¡Qué cosas! ¿Tantas maravillas tiene el Universo?

El Premio Nobelk de Física de 2011 se otorgó a los tres físicos que arriba podeis contemplar “por el descubrimiento de la expansión acelerada del universo gracias a observaciones de supernovas lejanas”. Es sin duda una de los hallazgos más extraordinarios que nos ha ofrecido la cosmología desde el descubrimiento del fondo cósmico de radiación de microondas. Gracias a estas observaciones, ahora sabemos que el universo no sólo se expande sino que lo hace de forma acelerada, en contra de lo esperado si estuviera compuesto de materia ordinaria.

(Es curioso que, después de que los premios fuesen concedidos a estos físicos, ha salido un español que, según dice y ha sido publicado, tenía registrado el trabajo, o uno similar, al que ha valido el novel de 2.011 a estos de arriba. La polémica está en marcha).

Esta imagen compuesta muestra conglomerado de galaxias 1E 0657-56. Este conglomerado se formó despues del choque de dos grandes grupos de galaxias, el suceso más energético que se conoce en el universo luego del Big Bang. Lo cierto es que, cuando ese punto (singularidad) del que surgió todo, es decir, el nacimiento del Universo, mediante el llamado Big Bang, la expansión del universo fue exponencial y ciertamente tuvo que ser máyor que c, lo cual nos lleva a pensar en cómo pudieron formarse las galaxias, si todo se estaba expandiendo a tal velocidad, la materia no tendría que haberse podido aglomerar (juntar) para formarlas. ¡Es todo tan extraño!

Los astrónomos dicen que han encontrado las mejores pruebas hasta la fecha sobre la Materia Oscura, la misteriosa sustancia invisible que se cree constituye la mayor parte de la masa del universo. En la imagen de arriba han querido significar, diferenciándola en colores, las dos clases de materia, la bariónica y la oscura que, en este caso, sería la azulada -según dicen-. Sin embargo, la imagen no refleja la proporción que dicen existe entre la una y la otra.

Para poder comprender este resultado tan extraordinario, podríamos poner un ejemplo sencillo: Por ejemplo, si lanzamos una pelota con fuerza hacia arriba, ésta sale despedida en la medida de la fuerza que la impulsó, y, llegado a un punto, la Gravedad que ejerce la Tierra sobre ella, la hará caer de nuevo. Sin embargo, si lanzamos la pelota con mucha más fuerza, ésta podría vencer la gravedad terrestre y salir al espacio exterior y escapar a velocidades cada vez menores. Sin embargo, lo que han observado los investigadores que han recibido el Nobel en 2011, es que el universo no se comporta de esta manera. En lugar de frenarse conforme se expande, el universo parece expandirse de forma acelerada. En la analogía de la pelota, es como si esta, una vez escapara de la Tierra, se alejara con una velocidad cada vez mayor. De esta realidad observada, se deduce de manera clara que, sobre el Universo, está actuando una fuerza desconocida que lo atrae y supera la atracción gravitacional de toda la materia que contiene conocida por nosotros.

Pero antes de describir las observaciones, recapitulemos sobre lo que sabemos del universo hasta ahora. La expansión del universo fue descubierta en los años 20 del pasado siglo por Vesto Slipher, Knut Lundmark, Georges Lemaítre y Edwin Hubble. El ritmo de exdpansión depende del contenido de energía, y un universo que contiene sólo materia termina frenándose gracias a la fuerza de gravedad.

                     Las galaxias se alejan las unas de las otras ganando velocidad

Las observaciones de la recesión de las galaxias, así como de las abundancias de elementos ligeros, pero sobre todo del fondo de radiación de microondas, nos han permitido construir una imagen del universo en expansión, a partir de un origen extremadamente caliente y denso, que se va enfriando conforme se expande. Hasta hace unas décadas se creía que esa expansión era cada vez más lenta y se especulaba sobre la posibilidad de que eventualmente el universo “recolapsara”. Sin embargo, las observaciones de la luz que nos llega de supernovas a distancias astronómicas, de hasta siete mil millones de años-luz -hechas por dos colaboraciones independientes: El Supernovae Cosmology Project,  liderado por Saul Perlmutter, y el High Redshift Supernova Project,  de Brian Schmidt y Adam Riess- mostraron que actualmente el ritmo de expansión está acelerándose, en lugar de decelerarse.

La hipótesis más común para dar cuenta de la expansión acelerada del universo es asumir la existencia de un tipo de energía exótica llamada energía oscura. De acuerdo con los cálculos cuantitativos alrededor del 70% del contenido energético del Universo consistiría en energía oscura, cuya presencia tendría un efecto similar a una constante cosmológica de tipo expansivo como el observado; sin embargo, la naturaleza exacta de este tipo de energía es desconocida.Pero, ¿qué pasa con las observaciones realizadas?

