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Sábado, 24 de Enero de 2015

Un agujero gusano en el patio cósmico

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Un equipo de astrofísicos en Italia nos dice que existe la posibilidad de que haya un túnel de gusano en la Vía Láctea que tenga el tamaño de la galaxia misma y que la materia oscura sea otra dimensión




Por Glenys Álvarez

En definitiva, algunas investigaciones en cosmología y astrofísica son sobrecogedoras y difíciles aún de imaginar. Sin embargo, los agujeros gusanos, también llamados Puentes Einstein-Rosen, son populares entre los amantes de la ciencia ficción debido a las posibilidades que su mera existencia presentan. Ahora, precisamente, con la película Interestelar, estos agujeros se han convertido nuevamente en una tendencia, a pesar de que los investigadores en el área llevan mucho tiempo estudiando las probabilidades de su existencia.

Un equipo de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste (SISSA), nos presenta en esta ocasión un mapa del universo que asegura la presencia de estos intrigantes túneles gusanos en, nada más y nada menos, que nuestra propia galaxia, la colosal Vía Láctea.

“Si combinamos el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el más reciente modelo del Big Bang para explicar el universo junto a la hipótesis de la existencia de túneles en el espacio-tiempo, lo que obtenemos es que nuestra galaxia podría contener realmente uno de estos túneles y que el túnel podría incluso ser del tamaño de la propia galaxia. Pero hay más. Podríamos incluso viajar a través de este túnel, ya que, sobre la base de nuestros cálculos, podría ser navegable”, explica Paolo Salucci, astrofísico de SISSA. “Claramente, esta investigación la hicimos mucho antes que Interestelar”, expresó bromeando.

Precisamente, la película Interestelar propone un agujero gusano en la Vía Láctea que es utilizado por los protagonistas para buscar otro planeta fuera del Sistema Solar donde la especie humana pueda sobrevivir. Por supuesto, esta afirmación extraordinaria requiere de evidencias extraordinarias que la demuestren de forma experimental. Los físicos no están seguros cuándo eso será posible.

“En un principio, podríamos demostrarlo comparando dos galaxias, nuestra galaxia con otra que esté cercana, como la Nube de Magallanes, por ejemplo, pero todavía estamos muy lejos de cualquier posibilidad real de hacer una comparación de este tipo”.

El equipo liderado por Salucci combinó las ecuaciones de la relatividad general en un mapa detallado sobre la distribución de la materia oscura en la Vía Láctea, las propuestas a las que llegan con sus resultados son realmente sorprendentes pues ofrecen una alternativa al neutralino, que ha sido presentado como una de las partículas candidatas para conformar la materia oscura. Sin embargo, esta partícula es aún hipotética, igual que el neutrino estéril, protagonista de una investigación anterior por el doctor Alexey Boyarsky, profesor de física en la Universidad Leiden en los Países Bajos, quien publicó los resultados de análisis de una señal que piensan fue originada por la aniquilación o desintegración del neutrino estéril, un proceso que libera rayos X.

"Este pequeño exceso (de varios cientos de fotones adicionales) se ha interpretado como procedente de decaimientos muy raros de partículas de materia oscura", explicó Boyarsky. "Aunque la señal es muy débil, ha pasado varios 'chequeos de sanidad' que nos dicen se trata de una señal de la descomposición de materia oscura".
Pero a lo mejor no se trata de un neutrino sino de un umbral por el cual podemos manejar y arribar a otras dimensiones. Eso realmente sería una noticia de otro mundo.

“Los científicos siempre han tratado de explicar la materia oscura a través de la hipótesis del neutralino el cual, sin embargo, nunca ha sido identificado en el CERN ni observado en el universo. Pero también existen teorías alternativas que no dependen de la partícula, y tal vez es hora de que los científicos tomen este asunto más en serio. La materia oscura podría ser otra dimensión, tal vez incluso un importante sistema de transporte galáctico. En cualquier caso, lo que realmente necesitamos es comenzar a preguntarnos qué es”.

El equipo obtuvo el mapa que utilizaron de un estudio hecho en el año 2013. Por supuesto, Salucci explica que no están afirmando que exista un agujero de gusano en nuestra galaxia, pero sí están diciendo que existe esa posibilidad y que quizá sea más probable de lo que imaginamos.

"Más allá de la hipótesis de la ciencia ficción, nuestra investigación es interesante porque propone una más compleja reflexión sobre la materia oscura".

