¿Qué es un agujero negro? 8 claves para comprender uno de los mayores misterios del universo.

¿Cuántos tipos hay? ¿Toda estrella es un agujero negro en potencia? Cuál es el rol que tuvieron Albert Einstein y Stephen Hawking . 

Roberto Emparan, físico e investigador responde las preguntas más frecuentes.

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Son uno de los objetos más misteriosos y sugerentes del Universo… pero ¿qué son  exactamente los agujeros negros? Por qué fascinan tanto a los científicos y no científicos, a qué se debe su particularidad gravitacional y en qué lugar del universo se encuentran. 

Aquí algunas respuestas a uno de los grandes misterios de la astronomía que dio Roberto Emparan, físico e investigador de ICREA (Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados) del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona.

1. ¿Qué es un agujero negro?

Un lugar del espacio de donde nada puede escapar, ni siquiera la luz.

2. ¿Por qué no todas las estrellas se convierten en agujeros negros?

Tan solo forman agujeros negros las estrellas muy masivas. Cuando agotan su combustible al final de su vida, colapsan sobre sí mismas de forma catastrófica e imparable y en su desplome forman un pozo en el espacio: un agujero negro.

Si no son tan masivas, la materia de la que están hechas puede detener el colapso y formar una estrella moribunda que apenas brilla: una enana blanca o una estrella de neutrones.

3. ¿Cuántos tipos de agujeros negros hay?

Los agujeros negros se distinguen por su tamaño. Los estelares son los que tienen masas comparables a la del Sol y radios de decenas o cientos de kilómetros.

Aquellos cuyas masas son millones o hasta miles de millones de veces la masa del Sol, son los agujeros negros supermasivos de los núcleos de las galaxias.

También es posible que existan -pero todavía no se han detectado- agujeros negros intermedios, de centenares de miles de masas solares, y agujeros negros primordiales, formados al comienzo del Universo, con masas que podrían ser muy pequeñas.

4. ¿Por qué nada puede escapar de un agujero negro?

La fuerza de su gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de su atracción. Y si la luz, que es lo que más rápido viaja en nuestro Universo no puede salir, entonces nada podrá hacerlo.

Imágenes de los campos magnéticos de un agujero negro

5. ¿Los agujeros negros pueden estar ubicados en cualquier lugar del Universo?

Sí. Creemos que en la mayoría de las galaxias hay un agujero negro supermasivo en su centro y centenares de miles de agujeros negros estelares.

El agujero negro conocido más cercano a la Tierra se halla a unos 3.000 años-luz de nosotros.

6. ¿Qué es el horizonte de sucesos?

El borde del agujero negro, el límite más allá del cual es imposible ver nada, ni escapar de él si uno lo cruza.

7. ¿Quiénes son los científicos que más han contribuido a saber sobre los agujeros negros?

Albert Einstein formuló la teoría que los predice, aunque él nunca llegó a entenderlos ni aceptarlos. Karl Schwarzschild fue el primero en hallar una solución de las ecuaciones de Einstein que describe un agujero negro (si bien él murió antes de que esto se entendiese). John Wheeler los popularizó y les dio el nombre más acertado de la historia de la física. Stephen Hawking describió sus propiedades y nos dejó un paradoja al intentar conjugar los agujeros negros con la física cuántica.

8. ¿Por los agujeros negros qué fascinan más allá de a los científicos?

Los agujeros negros combinan de forma única elementos que todos podemos compartir: la fascinación de lo absoluto en esas prisiones de oscuridad total, incondicionales y definitivas; la intriga sobre el misterioso destino de lo que entra en ellos; la dificultad casi imposible de entender qué le sucede al tiempo en el agujero negro. Y además, todo esto con un nombre que es el mayor acierto comercial de la ciencia: científicamente apropiado, breve, sencillo, y hasta un punto sexy.

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Imagen de portada: Los agujeros negros, uno de los mayores misterios del universo

FUENTE RESPONSABLE: Página 12. Argentina.Por Roberto Emparan, físico e investigador de ICREA (Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados) del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona.

Astronomía/Ciencia/Universo/Agujeros negros

La audaz teoría de un «antiuniverso» donde el tiempo corre hacia atrás (y cómo resuelve varios enigmas del cosmos).

Pero, ¿qué pasa si éste universo es solo el gemelo de otro universo que se formó al mismo tiempo en ese punto y se ha ido expandiendo en la dirección opuesta?

Esa es la audaz propuesta que recientemente publicó un grupo de cosmólogos del Instituto Perimetral de Física Teórica en Canadá.

Y van más allá.

En ese antiuniverso que proponen, como avanza en dirección opuesta al nuestro, el tiempo también corre en el sentido contrario.

Esta hipótesis, por compleja que parezca, es un intento de sus autores de explicar de forma más sencilla y «económica», varios misterios del cosmos, entre ellos la enigmática materia oscura.

PERIMETER INSTITUTE. Ese gráfico ilustra el modelo del universo y su imagen espejo que surge a partir del Big Bang.

Al otro lado del espejo

Hay dos conceptos clave para entender la idea de un antiuniverso.

El primero tiene que ver con el Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo y las fuerzas que las hacen interactuar entre ellas.

Según el Modelo Estándar, siempre que surge una partícula de materia, surge también su contraparte de antimateria, una partícula idéntica pero con distinta carga.

Eso quiere decir que durante el Big Bang se produjo la misma cantidad de materia y antimateria.

Y el segundo concepto es el de simetría.

En cosmología, este principio indica que cualquier proceso físico se mantiene igual incluso si el tiempo corre hacia atrás, si se invierte el espacio, o si las partículas se reemplazan por antipartículas.

GETTY IMAGES. Con base en esos dos principios, la analogía que podría hacerse es que, así como existe un universo, se podría esperar que exista un anti universo simétrico al que conocemos.

Simetría

En un reciente estudio del Instituto Perimetral de Física Teórica, los autores analizaron un tipo de simetría llamada CPT, las iniciales de carga, paridad y tiempo.

Esa simetría indica que si se invierten las cargas, la imagen y el tiempo de una interacción de partículas, esa interacción se comportará de la misma manera.

Entonces, esa simetría que aplica a las partículas, según los autores del estudio, también podría aplicarse al universo como un todo, con lo cual se abre la posibilidad de un universo simétrico.

«El universo en su conjunto es simétrico CPT», escriben los autores en su investigación.

Bajo esa premisa, el Big Bang es un punto de partida en el que origina el universo y su imagen espejo.

«Sugerimos que el universo antes del Big Bang es el ‘antiverso’ del universo después del Big Bang», dicen los autores.

Espejo

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY

¿Cómo es ese antiuniverso?

Latham Boyle, uno de los coautores del estudio, advierte que no tiene certezas sobre la hipótesis del antiuniverso y que sus propuestas deberán ser comprobadas experimentalmente.

Pero cree que sus cálculos le dan algunas pistas.

«Hasta el momento, creemos que el antiverso es una genuina imagen espejo reflejada en el tiempo, con partículas y antipartículas intercambiadas», dice Boyle en conversación con BBC Mundo.

Según esa visión, ese antiverso no es un universo independiente, sino un mero reflejo de nuestro universo.

«Tenemos un ‘anti yo’ en el otro universo, pero no es independiente», dice Boyle.

«Si decides desayunar huevos, tu versión del antiverso no puede elegir desayunar tocineta».

«Si desayunas huevos, él tendrá que desayunar antihuevos».

Reflejo

FUENTE DE LA IMAGEN -GETTY.¿Vivimos en el universo o en el antiverso?.¿Y qué pasa con el tiempo en el antiverso?

Según la propuesta de Boyle y sus colegas, el Big Bang es como un espejo que no solo invierte la imagen, sino también la dirección del tiempo.

En ambos lados del universo el tiempo avanza alejándose del Big Bang, solamente que en un lado la flecha del tiempo va hacia la derecha, y en el otro va hacia la izquierda.

«Cada lado del universo cree que es perfectamente normal», dice Boyle. «Ambos creen que su tiempo está avanzando hacia adelante».

«Desde nuestra perspectiva, en el antiverso el tiempo avanza hacia atrás, pero para ellos somos nosotros los que vamos al revés».

Esa idea de Boyle encierra otra posibilidad alucinante: quizás seamos nosotros quienes estemos en el antiuniverso y no lo sepamos.

Y otra pregunta que quizás te estás haciendo: ¿es posible viajar a ese antiuniverso?

«No podemos cruzar al otro lado del espejo», dice Boyle. «Para eso tendría que ser posible viajar al pasado».

Es decir, habría que viajar a través del espacio-tiempo, cruzar la singularidad del Big Bang y salir al otro lado.

Tiempo

FUENTE DE LA IMAGEN -GETTY IMAGES

Soluciones minimalistas

Pero más allá de estas ideas que parecen ciencia ficción, el trabajo de Boyle y sus colegas también propone soluciones a problemas más prácticos de la física y la cosmología.

Su propuesta ofrece visiones desafiantes sobre tres conceptos fundamentales de la cosmología: la materia oscura, la inflación después del Big Bang y las ondas gravitacionales.

La materia oscura es un misterioso ingrediente que compone el 25% del universo, pero hasta ahora nadie ha podido observar qué es o de qué está hecho.

La materia oscura, sin embargo, sí que se puede notar por la influencia gravitacional que ejerce sobre el cosmos.

Durante años, los científicos han propuesto varias teorías para explicar qué es la materia oscura, pero aún nadie tiene una respuesta convincente.

Algunas de las posibles respuestas sostienen que la materia oscura está hecha de una partícula que aún no conocemos, es decir, que está por fuera del Modelo Estándar.

El estudio de Boyle, sin embargo, ofrece una repuesta «más económica» al enigma de la materia oscura.

Modelo Estándar

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY. El Modelo Estándar describe las partículas fundamentales de las que está hecho el universo.

Su propuesta es que para explicar la materia oscura no es necesario imaginarse nuevas partículas.

En cambio, Boyle considera que la respuesta puede ser que la materia oscura esté hecha de «neutrinos diestros», una variedad de los neutrinos, un tipo de partículas que sí son parte del Modelo Estándar.