Estas observaciones han sido posible gracias  a que las supernovas de tipo Ia son explosiones extraordinariamente violentas que se ven a enormes distancias y afortunadamente siguen un patrón de luminosidad característico, llegando a su máximo pocos días después de la explosión y a partir de ahí lentamnete decreciendo en luminosidad hasta que dejamos de verla. La relación entre la máxima luminosidad y el período de decrecimiento se puede calibrar con supernovas cercanas, de manera que midiendo estos períodos para muchas supernovas podemos deducir su distancvia a nosotros y de ahí el ritmo de expansión del universo desde el momento en que la supernova explotó hace miles de millones de años. Las medidas de las supernovas lejanas muestran no sólo que el universo se está expandiendo aceleradamente hoy día, sino también que en el pasado lo hacia de forma decelerada, lo que concuerda con nuestras predicciones basadas en la Teoría de Einstein.

En el contexto del Modelo estándar cosmológico, la aceleración se cree causada por la energía del vacío -a menudo llamada “energía oscura”- una componente que da cuenta de aproximadamente el 73% de toda la densidad de energía del universo. Del resto, cerca del 23%, sería debido a una forma desconocida de materia a la que llamamos “materia oscura”. Sólo alrededor del 4% de la densidad de la energía correspondería a la materia ordinaria, es decir, la que llamamos Bariónica, esa que emite radiación, la luminosa y de la que estamos nosotros constituidos, así como las estrellas, los mundos y las galaxias. Es, precisamente esa luz, la que nos permite adentrarnos en lo más profundo del universo desconocido, lejano y oscuro para poder saber, sobre estos misterios.

La energía del vacío es una clase de energía del punto cero existente en el espacio incluso en ausencia de todo tipo de materia. La energía del vacío tiene un origen puramente cuántico y es responsable de efectos físicos observables como el efecto Casimir y otros.

En nuestras vidas cotidianas, los efectos de la energía de vacío son ínfimos, diminutos, pero aún así detectables en pequeñas correcciones a los niveles de las energías de los átomos. En Teorías de campos relativistas, la energía de vacío está dada por una expresión matemáticamente idéntica y físicamente indistinguible de la famosa constante cosmológica, o por el contrario varia con el tiempo, algo que tendría consecuencias importantísimas para el destino del universo y que es un tema de investigación candente en cosmología, con varios experimentos propuestos para detectarlo.

Tipos de espacio según la densidad crítica del universo. Es decir, dependiendo del valor de Omega, tendremos un universo abierto, cerrado o plano. De momento, todos los indicios nos dicen que estamos  en un universo plano que se expandirá para siempre.

En fin amigos, el tema es interesante y lo continuaremos en otro momento…

Le he robado un rato al trabajo para dejar esta página en el Blog por estimarla de interés para que todos, estén al día de los últimos descubrimientos en relación al universo en el que vivímos y de lo que los científicos nos cuentan de vez en cuando que, no siempre (creo), coincide con la realidad.

emilio silvera

Descubierto el exoplaneta con más posibilidades para buscar vida

Si los humanos pudiéramos escapar mañana a otro sistema solar, nuestra mejor opción sería ir a una enana roja. Estos astros mucho más pequeños y tenues que el Sol, invisibles a simple vista en el cielo nocturno, son los más abundantes en la Vía Láctea y albergan los planetas más cercanos y parecidos a la Tierra que se conocen. Ayer, el mejor destino hubiera sido el astro Trappist-1, que posiblemente alberga siete tierras, tres de ellas habitables, es decir, con posible agua líquida, a unos 40 años luz de nosotros. Los más arriesgados argumentarían que es mejor viajar a Próxima b, donde está el planeta terrestre más cercano al nuestro, a apenas cuatro años luz. Hoy, la cosas han cambiado, pues se ha descubierto el exoplaneta donde puede ser más probable encontrar indicios de vida, según sus descubridores.

                       Muchas son las enanas rojas que tienen en órbitas planetas como la Tierra

El nuevo planeta está a 40 años luz de la Tierra y orbita en torno a una enana roja llamada LHS 1140. En septiembre de 2014, el telescopio M-Earth, en Chile, captó una leve disminución de su luz que podía deberse al tránsito de un planeta. Este telescopio, junto a su gemelo en el hemisferio norte, tiene como objetivo observar todas las estrellas enanas que hay a menos de 100 años luz de la Tierra, a razón de 30 minutos por astro. Tras detectar la señal, el telescopio comenzó a seguir a la estrella en tiempo real mientras un sistema de inteligencia artificial seleccionaba los datos interesantes para confirmar la existencia del planeta.

Los resultados del estudio, publicados hoy en Nature y que incluyen el uso de otros telescopios, confirman que hay un planeta con un radio 1,4 veces el de la Tierra y una masa seis veces y media mayor. Estos dos datos implican que lo más probable es que este planeta tenga un núcleo de hierro denso recubierto de rocas, la misma composición que la Tierra.

Este nuevo mundo está unas 10 veces más cerca de su sol que la Tierra, pero el astro es tan tenue que la cantidad de radiación que le llega es la mitad de la que recibe nuestro planeta. Esto hace posible que el planeta tenga dos elementos indispensables para la vida: agua líquida y atmósfera.