Imagen: SISSA (Salucci)
Los resultados de este estudio fueron publicados en el diario Annals of Physics: http://www.sciencedirect.com/science/journal/00034916
Enlace de SISSA: http://www.sissa.it/
Edición: www.editoraneutrina.com
Sábado, 20 de Septiembre de 2014

Un objeto improbable en un lugar insólito

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Los investigadores piensan que las galaxias enanas con agujeros tan masivos pueden ser más bien los residuos de galaxias más grandes que fueron destrozadas durante colisiones con otras galaxias



Por Glenys Álvarez

Los astrónomos nos dicen que han encontrado un objeto improbable en un lugar improbable. Cuando se habla del Universo no es un titular poco común, siempre encuentran la estrella más grande que luego es sustituida por otra más grande, el agujero negro más lejano que después es reemplazado por otro aún más apartado, la galaxia más antigua que más tarde es rejuvenecida por un hallazgo aún más viejo; el espacio y el tiempo allá afuera son tan asombrosos como el enigmático comportamiento cuántico.

Ahora lo vuelven a hacer y el ya querido y conocido Telescopio Espacial Hubble es uno de los instrumentos protagonistas. El grupo de investigadores, dirigido por Anil Seth, de la Universidad de Utah, anunció en la revista Nature el descubrimiento de un desmesurado agujero negro masivo en una galaxia enana. La galaxia es conocida y su existencia es realmente espectacular, como dije antes, es una enana llamada M60-UCD1 y no solamente es bien pequeña sino que también es extremadamente densa; de hecho, es una de las galaxias más densas conocidas hasta la fecha. Los investigadores nos dicen que en su diámetro de unos 300 años luz, esta galaxia enana atesta unas 140 millones de estrellas. Para comparar, la Vía Láctea tiene 100,000 años luz de diámetro, es decir, que si viviésemos en una galaxia como la M60-UCD1, las noches serían súper brillantes, con al menos un millón de estrellas visibles en el cielo. Pero como habitantes lácteos, desde la Tierra vemos unas cuatro mil estrellas en el cielo.

Por otro lado tenemos el agujero, que es cinco veces más grande que el de nuestra galaxia. Imaginen eso. El de la Vía Láctea tiene la masa de cuatro millones de soles, lo que representa sólo un 0.01 por ciento de la masa total de la galaxia. Pero el supermasivo de M60-UCD1 tiene la masa de 21 millones de soles, lo que corresponde a un ¡15 por ciento de la masa total de la pequeña galaxia!

¿Cómo es esto posible?

Los investigadores piensan que las galaxias enanas con agujeros tan masivos pueden ser más bien los residuos de galaxias más grandes que fueron destrozadas durante colisiones con otras galaxias, es decir, que no se trata de galaxias que se generaron como pequeñas islas de estrellas en aislamiento.

“No sabemos ninguna otra manera en que un agujero negro tan grande podría desarrollarse en un objeto tan pequeño”, dijo Seth.

El equipo no sólo utilizó el Hubble en el espacio sino observatorios en tierra, como con el telescopio de ocho metros de óptica e infrarrojo Gemini Norte en Mauna Kea. Las imágenes de ambos proporcionan información sobre el diámetro de la galaxia y la densidad estelar. Para calcular la masa del agujero negro, Géminis mide cómo los movimientos estelares son afectados por su atracción.

Los investigadores piensan que M60-UCD1 fue una vez una gran galaxia con diez mil millones de estrellas, hasta que un día pasó muy cerca de otra galaxia mucho más grande conocida como M60, que la destrozó, arrancando todas las estrellas y la materia oscura de su parte exterior y convirtiéndola en la enana que es hoy. Los astrónomos creen que la historia continuará y que, eventualmente, la enana se fusionará con la M60, que tiene su propio monstruoso agujero negro con la asombrosa masa de 4,500 millones de soles; en otras palabras, mil veces más grande que el agujero negro en nuestra galaxia. Y eso no es todo. Cuando eso ocurra, los agujeros negros también se fusionarán. Ambas galaxias se encuentran a 50 millones de años-luz de distancia, así que a lo mejor, el caos haya comenzado ya.