Aún no se ha comprobado que existan los «neutrinos diestros», pero según Boyle, muchos científicos concuerdan en que pueden ser parte del Modelo Estándar.

De esa manera, Boyle se ahorra el esfuerzo de especular con nuevas partículas y encuentra la respuesta en las leyes de la física que ya conocemos.

Hasta ahora, los neutrinos que se conocen son «zurdos», en referencia a la dirección en la que giran.

Pero en un universo simétrico, se esperaría que también existiera un neutrino diestro, es decir, un antineutrino, según indica el astrofísico Paul Sutter, en un artículo del portal Live Science en el que reseña el estudio de Boyle.

Estos neutrinos diestros serían mayormente invisibles y solo se podría detectar su presencia a través de la gravedad.

Materia oscura

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY. La materia oscura forma gran parte del universo, pero nadie sabe de qué está hecha.

«Una partícula invisible que inunda el universo y solo interactúa a través de la gravedad se parece mucho a la materia oscura», explica Sutter.

Joseph Formaggio, físico que investiga el rol de los neutrinos en la cosmología, dice que le parece interesante la propuesta de Boyle para explicar la materia oscura.

«Me gusta su modelo minimalista», dice a BBC Mundo Formaggio, quien no estuvo involucrado en la investigación.

«Usualmente en física de partículas se pueden explicar muchos fenómenos introduciendo nuevas partículas, interacciones y campos, con lo cual es fácil perderse».

«Pero esta investigación tiene otro enfoque, no añaden nada más allá de lo que ya hemos observado», concluye Formaggio, quien dirige la División de Física Experimental Nuclear y de Partículas en el Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Formaggio se refiere a que la idea de los neutrinos diestros es muy común, aunque no se sepa si existen.

«Son una partícula nueva, en pero en realidad no lo son», dice entre risas.

Ondas gravitacionales

FUENTE DE LA IMAGEN – GETTY  IMAGES. Las ondas gravitacionales viajan por el espacio-tiempo como las ondas en un lago.

Ni inflación, ni ondas gravitacionales

Finalmente, el estudio cuestiona la existencia de la inflación cosmológica y las ondas gravitacionales primordiales.

El modelo de Boyle cuestiona que tras el Big Bang haya ocurrido un periodo en el que el universo se expandió rápidamente, un concepto conocido como inflación.

Esa inflación, a su vez, pudo haber creado unas ondas gravitacionales primordiales, que son ondulaciones que viajan en el tejido del espacio-tiempo, como las ondas que genera una piedra lanzada en un lago.

La propuesta de Boyle sostiene que en vez de inflación, la materia del universo se expandió de manera menos forzada, sin necesidad de una «época inflamatoria».

Entonces, según este modelo, si no hubo inflación, tampoco hubo ondas gravitacionales primordiales.

En 2015 fueron detectadas ondas gravitatorias por primera vez, Boyle, sin embargo, advierte que estas corresponden a eventos muy posteriores al Big Bang, por lo tanto no son ondas gravitacionales primordiales.

Imagen de portada:GETTY IMAGES.La imagen más común que tenemos del Big Bang es que a partir de un punto surgió un universo que se ha ido expandiendo.

FUENTE RESPONSABLE: BBC News Mundo. Por Carlos Serrano. Mayo 2022.

Ciencia/Universo/Espacio exterior/Teoría Antiuniverso

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE 2/2

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Las ecuaciones de Einstein permiten los atajos en el continuo espacio-tiempo.

«Para hablar de los agujeros de gusano tenemos que recurrir, además de a la geometría, a algo aún más perverso llamado topología. Supongamos que tengo una hoja de papel y que la enrollo para darle forma de cilindro. Si inicialmente hubiese dibujado un triángulo en la hoja de papel sus ángulos después de enrollarla para constituir con ella un cilindro continuarán sumando 180 grados. Esto me está indicando que este espacio parece curvo porque lo he metido en un espacio tridimensional, que es el que tengo en mi cilindro. Lo más curioso es que puedo hacer una cosa todavía más perversa: convertir el cilindro en una rosquilla, cerrándolo», nos explica Álvaro.

«Al hacerlo me daré cuenta de que ahora tiene un agujero, y este orificio es importante porque es una propiedad topológica del objeto con el que estamos trabajando que no puedo borrar. Es obvio que hay una diferencia importante entre espacios planos y espacios como el de nuestra rosquilla, que, a pesar de ser planos, tienen agujeros. Los agujeros de gusano tienen mucho que ver con esto. Si tomo de nuevo una hoja de papel, que es un espacio plano, y le dibujo dos puntos separados por una cierta distancia, de manera que representen dos puntos del espacio-tiempo, puedo doblarlo con el propósito de que un punto quede encima del otro».

«Ahora dos puntos que estaban muy alejados en el espacio-tiempo resulta que están muy cerca, uno encima del otro. Si cojo una aguja y hago un agujero en la hoja para que un punto llegue al otro habré construido una especie de puente entre ellos. Desde un punto de vista geométrico esto es un agujero de gusano, de modo que se trata de un objeto que pone en contacto cercano dos puntos que inicialmente podían estar muy distantes en el espacio-tiempo. En realidad lo que he hecho es darle una topología nueva, de modo que mi espacio-tiempo ya no tiene una topología sencillísima; tiene una más complicada».

«Si ahora extiendo el plano de nuevo lo que sucederá es que el agujero de gusano se transformará en una especie de asa, y esta asa tiene un agujero. Todas las ideas en las que podemos indagar acerca de los agujeros de gusano tienen que ver con estas topologías complicadas en las que hay asas y agujeros. La teoría de la relatividad general consiste en una ecuación fundamental que todo el mundo ha visto en algún lugar, y esta ecuación tiene varias soluciones. Precisamente, algunas de estas soluciones describen los agujeros de gusano, y han sido comprobadas con mucha precisión, pero siempre localmente. Alrededor de un punto. Hasta ahora los físicos no hemos podido comprobar las soluciones de la ecuación que tienen que ver con estos espacios que conectan puntos a gran distancia».

José Luis recoge el testigo de Álvaro recordándonos la descomunal cantidad de energía que necesitamos para acelerar un objeto macroscópico con el propósito de que alcance una velocidad cercana a la de la luz. Solo así podríamos observar un desfase temporal claramente perceptible:

«La fórmula que describe este fenómeno requiere que para que el retraso temporal sea apreciable te acerques mucho a la velocidad de la luz. Y hacerlo con un objeto material y macroscópico es muy difícil porque necesitas unas energías bestiales. Ningún objeto con estas características consigue acercarse a la velocidad de la luz excepto cuando tienes dos agujeros negros que están a punto de colisionar, o una estrella de neutrones. Pero son sistemas muy extremos. Además, cuando desarrollas la teoría te das cuenta de que esa velocidad absoluta es también una velocidad límite. Para alcanzar la velocidad de la luz necesitas energía infinita».

«Esto quiere decir que cada vez cuesta más acelerar un objeto, de manera que el último 1% es mucho más costoso que el primer 1%, por lo que la velocidad de la luz establece un límite para los objetos con masa. Lo interesante es que si pudieses enviar una señal de información más rápido que la velocidad de la luz la teoría nos dice que otro observador que se está moviendo con una cierta velocidad respecto a ti podría verlo invertido en el tiempo. Podría ver que la información va hacia atrás en el tiempo. Este fenómeno tiene una consecuencia muy significativa: si fuésemos capaces de superar la velocidad de la luz podríamos enviar señales al pasado», puntualiza José Luis.

El experimento Muon g-2 encuentra fuertes evidencias de una nueva física – Vídeo Dailymotion

«En este contexto el método obvio de enviar señales al pasado, o la forma ‘pobre’ de viajar al pasado debido a que si no puedes hacerlo tú al menos podrías enviar una señal para que ocurra algo que te afecte, requeriría superar la velocidad de la luz. El problema es que la teoría no nos permite hacerlo utilizando este método de ‘fuerza bruta’ debido a que, como hemos visto, necesitamos energía infinita. Todo lo que acabamos de ver describe el funcionamiento del espacio-tiempo normal y corriente, que es plano y tiene una geometría trivial en la que los triángulos rectángulos satisfacen el teorema de Pitágoras».

«Lo que sucede es que cuando tienes campos gravitacionales muy intensos el espacio se deforma, por lo que nos podemos preguntar si ese grado de deformación puede ser tan radical para crear atajos que te permitan ir de un sitio a otro más rápido. Incluso es razonable preguntarse si esos atajos pueden llevarnos al pasado. Estas ideas son muy especulativas, pero se apoyan en unas soluciones de las ecuaciones de Einstein que lo permiten. El problema es que esta propuesta no puede ser utilizada para escribir el guion de una película de ciencia ficción que sea interesante».

«De todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que sugieren la aparición de un bucle temporal que puede ser utilizado por una partícula para regresar al pasado se desprende que la partícula olvida que viene del futuro. Son unas soluciones tan especiales, tan cristalinas, que si las tocas un poco se desmoronan. Son como un castillo de naipes. De esta forma, ninguna solución de las ecuaciones permite que la partícula haga algo diferente más allá de repetirse a sí misma, como, por ejemplo, recordar que viene del futuro gracias a su propio mecanismo interno, debido a que cada copia tiene una energía ligeramente diferente. La partícula es distinta cada vez que recorre el bucle».

«La energía de cada copia de la partícula curva el espacio de una forma ligeramente diferente, y al hacerlo el bucle se desmorona porque ya no estamos frente a un fenómeno periódico. De alguna forma es como si el bucle no se cerrara. Es como si tienes un rollo de papel higiénico que está constantemente enrollándose porque en cada vuelta es ligeramente diferente. No lo puedes pegar y decir que es el mismo. En definitiva, todas las soluciones de las ecuaciones de Einstein que permiten la existencia de estos objetos, conocidos como curvas temporales cerradas, que es lo más próximo que tenemos a un viaje en el tiempo, provocan que la partícula o el objeto que viaja se esté repitiendo a sí mismo continuamente», concluye José Luis.

