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25 de noviembre de 2017

La expansión acelerada del universo se puede explicar sin recurrir a la materia y la energía oscuras

Un estudio pone en duda la existencia de la materia oscura y la energía oscura, conceptos elaborados hace casi un siglo. THINKSTOCK
  • Un nuevo modelo teórico la predice sin añadir la energía oscura como factor
  • La materia oscura y la energía oscura son conceptos sin evidencia científica
Durante casi un siglo, los investigadores han planteado la hipótesis de que el universo contiene más materia de la que se puede observar directamente, conocida como "materia oscura". También han postulado la existencia de una "energía oscura" que es más poderosa que la atracción gravitacional. Estas dos hipótesis, como se ha argumentado, explican el movimiento de las estrellas en las galaxias y la expansión acelerada del universo, respectivamente.


Pero, según un investigador de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, André Maeder, estos conceptos pueden dejar de ser válidos: los fenómenos que supuestamente describen pueden demostrarse sin ellos. Esta investigación, que se publica en The Astrophysical Journal, resuelve potencialmente dos de los mayores misterios de la astronomía, explotando un nuevo modelo teórico basado en la invariancia de escala del espacio vacío (esto es, su capacidad de no cambiar incluso si varían la escala de longitud o la energía).

En 1933, el astrónomo suizo Fritz Zwicky hizo un descubrimiento que dejó al mundo sin palabras: había, según Zwicky, sustancialmente más materia en el universo de la que realmente podemos ver. Los astrónomos llamaron a esta materia desconocida "materia oscura", un concepto que adquirió aún más importancia en la década de 1970, cuando la astrónoma estadounidense Vera Rubin recurrió a este enigmático asunto para explicar los movimientos y la velocidad de las estrellas.

Posteriormente, los científicos han dedicado considerables recursos a identificar la materia oscura, en el espacio, en el suelo e incluso en CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear), pero sin éxito. En 1998, un equipo de astrofísicos australianos y estadounidenses descubrieron la aceleración de la expansión del universo, ganándose el Premio Nobel de Física en 2011.

Sin embargo, a pesar de los enormes recursos que se han implementado, ninguna teoría o la observación ha sido capaz de definir esta energía negra supuestamente más fuerte que la atracción gravitacional de Newton. En resumen, la materia negra y la energía oscura son dos misterios que han dejado perplejos a los astrónomos durante más de 80 y 20 años respectivamente.
Modelo de consenso: un 'big bang' seguido de una expansión
La forma en que representamos el universo y su historia se describe mediante las ecuaciones de la relatividad general de Einstein, la gravitación universal de Newton y la mecánica cuántica. El modelo de consenso actualmente es el de un 'big bang' seguido de una expansión.

"En este modelo, hay una hipótesis de partida que no se ha tenido en cuenta, en mi opinión -dice André Maeder, profesor honorario en el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias de UNIGE-. Con eso me refiero a la invariancia de escala del espacio vacío, en otras palabras, el espacio vacío y sus propiedades no cambian después de una dilatación o contracción".

El espacio vacío juega un papel primordial en las ecuaciones de Einstein, ya que opera en una cantidad conocida como "constante cosmológica", y el modelo del universo resultante depende de ello. Sobre la base de esta hipótesis, Maeder está ahora reexaminando el modelo del universo, señalando que la invariancia de escala del espacio vacío también está presente en la teoría fundamental del electromagnetismo.

Expansión acelerada del universo sin intervención de energía oscura

Cuando Maeder llevó a cabo pruebas cosmológicas en su nuevo modelo, descubrió que coincidía con las observaciones. También detectó que el modelo predice la expansión acelerada del universo sin tener que factorizar ninguna partícula o energía oscura. En resumen, parece que la energía oscura puede no existir realmente ya que la aceleración de la expansión está contenida en las ecuaciones de la física.

En una segunda etapa, Maeder se centró en la ley de Newton. La ley también se modifica ligeramente cuando el modelo incorpora la nueva hipótesis de Maeder. De hecho, contiene un término de aceleración externa muy pequeño, que es particularmente significativo en bajas densidades.

Esta ley modificada, cuando se aplica a cúmulos de galaxias, conduce a masas de cúmulos en línea con la de materia visible (contrariamente a lo que argumentó Zwicky en 1933): esto significa que no se necesita materia oscura para explicar las altas velocidades de las galaxias en los clústers.

Dos pruebas adicionales

Una segunda prueba demostró que esta ley también predice las altas velocidades alcanzadas por las estrellas en las regiones exteriores de las galaxias (como Rubin había observado), sin tener que recurrir a la materia oscura para describirlas.

Finalmente, una tercera prueba observó la dispersión de las velocidades de las estrellas que oscilaban alrededor del plano de la Vía Láctea. Esta dispersión, que aumenta con la edad de las estrellas relevantes, se puede explicar muy bien utilizando la hipótesis del espacio vacío invariante, mientras que antes no había acuerdo sobre el origen de este efecto.

El descubrimiento de Maeder allana el camino para una nueva concepción de la astronomía, que planteará preguntas y generará controversia. "El anuncio de este modelo, que por fin resuelve dos de los mayores misterios de la astronomía, sigue siendo fiel al espíritu de la ciencia: nada puede darse por sentado, ni en términos de experiencia, observación o razonamiento de los seres humanos", concluye Maeder.

Fuentes: Rtve

15 de octubre de 2016

El universo tiene al menos dos billones de galaxias

Un hombre observa la Vía Láctea, la galaxia espiral donde se encuentra el sistema solar. THINKSTOCK
  • Así lo refleja el estudio de un equipo internacional de astrónomos
  • Esta cifra es veinte veces mayor de lo que se pensaba anteriormente
  • Más del 90% de las galaxias en el cosmos aún no se ha estudiado
Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por Christopher Conselice, profesor de Astrofísica en la Universidad de Nottingham, ha descubierto que el universo contiene al menos dos billones de galaxias, veinte veces más de lo que se pensaba anteriormente, como se detalla en un artículo publicado en Astrophysical Journal.

Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo determinar cuántas galaxias hay en el universo observable, la parte del cosmos, donde la luz de los objetos distantes ha tenido tiempo para llegar hasta nosotros. Durante los últimos 20 años, los científicos han empleado imágenes del telescopio espacial Hubble para estimar que el universo que podemos ver contiene alrededor de 100.000 millones de galaxias. La tecnología astronómica actual permite estudiar sólo el 10 por ciento de estas galaxias y el 90 por ciento restante sólo se verá cuando se desarrollen telescopios mejores y más grandes.

La investigación de Conselice es la culminación de 15 años de trabajo, financiado en parte por una beca de investigación de la Real Sociedad Astronómica adjudicada a Aaron Wilkinson, que entonces era estudiante universitario. Aaron, ahora estudiante de doctorado de la Universidad de Nottingham, en Reino Unido, comenzó realizando el análisis inicial del conteo de galaxias, trabajo que fue crucial para establecer la viabilidad del estudio a mayor escala.

Posteriormente, el equipo del profesor Conselice convirtieron las imágenes de haz en lápiz del espacio profundo a partir de los telescopios de todo el mundo, y especialmente desde el telescopio Hubble, en mapas en 3D. Estos les permitieron calcular la densidad de las galaxias, así como el volumen de una pequeña región del espacio tras otro. Esta minuciosa investigación permitió a estos expertos establecer cuántas galaxias hemos perdido, como una excavación arqueológica intergaláctica.

Los resultados de este estudio se basan en las medidas del número de galaxias observadas en diferentes épocas -en distintos instantes de tiempo-- a lo largo de la historia del universo. Cuando el profesor Conselice y su equipo en Nottingham, en colaboración con científicos del Observatorio de Leiden en la Universidad de Leiden, en Países Bajos, y el Instituto de Astronomía de la Universidad de Edimburgo, en Escocia, examinaron cuántas galaxias había en una época dada encontraron que hubo un número significativamente superior en épocas anteriores.

