¿Qué sabemos del vacío? ¿Está realmente tan vacío como su nombre indica? ¿Siempre ha existido el vacío, o ha existido algo que luego se ha vaciado? Pues escucha escucha, que tenemos cositas que contarte.

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Intro

+Oye Jairo, ¿tú sabes qué está haciendo Alfonso con tantas bolsas de patatas fritas?

-Me ha dicho que está buscando inspiración, que hoy toca hablar del espacio vacío.

+¿Con bolsas de patatas?

-¿Tú has visto cómo de vacías vienen? Ah mira, parece que ya ha terminado. Rápido, mete intro.

Cabecera

Desde que el ser humano tiene memoria, siempre ha mirado al cielo. Estrellas, planetas, constelaciones y demás movidas del inmenso, insondable, oscuro, aterrador, insultantemente largo a lo ancho y ancho a lo largo, caótico por naturaleza y nada acogedor espacio. Pero… ¿conoces el origen de sus historias? Empieza Astro.

Mitología

Hoy en día definimos, cuando hablamos de espacio, podemos hablar de tres cosas. La primera definición es cuando nos referimos a ese volumen en el que no hay nada entre un cuerpo y otro. El espacio entre muebles, el espacio entre planetas, el espacio entre galaxias… La segunda definición se aplica a cuando hablamos de una región concreta, generalmente porque hay algo ahí. El espacio que ocupa una casa, el espacio aéreo, el espacio que se dedica a una actividad o un concierto. La tercera definición nos la da el móvil: no queda suficiente espacio en el dispositivo.

Obviamente, en este programa, vamos a hablar del espacio exterior. O lo que es lo mismo, esa región que queda entre planetas y planetas, o galaxias y galaxias. Una conversación que, como suele ser costumbre, empezó con nuestros amigos griegos.

Los primeros griegos decían que toda la existencia estaba hecha a partir de cuatro elementos:  tierra, agua, fuego y aire. Bueno, más o menos. Los elementos se establecían según húmedo y seco, caliente y frío. El aire es frío seco, el fuego calor húmedo… Y ya con esos cuatro elementos, decides tú cómo los combinas para crear la materia y la vida. Tales de Mileto, el del teorema de los triángulos, decía que todo lo vivo viene del agua, pues todo lo importante para la vida tiene humedad. Y al que no estaba de acuerdo, le decía que se comiese una piedra. Uno de sus discípulos decía que no, que las cosas no venían del agua, sino del aire. Mira, vamos a avanzar unos siglos, que nos estancamos.

En torno al 400 antes de Cristo, aparece Demócrito, un filósofo griego cuya contribución más importante es inventar el concepto de átomo como unidad de materia. Antes, los griegos decían que si tú ibas partiendo la materia a la mitad, siempre ibas a encontrar más materia. Demócrito dijo que eso no tenía sentido, que si la materia es finita, en algún momento no tienes que poder partir más. Y a esta unidad que no se podía partir más, la llamó átomo. ¿Y qué había entre átomo y átomo? La nada. Sí, como concepto. El espacio vacío.

La visión de Demócrito es la primera referencia histórica a un modelo que trata de explicar la composición de la materia utilizando un vacío. Y no fue muy popular en la época, la verdad. Platón, y su discípulo Aristóteles, decían que no se podía probar la existencia de algo con lo que no puedes interactuar. E incluso si creases un espacio en el que no hubiese nada, al final se terminaría llenado de “algo”, por lo que no podía existir la nada. Siempre había algo en la tierra, aunque fuese aire. ¿Y fuera de la tierra? Pues… a ver, la luz de las estrellas llegaba más lejos que la de una antorcha… así que podría ser una especie de “aire” más transparente. Este “aire” translúcido fue nombrado el quinto elemento que forma la materia, el éter. Y fue muy, pero que muy popular.

Éter vs vacío

Así es cómo entramos en la histórica lucha sobre de qué está hecho el espacio exterior: ¿éter, o vacío? Responder esta pregunta no solamente implicaba hablar de astronomía, también era hablar de qué estaba hecha la materia. Durante la Edad Media, tanto el mundo cristiano como el musulmán decían que la existencia del vacío era indefendible, y viendo la expansión de los gases, todo tenía que tener una masa. Por muy muy muy pequeña que fuese, al final esta no sería nunca cero. La sociedad científica entró en un miedo al vacío, un horror vacui que tardó siglos en ser superado.

Habría que esperar a que, en 1643, Torricelli inventase el barómetro. Cogió un tubo transparente, cerrado por un extremo, y lo llenó de mercurio hasta arriba. Tapó con el dedo el tubo, y sumergió todo en un charco de mercurio. Asombrado, Torricelli vio cómo el nivel  del mercurio descendía, dejando un espacio que sólo podía estar relleno de nada. Estaba vacío. La invención del barómetro de Torricelli, y la posterior medición de distintos niveles de vacío y presión a manos de Pascal, demostraban que el vacío existía.

