TXIKIAK EDO HANDIAK GARA? BEGIRADA BAT UNIBERTSOKO ESKALEI
Gizakiak betidanik uste izan du leku garrantzitsu bat duela Unibertsoan, moduren batean denak gure inguruan egiten duela bira, eta izadiaren ardatz nahitaezkoa garela. Kultura eta zibilizazio askok bultzatu dute mende zenbakaitzetan zehar irudi hau, askotan erlijioen laguntzaz. Azken finean, argi dago garrantzitsuak garela, ezta? Unibertso handi eta ilun honetako bizi ezagun bakarra gara. Gure arbasoek ezin zuten bizitza estralurtarraren kontzeptua bera irudikatu ere; zilegizkoa dirudi haientzat Lurra eta haien zibilizazioa Sorkuntzaren erdigunea izatea. Gainera, izarrek, eguzkiak eta planetek haien buruen gainean biratzen zutela ikusten zuten, Lurraren inguruan, pentsalarien beldur eta zirrarei argia emanez.
Horrela agertu ziren, adibidez, Ptolomeoren teoria geozentrikoa bezalako proposamenak. Eta onartuak izan ziren, Errenazimentu garaian metodo zientifikoa eta teoria berriak agertzen hasi ziren arte. Aurreko ikuspegiari aurre eginez, Galileok eta Kopernikok modelo heliozentrista proposatu zuten, eta ondorio latzak izan zituen haientzat garaiko dogmen aurka egiteak. Gaur egun zientzialariek aise ondo dakite ez garela, inondik inora, Unibertsoaren erdigunea. Izan ere, seguraski ez dago halakorik. Eskala handietan, espazioko eremu guztiak berdintsuak dira, eta behatzaile orok pentsa lezake bera dagoela denaren ardatzean. Baina hau espazioaren homogeneotasunaren ondorioa da. Guzti honek printzio kosmologiko izena jasotzen du, eta Unibertsoan dugun benetako lekua ulertzeko balio izan digu. Zaila egin daiteke hain eskala handiak gure buruan irudikatzea, baina ez dugu hainbeste urrundu behar gure txikitasunaz ohartzeko. Voyager zundak atera zuen argazki ospetsu batek oso ondo irudikatzen du zein den gizakion benetako garrantzia eta tamaina (1. irudia).
1.irudia: Voyager zundak ateratako Pale Blue Dot argazkia, 6000 milioi kilometroko distantziatik
Hau ikusita, badirudi gure txikitasuna ukaezina dela, baina gaur egun dugun zientziak eta ingurumenaren ulermenak gauza handiak bakarrik ez, oso txikiak direnak ezagutzea ere baimendu digu. Izaki fisiko hauekin konparatuz, gure eskalak izugarri handiak dira. Jarraian, gauza oso txiki eta oso handi hauen munduan sartuko gara, eta bertan aurki ditzakegun elementu batzuk aztertuko ditugu.
Mundu kuantikoa
Denok ezagutzen dugu elementu kimikoen taula periodikoa. Bertan, oso modu elegante batean adierazten dira atomo espezie guztiak, propietateak eta haien arteko erlazioak. Txikitatik ikasten dugu atomoak direla Unibertsoko gauzarik txikiena, izadiaren adreilu oinarrizkoena. Izenak berak, etimologikoki, hori adierazten du. Duela ez askorarte, hori zen zientzialarien ustea ere, baina orain badakigu badaudela askoz ere txikiagoak diren partikulak. Badakigu, adibidez, atomoak protoi, neutroi eta elektroiez osatuta daudela. Baina beherago jarraitu dezakegu. Partikula fisikariek erabiltzen duten “taula periodikoa” aurkezteko garaia da: Eredu Estandarraren taula (2. irudia).
2. irudia: Partikula Fisikaren Eredu Estandarra
Eredu Estandarra orain arteko teoriarik trinkoena eta fidagarriena da atomoak baino txikiagoak diren partikulak azaltzerako orduan. Ez da inolaz ere perfektua, baina hori ez da orain jorratuko dugun gai bat.