Los agujeros de gusano no sirven para viajar al pasado

José Luis continúa su explicación invitándonos a adentrarnos en el inquietante mundo de las paradojas desencadenado por la posibilidad de viajar a nuestro pasado:

«Lo que hemos visto hasta ahora no se opone a algunas posibilidades interesantes. Si realmente viajas al pasado te puedes encontrar contigo mismo cuando eras más joven. Te encuentras con una copia de ti mismo, de manera que si decides matarla se produciría una inconsistencia con el hecho de que tú hayas podido venir del futuro. Si todo lo que vas a hacer es periódico, es trivial, como lo que sucede en la película ‘Atrapado en el tiempo, no hay ninguna contradicción. La cuestión es si hay situaciones en las que puedes hacer algo interesante que sea consistente».

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo»

«Una posibilidad sería que al viajar al pasado y encontrarte con tu yo más joven rebusques en tus recuerdos para ver si te acuerdas de haber visto a un tipo que se parecía mucho a ti, solo que parecía más viejo, te llamó la atención, y luego te olvidaste de él. Podrías llegar a recordarlo, hipotéticamente, y esta sería una historia posible y compatible. No ha pasado nada. No hay ninguna contradicción. El recuerdo estaba ahí. Lo habías olvidado, pero lo puedes recuperar», puntualiza José Luis.

«Lo interesante de este tipo de viajes en el tiempo es que no son inconsistentes. Sin embargo, el número de historias que son compatibles y no son inconsistentes es mucho más pequeño si tienes el fenómeno de los bucles debido a que hay miles de maneras de estropearlos. O bien de generar una pequeña perturbación que tenga un efecto futuro que impida que entres en el bucle».

Esta ilustración de Álvaro nos muestra la peculiar topología que adquiere un cilindro si lo cerramos sobre sí mismo. Indagar en la geometría del espacio-tiempo es importante para entender mejor las propiedades de los agujeros de gusano.

«El número de posibles historias consistentes si tienes bucles cerrados en el tiempo es mucho más pequeño que si no los tienes. Y cuanto más complicado sea el sistema más difícil va a ser que sean consistentes con el viaje en el tiempo. Para una partícula elemental puede ser fácil porque es tan simple que hace muy pocas cosas. Básicamente lo único que hace es girar sobre sí misma e ir de un lado para otro. Por esta razón, para una partícula viajar hacia atrás en el tiempo es, en vez de ir de A a B, ir de B a A. Y en vez de girar en el sentido de las agujas del reloj, girar en sentido contrario».

«En cualquier caso, no es la misma sensación que tienes cuando ves que una taza de café se cae de la mesa y se desparrama. Si ves este fenómeno hacia atrás en el tiempo ves una cosa muy rara en la que miles de millones de moléculas se ponen de acuerdo de una forma sincronizada para volver a constituir la taza», argumenta el director del IFT.

«Esta es la razón por la que se cree que si alguna vez se pudiesen formar este tipo de bucles para ser consistentes tendrían que dar lugar a historias como la de la película ‘Atrapado en el tiempo’. El problema es que nadie sabe cómo hacer estas cosas, y no es un problema tecnológico; es posible que las leyes de la física lo prohíban. De hecho, los agujeros de gusano que podemos describir conceptualmente no sirven para viajar al pasado. Al menos con los que trabajamos ahora mismo. Hay algunas construcciones que parecen ser compatibles con las teorías que tenemos, pero en ningún caso son atajos».

«Imaginemos que construimos un agujero de gusano para viajar de aquí a Andrómeda utilizando alguno de los modelos conceptuales que por el momento consideramos correctos. Si viajamos por fuera a la velocidad de la luz tardaríamos en llegar dos millones de años, pero si viajamos por el interior del agujero de gusano tardaríamos más tiempo. No son un atajo. Lo que sí podemos demostrar es que si fuésemos capaces de formar un atajo podríamos utilizarlo para viajar hacia atrás en el tiempo, aunque existen indicios de que esa construcción sería inconsistente. Esto significa que si modificamos el agujero de gusano para intentar que sea un atajo, para acortarlo por dentro, llegará un momento en el que colapsará. Y lo destruiremos».

«El origen de este colapso reside en la necesidad de utilizar energía negativa. Y es un recurso muy difícil de conseguir debido a que las partículas elementales tienen energía positiva si no les haces nada. Esto significa que tienes que colocarlas en unas situaciones muy especiales para que tengan energía negativa en unas zonas muy concretas. Sin embargo, la forma en que se curva el espacio cuando tienes energía negativa concentrada provoca que este sistema tienda a colapsar. Tiende a formarse un agujero negro. Cuando intentas manipular demasiado la energía negativa el objeto se precipita hacia el colapso».

En esta ilustración Álvaro ha recreado la forma en que un agujero de gusano conecta dos regiones del continuo espacio-tiempo que pueden estar extraordinariamente distantes.

«Hay un teorema aún sin demostrar conocido como ‘la conjetura de protección cronológica’, que es una hipótesis formulada por Stephen Hawking, que dice que no hay ningún método físico con energía finita que pueda generar curvas cerradas temporales estables de forma consistente. Actualmente la idea que propone suministrar muchísima energía a una máquina capaz de retorcer de algún modo el espacio-tiempo para formar un bucle, que es como funcionaría una máquina del tiempo, no es posible con energía finita».

«Todos los agujeros de gusano que podemos construir hoy de una manera puramente matemática son del tipo de los que no son atajos. Esto significa que ir por dentro es más largo que ir por fuera, por lo que no son muy útiles. Eso sí, parece que se pueden estabilizar. Otra opción son los agujeros de gusano que descubrieron Einstein y Rosen, conocidos como puente Einstein-Rosen, que unen dos agujeros negros. De alguna forma es como si el interior de dos agujeros negros estuviese enganchado por dentro como si fuesen dos hermanos siameses. El problema es que tampoco podemos hacer cosas divertidas con ellas porque no son atravesables. Son agujeros negros, por lo que podemos entrar por uno, pero no podríamos salir por el otro».

«Hay una conjetura, probablemente acertada, que propone que cualquier intento de construir un atajo real en el espacio-tiempo que podamos transformar en un bucle temporal está condenado al fracaso porque toda la zona colapsaría en un agujero negro antes de lograrlo. No habría una forma físicamente correcta de hacerlo a partir de un estado en el que antes no había un bucle y tienes energía finita para conseguirlo. Actualmente hay físicos teóricos que están intentando demostrar este teorema», concluye José Luis con convicción.

El cine de ciencia ficción (a veces) respeta algunas leyes de la física.

No podía concluir mi conversación con estos dos físicos teóricos dejando escapar la oportunidad de preguntarles si hay alguna película de ciencia ficción que les parece razonablemente respetuosa con las leyes de la física. Y sí, como sospechaba, las hay. De hecho, las que nos proponen son algunas de las que los entusiastas de este género cinematográfico más hemos aclamado durante los últimos años. Lo que nos cuenta José Luis es muy interesante:

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Todo lo que sucede en la parte final, cuando el protagonista entra en el interior del agujero negro, es una pura elucubración. No obstante, utiliza un lenguaje que no es del todo trivial gracias en gran medida al asesoramiento de Kip Thorne».

«Yo creo que la película que está mejor hecha es ‘Interstellar’. Hay partes muy bien calculadas, aunque otras no tanto»

«Hay muchas partes de la película que están muy bien calculadas, aunque otras no tanto, como, por ejemplo, las fuerzas de marea que actúan sobre el planeta que está sometido al intenso campo gravitacional del agujero negro. Si asumimos que ese planeta lleva ahí millones de años lo natural es que esté sometido al mismo efecto que actúa sobre la Luna, por lo que siempre ofrecería la misma cara al agujero negro y no habría mareas».

«Otra película que está muy bien es Gravity’ porque la física de la microgravedad está muy bien hecha, aunque hay partes en las que también le han echado mucha imaginación. También me gusta ‘Marte’ porque la parte de los cálculos que tiene que hacer para sobrevivir tiene sentido, aunque, de nuevo, hay otras partes que no se pueden justificar desde un punto de vista científico. Incluso ‘Atrapado en el tiempo’ ilustra bastante bien la idea de que si tuviésemos una máquina del tiempo casi con toda seguridad sería aburridísima porque estaríamos repitiendo lo mismo constantemente», sentencia José Luis soltando una sonora carcajada.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

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Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

La física de los viajes en el tiempo explicada por dos de los mejores físicos teóricos. PARTE I

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Explicar qué dice la física actual acerca de la posibilidad de viajar en el tiempo sorteando las ecuaciones matemáticas y los conceptos más complejos es un auténtico reto. Sin embargo, estamos convencidos de que es posible hacerlo de una forma didáctica que cualquier persona con curiosidad puede seguir sin necesidad de conocer minuciosamente qué propone la teoría general de la relatividad.

Afortunadamente, no hemos abordado este desafío solos; hemos contado con la ayuda de dos físicos teóricos españoles expertos en esta materia. Ambos tienen mucha experiencia en el ámbito de la investigación y una capacidad didáctica que está fuera de toda duda. Álvaro de Rújula es un prestigioso físico de partículas que, entre muchos otros logros, ha dado clase en Harvard y ha liderado la división de física teórica del CERN. Incluso ha tenido la oportunidad de viajar en el tiempo para hablar cara a cara con Albert Einstein (en la ficción y con mucha gracia, claro).

El currículo de José Luis F. Barbón es igualmente impresionante. Este físico teórico es un experto en teoría cuántica de campos, gravedad cuántica y agujeros negros, entre otras materias. Ejerce como investigador en el CSIC, y actualmente dirige el Instituto de Física Teórica (IFT), una institución en la que trabaja mano a mano con Álvaro y otros investigadores. Como estáis a punto de comprobar, ambos tienen una vocación didáctica muy evidente, por lo que sus conferencias (algunas están disponibles en YouTube) son muy disfrutables.

Indagar de una forma rigurosa en la física de los viajes en el tiempo requiere que coqueteamos con la geometría del continuo espacio-tiempo. Y también con la teoría general de la relatividad. Es un terreno profundamente hipotético y especulativo, pero, aun así, la física teórica nos propone algunas respuestas extraordinariamente interesantes. Y sorprendentes. Pero lo mejor de todo es que recorrer este camino de la mano de estos dos físicos es una experiencia irrepetible. Prometido.

