos tan lejanos como las lunas de Saturno (la sonda Cassini, por ejemplo), son evidencia de la precisión con que funciona esa ley.
Pero cada una tiene un ámbito de validez. La fuerza nuclear, por ejemplo, mantiene unidos los protones en el núcleo de un átomo, que domina a las otras fuerzas conocidas, tales como la gravitación o el electromagnetismo.
No obstante, la fuerza es de corto alcance. Más allá de las distancias nucleares, la fuerza de este tipo se hace despreciable en comparación con la electromagnética. En las escalas astronómicas, el tamaño y masa de estructuras como las galaxias, la fuerza gravitacional domina sobre las de corto alcance, tales como las involucradas en la estructura nuclear o el decaimiento radioactivo. ¿Y la otra, el electromagnetismo? No estamos seguros, sostuvo el experto.
La evidencia científica nos dice hoy que la mayor parte de la masa y energía del Universo son oscuras, lo cual es una manera de decir que no sabemos qué es. Hay algo fundamental que no entendemos, destacó.
Poca atención se le ha dado al magnetismo. Es una fuerza presente en el Universo, y con sus propiedades de atracción y repulsión contiene una complejidad con potencial para explicar una gran variedad de fenómenos que se mantienen sin respuesta.
En años recientes han aparecido datos que sugieren una revisión de los análisis. En las cercanías de un agujero negro, un objeto físico emblemático del poder de la gravitación, científicos señalaron que la fuerza magnética competía con la gravitacional. A la vez, la sonda espacial Planck mostró en sus mapas de polarización que nuestra galaxia está envuelta en una nube turbulenta filamentaria, en la cual las líneas de campo magnético aparecen prominentemente.
Por otro lado, se descubrió la Nube de Smith, una galaxia pequeña en curso de colisión con la Vía Láctea. En la detección apareció un campo magnético que conecta a ambas. Y en los filamentos de las mayores escalas conocidas en el Universo, la de los cúmulos de galaxias, aparecieron también evidencias del campo magnético.
Las teorías prevalentes sobre el Big Bang y la expansión del Universo son gravitacionales. Algo falta en ellas: masa y energía “oscuras”. Algunos autores han propuesto que la teoría newtoniana de gravitación debe ser corregida a mayores escalas cósmicas, ¿o podría ser el magnetismo? Ésta es la pregunta que, en su investigación, Martos utiliza como hipótesis.
Así, al utilizar simulaciones numéricas en computadoras muy rápidas, el investigador espera demostrar que son ambas fuerzas, la gravitación y el magnetismo, las dominantes para explicar la dinámica y evolución de las galaxias y del Universo, y no solamente la primera.
Además, son ubicuos. Están en cada neurona del cerebro humano, en planetas, en estrellas como el Sol, y otras más exóticas, como pulsares o enanas blancas, en agujeros negros, en la galaxia y en el cosmos entero. Mientras que el campo magnético terrestre tiene una intensidad del orden de un gauss, en una enana blanca su valor puede ser de 10 millones de gauss.
De acuerdo con Marco Antonio Martos Núñez de Cáceres, investigador del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, esas fuerzas tienden a ser parte de configuraciones inestables en plasmas como el cósmico, donde acompañan el movimiento de partículas. En la galaxia, los rayos cósmicos, las partículas más energéticas del Universo, continuamente inflan y deforman el campo magnético.
Su carácter es dinámico, con configuraciones continuamente fluctuantes; a su vez, su geometría cambiante gobierna la dinámica de las partículas cargadas que tienden a seguir trayectorias a lo largo de las líneas del campo; este último es resultado del movimiento de fluidos cargados, es decir, de corrientes.
La mayoría de los planetas del Sistema Solar cuentan con ellas, o por lo menos en algún momento las han tenido. Quizá pasen por épocas de mayor y menor importancia dinámica. Hay evidencia de que el campo magnético terreste está cambiando su orientación.
En tanto, en el Universo la actividad de esos campos es capaz de producir explosiones de muy altas energías, como lo hace en el Sol, indicó.
En la Tierra
Fue (William) Gilbert, médico de la reina Elizabeth I de Inglaterra, quien en el año 1600 avanzó la idea de que la Tierra es un enorme imán. Las leyes del electromagnetismo fueron desarrolladas por Faraday, Henry y otros, alrededor de 1830-33.
En 1865, Maxwell unificó la electricidad y el magnetismo, pero 10 años antes, las primeras plantas eléctricas y de transmisión habían sido puestas en operación en América y Europa. La Revolución Industrial había comenzado, basada en unos cuantos principios científicos. Esta fuerza que influencia al mundo es un fenómeno entendido en la Tierra, pero sus consecuencias aún están por explorarse en las condiciones del espacio interestelar e intergaláctico, afirmó Martos.
Hoy se sabe que este fenómeno que rodea a nuestro planeta es fundamental para la vida. El Sol emite un viento y poderosas emisiones de partículas muy energéticas –a su vez producidas por su actividad magnética– que son canalizadas por la curvatura de las líneas de campo magnético terrestre.