Parece ser que cuando el Universo tenía sólo unos pocos millones de años había diez veces el número de galaxias en un volumen dado de espacio en comparación con un volumen similar en la actualidad. La mayoría de estas galaxias eran sistemas de baja masa con masas similares a las de las galaxias satélites que rodean la Vía Láctea.

13.700 millones de años de evolución cósmica
Conselice subraya: "Esto es muy sorprendente, ya que sabemos que, durante los 13.700 millones de años de evolución cósmica desde el Big Bang, las galaxias han estado creciendo gracias a la formación de estrellas y fusiones con otras galaxias. Encontrar más galaxias en el pasado implica que debe haberse producido una evolución significativa para reducir su número a través de una amplia fusión de los sistemas".

También añade: "Nos estamos perdiendo la gran mayoría de las galaxias, ya que son muy débiles y muy lejas. El número de galaxias en el universo es una cuestión fundamental en la astronomía y perturba la mente que más del 90% de las galaxias en el cosmos aún no se haya estudiado. ¿Quién sabe qué propiedades interesantes nos encontraremos cuando estudiemos estas galaxias con la próxima generación de telescopios?".


Fuentes: Rtve.es

13 de febrero de 2016

Entiende las ondas gravitacionales en menos de 30 segundos

  ¿Qué son? ¿Cómo se forman? ¿Por qué son importante? Descúbrelo en la siguiente infografía 
Un equipo internacional de científicos ha logrado observar por primera vez las ondas gravitacionales, un fenómeno que predijo Albert Eintein hace 100 años."Hemos detectado ondas gravitacionales. Lo hemos hecho". Así lo ha anunciado el director ejecutivo del Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro (LIGO), David Reitze, investigador del Instituto Tecnológico de California (Caltech), en una rueda de prensa convocada en el National Science Foundation en Whashington DC. 
 
Fuentes: ABC

7 de enero de 2016

¿Puede el Big Bang ser un espejismo?

Una sorprendente teoría sugiere que el Universo nació en realidad del colapso de una estrella de cuatro dimensiones
¿Y si las cosas no sucedieron tal y como pensábamos? ¿Y si el Big Bang no fue más que un espejismo, provocado por una realidad muy diferente de la que habíamos imaginado? "Por lo que saben los físicos -afirma Niayesh Afshordi, astrofísico del Instituto Perimeter de Física Teórica, en Canadá- podrían haber surgido dragones volando de la singularidad". Lo cual equivale a decir que, dado nuestro escaso conocimiento, en el momento en que nació el Universopodría haber sucedido cualquier cosa. Para este investigador la realidad es que nuestra percepción del Big Bang podría no ser más que eso, un espejismo causado por el colapso de una estrella de cuatro dimensiones.

¿Extraño? Puede, pero no más que nuestras teorías actuales. De hecho, y a pesar de que los recientes resultados del telescopio espacial Planck sugieren que la teoría de la Inflación es correcta, también dejan abierta la cuestión de cómo, exactamente, esa inflación pudo llegar a producirse. En su estudio, Afshordi y sus colegas muestran que, en realidad, el periodo de inflación, un breve instante en el que el Universo recién nacido se expandió a velocidades supra lumínicas, podría deberse al propio movimiento del Universo en una realidad multidimensional.

Para ello, el investigador recurre a un fenómeno conocido, el horizonte de sucesos de un agujero negro, el punto de no retorno para cualquier cosa que caiga dentro, que tiene forma esférica. Pero en un espacio de cuatro dimensiones, el horizonte de sucesos sería tridimensional, lo que podría dar lugar e la formación de todo un nuevo Universo, el nuestro, de solo tres dimensiones.

Para Afshordi, podríamos estar cerca del momento de decir adiós al Big Bang para siempre. Para él, en efecto, podría ser que el Universo que conocemos se formara a partir de los escombros esparcidos cuando una estrella tetra dimensional colapsó sobre si misma formando un agujero negro. Un escenario que, además, podría ayudar a explicar por qué la temperatura del Universo parece ser tan uniforme, sea cual sea la dirección en que lo observemos.

Según el modelo estándar del Big Bang, el Universo en que vivimos estalló a partir de un punto de infinita densidad, o singularidad. Pero lo cierto es que nadie sabe qué es lo que pudo provocar esa "explosión". Las leyes de la Física conocidas no pueden revelar qué es lo que sucedió en ese preciso instante.

La Física tampoco puede decirnos de qué manera una explosión como el Big Bang pudo haber dado como resultado un Universo en el que la temperatura es casi completamente uniforme, ya que los cálculos indican que desde su nacimiento no ha transcurrido aún el tiempo suficiente para que el Universo llegue al equilibrio térmico.

Para la mayor parte de los cosmólogos, la explicación más plausible para esa uniformidad es que, poco antes del inicio del tiempo, alguna forma desconocida de energía hizo que el jovencísimo Universo se inflara a una velocidad incluso superior a la de la luz. Lo cual habría propiciado esa uniformidad de temperatura que podemos observar hoy miremos donde miremos

Un Cosmos dentro de otro

Pero Afshordi señala que "el Big Bang fue tan caótico que no resulta claro que existiera ni siquiera una pequeña parte del Universo tan homogénea como para que la inflación comenzara". En un artículo recién aparecido en arXiv, el científico y sus colegas centran su atención en una vieja propuesta, de 2002, según la cual nuestro actual Universo en 3D no es más que una membrana, o "brana", que flota en un Universo mayor y de cuatro dimensiones.

Los investigadores razonaron que si ese "Universo mayor" contenía sus propias estrellas de cuatro dimensiones, algunas de ellas podrían colapsar, formando agujeros negros tetra dimensionales de la misma forma en que las estrellas masivas de nuestro Universo lo hacen formando agujeros negros tridimensionales. Es decir, estallando en forma de supernovas, eyectando violentamente sus capas externas y con sus núcleos colapsándose en agujeros negros.

En nuestro Universo, un agujero negro está rodeado por una superficie esférica llamada horizonte de sucesos. Y mientras que en el espacio tridimensional ordinario el horizonte de sucesos es un objeto (una superficie) bidimensional, una frontera dentro del mismo agujero negro, en el "Universo mayor en 4D" el horizonte de sucesos de un agujero negro de cuatro dimensiones sería un objeto tridimensional, algo que los científicos llaman "hyperesfera". Cuando Afshordi simuló el colapso de una estrella de cuatro dimensiones, halló que el material expulsado formaba una "brana" de tres dimensiones alrededor del agujero negro. Una brana que además se expandía lentamente.

Así las cosas, los autores postulan que el Universo en 3D en el que vivimos podría no ser más que una brana moviéndose dentro de un Universo mayor, y que el crecimiento de esa brana es lo que nosotros percibimos como expansión cósmica. "Los astrónomos -asegura Afsholdi- han medido esa expansión y han deducido que, en el pasado, el Universo tuvo que empezar con un Big Bang. Pero eso no es más que un espejismo".

Una solución a la uniformidad térmica

Entre otras ventajas, el modelo resuelve de forma natural la difícilmente explicable uniformidad térmica que observamos a nuestro alrededor. Dado que el Universo de cuatro dimensiones que nos contiene debe de haber existido durante un tiempo virtualmente infinito, resulta muy posible que varias de sus partes hayan alcanzado el equilibrio térmico, algo que fue heredado después por nuestro Universo de tres dimensiones.