Vídeos de xataka – Dailymotion

La velocidad de la luz es absoluta.

No hay mejor forma de iniciar nuestro viaje que intentando afianzar nuestra percepción acerca del continuo espacio-tiempo y repasando la que sin duda es la propiedad más asombrosa de la luz: la invariabilidad de su velocidad en un medio determinado independientemente del estado de movimiento o reposo de la fuente que la emite y del observador. Este atributo es patrimonio exclusivo de la luz, por lo que no lo comparte con ningún otro objeto del universo. Álvaro nos los explica de una forma asequible:

«El espacio y el tiempo son tan fundamentales que podemos hablar de ellos, pero sin llegar a identificar con la máxima precisión qué son en realidad. Podríamos asimilar el espacio a una especie de conjunto de fichas de dominó, de manera que podemos pegar unas a otras en un plano y después colocar otro plano encima construido de la misma manera. Obviamente el espacio realmente no es así, pero este símil puede ayudarnos a entender de alguna forma su naturaleza», puntualiza.

«En cualquier caso, lo primero que podemos hacer es intentar entender la relación que existe entre el espacio y el tiempo. Si tenemos un espacio plano y en él hay dos hormigas podemos dibujarlas en un cierto instante del tiempo, y luego en un instante posterior podemos dibujar un plano encima con las mismas dos hormigas, pero colocadas en posiciones diferentes. De esta forma podríamos construir una especie de sándwich en el que el espacio discurre en la dirección horizontal de mi dibujo, y el tiempo en la vertical».

«No obstante, lo que acabamos de hacer es más que un simple dibujo. Desde finales del siglo XIX y culminando con el trabajo de Einstein de 1905 (la teoría especial de la relatividad), sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz. Si tengo un cohete con un señor dentro que está avanzando a 10 km/h respecto al cohete, y el cohete con respecto a mí que estoy en la Tierra también está avanzando a 10 km/h, el señor con respecto a mí avanza a 20 km/h si tanto él como el cohete se desplazan en la misma dirección».

«Sabemos que hay algo muy curioso que relaciona el espacio y el tiempo: existe una velocidad máxima. No puedes viajar a una velocidad superior a la de la luz».

«Esta idea es intuitiva, pero, sin embargo, si la velocidad del cohete fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, y la del señor del interior del cohete en relación al propio cohete también fuese 3/4 partes de la velocidad de la luz, al observarlos desde fuera yo creería que el señor avanzaría a una velocidad de 3/4+3/4 de la velocidad de la luz. Es decir, al 150% de la velocidad de la luz, que es una cantidad mayor que la velocidad de la luz. Sin embargo, este cálculo está mal hecho. En realidad, nuestro universo no funciona así. Si hacemos el cálculo correctamente la velocidad total del señor del interior del cohete con respecto a mí será un poco inferior a la velocidad de la luz», concluye Álvaro.}

Esta ilustración elaborada por Álvaro refleja la suma de velocidades que hemos descrito en el ejemplo del cohete cuando ambos objetos se desplazan a una velocidad inferior a la de la luz.

José Luis prosigue la explicación de Álvaro proponiéndonos otro experimento mental que también puede resultarnos útil para interiorizar esta crucial propiedad de la luz antes de continuar nuestro viaje:

«En la física a la que estamos acostumbrados no pensamos que el ritmo de un reloj dependa de su movimiento. Si sincronizamos dos relojes y nos llevamos uno en un viaje en tren para posteriormente volver a reunirlos, el desplazamiento a cierta velocidad de uno de ellos no parece tener ningún efecto en la sincronización. En la física newtoniana, la de antes de la relatividad, el tiempo es absoluto. Esto significa que el ritmo de un reloj ideal que ni se atrasa ni se adelanta es el mismo en todas partes. Es universal. No depende de dónde está el reloj, y tampoco de su estado de movimiento».

«Para describir los fenómenos de nuestra vida cotidiana no necesitamos cambiar esta hipótesis simplificadora. Sin embargo, lo que descubrió Einstein es que esto no es correcto. A finales del siglo XIX los físicos se pusieron a estudiar con más detalle la luz, y se dieron cuenta de que su velocidad es rara porque es absoluta. Esto quiere decir que da igual cómo la midas, e incluso si te mueves respecto a la fuente, o si es la fuente la que se mueve respecto a ti; siempre obtienes la misma velocidad. Esto para ellos fue muy chocante porque todas las velocidades son relativas. Si voy por la autopista y un coche me adelanta lo veo adelantarme despacio, pero si estoy quieto en el arcén lo veo pasar a toda velocidad», asevera José Luis.

«Al combinarlas las velocidades se suman o se restan, pero que haya un objeto, que es la luz, con una velocidad absoluta es chocante. Los experimentos indicaban que esto es así, pero no se entendía. Einstein observó que, efectivamente, el espacio es obviamente relativo en el sentido de que la distancia que recorre un objeto depende del lugar desde el que estoy mirándolo. Si voy al encuentro de ese objeto la distancia que me separa de él es más corta. Esto significa que el espacio es relativo desde el punto de vista del observador. A partir de esta reflexión Einstein concluyó que si el espacio es relativo y el tiempo es absoluto, entonces su cociente es relativo».

«En este contexto si quiero que el cociente entre el espacio y el tiempo para un cierto fenómeno sea un valor absoluto tengo que hacer el tiempo relativo también. De esta forma las dos relatividades, la del tiempo y la del espacio, se cancelan. Einstein se dio cuenta de cómo debe variar el tiempo de acuerdo con el estado de movimiento del observador para que la velocidad de la luz sea siempre la misma. Esto es, en definitiva, lo que se observaba en los experimentos. A partir de aquí en vez de intentar demostrar que la luz tiene una velocidad absoluta, algo que parece imposible a partir de la teoría newtoniana, decidió asumir que existe una velocidad absoluta y comprobar si esto es consistente con todo lo demás».

«Entonces se dio cuenta de que la física no se destruía ni se volvía inconsistente. De hecho, se percató de que podía reconstruir todo su armazón asumiendo que existía una velocidad absoluta y sin que por ello se produjesen inconsistencias. Lo único que sucedía era que había unas fórmulas que tenían unas modificaciones que se hacían visibles a velocidades cercanas a la de la luz. Cuanto más rápido iba un objeto comparado con la velocidad de la luz, más se parecía su movimiento al de la luz, y más efectiva era la relatividad del tiempo desde el punto de vista de que los relojes no marchan igual si se están moviendo».

«La clave es que para encajar todo esto Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso. Si estás en uno de ellos, aunque estés parado, el ritmo con el que transcurre el tiempo es más lento. Si pasas una temporada cerca de un agujero negro el tiempo para ti transcurrirá más despacio que para alguien que está en la Tierra. Simplemente vivimos en un mundo que tiene estas propiedades. Podríamos vivir en un mundo newtoniano, pero no es el caso. Como la velocidad de la luz es absoluta y es finita, pasan estas cosas», concluye José Luis sin disimular su entusiasmo.

«Einstein decidió modificar el concepto del tiempo. En su teoría el ritmo del tiempo depende del estado de movimiento de un objeto, pero también depende de si estás en un campo gravitacional intenso».

Los viajes en el tiempo hacia el futuro y el principio de equivalencia.

«La existencia de una velocidad máxima nos ha obligado a cambiar nuestras ideas acerca del espacio y el tiempo. De hecho, esto es lo que describió Einstein en 1915 con su teoría general de la relatividad. A partir de aquí podemos observar que viajar al futuro es fácil. Si observamos el reloj de un piloto de avión que acaba de dar una vuelta a la Tierra y lo comparamos con el de su hermano gemelo que se quedó en casa, veremos que el del piloto va retrasado a pesar de que inicialmente estaban sincronizados. En cierto sentido este último ha viajado al futuro de su hermano gemelo», expone Álvaro.

«Parece absurdo, pero este experimento se ha hecho y funciona perfectamente. De hecho, se repite todos los días miles de veces a causa del GPS. Los satélites de esta red para localizarnos tienen que tener en cuenta que como se están moviendo respecto a nosotros sus relojes se retrasan respecto al nuestro. De esta forma, llevando esta idea al extremo el piloto podría viajar muy deprisa y volver cuando su hermano gemelo tiene 80 años y él solamente tiene 30. Este efecto no solo es posible, sino que se demuestra todos los días millones de veces».

Cuando no se ve sometida a un campo gravitacional muy intenso la luz sigue una trayectoria recta a través del continuo espacio-tiempo, pero bajo el influjo de un campo gravitacional como el de la Tierra su trayectoria se curva ligeramente.

«Imaginemos que regresamos a nuestro cohete en el vacío y vemos en su interior al astronauta flotando debido a que no se ve afectado por la acción de ninguna fuerza. Si el cohete empieza a acelerar y colocamos debajo de los pies del astronauta una báscula comprobaremos que ya no marca cero como cuando el astronauta flotaba; marcará, por ejemplo, 75 kg, debido a que el cohete está acelerando con la misma aceleración que la gravedad sobre la Tierra».

«Esta observación fue la que llevó a Einstein a formular la hipótesis conocida como principio de equivalencia, que nos dice que la aceleración en un espacio lo suficientemente pequeño y la gravedad son lo mismo. Esto significa que la gravedad es un aspecto de la aceleración, y la aceleración está íntimamente relacionada con la gravedad», nos explica Álvaro con el propósito de que reparemos en uno de los principios fundamentales de la relatividad general.

La materia curva el espacio-tiempo.

Álvaro nos propone que continuemos adelante indagando un poco más en la relación que existe entre la materia y el continuo espacio-tiempo. Y para hacerlo nos sugiere un nuevo experimento mental muy sencillo:

«Si dibujamos un triángulo en un plano por más o menos alargado que sea sus ángulos siempre sumarán 180 grados. Esta es la propiedad que tiene un espacio plano. Sin embargo, si dibujo un triángulo sobre un espacio con geometría curvada, como, por ejemplo, la superficie de una esfera, sus ángulos sumarán 270 grados. Una de las predicciones de la teoría de la relatividad nos dice que la luz puede ser desviada por un objeto que tiene masa, de manera que podemos tomar tres puntos del espacio para formar con ellos un triángulo, colocar en cada uno de ellos un láser y enviar un haz de luz de uno a otro para conectarlos con rayos de luz en línea recta».