Eredu honek bi talde nagusitan banatzen ditu partikulak: fermioiak eta bosoiak. Modu labur eta erraz batean azaltzearren, lehenengoek ezagutzen dugun materia sortzen dute, eta bigarrenak oinarrizko elkarrekintzen manifestazioak dira. Sakontasun gehiagorekin aztertuko dugu bakoitza.
Fermioien barruan bi azpitalde daude: leptoiak eta quarkak. Azken hauek atomoen nukleoetako partikulak osatzen dituzte (protoiak eta neutroiak), beste askoren artean. Materia barionikoaren (hau da, guk egunerokoan ikusten dugun materiaren) adreilu oinarrizkoena dira. Pentsa daitekeen bezala, ikaragarri txikiak dira; sistema internazionaleko aurrizki ezezagunenak erabili behar ditugu duten tamaina izendatzeko: quark mota handienen tamaina attometro batekoa da (1*10⁻¹⁸ metro), eta txikienek 100 yoktometro neurtzen dute (1*10⁻²² metro). Bai, mota esan dut. Izan ere, hainbat quark mota daude, eta izen nahiko xelebreak dituzte: top, bottom, up, down, charm eta strange (tontorra, hondoa, goia, behea, xarma eta arraroa, itzulpen kaxkar bat eginda). Intuizioaren aurka badoa ere, quark txikiena masa gehien baduena ere bada; handienak baino 100.000 aldiz masa gehiago du. Zapore (mota) desberdinak elkartuz, aipatutako partikula “handiak” sor ditzakegu.
Bestalde, leptoien artean elektroiak (atomoen beste pieza nagusia), mouiak, tau partikulak eta bakoitzari dagokion neutrinoa aurkitu ditzakegu. Hauek ere materia barionikoaren osagai dira, eta gure inguruko erradiazioen parte ere badira. Neutrinoak, adibidez, edonon daude, eta haien interakzio gaitasun txikiaren ondorioz ia dena zeharka dezakete arazorik gabe, gu barne. Gainera, ezagutzen diren partikula txikienak ere badira (1*10⁻²⁴ metro).
Eredu Estandarrak jasotzen duen beste partikula mota nagusia bosoia da. Partikula hauek oinarrizko elkarrekintzen manifestazio eta garraiatzaile dira. Fotoia, edo argiaren partikula, elkarrekintza elektromagnetikoaren arduraduna da. Gluoia indar nuklear indartsuaren garraiatzailea da, eta atomoen nukleoetako quarkak haien artean lotzen ditu (handik datorkio izena hain zuzen ere, ingeleseko glue hitzetik). W eta Z bosoiak indar nuklear ahularen garraiatzaile dira. Elkarrekintza hau hainbat prozesu atomiko eta azpiatomikoren eragile da, desintegrazioa, besteak beste. Ezagutzen dugun azken bosoia Higgsena da, azkenaldi honetan ezagun izan dena. Bosoi hau izen bereko eremuaren manifestazio puntuala da, eta gainerako partikulei masa ematearen arduradun dugu.
Aipatu gabe geratu da azken oinarrizko elkarrekintza: grabitatea. Baina honek oraingoz ez du partikula arduradunik (hipotetikoak grabitoi izena jasotzen du). Grabitatea erlatibitatearen teoriaren bidez azaltzen da gaur egun, eta gainerako elkarrekintzak teoria kuantikoaren bitartez. Eta bi hauek elkartzea da fisikarien erronka handia gaur egun, Guztiaren Teoria osatzea. Bitartean, eta aurkikuntza berriak itxaroten ditugun bitartean, hauek dira ezagutzen ditugun azpipartikulak. Aipatu beharra dago, halere, fermioiak bikoteka agertzen direla, eta aurretik ikusitako bakoitzari antipartikula bat erantsi behar zaiola. Honek kontzeptu arraro bat badirudi ere, ez da hain zaila. Partikula bat eta antipartikula bat bereizten dituen ezaugarria, gehienetan, zeinu bat da (adibidez, karga elektrikoaren datuan). Horrela, elektroiaren aurkako partikulak, positroiak, karga elektriko positiboa du.