El cuadro arriba descrito, sin embargo, también está sujeto a problemas. A principios del pasado año, por ejemplo, el observatorio espacial Planck, de la Agencia Espacial Europea, aportó datos que permitieron elaborar un mapa con las tenues fluctuaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas, las reliquias de la radiación original en las que están grabados los primeros instantes del Universo. Y resulta que los patrones observados por el Planck encajan perfectamente con los modelos clásicos de Big Bang e inflación. No así el modelo del agujero negro de cuatro dimensiones, que se desvía de las observaciones del Planck hasta en un 4 por ciento. Para resolver esas discrepancias, Afshordi afirma que ya trabaja en refinar su modelo.

En cualquier caso, el trabajo de Afshordi puede ayudar a comprender cómo la inflación pudo llegar a producirse, a través del movimiento de nuestro Universo a través de una realidad multi dimensional.


Fuentes: ABC

23 de agosto de 2015

Sondeando el Supervacío de Eridanus, la mayor estructura del Universo observable


En 2004, los astrónomos que analizaban los datos obtenidos durante el primer año de operaciones del satélite WMAP identificaron un área del firmamento con temperaturas inusualmente bajas y una extensión mayor a la esperada, ubicada en la constelación de Eridanus, a la que se denominó informalmente “Punto Frío”. Ahora, otro equipo de astrónomos ha logrado encontrar una explicación plausible para este fenómeno, al que caracterizaron como “la mayor estructura individual identificada hasta ahora por el ser humano”.

Unos 380.000 años después del Big Bang, el plasma opaco que conformaba el Universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de átomos neutros de hidrógeno. De esta forma, el Universo se volvió transparente a la radiación, permitiendo la libre circulación de fotones, que ya no eran dispersados por protones y electrones. Los cosmólogos llaman a ese proceso recombinación, y los primeros fotones que pudieron desplazarse libremente se han seguido propagando desde entonces, perdiendo energía a causa de la expansión del Universo. En la actualidad los detectamos como una débil radiación de microondas, observable en todas direcciones.

La física de la teoría del Big Bang predice la existencia de leves diferencias de temperatura al observar esa radiación de fondo cósmico a lo largo de todo el firmamento. Esas irregularidades son las únicas evidencias que tenemos de las estructuras existentes apenas cientos de miles de años después del nacimiento de nuestro Universo. La sonda WMAP, al igual que otras misiones como el satélite COBE y el más reciente telescopio espacial Planck, fue diseñada para crear un mapa cada vez más preciso de esas diferencias de temperatura, que los cosmólogos denominan anisotropías. Sin embargo, la detección de un área tan extensa y excepcionalmente fría resultó una sorpresa inesperada para los científicos.

En 2013, los datos obtenidos por la misión Planck confirmaron de manera independiente la existencia de esa región anómala, que sin embargo seguía sin tener una explicación convincente. Las características del Punto Frío resultaban sumamente problemáticas para el modelo cosmológico actual, ya que estadísticamente su temperatura está muy por debajo de las fluctuaciones anticipadas por nuestras teorías sobre el origen del Universo.


Esta proyección de las observaciones realizadas con altísima precisión a lo largo de todo el firmamento por el satélite Planck de la ESA permite confirmar la existencia de dos características anómalas en la radiación del fondo cósmico de microondas, ya detectadas por su antecesora, la sonda WMAP de la NASA. La primera es una asimetría en la temperatura promedio de los hemisferios celestes, divididos por la línea curva, que muestra temperaturas levemente superiores al sur de la eclíptica. La segunda es el denominado Punto Frío, una zona de temperatura notablemente inferior a sus alrededores, rodeada por el círculo, con un tamaño mucho mayor al de las predicciones teóricas. Créditos: ESA / Colaboración Planck.

Si el Punto Frío se originó a partir del Big Bang, podría ser evidencia de algún tipo de física exótica que la cosmología no es capaz de explicar. Por el contrario, si su detección se debe a una estructura ubicada entre nosotros y la radiación de fondo cósmico de microondas, estaríamos en presencia de una estructura a gran escala, algo extremadamente inusual en la distribución de la materia en nuestro Universo observable.

Recientemente, un equipo liderado por el astrónomo Istvan Szapudi, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawaii, reportó el descubrimiento de un vasto “supervacío” con un diámetro de 1.800 millones de años luz, donde prácticamente no hay galaxias y la densidad de la materia es muy inferior a la del espacio circundante. Al combinar las observaciones del telescopio Pan-STARRS1 (PS1) en longitudes de onda ópticas, y el satélite WISE de la NASA en longitudes de onda infrarrojas, los astrónomos estimaron la distancia y posición de cada galaxia en ese sector del firmamento. De esa forma determinaron con un alto grado de precisión la existencia de una gigantesca estructura que se interpone entre la radiación de fondo cósmico y nuestra perspectiva desde la Tierra.

Un estudio anterior había observado un área mucho menor en la dirección del Punto Frío, pero sólo pudo establecer que no había estructuras muy distantes en esa parte del firmamento. Paradójicamente, identificar grandes estructuras a poca distancia es más difícil que encontrar otras más lejanas, ya que deben mapearse porciones más grandes del cielo para detectar las estructuras cercanas.

Este supervacío se encuentra relativamente cerca, a unos 3.000 millones de años luz de nuestra galaxia, y está centrado exactamente en el mismo punto del firmamento donde se detectó el Punto Frío, en la constelación de Eridanus. Su diámetro en el cielo terrestre es de casi 10°, mientras las fluctuaciones más grandes de temperatura en la radiación de fondo cósmico suelen occurir a lo largo de escalas angulares de no más de 1°.


 Esta es la mejor imagen del Supervacío de Eridanus obtenida hasta el momento. Créditos: Proyecto Pan-STARRS / Gergő Kránicz.

Habiendo confirmado la existencia de este supervacío, los astrónomos liderados por Szapudi se abocaron a encontrar una explicación para las temperaturas extremadamente bajas del Punto Frío, y creen haber encontrado el culpable: la misteriosa energía oscura, responsable de la aceleración en la expansión del Universo detectada observacionalmente por primera vez en 1998.

Si colocamos una enorme “burbuja” de vacío, con muy poca materia, entre la radiación del fondo cósmico de microondas y un observador en la Tierra, esa radiación residual del Big Bang deberá atravesar el supervacío para llegar hasta nosotros. En términos de energía, podemos pensar en ese vacío como un plano inclinado: cuando los fotones ingresan a esa burbuja, deben perder algo de energía al escalar ese plano inclinado. Si la expansión del Universo no se estuviera acelerando a causa de la energía oscura, la estructura del supervacío no evolucionaría de forma significativa, por lo que los fotones descenderían del plano inclinado al salir de la burbuja de vacío, recuperando la totalidad de la energía que perdieron al ingresar en ella.

Sin embargo, debido a la aceleración de la expansión del Universo, el plano inclinado se estira mientras esos fotones viajan en el interior de la burbuja de vacío. Atravesar una estructura tan grande puede tomar millones de años, incluso a la velocidad de la luz; para el momento en que esos fotones emergen del otro lado de la burbuja, el plano se ha hecho menos inclinado, por lo que al descender por él, los fotones no pueden recuperar toda la energía que perdieron al ingresar en el supervacío. Esa radiación continúa su trayecto hacia el observador, ya con menos energía, y por lo tanto, con longitudes de onda más largas, que corresponden a temperaturas más bajas. Este fenómeno, denominado efecto Sachs-Wolfe integrado, es detectable a grandes escalas y podría confirmarse como la explicación definitiva para el Punto Frío, una de las anomalías más significativas encontradas hasta el momento en la radiación del fondo cósmico.

Si bien la existencia del Supervacío de Eridanus y su efecto sobre el fondo cósmico de microondas no alcanzan a explicar todas las características del Punto Frío, resulta extremadamente improbable que ambos tengan la misma ubicación en el firmamento simplemente por una coincidencia. “Serán necesarios estudios posteriores para investigar observacionalmente este supervacío y establecer de manera definitiva sus características excepcionales”, concluye el paper publicado por Szapudi y su equipo.