Earth 001

Los ángulos de un triángulo sobre un espacio plano suman 180 grados, pero sobre un espacio curvado suman 270 grados. Los objetos con masa o energía actúan sobre la estructura del espacio-tiempo curvándolo.

«Lo curioso es que si ahora coloco la Tierra, que es un objeto con una gran masa, en medio de estos puntos provocaré que la luz se curve un poco, de manera que los ángulos que describían los haces de luz serán un poco mayores que los ángulos iniciales. La suma de los tres ángulos cuando la luz viaja en un espacio curvado ya no será 180 grados; será una cifra algo mayor que esta cantidad. Esta es la forma en que cualquier objeto que tenga masa o energía actúa sobre la estructura del espacio-tiempo, provocando que sea curvada y no plana», concluye este físico de partículas.

Imagen de portada: Jordan Benton

FUENTE RESPONSABLE: Xataka. Por Álvaro de Rújula y José Luis F. Barbón.

Ciencia/Investigación/Espacio/Física/Cosmos/Viajes en el tiempo

Física Cuántica/Astrofísica/Universo/

Agujero de gusano/ Puente de Einstein-Rosen.

El extraordinario descubrimiento que podría revolucionar la física y nuestra comprensión del universo.

Es un hallazgo que contradice una de las teorías más importantes y exitosas de la física moderna.

En las afueras de Chicago, en EE.UU., un grupo de científicos ha descubierto que la masa de una partícula subatómica no es la que debería ser.

Esta medición es el primer resultado experimental concluyente que está en desacuerdo con la famosa teoría del Modelo Estándar, que ha servido por años para determinar la masa aproximada de partículas subatómicas.

El equipo descubrió que una partícula de este tipo, conocida como bosón W, pesa más de lo que predice la teoría.

El resultado ha sido descrito como «impactante» por el profesor David Toback, coportavoz del proyecto, dado que podría conducir al desarrollo de una teoría nueva y más completa sobre cómo funciona el universo.

«Si los resultados son verificados por otros experimentos, el mundo se verá diferente», le dice a la BBC el académico, quien vislumbra incluso «un cambio de paradigma».

«El famoso astrónomo Carl Sagan dijo que ‘afirmaciones extraordinarias requieren evidencia extraordinaria’. Creemos que tenemos eso», agregó.

Cuál fue el hallazgo

Los científicos del Fermilab Collider Detector (FCD), en Illinois, han encontrado una mínima diferencia en la masa del bosón W en comparación con lo que la teoría dice que debería ser: es de solo 0,1%.

Si esto se confirma con otros experimentos, las implicaciones serían enormes.

El llamado Modelo Estándar de la física de partículas ha predicho el comportamiento y las propiedades de las partículas subatómicas sin discrepancias de ningún tipo durante cincuenta años.

Hasta ahora.

Fermilab

FUENTE DE LA IMAGEN – FERMILAB

El Fermilab está en Illinois.

El otro portavoz del FCD, el profesor Georgio Chiarelli, le dijo a la BBC que el equipo de investigación apenas podía creer lo que veían cuando obtuvieron los resultados.

«Nadie esperaba esto. Pensamos que tal vez nos equivocamos en algo».

Pero los investigadores revisaron minuciosamente sus resultados y trataron de buscar errores.

No encontraron ninguno.

El hallazgo, publicado en la revista Science, podría estar relacionado con pistas de otros experimentos en el Fermilab y el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), ubicado en la frontera entre Suiza y Francia.

Estos resultados, aún no confirmados, también sugieren desviaciones del Modelo Estándar, posiblemente como resultado de una quinta fuerza de la naturaleza aún no descubierta.

Actualización necesaria

Los físicos saben desde hace algún tiempo que la teoría necesita ser actualizada.

Sus postulados no pueden explicar la presencia de material invisible en el espacio, la llamada Materia Oscura, ni la continua expansión acelerada del universo por una fuerza denominada Energía Oscura.

Tampoco pueden explicar la gravedad.

LHCb in 2018

FUENTE DE LA IMAGEN – CERN

Mitesh Patel, experto del Imperial College de Londres que trabaja en el LHC, cree que si se confirma el resultado del Fermilab, podría ser el primero de muchos que podrían presagiar el mayor cambio en nuestra comprensión del universo desde las teorías de la relatividad de Einstein hace 100 años.

«La esperanza es que al final veamos un hallazgo espectacular que no solo confirme que el Modelo Estándar se ha derrumbado como una descripción de la naturaleza, sino que también nos dé una nueva dirección para ayudarnos a entender lo que somos», dijo.

«Si esto se mantiene, tiene que haber nuevas partículas y nuevas fuerzas para explicar cómo hacer que estos datos sean consistentes», agregó.

Precauciones

Pero el entusiasmo en la comunidad de físicos se atenúa cuando se revisan experimentos anteriores.

Aunque el resultado del Fermilab es la medida más precisa de la masa del bosón W hasta la fecha, no coincide con otras dos de las medidas más precisas de experimentos previos que sí están en línea con el Modelo Estándar.

«Necesitamos saber qué está pasando con la medición», dice el profesor Ben Allanach, físico teórico de la Universidad de Cambridge.

«El hecho de que tengamos otros dos experimentos que concuerdan entre sí y con el Modelo Estándar y que estén muy en desacuerdo con este experimento me preocupa», agrega.

LHC tunel

FUENTE DE LA IMAGEN – CERN

El Gran Colisionador de Hadrones está construido en un túnel circular de 27 km de largo bajo la frontera franco-suiza.

Todos los ojos están ahora puestos en el Gran Colisionador de Hadrones, que debe reiniciar sus experimentos después de una actualización de tres años.

La esperanza es que estos estudios proporcionen los resultados que sentarán las bases para una nueva teoría de la física más completa.

«La mayoría de los científicos serán un poco cautelosos», dice Patel.

«Hemos estado aquí antes y nos hemos sentido decepcionados, pero todos esperamos en secreto que esto sea realmente así y que en nuestra vida podamos ver el tipo de transformación sobre la que hemos leído en los libros de historia», señala.

Imagen de portada: Gentileza de FERMILAB

FUENTE RESPONSABLE: BBC News. Por Pallab Ghosh. Abril 2022

Fisica/EE.UU./Ciencia/Universo

 

18 descubrimientos astronómicos que nos han sorprendido en 2021.

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Agujeros negros superlativos, lunas en formación, indicios de agua en los confines del Cosmos o varios planetas que orbitan su estrella al mismo compás; el Universo es fascinante. Acompáñanos en este repaso de los descubrimientos astronómicos más importantes de 2021

Una hormiga pasea sobre tu taza de café durante una mañana cualquiera mientras desayunas en el jardín. Es seguro que esa hormiga puede ver tu taza, detectarla con sus antenas, sentirla bajo sus patas e incluso acercarse a inspeccionar que alberga en su interior. Sin embargo, lo que esta hormiga difícilmente jamás llegará a entender es para qué sirve esa taza, por qué tiene esa forma, de qué material fue fabricada y por qué, o cuán diferente puede saber ese café un domingo o un lunes por la mañana.

Al ser humano le pasa algo parecido con el Universo. Mientras nuestras antenas apuntan hacia el espacio, nuestros satélites orbitan la Tierra o nuestras naves se dirigen a rincones cada vez más remotos del Cosmos, apenas alcanzamos a vislumbrar una respuesta para gran parte de los procesos que tienen lugar en el vasto Universo, al que nos asomamos como una pequeña hormiga puede hacerlo a la mesa de nuestro jardín en busca de unas cuantas migajas que devolver a su colonia para pasar otro invierno.

La única diferencia, quizá, es que nosotros, aún conscientes de nuestra insignificancia, no cejamos en nuestro empeño de mirar al cielo en busca de una contestación. Y si es muy probable que aún estemos muy lejos de encontrar las respuestas, bien es cierto que, en esa búsqueda no podemos sino maravillarnos con cada pequeño secreto que aparece revelado ante nuestro humilde ingenio.

En esta galería fotográfica hacemos un repaso de los descubrimientos más destacados de este año en el campo de la astronomía. Puede que no resuelvan ninguna de las grandes cuestiones que muchos nos hacemos cuando miramos a las estrellas. Sin embargo, nunca está de más maravillarse con la inmensidad del Cosmos y, de vez en cuando, mirar al mundo con humildad y sentirse como una hormiga. Con cada uno de ellos, tal vez, estemos un poco más cerca de resolver los enigmas que nos rodean. 

6 exoplanetas con órbitas rítmicas que desconciertan a los científicos

1 / 18 – 6 exoplanetas con órbitas rítmicas que desconciertan a los científicos

Se trata de un sistema de seis exoplanetas donde todos menos el más cercano a la estrella están acompasados en una danza rítmica mientras se desplazan en sus órbitas; en otras palabras, están en resonancia. Esto significa que a medida que dichos planetas giran alrededor de la estrella repiten patrones en los cuales varios de ellos se alinean cada pocas orbitas. El fenómeno no es del todo nuevo, ya que podemos observar una resonancia similar entre las órbitas de Io, Europa y Ganímedes, tres de las mayores lunas de Júpiter. En este caso Ío, el satélite más cercano de los tres al gigante gaseoso, completa cuatro órbitas alrededor de Júpiter por cada una que realiza Ganímedes, la más lejana, y por cada dos de Europa.

Los cinco exoplanetas externos del sistema TOI-178, no obstante, siguen una cadena de resonancia mucho más compleja; de hecho una de las más largas descubiertas hasta ahora en un sistema planetario. Mientras que las tres lunas de Júpiter están en una resonancia de 4: 2: 1, los cinco planetas exteriores en el sistema TOI-178 siguen un patrón de 18: 9: 6: 4: 3.Puede resultar una simple curiosidad orbital, pero más allá de lo peculiar del sistema, la danza resonante de planetas alrededor de TOI-178 proporciona algunas pistas sobre el pasado del sistema.