Para imágenes y más información acerca del Hubble: http://www.nasa.gov/hubble

Imagen de NASA y ESA. Impresión artística del agujero en M60-UCD1  
Martes, 3 de Junio de 2014

Otra imagen espectacular del telescopio Hubble

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Los astrónomos nos invitan a deleitarnos con esta extraordinaria imagen, la más completa de la evolución del universo y también la más colorida, todo gracias a nuevos datos ultravioletas


Por Glenys Álvarez
Foto: Hubble/NASA/ESA

Será difícil olvidar a Hubble. Este telescopio espacial continúa maravillándonos con las capturas cósmicas que toma. Ni hablar de la cámara de campo profundo, capaz de concentrarse en un pedacito de cielo por años para regalarnos una historia extraordinaria de miles de galaxias y mucha más información. Y hemos visto sus reparaciones y las misiones de mantenimiento en el espacio, el miedo de muchos astrónomos a no poder utilizarlo y la construcción del que se supone sustituirá su trabajo, el James Webb; aún así, será difícil para esta generación olvidar al Hubble, especialmente porque continúa regalándonos extraordinarias imágenes.

Y ahora lo hizo otra vez. Esta imagen que ven aquí es la más completa jamás tomada sobre la evolución del universo, también la más colorida. Astrónomos usando el telescopio, que es producto del trabajo de NASA y ESA, explican que la imagen ha sido posible gracias a la adición de instrumentos ultravioletas en el campo ultra profundo de Hubbble con la Cámara de Campo Abierto 3. Veamos lo que nos traen de nuevo.

Una de las cosas que debemos recordar es que la luz se toma su tiempo en llegar donde estamos desde donde salió, precisamente por eso es posible ver el pasado del Cosmos pues cuando los fotones son recogidos por el lente, ya llevan millones de años atravesando el espacio, precisamente por eso somos capaces de ver galaxias distantes en sus etapas más primitivas. Sin embargo, antes de este estudio, los astrónomos se encontraban en una curiosa posición respecto a la formación estelar. En otras palabras, se conocía mucho sobre cómo se formaron las estrellas en galaxias cercanas y gracias a la capacidad infrarroja cercana del Hubble, también se habían estudiado formaciones estelares en galaxias lejanas, sin embargo, había un momento, entre cinco a diez mil millones de años-luz de distancia de nosotros, que los datos eran escasos. Lo que es peor, se trata de una época conocida por su formación de estrellas. Lo que ocurre es que estas son las estrellas más calientes, más masivas y más jóvenes y emiten luz en la onda ultravioleta.

Otro de los puntos que acumulan validez para estos telescopios espaciales es que la atmósfera terrestre se ocupa de filtrar la mayor parte de la luz ultravioleta, de hecho, estas capturas también sirven para educar en el planeamiento del nuevo telescopio Webb, pues sólo ellos dos están preparados para obtener estos datos ultravioletas.

“A menudo se descuidan como sujetos de observación directa debido al ultravioleta, lo que nos deja con un vacío importante en nuestro conocimiento sobre la línea de tiempo cósmico”, escribieron los investigadores en la página web del telescopio.

Pero al añadir los datos ultravioletas, los resultados han despejado la ruta hacia esta formación estelar. Y no es poca cosa, los astrónomos podrán entender, y contarnos, mucho mejor, cómo las galaxias crecen, como se transforman de pequeñas colecciones de estrellas muy calientes a las enormes estructuras que son hoy, como la nuestra, la despampanante Vía Láctea.

Y ahora les traigo esos magistrales datos. Recuerden que estos telescopios espaciales actúan más o menos como una cámara para capturar la luz, por supuesto, mucho más sensibles, pero en el sentido que mientras más tiempo los dejes abiertos recolectando fotones, más lejos podrás llegar, y como hablamos de espaciotemporal, más hacia el pasado. En esta ocasión, Hubble se centró en un trozo de cielo en específico entre el 2004 y el 2009 con el instrumento de campo ultra profundo. Seguro que ya han visto estas imágenes antes, lo nuevo en esta es que han añadido los datos ultravioletas junto a toda la gama de colores disponibles en el telescopio, desde el ultravioleta al infrarrojo cercano. La imagen es el resultado de 841 órbitas de tiempo de visión del telescopio, contiene aproximadamente 10,000 galaxias, la extensión y el alcance se remontan a unos cuantos cientos de millones de años del Big Bang. Eso no es nada cuando hablamos del cosmos.