Los astrónomos seguirán analizándo ese colosal vacío cósmico mediante datos cada vez más precisos, provenientes del telescopio PS1 en Maui, Hawaii, y del proyecto Dark Energy Survey, una exploración del cielo en busca de energía oscura que actualmente se está llevando adelante a través de uno de los telescopios del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. 


Fuentes: Astronomia Online, MNRAS, Arxiv.org, IFA – Universidad de Hawaii

28 de octubre de 2014

Papa Francisco: «El Big Bang no contradice a Dios, lo exige»

El Papa inaugura una estatua de Benedicto XVI junto al canciller de la Academia Pontífica de Ciencias, el obispo y filósofo argentino Marcelo Sánchez Sorondo, en la Casina Pio IV del Vaticano

El Pontífice cree que el inicio del mundo no es obra del caos, sino que deriva directamente de un Principio Supremo y rechaza la idea de un «creador mago»
 
El Papa Francisco ha afirmado que el Big-Bang, la teoría científica que explica el origen del Universo, "no se contradice con la intervención creadora divina, al contrario, la exige". Así lo ha puesto de manifiesto durante la inauguración este lunes de un busto de bronce del papa emérito, que ha sido colocado en los Jardines Vaticanos, en concreto en la Casina Pio IV, sede de la Academia de las ciencias de la que ha sido miembro Joseph Ratzinger.

De este modo, el Pontífice ha explicado que la evolución de la naturaleza no se contradice con la noción de Creación, porque la evolución presupone la creación de los seres que evolucionan. Así, ha destacado que "el principio del mundo no es obra del caos, sino que deriva directamente de un poder supremo creador del amor". 

«Un Dios mago»
Ante varios académicos de la Academia de las Ciencias reunidos en los Jardines Vaticanos, el Papa ha criticado que cuando se lee en el libro del Génesis cómo fue el origen del mundo, se piensa "en un Dios mago, que con una varita mágica ha creado todo, pero no es así".

"Él creó a los seres y les dejó que se desarrollaran de acuerdo a las leyes internas que les dio a cada uno, para que evolucionaran, para que llegaran a su plenitud", ha asegurado Jorge Bergoglio, antes de añadir que "así es como el mundo fue avanzando siglo a siglo, milenio a milenio, hasta llegar a lo que es hoy".

Finalmente, el Papa ha afirmado que la responsabilidad del científico, "sobre todo del científico cristiano, es preguntarse sobre el porvenir de la humanidad y del mundo" para ayudar así a "preparar, preservar y eliminar los riesgos que puedan existir, tanto naturales como por acción del ser humano".

"El científico debe actuar (...) para lograr alcanzar el grado de desarrollo incluido en el diseño del Creador", ha concluido.

La opinión del Papa sobre el Big Bang rebate la idea expresada en diversas ocasiones por Stephen Hawking, considerado la mayor eminencia científica de nuestro tiempo en Fisica Teórica.
 
 
Fuentes: ABC.es

6 de julio de 2014

El universo



Representación artística de la Vía Láctea
Crédito: NASA















 


Representación artística del Sistema Solar
Crédito: NASA









¿Dónde estamos?

Nuestro pequeño planeta, inmerso en el espacio, que gira alrededor de una estrella común, se encuentra en el brazo (brazo de Orión) de una enorme galaxia espiral, la Vía Láctea, una más de las innumerables que se encuentran distribuidas por el universo. Cerca de la Tierra se encuentran otros planetas, planetas enanos, satélites, asteroides y cometas, todos ellos orbitando nuestro Sol, atrapados por su potente fuerza de atracción gravitatoria, formando lo que llamamos el Sistema Solar.


Alrededor de nuestro sistema estelar, a miles de años luz de distancia, se encuentran millones y millones de estrellas de todo tipo, enanas, supergigantes, agujeros negros, púlsares, estrellas múltiples ...; hay lugares donde nacen las estrellas y otros donde quedan los restos de las muertes de otras, como las nebulosas; y existen lugares donde parecen congregarse las estrellas, como los cúmulos. Todo este impresionante conjunto forma nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se piensa que nuestra galaxia puede albergar unos 100.000 millones de estrellas.

La Vía Láctea se encuentra en un grupo de galaxias, el llamado Grupo Local, formado por unas 30 galaxias, divididas en 3 grandes grupos, uno por cada galaxia masiva del grupo:

- El Sistema de Andrómeda, que lo integran la propia Andrómeda (M31), M32, M110, NGC 147, NGC 185, Andrómeda I, Andrómeda II, Andrómeda III y Andrómeda IV.

- El Sistema de la Vía Láctea, integrado por la Vía Láctea, Enana de Sagitario, Gran Nube de Magallanes, Pequeña Nube de Magallanes, Enana de Ursa Minor, Enana de Draco, Enana de Carina, Enana de Sextans, Enana de Sculptor, Enana de Formas, Leo I, Leo II y Enana de Tucana.

- El Sistema del Triángulo, integrado por M33 y Enana de Piscis.




Galaxia NGC 4038-4039
Crédito: NASA , ESA , and the Hubble Heritage Team ( STScI / AURA )- ESA /Hubble Collaboration


















Galaxia espiral del Triángulo (M33)
Crédito: NASA 
















A su vez, este cúmulo de galaxias, queda integrado dentro del Supercúmulo de Virgo, el cual está formado por unos 10 grupos o cúmulos de galaxias. Se estima que pueden existir unos 10 millones de supercúmulos en el universo.

Cómo comenzó

Se cree que todo comenzó hace unos 15.000 millones de años, cuando todo el material del universo se encontraba concentrado en un solo punto. Las investigaciones indican que hubo una gran explosión, el llamado Big Bang, y desató el inicio de la formación del universo. En los primeros instantes de la explosión el universo se convierte en una inmensa bola de fuego que aumenta de tamaño a muchísima velocidad y con una temperatura de miles de millones de grados. Aproximadamente un minuto después de la explosión, el universo se ha convertido en un enorme reactor termonuclear y se comienzan a formar los primeros núcleos de helio a partir de los de hidrógeno. Es necesario que transcurran miles de años para que la temperatura descienda lo suficiente para que se puedan formar los átomos, es entonces cuando la materia comienza a agruparse por la fuerza de la gravedad y surgen las primeras estrellas. Se necesitarán aún miles de millones de años para que, gracias a la formación de inmensas nubes de gas, compuestas primordialmente de hidrógeno y helio, y por su propia gravitación, comiencen a aparecer las primeras galaxias.


Evolución del universo y de las galaxias
Crédito: NASA, ESA y A. Feild (STScl)




Galaxias espirales, NGC 2207 y 2163 interactuando
Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScl) 

No se conoce la forma exacta del mecanismo de la formación de una estrella, pero de alguna manera el gas se empieza a aglutinar en diferentes puntos bajo el efecto de su propia gravedad, formando nubes cada vez más densas. Un núcleo denso, que podría ser unas 60 veces mayor que el sol, la protoestrella, empieza a formase rodeado por un halo de gas. Debido al aumento de presión, cada vez mayor, y tras unos 50.000 años, el centro de la protoestrella se vuelve tan caliente que da principio la combustión nuclear y se inicia la transformación de átomos de hidrógeno en átomos de helio. Ha nacido una estrella.