Descubren cómo se alimenta un agujero negro

Foto: ESO/L. Calçada – 2 / 18 – Descubren cómo se alimenta un agujero negro

Las imágenes combinadas de los telescopios ALMA, VLT y Hubble revelan unas estructuras en el seno de los agujeros negros intergalácticos que los envuelven y alimentan.

Detectar el momento en que un agujero negro inicia este proceso de captura, por lo poco frecuente de la coyuntura, no suele ser algo habitual. Ahora no obstante, el equipo liderado por la investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias -IAC-, Almudena Prieto, ha descubierto la existencia de unos largos y estrechos filamentos de polvo que envuelven y alimentan los agujeros negros de los centros galácticos y especulan que estas estructuras podrían ser la causa natural del oscurecimiento del centro de muchas galaxias cuando sus agujeros negros están activos.

Un sistema estelar casi imposible

Foto: iStock – 3 /18 – Un sistema estelar casi imposible

Ubicado aproximadamente a 325 años luz de distancia en la constelación del Centauro, el sistema binario b Centauri tiene al menos seis veces la masa del Sol, lo que lo convierte, con mucha diferencia en el sistema más masivo alrededor del cual se ha confirmado la existencia de un planeta.

El planeta descubierto, llamado b Centauri b, también es extremo. Es 10 veces más masivo que Júpiter, lo que lo convierte en uno de los planetas más masivos jamás encontrados. Además, se mueve alrededor del sistema estelar en una de las órbitas más amplias descubiertas hasta ahora, a una distancia asombrosamente 100 veces mayor que la distancia de Júpiter al Sol. Esta gran distancia del par central de estrellas podría ser clave de la supervivencia del planeta.

Una anomalía en uno de los brazos de la Vía Láctea

4 / 18 -Foto: ESO/Janson et al.Una anomalía en uno de los brazos de la Vía Láctea

Gracias a los datos obtenidos por el telescopio Spitzer de la NASA, un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de California -Caltech- han descubierto una característica de nuestra galaxia que hasta el momento había pasado desapercibida: un contingente de estrellas jóvenes y nubes de gas formadoras de estrellas que, con una extensión de 3.000 años luz sobresale de uno de los brazos espirales de la Vía Láctea como lo hace una astilla en una tabla de madera. Se trata de la primera estructura importante identificada con una orientación muy diferente a la del brazo en que se encuentra.

Agua primigenia

5 / 18 Foto:NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech) – Agua primigenia

Este 2021 también se han detectado indicios de la presencia de agua en la galaxia más masiva del Universo primitivo. SPT 0311-58, el lugar del hallazgo, son en realidad dos galaxias situadas a unos 12.880 millones de años luz de la Tierra, y su formación se remonta a un momento en que el Universo tenía apenas unos 780 millones de años, o cerca de un 5 % de su edad actual, y en el cual estaban naciendo las primeras estrellas y galaxias: es lo que se conoce como la Era de la Reionización.

Los planetas rocosos de nuestra Sistema Solar son más extraños de lo que pensábamos

6 / 18 – Foto: ALMA / ESO/NAOJ/NRAO /S. Dagnello (NRAO) -Los planetas rocosos de nuestra Sistema Solar son más extraños de lo que pensábamos.

La Tierra es el único planeta del que hasta ahora sabemos que hay agua suficiente en estado líquido como para dar soporte a la vida tal y como la conocemos. Podría decirse que el agua hace de nuestro mundo un lugar especial. Sin embargo parece que la Tierra, así como los demás planetas de nuestro Sistema Solar podrían ser verdaderamente peculiares. Al menos así lo sugiere una reciente investigación que informa de que la mayoría de los exoplanetas rocosos cercanos no se parecen a nada de lo que conocemos en nuestro Sistema Solar, lo que hace de la propia Tierra una excepción aún más extraña.

El nuevo objeto más distante del Sistema Solar

7 / 18 – Foto: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva – El nuevo objeto más distante del Sistema Solar

Recién reconocido por la Unión Astronómica Internacional, «Farfarout» o «Muy Muy Lejano», situado a 132 veces la distancia del Sol a la Tierra, es el objeto más distante encontrado hasta ahora en nuestro Sistema Solar. Sus descubridores sabían que el objeto estaba realmente muy lejos, sin embargo no estaban seguros de la distancia exacta a la que se encontraba, por lo que para determinar su órbita pasarían dos años estudiando.

A modo de comparación, diremos que en promedio Plutón está a 39 ua del Sol. Farfarout es incluso más remoto que el anterior poseedor del récord de distancia del Sistema Solar, que fue descubierto por el mismo equipo y apodado «Farout» o “muy lejano”, y está ubicado a 124 ua del Sol. Tarda un milenio en dar una vuelta al Sol y el equipo estima que puede tener unos 400 kilómetros de ancho, lo que lo sitúa cerca de ser considerado un planeta enano por la Unión Astronómica Internacional,

Un pedazo errante de nuestra Luna

8 / 18 – Foto: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva – Un pedazo errante de nuestra Luna

Poco se sabe sobre los cuasisatélites de la Tierra, una especie de pequeños cuerpos del Sistema Solar cercanos a nuestro planeta y que orbitan alrededor del Sol pero permanecen cerca de la Tierra. Sin embargo una investigación de este 2021 en el que se analiza tanto su composición como su trayectoria sugiere que uno de ellos, el llamado Kamo’oalewa, podría estar compuesto de material similar a la Luna y que su formación podría deberse a un antiguo impacto de un objeto con nuestro satélite.

Vapor de agua en Ganímedes

9 / 18 – Foto: NASA/JPL-Caltech – Vapor de agua en Ganímedes

La presencia de agua en la atmósfera de Ganímedes, el satélite más grande de Júpiter y del sistema solar, fue revelada gracias a una revisión de los datos del Telescopio Espacial Hubble, y según los científicos se habría formado como resultado del escape térmico de vapor de agua desde la superficie helada de la luna.

Este satélite joviano contiene más agua que todos los océanos de la Tierra, sin embargo, las temperaturas en él son tan frías que el agua en la superficie se congela situando sus océanos a aproximadamente unos 160 kilómetros por debajo de su corteza helada.

La temperatura de la superficie de Ganímedes varía mucho a lo largo del día y lo que los científicos ahora han descubierto es que alrededor del mediodía, cerca del ecuador, la temperatura puede aumentar tanto y tan bruscamente como para que la superficie de esta luna libere pequeñas cantidades de agua en un proceso físico conocido como sublimación, por el cual una sustancia cambia de estado sólido a gaseoso sin pasar por el estado líquido.

Observan la formación de una luna en torno a un exoplaneta

10 / 18 – Foto: Foto: ESA/Hubble, M. Garlick, B. Jónsson – Observan la formación de una luna en torno a un exoplaneta

Estas inéditas imágenes del telescopio ALMA muestran sin ambigüedades un disco circumplanetario en torno al exoplaneta PDS 70c, uno de los dos planetas gigantes similares a Júpiter que orbitan la estrella V1032 Centauri, la cual está situada a casi 400 años luz de distancia de la Tierra en la constelación del Centauro. Los astrónomos ya habían encontrado indicios de un disco formador de una luna alrededor de este exoplaneta en 2019, pero dado que no podían distinguir claramente el disco de su entorno circundante, no han podido confirmar su detección hasta este momento.

Agujeros negros superlativos

11 / 18 – Foto: Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Benisty et al. – Agujeros negros superlativos

Un nuevo estudio sugiere la existencia de SLABS, Agujeros Negros Tremendamente Grandes, que superarían en tamaño a los llamados Agujeros Negros Supermasivos (SMBH) que ocupan los centros galácticos.

El planeta que sobrevivió a su estrella

12 / 18- Foto: NASA, ESA, and D. Coe, J. Anderson, and R. van der Marel (STScI) – El planeta que sobrevivió a su estrella

El descubrimiento este sistema formado por una enana blanca y un planeta similar a Júpiter permite vislumbrar el futuro del Sistema Solar tras la muerte del Sol. Y es que las imágenes del Observatorio W. M. Keck, situado cerca de la cima del volcán Mauna Kea, en Hawái, revelan que orbitando una enana blanca con aproximadamente el 60% de la masa del Sol recién descubierta, sobrevive un mundo gaseoso gigante con una masa un 40% mayor que la de Júpiter. El hallazgo confirma que los planetas que orbitan a una distancia suficientemente grande pueden seguir existiendo después de la muerte de su estrella.

Un planeta que orbita 3 estrellas

13 / 18 – Foto: Foto: W. M. Keck Observatory / Adam Makarenko – Un planeta que orbita 3 estrellas.

Todavía debe confirmarse, pero el sistema estelar GW Ori, situado a unos 1.300 años luz, sería el primero conocido que albergaría un planeta circuntriple. El hallazgo podría significar que la formación de planetas es mucho más activa de lo que pensamos.

Récord de velocidad en el Sistema Solar

14 / 18 – Foto: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), ESO/Exeter/Kraus et al. – Récord de velocidad en el Sistema Solar

Récord de velocidad en la categoría asteroides, eso si, ya que con cerca de un kilómetro de ancho, la roca espacial 2021 PH27 es el segundo objeto más rápido en completar una vuelta alrededor del Sol después del planeta Mercurio.

2021 PH27 posee un período orbital -tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor del Sol- de 113 días, y una órbita alargada que se cruza con las órbitas de Mercurio y Venus. Según los científicos, es posible que el asteroide proceda del cinturón de asteroides principal situado entre Marte y Júpiter, y que haya sido expulsado de este por perturbaciones gravitacionales de los planetas interiores que lo acercaron al Sol. Sin embargo, su alta inclinación orbital, de 32 grados, también sugiere que podría ser un antiguo cometa procedente de la parte más externa del Sistema Solar, y que fue capturado al pasar cerca de uno de los planetas rocosos.

Flúor en los confines del Universo

15 / 18 – Foto: Foto: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva – Flúor en los confines del Universo

El descubrimiento en NGP-190387 marca una de las primeras detecciones de flúor más allá de la Vía Láctea y sus galaxias vecinas. Los astrónomos ya habían detectado previamente este elemento en cuásares distantes, objetos brillantes alimentados por agujeros negros supermasivos en el centro de algunas galaxias, sin embargo, tras 20 años rastreando este elemento, nunca antes se había observado en una galaxia de formación de estrellas tan temprana en la historia del Universo, cuya luz ha tardado en llegar a nosotros más de 12.000 años.