Argi dago elementu guzti hauek oso txikiak direla, ikusezinak, antzemanezinak gure zentzumenentzat. Baina objektu handienetara salto egin aurretik, ikus dezagun zein den, fisikarientzat, zentzuzko neurririk txikiena: Plancken luzera, 1,6*10⁻³⁵ metro neurtzen duena. Eskalako unitate txikiena, yoktometroa, erabilita ere, 10 zero erabili behar ditugu komaren ondoren distantzia hau idatziz irudikatzeko. Hemendik behera, gure fisika ez da nahikoa gertatzen diren fenomenoak ondo azaltzeko; beraz, hartu dezagun unitate hau kontuan beranduagorako.
Mundu kosmikoa
Mundu mikroskopikoan diharduten elementu eta indarrak ikusi ondoren, eman dezagun salto handi bat mundu makroskopikora. Artikulu honen hasieran aipatu dudan bezala, Unibertsoa oso handia da, eta gure eskaletan erraldoiak diruditen objektuak aurkitu ditzakegu. Hauek aztertzeko, sistema internazionaleko aurrizki handienak erabili beharko ditugu, edo astronomian erabiltzen diren beste unitate batzuk (argi-urtea, besteak beste).
 |
| 3. irudia: Cruithneren ibilbidearen animazioa |
 |
| 4.irudia: Cruithneren ibilbidea, Lurretik ikusita |
Espazioan mota askotako astroak daude, eta beraz, tamaina askotakoak. Gure sistematik atera gabe, tamaina desberdintasun handiak aurkitu ditzakegu. Adibidez, Cruithne sateliteak 5 km neurtzen du. Satelite hau Lurraren bigarren ilargi bezala ezagutzen da, baina izen hau ez da guztiz zehatza. Harri “txiki” honek Eguzkia orbitatzen du, baina bere orbita eta gurea oso antzekoak dira; bata bestearen atzetik doala ematen du (3. eta 4. irudiak). Baina horrek ez du esan nahi Ilargia gure planeta urdinaren satelite natural bakarra denik. Bi gorputzek osaten duten sistema edo konfigurazio orbitalean, badaude Lagrangen puntuak izeneko leku batzuk (5. irudia). Puntu hauek erlatiboak dira espazioarekiko, baina beti berdinak bi gorputzekiko (hau da, beti egongo dira gorputz hauen distantzia berean eta posizio berean). Puntu horietako batean kokatuta dagoen objektu txiki batek, Eguzkia-Lurra sistemaren kasuan, izarraren inguruan orbita bat jarrai dezake, Lurraren grabitateak bultzatuta, kokapen horretatik irten gabe. Modu batean, gorputz horiek gure orbitaz baliatzen direla esan genezake, haiena errazteko. Horregatik jasotzen dute “satelite troiatar” izena. Guk bat dugu, 2010 TK7, L4 puntuan. Puntu hau gure orbitaren gainean dago, baina ez dago talka arriskurik. Halere, 300 metroko tamaina baztergarria du. Horrelako beste milaka edo milioika objektu daude gure auzo kosmikoan.