La fuerza de expansión de la energía liberada en esta transformación contrarresta la fuerza de la gravedad de la estrella, lo que impide que se colapse totalmente y se estabilice. Al cabo de unos 10 millones de años se acaba el hidrógeno del núcleo. Al no existir una fuerza que contrarreste a la gravedad, éste se contrae y calienta aún más. Al mismo tiempo, el hidrógeno restante, en una corteza exterior, continúa fusionándose y se convierte en helio; la estrella se expande hasta llegar a ser una gigante roja. El núcleo se calienta al grado de poder convertir, por fusión, el helio en carbono. En fusiones sucesivas, el carbono da origen a elementos mas pesados, hasta llegar al hierro. Al llegar a éste ya no se genera más energía por fusión nuclear, y la parte media de la estrella se desintegra en forma catastrófica por efecto de su propia gravedad. El colapso libera energía hacia las partes exteriores y origina la explosión mas violenta que se conoce en el universo: la supernova.


Supernova 1994D en Galaxia NGC 4526 (abajo-izquierda)
Crédito: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team, and The High-Z Supernova Search Team 





Después de la explosión, la supernova despide ondas de choque y nubes de gas. A partir de este gas se forma una nueva generación de estrellas, enriquecidas con elementos creados en las fusiones de la vieja estrella y elementos mas pesados creados en la tremenda explosión, y en el caso el Sol, de planetas en los que puede evolucionar la vida. Así, cada átomo de nuestro mundo se fusionó en el núcleo incandescente de una estrella gigante, que al explotar esparció los elementos necesarios para la formación de estrellas y planetas. Fue la primera generación de estrellas, estrellas gigantes, las cuales han desaparecido casi en su totalidad, y vivimos gracias a su legado. No todas las estrellas de la primera generación fueron así, pero estas son las que hicieron posible la creación de los planetas y de nosotros mismos.

De la supernova solo sobrevive el núcleo, de una extraordinaria densidad y de pocos kilómetros de diámetro. La enorme presión generada logra triturar absolutamente todo hasta convertirlo en neutrones, los que se concentran y compactan. Ha nacido una estrella de neutrones, la cual gira hasta 30 veces por segundo y emite señales de radio que se concentran en los polos magnéticos. Al barrer el espacio como el haz de la luz de un faro, los radioastrónomos captan esas señales en forma de pulsaciones, por ello, en su descubrimiento se los llamó púlsares.

Si la masa inicial es de 50 veces la del Sol, en vez de convertirse en una supernova, la inmensa fuerza de la gravedad hará que la estrella implosione sin remedio hasta convertirla en un agujero negro, donde ni siquiera la luz es capaz de escapar al intenso campo gravitatorio y donde el espacio y el tiempo se funden y contraen.



Visión artística de un agujero negro
Crédito: NASA, G. Bacon (STScl) 


Nuestro sistema

Durante la formación de una estrella como el Sol, los fragmentos de una nube de gas llegan a tardar un millón de años en contraerse hasta el tamaño del sistema solar. A medida que la nube se compacta, la liberación de energía gravitacional calienta el núcleo, el cual comienza a resplandecer. Un millón de años después de la condensación de la nube original, el Sol medía la mitad de su diámetro actual y su brillantez era de una vez y media la de la actual. En su núcleo se inician las reacciones termonucleares. La rotación obtenida al contraerse, aplanó la nube original y la cambió a un disco plano. El polvo y el gas del disco se aglutinaron en la periferia hasta formar protoplanetas.

30 millones de años después, el Sol alcanzó un estado semejante al que tiene ahora. Se inicia la transformación de hidrógeno en helio. Los protoplanetas crecieron lo suficiente para lograr atraer casi todas las partículas circundantes y convertirse así en planetas. El sistema se estabiliza y transcurren unos 4.600 millones de años así.

El hidrógeno de nuestra estrella se consumirá en unos 4.000 millones de años más. En ese momento, la combustión del hidrógeno se extenderá a las capas exteriores, las cuales se expandirán, como una gigante roja, absorbiendo en ese proceso a todos los planetas interiores. El helio que quedaba en el núcleo también se agotará, haciendo que el núcleo se contraiga y se caliente más, aunque no lo suficiente como para quemar elementos mas pesados. Las capas superiores del hidrógeno sin quemar se expandirán y formarán una nebulosa planetaria, y las capas inferiores darán lugar a una estrella enana blanca. Con el tiempo, la enana blanca se enfriará hasta convertirse en una enana negra, fría y densa, que no irradiará energía y será invisible.




Nebulosa Planetaria
Crédito: NASA, Raghvendra Sahai, John Trauger (JPL), and the WFPC2 Science Team 



















Visión artística de una enana blanca, Sirio B
Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScl) 











Nacimiento de un planeta

De una forma similar a las estrellas se forman los planetas, pues se forman a partir de las mismas nubes de gas y polvo, con la diferencia de que se trata de objetos en los que no se desarrollan procesos de fusión nuclear. El comienzo de su creación parte de los discos de gas y polvo que se han observado alrededor de algunas estrellas recién formadas, discos en los que las partículas se atraen unas a otras y se fusionan en objetos que cada vez tienen un mayor tamaño. Con el incremento de masa, se aumenta cada vez más rápidamente su fuerza de atracción sobre los objetos circundantes, terminando por "limpiar" la vecindad de su órbita.



Anillo de polvo alrededor de Fomalhaut. Estas observaciones se consideran la evidencia de la presencia de un planeta gigante modelando la densidad de polvo en el anillo de material observado.
Crédito: NASA , ESA , P. Kalas and J. Graham (University of California, Berkeley) and M. Clampin ( NASA /GSFC) 







Ilustración del supuesto planeta que orbita Fomalhaut por el interior del anillo, con estrellas y constelaciones de fondo, incluido el Sol en la constelación de Leo.
Crédito: NASA , ESA and A. Feild ( STScI ) 







En nuestro sistema contamos con ocho planetas, cuatro de tipo telúrico o rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) y otros cuatro de tipo joviano, esencialmente gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno).

Desde el año 1955, cuando se descubrió el primer planeta extrasolar (exoplaneta) orbitando la estrella 51 Pegasi b, la cifra ha ascendido a mas de 200 planetas, que en su mayoría corresponden con planetas gigantescos del tipo joviano y en algunos casos corresponden con sistemas planetarios múltiples (mas de un planeta orbitando una misma estrella, siendo el primer sistema múltiple detectado el de Upsilom Andromedae), aunque esto es normal, pues son los más fáciles de detectar con los medios técnicos disponibles. El planeta con una masa mas parecida a nuestra Tierra es OGLE-2005-BLG-390L b, orbitando a una estrella en la constelación de Sagitario, con unas 5,5 veces la masa de la Tierra.



Visión artística del exoplaneta OGLE-2005-BLG-390L b
Crédito: NASA y ESA 











Como evolucionan las estrellas

Como será una estrella y su final depende casi en exclusiva de la masa que tenía la nube de gas que se compactó para crearla. Si la nube original no tuviera la masa suficiente para iniciar procesos termonucleares del hidrógeno, se parecerían mas a un planeta gaseoso como Júpiter. A estas estrellas se las denomina enanas marrones. Objetos con una masa inferior a 80 veces la masa de Júpiter exhiben este comportamiento.




Objeto candidato a enana marrón (B), CHXR 73 B. orbitando alrededor de una enana roja (A)
Crédito: NASA, ESA y K. Luhman (Penn State University)













Si la masa inicial está por debajo de 0,5 veces la del Sol, solo conseguirán quemar el hidrógeno, convirtiéndose en enanas blancas de helio, con una vida en torno a los 50.000 millones de años. Son los objetos más longevos del universo.

Si la masa está entre 0,5 y 10 veces la del Sol, al agotar el hidrógeno serán capaces de calentarse lo suficiente como para iniciar la combustión del helio, acabando sus días como enanas blancas de carbono y oxígeno; y formando una nebulosa planetaria. Es el caso de nuestra estrella.