Bueno, contestaron los científicos de la época. Quizás exista sólo en entornos cerrados y controlados. Pero que no puede ser posible que todo el espacio esté constituido de vacío, que eso va en contra de la lógica. A ver, hay que entender una cosa para los científicos de hasta la época de Newton: no conocían la posibilidad de que dos cuerpos interactuasen si no era a nivel físico. Las fuerzas se transmitían por contacto. Tú empujas el carrito de la  compra porque lo estás tocando. El sonido se transmite haciendo vibrar una cuerda, o el aire. Si todo está en contacto, tenía que existir algo que también hiciese de medio para la gravedad, el calor y la luz. Y si no era el aire, tendría que ser el éter, aunque tuviese una masa igual a cero. O tiene masa igual a cero, o el rozamiento de la tierra con el éter implicaba que la tierra frenaría en algún momento. Y la tierra no se frena que sepamos, así que…

El principal problema que estaban teniendo los científicos de antes del siglo 19 es que no entendían una interacción, de cualquier tipo, sin un medio sobre el que se propagase. Para ellos, era condición necesaria que hubiese un contacto entre cuerpos, cuerpos vibrando, cosas conectando otras cosas… No podían entender que la gravedad, o la luz, funcionasen incluso cuando no había nada en medio. Por suerte, en 1864, Maxwell entró en escena. Y se hizo la luz. Porque Maxwell describió la luz… Ah. Que se supone que es un chiste. En fin, me ahorro el comentario.

 Maxwell fue trabajando durante varios años en el estudio de cómo se propaga la luz. De cómo se puede describir mediante variaciones en un campo eléctrico y magnético. O lo que es lo mismo, Maxwell dijo que la luz era electromagnética. Y que no necesitaba de un “material” o un medio para propagarse. Osea, que el éter era innecesario, que la luz ya tenía su propio mecanismo para propagarse independientemente del material. Y que este mecanismo, además, hacía que la luz siempre se propagase a la misma velocidad, independientemente de cómo la midas. Aunque no fue Maxwell quien descubrió esto, sino Einstein, pero eso daría otro episodio en sí mismo. Fueron estos descubrimientos los que marcaron el principio del final de la teoría del éter. Y, cosas de la ciencia, al final era más fácil suponer que no había nada de por medio: solo vacío.

Y qué es el vacío

Aunque, siendo completamente honestos, lo que se dice completamente vacío… pues el vacío no está. No hemos encontrado la nada como concepto ahí fuera, siempre hay una mijina de algo. A ver, que literalmente son unos pocos átomos de hidrógeno por metro cúbico de espacio exterior, pero oye, ya es algo.

Más o menos, a partir de los 80 kilómetros por encima de la superficie terrestre, la NASA ya habla de viaje espacial. Aunque la falta de atmósfera resulta mortal bastante antes, en torno a los 19 kilómetros, también conocido como límite de ARmstrong. Este nombre no lo puso el astronauta Neil Amstrong, sino el médico estadounidense Harry Armstrong, que determinó que por encima de esta altitud se evaporaban todos tus fluidos corporales. Osea, que necesitas ya un traje de astronauta si sigues subiendo.

Así que, por encima de los 100 kilómetros, se suele considerar que ya estamos en el vacío espacial. Pero es que incluso en este espacio exterior se distinguen distintos tipos de vacío. Vayamos por orden a medida que nos alejamos de nuestro planeta.

En primer lugar tenemos el llamado espacio lunar, que es el volumen entre la Tierra y la órbita de la Luna. Esta región contiene toda la basura espacial que hemos ido acumulando: satélites que han dejado de funcionar, fragmentos de cohetes… Y son un problema para la astronomía moderna: un tornillo de basura espacial puede desplazarse a más de 28mil kilómetros por hora. Como comparativa, la munición de un tanque se dispara a una velocidad no superior a los 7mil kilómetros por hora. Y proyectos como Starlink no es que vayan a simplificar el problema.

La siguiente zona, es el espacio entre planetas. Entre los planetas de nuestro sistema solar, concretamente. Aquí es donde tenemos el viento solar, protones que salen a propulsión del sol. Aproximadamente, hay unos 10 millones de protones por metro cúbico, osea, un uno seguido de siete ceros en un metro cúbico. En la tierra, en ese mismo espacio, se pueden encontrar más de 2 por 10 a la 25, osea, un 2 seguido de 25 ceros.

Si continuamos alejándonos de la tierra, llegamos a lo que se denomina espacio interestelar. El espacio entre estrellas de la misma galaxia, vamos. Aquí bajamos un poquito más cantidad de partículas, pasando a un millón por metro cúbico.  En este caso, en torno al 70 % de la masa interestelar consiste en rayos cósmicos, campos magnéticos y átomos de hidrógeno solitarios; la mayor parte del resto consiste en átomos de helio. Aunque a veces encuentras algunos núcleos más pesados, como el carbono, producto de la fusión nuclear de estrellas ya demasiado viejas.

Nos queda salir de la galaxia, y hablar del espacio entre galaxias. Este espacio  intergaláctico está constituido, principalmente, por un plasma súper caliente de algunas moléculas de hidrógeno. En este caso, hay de media entre una y 200 moléculas de hidrógeno por cada metro cúbico, dependiendo de dónde cuentes. Difícil conseguir más vacío que eso.

En realidad, la mayor parte de todo este espacio vacío tiene asociada una masa que no tenemos claro a qué se debe. Porque más partículas no vemos. Esta masa de origen desconocido es lo que se conoce como materia oscura, y trae a los científicos de cabeza. Constituye el 27% de la masa, más o menos, de la masa del universo, y es responsable de que el universo sea el que es hoy en día. Pero buena suerte tratando de determinar qué es con un telescopio: no reacciona ante ningún tipo de radiación electromagnética. Y si no lo podemos ver… A ver cómo la estudiamos.

Cierre

Quizás el espacio exterior esté mayormente vacío, o lleno de cosas que aún no comprendemos qué son. Pero tenemos claro que este programa ya está lleno, y que tenemos que irlo acabando.

Muchísimas gracias a todos los que nos vais escuchando cada uno de estos episodios. Y a Maxwell, que se le considera el padre del electromagnetismo, y a guión le cae muy bien.

Nos vemos en el próximo episodio para aprender un poquito más de nuestro universo.

¡Astro pronto!