Esta imagen de Campo Ultra Profundo del Hubble 2014 es un compuesto de exposiciones separadas 2003-2012 con la Cámara Avanzada para Inspecciones del Hubble y la Wide Field Camera 3.
Más información: http://hubblesite.org/
Martes, 27 de Agosto de 2013

Comprendiendo la extraña dieta del agujero negro del centro de la galaxia

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Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es un conjunto de estrellas, gas, polvo y materia oscura. El gas, el polvo y las estrellas dan una forma de espiral a la galaxia. Los brazos espirales giran poco a poco a través de los eones de la eternidad. En el centro de galaxia, escondido, oculto, sin brillar por sí mismo, se encuentra un monstruoso agujero negro.

Los agujeros negros no emiten luz ni la reflejan, todo lo que cae en ellos es absorbido, incluso la luz. Así pues, no podemos observarlos directamente, pero no está todo perdido, podemos saber de sus características por otros métodos.

El agujero negro del centro de nuestra galaxia se ha descubierto haciendo uso de la radioastronomía y estudiando el movimiento de las estrellas cercanas al mismo. Al observar el centro de la galaxia con ondas de radio encontramos dos zonas interesantes, que se han denominado Sagitario A y Sagitario B. Esta última parece ser una región de formación estelar, es decir, es una zona donde se están formando nuevas estrellas. En cuanto a Sagitario A, la mayor sorpresa que nos ha deparado es que tiene una compañera, Sagitario A* (Sgr A*), la cual parece ocupar realmente el centro de la galaxia.

Lo interesante vino cuando se estudió el movimiento de las estrellas que están orbitando Sgr A*. La velocidad de dichas estrellas decrecen según la proporción 1/(r1/2), es decir, su velocidad disminuye según se alejan del centro de la galaxia. Esto sugiere que en el centro de la galaxia hay una gran concentración de masa. Estudiando las velocidades de esas estrellas, podemos inferir, que la masa concentrada en el centro de la galaxia es de unas 2,6 millones de masas solares. Esta masa probablemente ocupe una zona inferior a unas pocas veces la distancia Tierra-Sol. Todo esto nos indica que SgrA* es un agujero negro supermasivo.

Pero todavía quedan incógnitas por resolver sobre este monstruo galáctico. Según parece, el ritmo con el que engulle la materia que encuentra a su alrededor es más lento de lo que se pensaba. En cierto modo es como si SgrA* estuviera a "dieta", pero ¿a qué ese debe este comportamiento?

La respuesta la ha encontrado un grupo de astrónomos(1). Para encontrar la respuesta a esta pregunta, una vez más, se ha tenido que recurrir a métodos indirectos. En esta ocasión han sido las observaciones de las emisiones de un nuevo pulsar, que se encuentra en la región del centro galáctico, lo que nos ha dado la respuesta.

Credit: MPIfR/Ralph Eatough
Un pulsar es una estrella tremendamente compacta que emite ondas de radio con una frecuencia de una exactitud exquisita. Estas ondas de radio están polarizadas, es decir, que las ondas vibran en un plano determinado según viajan por el espacio. Si estas ondas de radio atraviesan un campo magnético su polarización se ve afectada, cuanto más intenso es el campo magnético que atraviesan, mayor es el cambio en la polarización de la onda.

Este tipo de cambio en la polarización de las ondas de este nuevo pulsar es lo que precisamente se ha encontrado. Estudiandolo se ha podido deducir que el campo magnético cerca del pulsar es de unos 2,6 miligauss, es decir, más o menos el 2% del campo magnético terrestre. Este campo magnético estaría asociado al agujero negro (SgrA*). La intensidad de los campos magnéticos depende de la distancia, por lo tanto, cuanto más nos acerquemos a SgrA*, más intenso será dicho campo magnético. Las estimaciones que se manejan es que dicho campo podría llegar a alcanzar varios centenares de gauss en las cercanías del agujero negro.

Aquí, en la existencia de este campo magnético, es donde reside el secreto de la extraña dieta de SgrA*. En principio, el gas que cae hacia el agujero negro resiste dicha caída porque tiene cierta cantidad de energía rotacional. La presencia de pequeños campos magnéticos generaría una especie de rozamiento, que haría que ese gas pierda parte de la energía, y por lo tanto, acabe cayendo inexorablemente hacia el agujero negro. Pero si el campo magnético es mucho más intenso, como es el caso del que se ha encontrado, entonces, según algunos modelos, el efecto puede ser inverso al anterior, y el campo magnético evita que el gas caiga hacía el agujero negro, sometiendo así a este una severa "dieta".