Si la masa es superior a 11 veces la del Sol, evolucionan a través de todas las fases de combustión hasta llegar al hierro y agotar así toda la energía potencial nuclear de que disponen. El final de estas estrellas será el inmenso estallido de una supernova, dejando como remanente una estrella de neutrones.

Mas allá de las 50 masas solares, la gravedad es tan excesiva que no hay nada que pueda contrarrestar el colapso total de la estrella, convirtiéndose en un agujero negro.


Como acabará

Desde el gran estallido original, Big Bang, el universo se sigue expandiendo, y las últimas mediciones indican que cada vez lo hace a mayor velocidad. Al mismo tiempo, toda la materia del universo se atrae la una a la otra por efecto de la gravedad. Esta fuerza podría ser capaz de detener la expansión, incluso de invertirla, todo dependerá de la cantidad de materia que exista, y esta es la gran incógnita, pues solo somos capaces de ver aproximadamente el 1% del total. El 99% restante la materia se cree que está ubicada en los inmensos halos que rodean a las galaxias, pero no la podemos ver ni medir, a esta materia es a la que se denomina materia oscura.



Posibles escenarios para el universo
Crédito: NASA y A. Feild (STScl) 


Dependiendo de la cantidad de materia total se vierten dos hipótesis:

La primera se basa en que la masa total existente no será suficiente para detener la expansión, abocando al universo a una expansión infinita, en la que las estrellas terminarán por consumir el total del combustible disponible y se terminarán apagando. Se trata de un universo oscuro, frío y yelmo. Se trata del Big Rip o Gran Desgarramiento, en la que la gravedad se llega a hacer tan débil que primero los sistemas solares perderían su cohesión, se difuminarían las estrellas y los planetas y al final terminarían destruyéndose los átomos, llegando el fin del tiempo, el cual se ha estimado en unos 35.000 millones de años.

La segunda es todo lo contrario. Si la masa disponible en el universo es suficiente para detener la expansión e invertirla, donde el universo volvería a comprimirse hasta colapsarse en una singularidad dentro de unos 20.000 millones de años, se trata del Big Crunch o la Gran Implosión. Este colapso podría volver a originar un nuevo Big Bang. 



Fuentes: El cielo del mes

26 de mayo de 2014

Ecos del Big Bang



Hace poco los cimientos de la cosmología temblaron tras el anuncio de que el telescopio de microondas BICEP2, instalado en el Polo Sur, había localizado huellas de algo denominado ondas gravitacionales primordiales.

Estas ondas podrían ser una prueba que confirmaría la teoría conocida como la inflación cósmica. Para los que estudian el Big Bang es una buena noticia.




Paul McNamara, científico de la ESA en la misión LISA:

“BICEP 2 ha encontrado la firma de las ondas gravitacionales primordiales. Para mí esta es una de las grandes cuestiones sin respuesta de la toda la ciencia. ¿Hubo inflación? Y si la hubo, ¿vienen de ahí las ondas gravitacionales? Parece que la respuesta es que sí”.

Einstein ya predijo que las ondas gravitacionales, una especie de ondas en el espacio-tiempo – tenían que existir. Los descubrimientos en el Polo Sur parecen confirmar su teoría.

El anuncio tuvo lugar meses antes de la publicación en otoño de los datos de polarización del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea. Tanto BICEP2 como Planck estudiaron la radiación reliquia del Big Bang conocida como fondo cósmico de microondas.

“El anuncio de BICEP2 fue sorprendente. No sólo para los equipos del Planck, sino para todos los grupos de trabajo. Fue sorprendente por la enorme fuerza de la señal que encontraron”, cuenta Jan Tauber, del proyecto Planck.

La cuestión ahora es si las ondas gravitacionales proceden realmente de los primeros instantes del universo, del periodo conocido como inflación, o vienen de otro lugar.



Algunos científicos han insinuado que el BICEP2 pudo verse afectado por interferencias.

“Por supuesto, todos los experimentos quieren ser los primeros y en ese sentido fue un poco decepcionante. Pero si las mediciones del BICEP2 fueran correctas, podríamos medirlo y presentar el descubrimiento. Digo que “si”, en condicional, porque aún hay algunos interrogantes sobre las mediciones del BICEP que deben ser respondidas”, dice Tauber.

El motivo de esta emoción en el mundo de la cosmología es porque las ondas gravitacionales podrían enseñarnos mucho sobre el universo.

Con el interferómetro Virgo, en el Observatorio Gravitacional Europeo cerca de la ciudad italiana de Pisa, los científicos intentan detectar estas ondas.

Federico Ferrini es el director del Observatorio:

“Estamos aquí, cerca de este túnel que tiene tres kilómetros de longitud. Tenemos dos túneles, perpendiculares el uno del otro, y en cada uno de ellos hay una luz que brilla y que va desde el edificio central hasta el final de la torre. Allí se refleja la luz y vuelve al edificio central. El objetivo de esta enorme infraestructura es detectar ondas gravitacionales”.

En teoría, si una onda pasara por la Tierra estiraría los túneles, cambiando el tiempo que tarda la luz en recorrer su camino entre los espejos. Y eso puede ser detectado.

Giovanni Losurdo, líder del proyecto VIRGO, nos da más detalles:

“Este es el núcleo del detector, es el lugar donde los dos rayos láser brillan combinados y son detectados justo aquí. Éste es el lugar en el que vemos si una onda gravitacional ha pasado por nuestro detector. No es algo muy grande, en realidad el nivel de estiramiento es muy muy pequeño. Es del tamaño de una milésima parte de un protón”.

Estudiar el universo con las ondas gravitacionales proporcionaría muchísima información nueva. La mayoría procedente de catástrofes, como colisiones de agujeros negros, cuyas ondas son completamente diferentes a las de la radiación electromagnética. Es como poner sonido a nuestra imagen del Universo.

“Las frecuencias de coalescencia de estrellas compactas entran en el campo de la audio frecuencia, es decir, que las podríamos escuchar. Cuando se detectaron y se grabaron esas señales las podíamos oír”, explica Jean-Yves Vinet, portavoz del proyecto VIRGO.

Pero para capturar la vibración de una onda gravitacional los espejos del observatorio tienen que estar completamente estáticos. En nuestra Tierra, siempre en movimiento, no es algo fácil de conseguir.

“Luchamos contra las fluctuaciones térmicas, los ruidos sísmicos y obviamente contra los camiones y los ferrocarriles. ¡Es la típica misión del director!”, dice Federico Ferrini.

Una de las formas de evitar los ruidos de la Tierra es realizar los experimentos en el espacio. La misión de laESA, LISA, prevista para dentro de 20 años, colocará espejos ampliamente separados para mejorar la sensibilidad de las mediciones.

“LISA es la Antena Espacial de Interferometría Láser. Es una constelación de tres satélites que están a una distancia de un millón de kilómetros. Medimos la distancia entre dos de los brazos, muy parecida a la de la Tierra, y comparando la longitud de los brazos medimos las señales de las ondas gravitacionales”, explica Paul McNamara.

El trío de satélites, conectados por un rayo láser perfectamente alineado, seguirá a la Tierra a una distancia calculada para equilibrar las fuerzas gravitacionales.

“Cuando LISA sea lanzada y esté operativa será la mayor constelación artificial creada por el hombre, en el sentido de que los millones de kilómetros que separan los satélites será como dos veces y media la distancia a la Luna. Medimos la distancia entre los satélites en picómetros, que es una centésima parte del tamaño de un átomo, sobre un millón de kilómetros”.