 |
| 5.irudia: Lagrange puntuak Eguzkia-Lurra sisteman |
Baina harri espazial hauek aldera batera utzita, eta Eguzki Sisteman gehiago urrunduz, planeta handiak, gaseosoak, aurkitu ditzakegu. Aipatu ez ditugun harrizko planetekin alderatuta, erraldoiak dira. Jupiter da handiena, 140.000 kilometroko diametroarekin. Bere gainazalean duen ekaitz gorriaren barruan Lurra halako bi planeta sartzen dira. Saturno apur bat txikiagoa da (120.000 kilometroko erradioa du), baina bere eraztunek ederragoa egiten dute. Haratago, Urano eta Neptuno urdinak daude, eta dagoeneko planeta ez den Pluton azkenik. 2006an planeta batek titulu hori jasotzeko bete behar dituen baldintzak aldatu ziren, eta Plutonek ez zuenez horietako bat betetzen (bere orbita garbia izatea, asteroide eta halakorik gabe), planeta nano izendatu zuten. Askok uste dute Eguzki Sistema hor amaitzen dela. Baina ez da horrela, inondik inora. Oso orbita eliptikoa badu ere, bere punturik urrunenean 49 ua-ko (unitate astronomiko) distantziara dago. ua bat 150.000 milioi kilometro direla kontuan hartuz, argi dago oso urruti dagoela. Hor inguruan dago heliopausa izenekoa, Eguzkiaren eragin elektomagnetikoaren muga. Hortik aurrera ez dago gure izarrak eta gainerakoek sortutako “eguzki haizearen” arteko desberdintasunik. Baina bere elkarrekintza grabitazionala Oorteko hodeia izeneko asteroide eta kometa geruzaraino iristen da, hau da, 2 argi-urteetara (2*10¹⁶ metro).
Eguzki sistema atzean utzita, izarrez hitz egin dezakegu. Badaude, berriro ere, oso txikiak direnak. Sirius B, adibidez, Lurra bezain handia da ia-ia. Gure izarra ere nahiko txikia da, espazioko beste batzuekin alderatuta; bere diametroa 1,4 gigametrokoa da (1,4*10⁹ metro). Izar asko aipa genitzake, baina goazen zuzenean interesgarrienetera salto egitera. Duela gutxira arte, ezagutzen zen izar handiena VY Canis Majoris zen. Laguntxo honen diametroa 3 terametrokoa da (3*10¹² metro). Eguzkiaren lekuan jarriko bagenu, Jupiterren orbitaraino iritsiko litzateke. Baina aurkitu dugu are handiagoa den beste izar bat: UY Scuti (6.irudia). Gure izarra baina 1708 aldiz handiagoa da, eta Saturnoraino iritsiko litzateke. Horrelako tamaina izanda, halere, ez da oso argi geratzen non amaitzen den benetan izarra.
 |
| 6.irudia: UY Scuti eta Eguzkia, eskalan |
Gorago egin aurretik, beste munstro espazial bat aipatuko dugu: TON 618 zulo beltza. Zulo beltzak ere hiri bat bezain txikiak izan daitezke, baina honen masa gure izarrarena baina 6,6*10¹⁰ aldiz handiagoa da. Ezagutzen dugun zulo beltz handiena da, eta bere ahalmen suntsitzailea erraldoia da.
Buka dezagun azkar gure bidaia. Eskalan gora eginez, galaxien tamainara iristen gara. Gure galaxia, Esne Bidea, 1,2*10²¹ metroko diametroa (1,2 zettametro) duen galaxia kiribila da. Eguzkia bere besoetako batean dago, Orionekoan, eta 250 milioi irauten du bere orbita batek (guztira 20 egin ditu sortu zenetik). Galaxiaren nukleoan, Sagitarius A* izeneko zulo beltza dago. Gure inguruko galaxiarik handiena Andromeda da, gurea baina apur bat handiagoa. 6000 milioi urte barru bi galaxiek bat egingo dute (galaxia berri honek gazteleraz jaso duen izena Lactómeda da). Ordurako ez da bizitzarik egongo Lurrean, baina halere ez dago kezkatzeko arazorik, ez delako izarren arteko talkarik gertatuko.
Bi galaxia hauek, eta txikiagoak diren beste batzuk, Talde Lokala izeneko galaxia taldearen parte dira. Honek 10 milioi argi urteko diametroa du. Baina hor ez da amaitzen dena. Talde Lokala beste batzuekin elkartzen da Virgoko Superkumuloa eratzeko (110 milioi argi urte). Azkenik, Laniakea Superkumulua eratzen du, beste hainbat galaxia talderekin batera. Hau da ezagutzen dugun estruktura kosmiko handienetako bat; 520 milioi argi urteko diametroa du. Laniakeako galaxia guztiak puntu jakin batera mugitzen dira, Erakarle Handia izenekoa. Laniakeatik kanpoko galaxia guztiak gure irismenetik kanpo daude. Taldearen barruan, grabitatea gai da Unibertsoaren zabalkuntza azeleratua gainditzeko eta dena batuta mantentzeko. Baina bertatik kanpo, galaxien arteko espazioa oso abiadura handian handitzen da, eta ezin gara inoiz horietara iritsi, argiaren abiaduran mugituta ere.