La existencia de este agujero negro y comprender su funcionamiento, nos ayudará no solo a entender mejor la dinámica de la galaxia, sino que también puede arrojar luz sobre la evolución de esta, nuestra galaxia.

Para saber más:
(1) - A strong magnetic field around the supermassive black hole at the centre of the Galaxy
Why Is Our Black Hole Such a Picky Eater?
Martes, 7 de Mayo de 2013

El destino de nuestra galaxia

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La gravedad es una de las cuatro iteracciones fundamentales de la naturaleza y, con diferencia, es la más débil de todas. Esto es fácil de comprobar. Deja un lápiz en el suelo, ahora intenta levantarlo, seguramente lo has conseguido sin ningún problema. Que consigas levantar el lápiz significa que has podido vencer la gravedad que todo el planeta Tierra está ejerciendo sobre él.

Pero a pesar de ser tan débil es la interacción que gobierna el universo, ¿por qué? Porque la gravedad tiene un alcance ilimitado. La intesidad de la gravedad depende de la distancia, a mayor distancia entre los objetos, menor es la gravedad entre los mismos. Para que la gravedad fuera cero la distancia entre los objetos debería ser infinta. Por lo tanto no hay sitio en el universo donde esconderse de ella.

La gravedad es la responsable de uno de los fenómenos más espectaculares del universo, la colisión de galaxias. A veces un par de galaxias empiezan a atraerse entre ellas debido a su gravedad. Llegan a acercarse tanto que colisionan. En realidad, en la colisión de galaxias, los componentes de las mismas no chocan, las distancias entre las estrellas de una misma galaxia son tan grandes, que las estrellas de una galaxia atraviesan la otra sin chocar con nada.

Ahora bien, las galaxias que entran en colisión se deforman, esto es debido, una vez más, a la gravedad. La gravedad de los componentes de una galaxia empieza a tirar de los de la otra, haciendo que la forma de ambas galaxias cambie.

Como es sábido, nosotros estamos en una galaxia, la Vía Láctea. A unos dos millones de años luz de distancia se encuentra M31, la galaxia de Andrómeda. Ambas galaxias tienen rumbo de colisión, dentro de 4.000 millones de años comenzará dicha colisión. Será un espectáculo digno de ver. Os dejo con una simulación de dicha colisión. Este es el destino de nuestra galaxia:
Martes, 25 de Septiembre de 2012

Perdidos en una nube de gas

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Poco a poco vamos descubriendo más características de nuestra galaxia. Antes de pasar al último descubrimiento del Chandra vamos a ver un breve resumen de las características esenciales de nuestra galaxia:

-La vía Láctea se encuentra en el centro de una esfera más o menos homogénea de materia oscura, un tipo de materia que desconocemos, al menos hasta la fecha, de que está hecha.

-La vía Láctea también está rodeada por un halo de cúmulos estelares y estrellas viejas.

-Nuestra galaxia tiene forma de espiral, vista desde fuera y de perfil se asemeja a un disco. Los componentes principales de este disco son estrellas, gas y polvo.

A estas características tenemos que añadir una más. El telescopio espacial Chandra ha encontrado pruebas de que nuestra galaxia se encuentra en el interior de una nube de gas caliente. Esta nube es ciertamente grande, según los datos de Chandra se extiende cientos de miles de años luz, la masa total de este nuevo halo que rodea nuestra galaxia supera a la masa de todas las estrellas que forman la vía Láctea.

Este halo parece estar absorbiendo radiación de rayos-x que proviene de lugares tremendamente lejanos, estamos hablando de lugares que se encuentran a cientos de millones de años luz. Estudiando cómo es absorbida esa radiación por el nuevo halo, se puede estimar la temperatura del mismo, la cual ronda entre el millón y los 2,5 millones de grados Kelvin, esto es mucho, muchísimo, para hacernos una idea podemos compararla con la temperatura de la superficie del Sol, que es de unos 6.000 grados Kelvin.

Os dejo con la representación artística que han colgado en el sitio web del Chandra. Con ella podemos hacernos una idea de cómo se vería este halo y nuestra galaxia desde la distancia, estamos literalmente perdidos en una nube de gas.
Credit:NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A Gupta et al