Caníbales galácticos

16 / 18 – Foto: ESO / M. Kornmesser – Caníbales galácticos

El Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía informó en un estudio de principios de año que las galaxias más grandes «roban» de sus galaxias satélite vecinas más pequeñas el gas molecular para la formación de estrellas. Los astrónomos han descubierto que estas pequeñas galaxias satélite también contienen menos gas molecular en sus centros.

Para entender la diferencia, cabe decir que las nubes de gas molecular son extensas regiones generalmente ubicadas en el interior de las galaxias en las que la densidad de materia es tan alta y la temperatura es tan baja como para que exista dihidrógeno, es decir, hidrógeno en su estado molecular (H2). Este hidrógeno molecular es el último responsable de la formación de nuevas estrellas, por lo que según se desprende del estudio, las galaxias más grandes estarían robando el material que sus contrapartes más pequeñas necesitan para formar nuevos astros.

La pareja de agujeros negros supermasivos más cercanos a la Tierra

17 / 18 – Foto: ICRAR, NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) -La pareja de agujeros negros supermasivos más cercanos a la Tierra

Los dos objetos, detectados gracias a las observaciones realizadas con el Very Large Telescope -VLT- del Observatorio Europeo Austral, se encuentran ubicados en la galaxia NGC 7727, en la constelación de Acuario, y situados a unos 89 millones de años luz de nuestro planeta se trata del par de agujeros negros más cercanos a la Tierra detectados hasta el momento.

De hecho, el par hallado en NGC 7727, también ha batido el récord de separación mínima entre dos agujeros negros supermasivos, ya que se según las observaciones solo distan unos 1600 años luz entre sí.

Un mapa de estrellas vecinas del Sistema Solar

18 / 18 – Foto: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva- Un mapa de estrellas vecinas del Sistema Solar

Astrónomos y científicos ciudadanos han elaborado el mapa en 3 dimensiones más completo de enanas marrones frías en el vecindario cósmico de nuestro Sistema Solar. El trabajo cartográfico contempla hasta 525 estrellas del tipo enana marrón e incluye a 38 nuevas estrellas de las que se informa por primera vez. Los resultados confirman que la vecindad del Sol es sorprendentemente diversa en relación con otras partes de la galaxia.

Imagen de portada: NASA

FUENTE RESPONSABLE: NATIONAL GEOGRAPHIC. Por Hector Rodriguez. Editor y periodista especializado en ciencia y naturaleza. Diciembre 2021.

Astronomía/Universo/Espacio/Descubrimientos

 

 

 

Ponen a prueba teoría de Stephen Hawking sobre los agujeros negros y la materia oscura.

Una reciente investigación intenta comprobar si los agujeros negros se originaron tras el Big Bang y si estos están conformados por materia negra, una sustancia que se encuentra en el espacio y de la que poco se conoce.

Si deseas profundizar en esta entrada; por favor cliquea donde se encuentre escrito en “negrita”. Muchas gracias.

Un modelo alternativo de cómo se formó el Universo propone que los agujeros negros se pudieron crear inmediatamente tras el Big Bang, lo que podría explicar qué es la materia oscura y cómo surgieron los agujeros negros supermasivos, idea sugerida inicialmente por el reconocido científico británico Stephen Hawking y su colega Bernard Carr en la década de 1970.

Una reciente investigación, dada a conocer este viernes (17.12.2021) por la revista especializada The Astrophysical Journal, sugiere que los agujeros negros primordiales, que habrían existido desde el inicio del universo, podrían formar a su vez la materia oscura, que es aún desconocida y de la que solo se conocen algunas propiedades.

La investigación demuestra que, «sin introducir nuevas partículas o nueva física, podemos resolver misterios de la cosmología moderna, desde la naturaleza de la materia oscura hasta el origen de los agujeros negros supermasivos», señaló uno de los autores, Nico Cappelluti, de la Universidad de Miami (Estados Unidos).

El misterio del tamaño de los agujeros negros

En teoría, si la mayoría de los agujeros negros se formaron inmediatamente después del Big Bang, podrían haber empezado a fusionarse en el Universo primitivo, formando agujeros negros cada vez más masivos con el tiempo.

«Los agujeros negros de distintos tamaños siguen siendo un misterio. No entendemos cómo los de tipo supermasivo han podido crecer tanto en el tiempo relativamente corto desde que existe el Universo», destacó Günther Hasinger, Director científico de la Agencia Espacial Europea (ESA) y también autor del estudio.

En el otro extremo de la escala, también podría haber agujeros negros muy pequeños, como sugieren las observaciones de la misión Gaia de la ESA, y si existen, son demasiado pequeños para haberse formado a partir de estrellas moribundas.

¿Cómo podrían haberse formado el resto de los agujeros negros?

Según este modelo, el Universo estaría lleno de agujeros negros por todas partes y las estrellas comenzarían a formarse alrededor de estos cúmulos de «materia oscura», creando sistemas solares y galaxias a lo largo de miles de millones de años.

Si las primeras estrellas se formaron realmente alrededor de los agujeros negros primordiales, esto significa es estos «existirían antes en el Universo de lo que espera el modelo estándar».

«Los agujeros negros primordiales, si es que existen, bien podrían ser las semillas a partir de las cuales se forman todos los agujeros negros, incluido el que se encuentra en el centro de la Vía Láctea», afirmó otro de los autores, Priyamvada Natarajan, de la Universidad de Yale.

Nuevas tecnologías para saber más sobre el origen.

La misión Euclid de la ESA, que explorará el Universo oscuro con más detalle que nunca, podría desempeñar un papel importante en la búsqueda de agujeros negros primordiales como candidatos a materia oscura.

Además, el nuevo telescopio espacial James Webb, una «máquina del tiempo cósmica» que se remontará a más de 13.000 millones de años, arrojará más luz sobre este misterio.

Si las primeras estrellas y galaxias ya se formaron en la llamada «edad oscura», el James Webb, que está previsto que se lance antes de que termine este año, debería ser capaz de ver pruebas de ellas, añadió Günther.

Imagen de portada: Imagen de un agujero negro dada a conocer el 25 de marzo de este año por el Instituto de Astronomía y Ciencias del Espacio de Corea del Sur.

FUENTE RESPONSABLE: Made for Minds. Diciembre 2021

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Un destello azul en el espacio conocido como ‘La vaca’ puede haber sido el nacimiento de un agujero negro.

Sea lo que sea La vaca, está acumulando una gran cantidad de masa en un área diminuta.

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Hace dos años, la evidencia de un gran estallido cósmico llegó a la Tierra en forma de un destello azul brillante. Apodada “la vaca”, parecía una supernova, la dramática muerte de una estrella, pero sucedió incluso más rápido que las muertes de estrellas conocidas. Ahora, un equipo de astrónomos cree haber reducido la lista de sospechosos cósmicos a solo dos: la radiación de rayos X fue emitida por un pequeño agujero negro o una estrella de neutrones. Los resultados del equipo se publican en Nature Astronomy.

“La cantidad de energía era órdenes de magnitud más que la típica supernova de colapso del núcleo”, dijo Dheeraj Pasham, astrónomo del MIT y autor principal del nuevo artículo, en un comunicado del MIT. “La pregunta era, ¿qué podría producir esta fuente adicional de energía?”

Primero, el equipo simuló el ruido del objeto unas 50.000 veces, le dijo Pasham a Gizmodo en un correo electrónico. Determinaron que solo había alrededor de un 0.02% de probabilidad de que la señal que estaban viendo fuera una pista falsa. Los pulsos provinieron de un objeto conocido como AT2018cow (la Vaca para abreviar) ubicado a 200 millones de años luz de la Tierra. Ese apodo fue solo una casualidad de la denominación astronómica; hay un objeto similar llamado Koala. Ambos objetos son FBOT, una clase rara de objetos conocidos por parecerse a supernovas mientras son más fugaces y 100 veces más brillantes.

Si bien se desconoce la identidad de la vaca, el equipo de investigación que estudió el objeto supuso que era un agujero negro o una estrella de neutrones, según la frecuencia de sus pulsos de rayos X, que se producían cada 4,4 milisegundos durante un período de 60 días.

La posible ubicación de La Vaca, en una galaxia de la constelación de Hércules. Imagen: Wikimedia Commons (Other)

La frecuencia de los pulsos les dio a los investigadores una idea de su tamaño: no más de 620 millas de ancho, con una masa de no más de 850 soles. Pero dado que el diámetro del Sol es de alrededor de 865.000 millas de ancho, hace que la vaca sea extremadamente compacta.

Los agujeros negros y las estrellas de neutrones son los objetos más densos conocidos en el universo y ambos ocurren al final del ciclo de vida estelar. Los agujeros negros son esos objetos enigmáticos con campos gravitacionales tan intensos que ni siquiera la luz puede escapar de ellos, mientras que las estrellas de neutrones son estrellas muertas con una gravedad tan intensa que los electrones colapsan sobre los protones, haciendo efectivamente una estrella completamente compuesta de neutrones.

Pasham le dijo a Gizmodo que el objeto giraba alrededor de 224 veces por segundo. (La vaca es un púlsar, lo que significa que emite una señal periódicamente que solo se puede ver en la Tierra cuando apunta en nuestra dirección. Dado que la frecuencia de explosión de rayos X de la vaca era de 224 Hz, los investigadores saben que estaba girando tan rápido).

Si los investigadores pudieran determinar exactamente qué tan vertiginosamente rápido estaba girando el objeto, podrían establecer de qué se trataba con certeza. “Creo que la vaca es solo el comienzo de lo que está por venir”, dijo Pasham. “Más objetos de este tipo proporcionarían una nueva ventana a estas explosiones extremas”.

Cualquiera que sea el objeto, los astrónomos pudieron ver su nacimiento en 2018. A medida que analizan más datos de la Vaca y objetos similares, sus identidades pueden volverse menos misteriosas.

