Los investigadores, sencillamente, no se esperaban algo así. Una galaxia en forma de disco, compacta, masiva y en rápida rotación, pero que dejó de formar estrellas unos pocos miles de millones de años después del Big Bang. El hallazgo, que se acaba de publicar en Nature, se ha llevado a cabo con el telescopio espacial Hubble.

Es la primera vez que se consigue observar algo parecido, ya que ninguna de las galaxias “muertas” de esa época lejana muestra ese tipo de estructura. El descubrimiento de MACS2129-1 resulta importante porque su mera existencia es algo que desafía todo lo que sabemos, o creíamos saber, sobre cómo se forman las galaxias masivas que nos rodean en la actualidad.

De hecho, cuando el Hubble la fotografió, los investigadores esperaban encontrarse con una caótica esfera de estrellas en plena formación, alimentada por la energía de la colisión con otras galaxias cercanas. Pero en vez de eso, se encontraron con un disco aplanado, similar en forma a nuestra Vía Láctea y, lo que es más, completamente inactivo.

Se trata, pues, de la primera evidencia observacional directa de que al menos algunas de las galaxias “muertas” más tempranas, en las que la formación estelar se ha detenido, consiguen, de alguna manera que ignoramos, seguir evolucionando a partir de un disco similar al de la Vía Láctea hasta transformarse en las galaxias elípticas gigantes que vemos hoy.

Lo cual supone una enorme sorpresa, porque las galaxias elípticas contienen estrellas muy viejas, mientras que las galaxias espirales suelen contener un gran número de estrellas jóvenes y azules. Sin embargo, la evidencia no deja lugar a dudas: por lo menos algunos de estos discos galácticos muertos han conseguido transformarse y resurgir de sus cenizas. De hecho, no solo han cambiado su estructura, sino también las trayectorias de sus estrellas para adoptar la forma de galaxias elípticas.

“Esta nueva visión -explica Sune Toft, del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague y director de la investigación- puede forzarnos a replantear por completo el contexto cosmológico de cómo las galaxias arden al principio y evolucionan después tomando las formas que vemos actualmente. Tal vez hallamos sido ciegos ante el hecho de que las primeras galaxias muertas podían ser discos, simplemente porque no hemos sido capaces de resolverlos”.

Estudios anteriores de lejanas galaxias muertas asumían, en efecto, que su estructura era similar a la de las galaxias elípticas cercanas en las que terminan evolucionando. Pero confirmar esta hipótesis, en principio, requiere de telescopios mucho más potentes de los que existen en estos momentos. Sin embargo, y gracias al fenómeno de “lente gravitacional”, que permite amplificar los objetos muy lejanos cuando su luz pasa a traves de cúmulos galácticos muy masivos, que actúan como un “zoom”, el telescopio espacial Hubble ha conseguido enfocar uno de estos primitivos y misteriosos objetos. Y los investigadores han sido capaces, por primer vez, de observar el centro de una galaxia muerta.

En concreto, MACS2129-1 es tres veces más masiva que la Vía Láctea y gira sobre sí misma al doble de velocidad, aunque solo tiene la mitad de su tamaño. Utilizando los instrumentos del telescopio, Toft y su equipo lograron, además, determinar la masa estelar, la tasa de formación de nuevas esttrellas y la edad de las estrellas existentes.

Núcleo muy activo

La razón por la que esta galaxia dejó tan pronto de fabricar estrellas se desconoce. Podría ser el resultado de un núcleo galáctico muy activo, con enormes cantidades de energía brotando del agujero negro supermasivo central. Energía que sería capaz de inhibir el proceso de formación estelar sobrecalentando el gas o, incluso, expulsándolo fuera de la propia galaxia. O también podría ser el resultado de una masa de gases fríos fluyendo sobre la galaxia y siendo rápidamente comprimidos y calentados, evitando así que se creen nubes de formación de estrellas.

Sea como fuere, los astrónomos se preguntan cómo es posible que estos discos tan jóvenes, masivos y compactos logren evolucionar en las galaxias elípticas que podemos observar en el Universo actual. Según Toft, “probablemente sea a través de fusiones con otras galaxias. Si estas galaxias crecen a través de fusiones con otros compañeros menores, y estas pequeñas galaxias acompañantes llegan en gran número y desde todos los ángulos, eso podría, eventualmente, volver aleatorias las órbitas de las estrellas dentro de la galaxia. También se podrían imaginar grandes fusiones, algo que sin duda también podría destruir el movimiento ordenado de las estrellas”.

Toft, ahora, solo espera poder usar el futuro telescopio James Webb, mucho más poderoso que el Hubble, para poder buscar más galaxias parecidas.

                                    Sí, además, Júpiter también tiene sus Anillos

• Con una temperatura en el día que alcanza un máximo de 4.327 grados
• Es 2,8 veces más masivo que Júpiter, pero sólo la mitad de denso
• Está ubicado a 650 años luz de la Tierra en la constelación Cygnus

 

Estos son los protagonistas impulsores del Proyecto LIGO. Rainer Weiss, Kips S. Thorne Y Barry C. Barish han logrado hacer realidad una de las predicciones de Einsten un siglo antes: detectar ondas gravitacionales, ondulaciones en el tejido del espacio tiempo.