“Por ahora todos los datos que tenemos nos indican que este planeta debe tener un aspecto como el de la Tierra”, explica Jason Dittmann, astrónomo del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (EE UU) y coautor del estudio, quien desarrolló el sistema de inteligencia artificial que se ha empleado en el descubrimiento. “Por ahora este es el candidato número uno a ser un planeta como la Tierra”, asegura.

El planeta LHS 1140b se habría formado hace 5.000 millones de años posiblemente de una forma similar a la Tierra, aunque en un entorno mucho más hostil. Cuando las enanas rojas son jóvenes, emiten una alta radiación que puede destruir la atmósfera de los planetas rocosos en su entorno y hacerlos más parecidos a Venus que a nuestro planeta, explica Dittmann. El hecho de que este planeta sea ligeramente más grande que la Tierra podría favorecer que en el pasado albergase mares de lava que podrían haber permitido conservar una atmósfera con su aportación de vapores magmáticos.

Por ahora este puede ser el mejor candidato para observar la primera atmósfera de un mundo habitable fuera del Sistema Solar. Dittman señala que su equipo ya ha pedido tiempo de observación con el telescopio espacial Hubble para medir la dispersión de Rayleigh, el efecto que hace que la Tierra vista desde el espacio sea un punto azul pálido, y que podría confirmar la existencia de una atmósfera en el nuevo exoplaneta. Y en un año se podría usar el Telescopio Espacial James Webb para detectar oxígeno, metano y dióxido de carbono, compuestos que podrían indicar la presencia de vida, señala.

                                                   Trappist-1

El descubrimiento de este nuevo planeta es importante “comparado con Trappist-1 y Próxima b porque es el primer planeta terrestre con masa y tamaño bien determinados”, opina Guillem Anglada-Escudé, astrónomo español codescubridor del exoplaneta más cercano a la Tierra. “De momento han encontrado un solo planeta, pero es probable que haya más”, como “pasó con trappist-1, y esperamos que pase con Próxima”, explica. “Este puede ser unos de los sistemas solares importantes para la detección de atmósferas”, señala, aunque puede ser que pronto haya mejores candidatos aún. “Creo que se van a descubrir media docena más de estos planetas, alguno más cercano que Trappist-1 y este, porque hay unas 400 estrellas entre Trappist-1 y nosotros”, resalta.

“Este es el siguiente paso que estábamos esperando en la búsqueda de planetas como la Tierra”, señala José Caballero, investigador del Centro de Astrobiología. “Se descubren tantos planetas de golpe ahora porque hay muchos grupos de investigación en el mundo detrás de lo mismo”, explica. “Dentro de una década vendrán los planetas habitables alrededor de estrellas de tipo G, como el Sol”, añade.

El titular de esta noticia anuncia que, por primera vez, se ha logrado fotografiar un agujero negro pero la imagen que lo acompaña es simplemente una ilustración. Pero eh, no se marchen todavía: esa foto existe, ha sido tomada por el Event Horizon Telescope (EHT) a lo largo de diez días y, aparentemente, representa a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo ubicado en el centro de nuestra Vía Láctea.

La imagen, según sus responsables, está siendo sometida a investigación, pero se espera que para finales de 2017 la anhelada foto se haga pública. Por hacer un símil fotográfico, la imagen del agujero negro es como una Polaroid que tendremos que agitar durante unos meses para ver si representa con exactitud lo que queríamos fotografiar o si se ve borrosa.

Pese a tener una masa equivalente a cuatro millones de soles, Sagitario A* fue un desconocido hasta mediados de los años setenta, cuando Bruce Balick y Robert Brown descubrieron que algo perturbaba la órbita de una estrella cercana, S2. Pese a las sospechas, no pudieron identificar inmediatamente que fuese un agujero negro.

Hubo que esperar hasta 2002, cuando el alemán Reinhard Genzel reveló que hablábamos de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. “¿Pueden ser los agujeros negros y las galaxias dos sistemas que se alimentan el uno al otro con un intercambio de gas y radiación?”, declaró Genzel en entrevista con EL ESPAÑOL, “vamos teniendo evidencia ahora de que esto es así, es fascinante lo que estamos aprendiendo: parece ser una relación cercana, pero aún no sabemos si fue primero el huevo o la gallina”.

Así se hizo la foto

Hasta el momento, lo más cercano que tenemos para ver el citado agujero negro es esta imagen del Observatorio Europeo Austral, en el que el efecto gravitatorio de Sagitario A* lleva a una nube de polvo a moverse en dirección al agujero negro desde el punto azul (2006) al verde (2010) y finalmente al rojo (2013).

Una nube de gas desplazada del punto azul (2006) al rojo (2013) por Sagitario A*. ESO / S. Gillessen

 

Otro reciente intento de enmarcar al esquivo agujero negro es éste, de la NASA, con telescopios de rayos X. Lo que brilla en este caso es un fogonazo de actividad que brota de las nubes de gas que rodean al agujero.

Arriba a la derecha, imagen destacada de Sagitario A*. NASA