La misión tiene como objetivo demostrar este concepto el año que viene y se espera que el observatorio LISAesté listo para 2034. Estamos a preparados para escuchar la sinfonía cósmica de las estrellas de neutrones hasta los primeros ecos del Big Bang.
Fuentes: euronews

4 de abril de 2014

Los universos múltiples ya aparecen en un texto en latín del siglo XIII

BOWLER
Una simulación informática moderna muestra una sección transversal de dos dimensiones de las esferas celestes que se producen en un proceso sugerido por el erudito del siglo XIII Robert Grosseteste
Este antiguo documento, llamado «De Luce», de Robert Grosseteste, muestra una idea sorprendentemente parecida al Big Bang y la posibilidad de que nuestro Cosmos no sea el único
La idea de que el Universo que conocemos no es el único, sino que puede ser uno entre muchos otros ha intrigado a los cosmólogos modernos desde hace algún tiempo, siempre con una gran polémica. Mientras unos pocos son partidarios de esta posibilidad, otros la rechazan por completo. Pero parece que este concepto de multiversoya pudo ser un tema de estudio en la Edad Media, según sugiere un texto en latín del siglo XIII.

Un equipo de científicos británicos ha llevado a cabo un estudio sobre este texto antiguo, llamado «De Luce», en el que se han encontrado indicios de que el filósofo inglés que lo escribió en 1225 ya jugaba con conceptos similares a los del multiverso. Se trata de Robert Grosseteste, considerado como «una de las mentes más deslumbrantes de su generación, alabado por sus sucesores como líder genio, teólogo, político y matemático».

Para descubrir las ideas de este filósofo, que las plasmó en el texto como si fueran ecuaciones matemáticas modernas, los investigadores utilizaron un ordenador para resolver estas ecuaciones, y para ver si eran capaces de ilustrar el Universo como Grosseteste lo había imaginado.

En esa época, el modelo cosmológico dominante fue el desarrollado porAristóteles, quien postuló que había nueve planetas (llamados esferas), una dentro de la otra, con el planeta Tierra en el centro. En «De Luce», Grosseteste supone que el Universo nació de una explosión que empuja todo, la materia y la luz, a partir de un solo punto, una idea que es sorprendentemente similar a la moderna teoría del Big Bang .

«Al principio, la materia y la luz estaban vinculados entre sí. Pero la rápida expansión llevó finalmente a un 'estado perfecto', con la cristalización de la luz-materia y la formación de la esfera exterior -el llamado 'firmamento'- del cosmos medieval», escribió el filósofo británico.

Además, asume que la materia cristalizada también irradiaba una luz especial, a la que llama «lumen». Ésta es irradiada hacia el interior, recolectando la materia «imperfecta» que se encuentra, un comportamiento similar a la forma en que las ondas de choque se propagan en una explosión de supernova.

Por su parte, la materia «perfecta» cristaliza en otra esfera incrustada dentro de la primera y también irradia luz. Eventualmente, en el centro, la materia «imperfecta» restante forma el núcleo de todas las esferas, la Tierra.

Una descripción «exacta»
Después de simular a través del ordenador las ecuaciones expuestas por el antiguo científico, los investigadores descubrieron que el Universo imaginado por Grosseteste podría haberse formado exactamente como él lo describió. «Sorprendentemente, la simulación por ordenador muestra que la descripción de Grosseteste es exacta», ha señalado el autor principal, Richard Bower.

«Los resultados nos dan una apreciación mucho más profunda de la ciencia en el siglo XIII», ha añadido. A su juicio, este estudio, aceptado en las actas de Royal Society A, demuestra que la comunidad científica moderna había «subestimado por completo la profundidad del argumento lógico en la Edad Media».

A pesar de este gran hallazgo, el razonamiento de Grosseteste tiene también sus fallos. Uno de ellos es que su teoría sólo funciona si hay el número correcto de las esferas celestes y si están correctamente ordenadas, lo que ocurre sólo si hay puntos de partida muy específicas. «Por sí solas, las leyes de Grosseteste no son suficientes para producir el Universo en el que pensó que vivía», ha apuntado Bower.

De hecho, el filósofo medieval se dio cuenta de este problema. Para hacer frente a ello, añadió una razón de más para explicar por qué había «exactamente nueve esferas celestes más una imperfecta Tierra», una explicación similar al razonamiento aplicado en la cosmología moderna.

Hoy en día, las leyes de la mecánica cuántica y la relatividad general se utilizan para explicar el origen del Cosmos, pero no nos dicen la cantidad de materia normal, la materia oscura y la energía oscura en el Universo. «Para explicar esto, los cosmólogos a menudo apelan a alguna nueva teoría, como una teoría de la supersimetría, por ejemplo», ha explicado Bower.

En otras palabras, los modelos actuales trabajan para sólo ciertos valores específicos, y si los valores son elegidos al azar, la explicación falla. Así, para satisfacer estas condiciones, algunos físicos sugieren que existe un multiverso, de manera que, cualquier resultado puede explicarse si no en la nuestra, en un universo vecino.

De la misma manera, si los parámetros en el modelo de Grosseteste se modifican, habrá un número diferente de esferas alrededor de la Tierra. Y aunque «De Luce» nunca menciona el término multiverso, Bower cree que el filósofo «parece darse cuenta de que el modelo no predice una solución única, y que hay muchos resultados posibles (..) Él tiene que escoger un Universo de todas las posibilidades», concluye.


Fuentes: ABC.es

26 de marzo de 2014

¿Quién descubrió el Big Bang?

Radiación de fondo de microondas, la prueba que confirma la teoría del Big Bangnoticias

- Un sacerdote católico teorizó sobre su existencia en los años 20 del siglo XX
- El equipo del físico George Gamow hizo los desarrollo matemáticos
- En 1968 se descubrió la primera evidencia palpable que confirma la teoría

Fue un sacerdote católico y astrónomo, el belga George Lamaître, el primero que hipotetizó en 1927 con la posibilidad de que el universo estaba comprimido en un pequeño punto, el ‘átomo primordial’, que en un momento dado se expandió y dio lugar a todo lo que conocemos ahora, incluido el espacio y tiempo. Él llamaba a este principio de los tiempos el ‘día sin ayer’.

Tan solo un par de años después, el astrónomo estadounidense Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan de nosotros a gran velocidad. También observó que cuanto más lejos están de nosotros más rápido se alejan. Tras analizar los datos concluyó que el universo se expande de manera uniforme. Esto significa que en algún instante del pasado todas las galaxias del universo estaban amontonadas en el mismo lugar al mismo tiempo.

Un par de décadas más tarde, en 1948, el físico de origen ruso George Gamow, quien hizo, junto a sus colaboradores estadounidenses Ralph Alpher y Robert Herman, losdesarrollos matemáticos pertinentes para dar forma de teoría científica a esta idea.

El modelo de Gamow empezaba una fracción de segundo después del Big Bang. Según sus cálculos en ese momento el universo tenía una temperatura de 10 billones de grados y era una sopa primigenia la denominó hílem, término que ya usaban los filósofos de la antigua Grecia. Estaría compuesta de fotones, neutrones, protones y electrones libres bañados por una potente radiación electromagnética.

Según los cálculos del equipo, la primera luz surgió cuando la temperatura disminuyó, circunstancia que permitió a los fotones, viajar. Esto sucedió cuando el universo era ya un bebé y tenía poco más de 380.000 años de edad. Calcularon que la temperatura del universo entonces sería de 270 grados Celsius bajo cero lo que corresponde a un radiación de muy baja energía, en el rango de las microondas.

Gamow acertó en casi todo, pero no en cómo formación de los elementos químicos. Este físico creía que los elementos químicos se formaron durante los primeros minutos de vida del universo. Erró. Su colaborador Alpher calculó que la etapa de síntesis de elementos duró poco más de 20 minutos y que le 99% de los elementos que se formaron eran helio e hidrogeno. El resto eran trazas de litio y berilio.