Su geometría hace a las partículas entrar a la Tierra con mayor facilidad por los polos –generadores de auroras boreales y australes– que por el Ecuador. Sin el escudo que representa el campo magnético, la intensidad de la radiación proveniente del Sol, como los rayos X o ultravioleta, exterminaría la vida como la conocemos.
En el otro extremo, la energía que radia esa estrella debe suministrar una porción microscópica del total, que es crítica: la utilizada por las plantas para sintetizar las complejas moléculas orgánicas que son básicas para la vida, mencionó el investigador universitario.
Hace miles de años los chinos conocían las propiedades de la piedra magnetita y su virtud de alinear norte y sur cuando era suspendida de una fibra. Las más antiguas paredes de Pekín fueron trazadas siguiendo el norte magnético y no el norte geográfico, una diferencia en la época de aproximadamente un grado.
Esto se debió a que era más fácil trazar de día y de noche con una brújula, a esperar la noche para buscar la estrella polar. Hoy el polo norte magnético continúa separándose del norte geográfico, acotó.
Lo que movió al mundo por siglos hoy se aplica de manera cotidiana, sobre todo en el desarrollo tecnológico. Por ejemplo, los motores de autos funcionan con los principios descubiertos en el siglo XIX: utilizan un imán rotante (o bobina) que genera una corriente eléctrica y, a fin de cuentas, un impulso.
Otro ejemplo son los trenes de levitación magnética, que mueven un gran peso al flotar sobre los rieles a gran velocidad. No requieren motores de combustión. Un campo magnético puede producir fuerzas atractivas o repulsivas, a diferencia de la gravitación, estrictamente de carácter atractivo.
Un fenómeno poco estudiado
Las mayores estructuras del Universo, de galaxias a cúmulos de miles de galaxias, han sido estudiadas y se ha concluido que la única fuerza que actúa, supuesta dominante, es la gravitación universal descubierta por Newton en el siglo XVII.
La ley newtoniana había pasado todas las pruebas que los científicos acostumbran diseñar para comprobar la validez o los límites de aplicación del ordenamiento universal.
Ejemplo de ello fueron las mareas en la Tierra, principalmente producidas por la atracción de la Luna y otro poco por el Sol. Las sondas espaciales que orbitan mundos tan lejanos como las lunas de Saturno (la sonda Cassini, por ejemplo), son evidencia de la precisión con que funciona esa ley.
Pero cada una tiene un ámbito de validez. La fuerza nuclear, por ejemplo, mantiene unidos los protones en el núcleo de un átomo, que domina a las otras fuerzas conocidas, tales como la gravitación o el electromagnetismo.
No obstante, la fuerza es de corto alcance. Más allá de las distancias nucleares, la fuerza de este tipo se hace despreciable en comparación con la electromagnética. En las escalas astronómicas, el tamaño y masa de estructuras como las galaxias, la fuerza gravitacional domina sobre las de corto alcance, tales como las involucradas en la estructura nuclear o el decaimiento radioactivo. ¿Y la otra, el electromagnetismo? No estamos seguros, sostuvo el experto.
La evidencia científica nos dice hoy que la mayor parte de la masa y energía del Universo son oscuras, lo cual es una manera de decir que no sabemos qué es. Hay algo fundamental que no entendemos, destacó.
Poca atención se le ha dado al magnetismo. Es una fuerza presente en el Universo, y con sus propiedades de atracción y repulsión contiene una complejidad con potencial para explicar una gran variedad de fenómenos que se mantienen sin respuesta.
En años recientes han aparecido datos que sugieren una revisión de los análisis. En las cercanías de un agujero negro, un objeto físico emblemático del poder de la gravitación, científicos señalaron que la fuerza magnética competía con la gravitacional. A la vez, la sonda espacial Planck mostró en sus mapas de polarización que nuestra galaxia está envuelta en una nube turbulenta filamentaria, en la cual las líneas de campo magnético aparecen prominentemente.
Por otro lado, se descubrió la Nube de Smith, una galaxia pequeña en curso de colisión con la Vía Láctea. En la detección apareció un campo magnético que conecta a ambas. Y en los filamentos de las mayores escalas conocidas en el Universo, la de los cúmulos de galaxias, aparecieron también evidencias del campo magnético.
Las teorías prevalentes sobre el Big Bang y la expansión del Universo son gravitacionales. Algo falta en ellas: masa y energía “oscuras”. Algunos autores han propuesto que la teoría newtoniana de gravitación debe ser corregida a mayores escalas cósmicas, ¿o podría ser el magnetismo? Ésta es la pregunta que, en su investigación, Martos utiliza como hipótesis.
Así, al utilizar simulaciones numéricas en computadoras muy rápidas, el investigador espera demostrar que son ambas fuerzas, la gravitación y el magnetismo, las dominantes para explicar la dinámica y evolución de las galaxias y del Universo, y no solamente la primera.
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EL MAGNETISMO EN EL UNIVERSO. Rescatado de la URL: https://www.dgcs.unam.mx/boletin/bdboletin/2015_727.html. (mayo 2020)
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