Imagen de Portada: La vaca (que no se muestra aquí) podría ser un agujero negro o una estrella de neutrones como la que está en el centro del remanente de supernova RCW 103 (mostrada)Imagen: X-ray: NASA/CXC/University of Amsterdam/N.Rea et al; Optical: DSS (Other).

FUENTE RESPONSABLE: GIZMODO Ciencia

Universo/Espacio/Investigación/Astronomía

 

Nuestros vecinos cósmicos son recién llegados: se modifica la historia de la Vía Láctea.

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La mayoría de las galaxias compañeras de la Vía Láctea son recién llegadas a nuestro rincón del espacio: según datos de la misión Gaia de la ESA, y contrariamente a lo que se pensaba hasta hoy, las galaxias enanas que rodean a la Vía Láctea han llegado a nuestra vecindad cósmica en los últimos miles de millones de años.

La misión Gaia de la ESA ha aportado nuevos datos que podrían obligar a los astrónomos a reconsiderar la historia de la Vía Láctea: las galaxias enanas que la rodean no estarían allí prácticamente desde su formación, como se pensaba hasta hoy. Por el contrario, sería su primera “visita” y habrían llegado recientemente para los tiempos cósmicos.

Una galaxia enana es una galaxia pequeña integrada por varios millones de estrellas, pudiendo llegar hasta unos pocos miles de millones. Por el contrario, las galaxias “estándar” poseen muchos miles de millones de estrellas, incluso cientos de miles de millones. En el otro extremo, las galaxias “gigantes” pueden estar integradas hasta por billones de estrellas. La Vía Láctea, por ejemplo, está compuesta por entre 200 y 400 miles de millones de estrellas.

En nuestro cúmulo de galaxias, denominado como Grupo Local, es posible encontrar muchas galaxias enanas. Algunas de ellas orbitan a otras galaxias más grandes: son las llamadas galaxias satélite. Durante décadas, se ha pensado que las galaxias enanas que rodean a la Vía Láctea están atrapadas en órbita alrededor de ella, y han sido nuestras compañeras constantes prácticamente desde el surgimiento de esta región del universo.

Nuestros vecinos cósmicos son recién llegados

Datos más precisos

Ahora, los movimientos de estas galaxias enanas se han calculado con máxima precisión, a partir de los datos brindados por la misión Gaia. Los resultados son sorprendentes: 40 de estas pequeñas galaxias, de un total aproximado de 50 que conforman nuestro vecindario cósmico, han llegado al sitio que ocupan en los últimos miles de millones de años, y no mucho antes como se pensaba. Además, no son satélites de la Vía Láctea.

Como se explica en una nota de prensa y en un nuevo estudio publicado recientemente en The Astrophysical Journal, es probable que algunas de estas galaxias enanas se “acoplen” a la órbita de la Vía Láctea en el futuro, debido a la influencia gravitacional de una estructura de mayor tamaño. Sin embargo, otras seguirán su viaje hacia otros puntos del universo y “salvarán” su vida: al integrarse a la órbita de una galaxia mayor, con el paso del tiempo las galaxias enanas se desintegran y desaparecen.

Junto a los nuevos datos de Gaia, que confirman que el caudal energético y la velocidad de las galaxias enanas que se encuentran alrededor de la Vía Láctea no se condicen con el comportamiento de una galaxia satélite, otro hecho fue crucial para concretar este descubrimiento: la historia de la Gran Nube de Magallanes (LMC).

Hasta el año 2000, la Gran Nube de Magallanes era considerada un satélite de la Vía Láctea, a pesar de sus mayores dimensiones con respecto a esta clase de galaxias. Sin embargo, dos décadas atrás se confirmó que la velocidad que mantenía hacía imposible que estuviese unida gravitacionalmente a nuestra galaxia. De la misma forma que ese descubrimiento cambió la visión que se tenía sobre la Gran Nube de Magallanes, ahora podría suceder lo mismo con respecto a las galaxias enanas del Grupo Local.

Tema relacionado: Encuentran una nueva vecina de la Vía Láctea.

¿Una nueva historia?

Además de comprender que la energía y la forma en que se trasladan estas pequeñas galaxias obliga a redefinir su rol en la dinámica cósmica, también podría modificarse parte de la historia de la Vía Láctea. Siempre se pensó que sus supuestas eternas compañeras estuvieron ahí desde el principio por la acción de la materia oscura, que equilibraba la fuerza de marea generada por la atracción gravitacional de la Vía Láctea.

Ahora se sabe que esto no es así, por lo tanto habrá que “reescribir” parte de la historia de la galaxia. Es probable que el desarrollo de nuevas misiones espaciales, con tecnologías aún más avanzadas, pueda terminar de aclarar el misterio.

Referencia

Gaia EDR3 Proper Motions of Milky Way Dwarfs. II Velocities, Total Energy, and Angular Momentum. Francois Hammer et al. The Astrophysical Journal (2021). DOI:https://doi.org/ 10.3847/1538-4357/ ac27a8

Imagen de portada: Gentileza de la Vía Láctea está rodeada por unas cincuenta galaxias enanas. Tradicionalmente se las ha considerado como satélites en órbita alrededor de la Vía Láctea, ocupando ese lugar durante muchos miles de millones de años. Pero los nuevos datos de la nave espacial Gaia de la ESA han demostrado que la mayoría de estas galaxias enanas pasan por la Vía Láctea por primera vez: son recién llegadas y no son satélites. Crédito: ESA.

Video y podcast: editados por Pablo Javier Piacente en base a elementos y fuentes libres de derechos de autor. Créditos imágenes video: ESA / Yong Chuan Tan, Graham Holtshausen, Kota Hamori, Kristopher Roller y Casey Horner en Unsplash.Música video y podcast: ZakharValaha en Pixabay Music.

FUENTE RESPONSABLE: Tendencias XXI. Por Pablo Javier Piacente. Noviembre 2021.

Galaxias enanas/Galaxias Satélites/Vía Láctea/Universo

Confirman la existencia de 301 nuevos exoplanetas gracias a métodos de aprendizaje automático.

Se cree que ninguno de los planetas recién confirmados es similar a la Tierra o se encuentra en la zona habitable de sus estrellas progenitoras.

Se encontraron más de 4.5000 planetas alrededor de otras estrellas, pero los científicos esperan que nuestra galaxia contenga millones de planetas.

Una nueva red neuronal profunda permitió agregar de una vez 301 exoplanetas al registro de mundos extrasolares validados en torno a estrellas distantes, que ya llega a los 4569 planetas. Se trata de métodos de aprendizaje automático que incorporan automáticamente una tarea cuando se les proporcionan suficientes datos.

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ExaMiner es una nueva red neuronal profunda que aprovecha la supercomputadora de la NASA, Pléyades, y puede distinguir exoplanetas reales de diferentes tipos de impostores o “falsos positivos”. Su diseño está inspirado en varias pruebas y propiedades que los expertos humanos utilizan para confirmar nuevos exoplanetas. Y aprende mediante el uso de exoplanetas confirmados en el pasado y casos de falsos positivos.

ExaMiner complementa a las personas que son profesionales en analizar datos y descifrar qué es y qué no es un planeta. Específicamente, los datos recopilados por la nave espacial Kepler de la NASA y K2, su misión ampliada. Para misiones como Kepler, con miles de estrellas en su campo de visión, cada una con la posibilidad de albergar múltiples exoplanetas potenciales, es una tarea que requiere mucho tiempo analizar minuciosamente conjuntos de datos masivos. ExaMiner resuelve este dilema.

Más de 300 nuevos planetas validados con aprendizaje automático

“A diferencia de otros programas de aprendizaje automático de detección de exoplanetas, ExaMiner no es una caja negra; no hay ningún misterio en cuanto a por qué decide que algo es un planeta o no”, dijo en un comunicado Jon Jenkins, científico de exoplanetas en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, California. “Podemos explicar fácilmente qué características de los datos llevan a ExaMinar a rechazar o confirmar un planeta”.

¿Cuál es la diferencia entre un exoplaneta confirmado y validado? Un planeta se “confirma” cuando diferentes técnicas de observación revelan características que solo pueden ser explicadas por un planeta. Un planeta se “valida” utilizando estadísticas, es decir, cómo de probable o improbable es que sea un planeta según los datos.

Según los astrónomos, aún queda una infinidad de planetas por descubrir y validar

Según los astrónomos, aún queda una infinidad de planetas por descubrir y validar.

En un artículo publicado en el Astrophysical Journal, el equipo de Ames muestra cómo ExaMiner descubrió los 301 planetas utilizando datos del conjunto restante de planetas posibles, o candidatos, en el Archivo Kepler. Los 301 planetas validados por máquinas fueron originalmente detectados por el Centro de Operaciones Científicas de Kepler y promovidos al estado de candidatos a planetas por la Oficina de Ciencias de Kepler. Pero hasta ExaMiner, nadie pudo validarlos como planetas.

El documento también demuestra cómo ExaMiner es más preciso y consistente para descartar falsos positivos y es más capaz de revelar las firmas genuinas de los planetas que orbitan alrededor de sus estrellas madres, todo mientras brinda a los científicos la capacidad de ver en detalle lo que llevó a ExaMinar a su conclusión.

“Cuando ExaMiner dice que algo es un planeta, puede estar seguro de que es un planeta”, agregó Hamed Valizadegan, líder del proyecto ExaMiner y gerente de aprendizaje automático de la Asociación de Investigación Espacial de Universidades en Ames. “ExaMiner es altamente preciso y, de alguna manera, más confiable que los clasificadores de máquinas existentes y los expertos humanos que debe emular debido a los sesgos que acompañan al etiquetado humano”.

Se cree que ninguno de los planetas recién confirmados es similar a la Tierra o se encuentra en la zona habitable de sus estrellas progenitoras. Pero comparten características similares a la población general de exoplanetas confirmados en nuestro vecindario galáctico.

“Estos 301 descubrimientos nos ayudan a comprender mejor los planetas y los sistemas solares más allá del nuestro, y lo que hace que el nuestro sea tan único”, concluyó Jenkins.

Imagen de portada: Gentileza de Europa Press

FUENTE RESPONSABLE: La Nación – Europa Press

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