El resto de los elementos químicos se formaron millones de años después en el interior de las estrellas. Esto lo descubrió el astrofísico Fred Hoyle, un buen amigo de Gamow pero a la vez uno de los mayores enemigos de su teoría del Big Bang, que a su vez, paradójicamente acuño el nombre sin pretenderlo. Le parecía ridícula en cierta ocasión la describió con desprecio usando las palabras ‘Big Bang’. Tanto gancho tuvo la descalificación que se convirtió en el nombre oficial.

Una trompetilla para escuchar el eco del Big Bang
La confirmación observacional de esta teoría del llegó en 1965 con el descubrimiento de esa radiación de fondo de microondas, que hoy en día conocemos como ‘el eco del Big Bang’, que predijo el equipo de Gamow. La descubrieron los físicos Arno Penzias y Robert Wilson por casualidad, cuando estaban trabajando en otra cosa que no tenía nada que ver. Recibieron por ello el Nobel de Física en 1978.

Estaban trabajando en desarrollar el primer satélite de comunicaciones para conectar zonas de la Tierra muy alejadas unas de otras. Para ello, pusieron en órbita unminisatélite con forma de bola de metal. Enviaban una señal al satélite con una fuerte antena situada en Nueva Jersey, en Holmdel, que tenía forma de trompetilla. La llamaban 'el Cuerno de Holmdel'. La señal rebotaba en el satélite y era recogido por otra antena, que estaba en California.

Tras el experimento querían reciclar el cuerno. Querían usar la antena a modo de radiotelescopio, para captar ondas de radio. Así que se pusieron manos a la obra, buscaron todas las posibles fuentes de ruido que pudieran afectarlo, para eliminarlas, para que así la detección fuera más nítida. Pero había una débil señal de microondas que no conseguían hacer desaparecer y que no sabían de dónde venía.

Estuvieron buscando todo tipo de posibles fuente de las ondas, incluso a llegaron a pensar que la culpa era de los excrementos de las palomas, a las que les encantaba la trompetilla para anidar. La limpiaron a conciencia, pero nada ahí estaba la débil señal de microondas, siempre con la misma intensidad.

Se lo comentaron a un compañero, que les sugirió que consultaran con Robert Dicke y James Peebles, cosmólogos de la Universidad de Princeton. Ellos estaban construyendo un detector para capturar la radiación de microondas del Big Bang. Penzias les llamó para consultarles qué diantres era aquél ruido. Cuando Dicke colgó el teléfono le dijo a sus compañeros: "Chicos, se nos han adelantado".


Fuentes: Rtve.es

18 de marzo de 2014

Los 'ecos' del Big Bang prueban "el mismísimo comienzo del Universo" para los científicos



- Los científicos creen que se podrá conocer antes el origen del Universo
- Se confirma la teoría de que el Universo creció en una fracción de segundo
- Otros proyectos, como el español Quijote o Planck corroborarán el hallazgo
- La teoría y el experimento merecerían el Nobel de Física, según los científicos


El hallazgo que hizo público este lunes el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (CFA) de Estados Unidos, la evidencia de haber observado las primeras ondas que se generaron tras el Big Bang -la gran explosión que dio origen al Universo- era una confirmación de las teorías en la que diversos equipos de todo el mundo han estado trabajando los últimos 30 años.

Los tres científicos consultados por TVE coinciden en manifestar, a la espera de que haya una confirmación definitiva de otros grupos de investigación, que estas ondas gravitacionales son "el mismísimo comienzo del Universo" y en que se "abre una ventana" para conocer cómo era el fondo, las características y propiedades de la física en el momento tras el Big Bang.

¿Qué se ha descubierto?
Como ha explicado el investigador del Departamento de Astrofísica de la UCM, Jesús Gallego, los científicos del CFA han detectado por primera vez en la historia la "huella' que habrían dejado las ondas gravitacionales generadas en la explosión original que dio lugar al Universo" y han obtenido pruebas de esa observación.

Gallego ha señalado que los científicos suponen que el Universo se formó mediante una gran explosión -lo que se conoce como la teoría del Big Bang-.

Asimismo, existía una teoría conocida como inflación cósmica, propuesta por primera vez por el físico Alan Guth e independientemente por Andrei Linde, Andreas Albrecth y Paul Steinhardt, según la cual el Universo pasó de tener un tamaño de un átomo a un tamaño muchísimo mayor -como de un balón de fútbol- en una fracción mínima de segundo.


Imagen de las ondas gravitacionales obtenidas por el equipo del Centro de Astrofísica Harvard-SmithsonianCFA


Se confirma la teoría de que el Universo creció enormemente en una fracción de segundo
La observación realizada con el telescopio de microondas BICEP2, ubicado en el Polo Sur, ha permitido obtener la evidencia observacional que se acaba de presentar.

Tras el Big Bang quedó un remanente en forma de luz. Como ha señalado Juan García Bellido, profesor de Física Teórica de la UCM e investigador del CSIC: "Esta luz tiene unas propiedades: temperatura y polarización. El patrón observado en la polarización del fondo de radiación indica que en el Universo primitivo se generaron unas ondas gravitacionales que han dejado esa señal y es lo que se ha visto".

Por su parte, el director del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), Rafael Rebolo, destaca que el experimento llevado a cabo revela una "propiedad importante" de las microondas, es decir, de la "radiación que nos llega del fondo del Universo y que lo inunda".

"Es una nueva descripción física de las leyes que conocemos en la naturaleza, excepto la fuerza de la gravedad, que aún no se puede combinar con las fuerzas restantes, que son las nucleares y electromagnéticas", ha rematado Rebolo.
El fondo de radiaciación de microondas

Los científicos estadounidenses han llevado a cabo sus observaciones con el telescopio de microondas BICEP2. Este ha estado "midiendo con mucho detalle el fondo de radiación de microondas que baña todo el Universo y que es el resultado del Big Bang", ha explicado Jesús Gallego, quien aclara que "cuando se estudia con mucho detalle esta radiación de fondo, se encuentran unas ligeras oscilaciones".

Estas variaciones, continúa Gallego, serían el resultado de unas ondas gravitacionales que se generaron en el momento de la gran explosión. De comprobarse su presencia, se tendría la evidencia de que efectivamente el Universo pasó por una fase inflacionaria.

El telescopio BICEP2 ha obtenido resultados de observación con un rango milimétrico

Las observaciones se han realizado desde el Polo Sur para aprovechar que hay seis meses de noche y que la zona es muy pobre en vapor de agua. Además, el BICEP2 ha conseguido unos resultados con una nitidez y calidad muy alta con un rango milimétrico.

El director del IAC ha explicado que el experimento Quijote, que están llevando a cabo en Tenerife, tiene el mismo objetivo que el proyecto de EE. UU., pero en un rango de centímetros. Rebolo ha indicado que en los próximos meses, otros proyectos, también Quijote o Planck, van a intentar corroborar el hallazgo.

En este sentido, el investigador ha indicado que es importante combinar resultados obtenidos en distintos hemisferios "porque se acabará teniendo una información muy completa de lo que pudo ser el fenómeno de ondas gravitacionales primigenias".

Hallazgo merecedor del Nobel de Física
Los tres investigadores tampoco han dudado en afirmar que tanto la teoría como el experimento son merecedores del Premio Nobel de Física, para 2015 o 2016.

A juicio del profesor García Bellido se podrían plantear perfectamente dos galardones: "Uno al equipo observacional, más experimental, ya que ha requerido un desarrollo tecnológico complicado y les ha llevado una década. Por otra parte, al desarrollo teórico" que se predijo en la década de los 80 del siglo XX.

Estamos  viviendo una época dorada de la cosmología


Para el profesor de la UCM, Jesús Gallego, estamos viviendo una "época dorada de la cosmología". "En una década, gracias a los grandes avances observacionales, estamos obteniendo unos resultados muy precisos de la evolución del Universo", ha concluido.


Fuentes: Rtve.es