Edozein kasutan, ikusteko gai garen Unibertsoa gure galaxia taldea baino askoz ere handiagoa da. Ikusi dezakegun Unibertsoaren diametroa 93.400.000.000 argi urtekoa da (9,34*10²⁶ metro). Eta benetako Unibertsoaren tamaina ez dugu ezagutzen, baina badakigu hori baino gehiago dela (7.irudia).
 |
| 7.irudia: Hubble Deep Fiel argazkia. Ikus ditzakegun objektu urrunenetarikoak dira. Elemntu bakoitza galaxia bat da, eta guztira, zeruko zati oso txiki bat dira guretzat |
Argi dago beraz gizakiok eskala honetan erdiko posizio batean kokatzen garela. Izan ere, SIko unitaterik txikiena yoktometroa da, 10⁻²⁴ metro; eta handiena yottametroa, 10²⁴ metro. Beraz gu, metro hutsetan neurtzen garen izakiak, eskala honen erdian gaude. Mundu mikroskopikoaren eta makroskopikoaren arteko oreka puntuan gaude. Erraldoiak eta nanoak gara aldi berean. Baina bi aldeetatik hain urrun egonda, gai gara partikula txikienak eta estruktura kosmiko handienak ulertu eta azaltzeko. Carl Saganek zioen bezala: “Kosmosak bere burua ezagutzeko duen modua gara”. Zientziak munduan dugun lekua zein den ulertzen laguntzen gaitu. Ez du zentzurik handitasunaz edo txikitasunaz hitz egiteak, garrantzirik gabekoa delako hori Unibertsoarentzat. Normala da gure jakin-mina ase nahi izatea, eta gure seneko galdera sakonenak erantzun nahi izatea. Baina ulertu behar dugu horietako askok ez dutela benetako erantzun bat. Kasualitate pilaketa baten ondorio bat gara, eta gainerako gauza guztiak osatzen dituen materia berberaz gaude osatuta. Baina hortik haratago ez dago ezer (edo ezin dugu behintzat ezer dagoenik ziurtatu). Jarrai dezagun ba aurrera gure erantzun bilaketan, baina beti presente izanez Unibertsoak ez dizkigula zor nahi ditugun erantzunak.
Esteka interesgarriak eta bibliografia
Eneko LEKAROZ URRIZA
Batxilergoko 2. maila
Stephen Hawking astrofisiko britaniarra zen eta bere bizitzan zehar hainbat teoria edo hipotesi egin zituen zulo beltzei buruz, horietan ezagunena Hawking erradiazioa da. Teoria honek fisika kuantikoa eta grabitatearen oinarrizko printzipioak elkartzen ditu. Sistema kuantikoetan konstanteak dira partikula bikote batzuen agerpenak, hauek distantzia batean zehar zabaltzen dira, gero berriro elkartzeko eta azkenean espazioak xurgatzeko; honi hutsunezko fluktuazioa deitzen zaio. Bikote hauek zulo beltzaren hodeiertzean agertzen badira, eta bikotea osatzen duen partikula bat zulo beltzean sartzen bada bikotearen propagazioan, bikotea ez da inoiz berriro elkartuko. Orduan, zulo beltzaren kanpoan geratzen den partikula ez da izango hutsunezko fluktuazioaren partikula bat; aldiz, partikula erreal bat izatera pasatuko da. Honen ondorioz, ikus dezakegu zulo beltzek partikulen fluxua sortzen dutela eta fluxu honi Hawking erradiazioa deitu zion Hawkingek.