¿Hasta dónde es posible subdividir el tiempo? O, dicho de otro modo, ¿cuál es la unidad mínima de tiempo que permite la Naturaleza? La respuesta tiene profundas implicaciones tanto para la Ciencia como para la Filosofía, y un equipo internacional de investigadores acaba de demostrar que la unidad mínima de tiempo posible va mucho más allá de lo que se pensaba. El trabajo acaba de publicarse en The European Physical Journal.

Pero veamos. Aunque a simple vista puede parecer posible dividir el tiempo en intervalos cada vez más pequeños, incluso hasta el infinito, la Física nos dice que que no es así, y que el menor intervalo temporal físicamente representativo posible es el llamado tiempo de Planck, que equivale a 10-43 segundos, es decir, a la diez septillonésima parte de un segundo. Este es, pues, en intervalo temporal más breve en el que las leyes de la Física pueden seguir usándose para estudiar la Naturaleza del Universo. El límite implica que dos eventos cualesquiera no pueden estar separados por un intervalo temporal inferior a éste.

O por lo menos esto es lo que se pensaba hasta ahora. Pero Mir Faizal, de las Universidades de Waterloo y Lethbridge en Canadá, Mohammed M. Khali, de la Universidad de Alejandría en Egipto y Saurya Das, también de la Universidad de Lethbridge, proponen, en efecto, que el menor intervalo de tiempo posible podría superar, incluso en varios órdenes de magnitud, al tiempo de Planck. Además, los físicos han demostrado que la mera existencia de este nuevo “tiempo mínimo” puede alterar las ecuaciones básicas de la Mecánica Cuántica. Y dado que la Mecánica Cuántica describe los sistemas físicos a una escala muy pequeña (la de las partículas subatómicas), el resultado sería un cambio profundo en la descripción de la realidad tal y como la conocemos.

“Podría ser -explica Faizal- que la escala mínima de tiempo posible en el Universo vaya mucho más allá del tiempo de Planck. Y esto, además, puede ser probado experimentalmente”.

Pero volvamos, por ahora, al tiempo de Planck, que de por sí es tan corto que nadie, en ningún laboratorio del mundo, ha conseguido aún examinarlo directamente. Y es que en Ciencia, y más en las ciencias básicas, la práctica va siempre muy por detrás de la teoría. Las mediciones más precisas, en efecto, apenas han logrado resultados con intervalos de cerca 10−17 de segundos, muy lejos de los 10-43 del tiempo de Planck, y lograr avanzar una sola escala más de magnitud puede suponer décadas de esfuerzo, investigación y desarrollo tecnológico.

Sin embargo, a nivel teórico nada impide considerar el tiempo de Planck como algo muy real, una magnitud que funciona muy bien en varios campos de estudio, como la gravedad cuántica o la teoría de cuerdas. Y resulta que todas esas teorías sugieren que no es posible medir una longitud menor que la longitud de Planck, y por extensión un tiempo más breve que el tiempo de Planck. El tiempo de Planck se define como el tiempo que tarda un fotón, en el vacío, en recorrer la longitud de Planck a la velocidad de la luz.

La estructura del tiempo

             Pasa el Tiempo y todo evoluciona

Motivados por una serie de estudios teóricos recientes, los investigadores decidieron profundizar más en la cuestión de la estructura del tiempo, en particular en la largamente debatida cuestión de si el tiempo es “discreto” o “continuo”. La diferencia entre ambas posibilidades es enorme. Si el tiempo fuera “discreto”, significaría que estaríamos ante una sucesión de momentos “fijos” e inmóviles, como si se tratara de los fotogramas de una película. En este caso, nuestra percepción del devenir del tiempo sería solo una ilusión, provocada por el paso de los fotogramas uno detrás de otro.

Por el contrario, si el tiempo fuera “continuo”, significaría que entre dos puntos cualquiera de la línea temporal sería posible colocar un número infinito de otros puntos temporales. En este caso, el tiempo no constaría de “fotogramas fijos”, sino que fluiría continuamente.

“En nuestro estudio -asegura Faizal- proponemos que el tiempo es discreto, e incluso hemos sugerido varias formas de demostrarlo experimentalmente”.

Uno de los experimentos propuestos por el equipo de científicos consiste en medir las emisiones espontáneas de un átomo de hidrógeno. Las ecuaciones de la Mecánica Cuántica modificadas con las nuevas ideas de los científicos predicen, en efecto, una sutil diferencia en la tasa de emisiones espontáneas con respecto a las ecuaciones sin modificar. Y los efectos observados en esas mediciones pueden ser observados en las tasas de desintegración de esas partículas y de los núcleos inestables.

Basándose en sus análisis de las emisiones espontáneas del hidrógeno, los investigadores pudieron estimar que el mínimo intervalo de tiempo posible está varias órdenes de magnitud por encima del tiempo de Planck. Faizal y sus colegas sugieren, además, que los cambios que han propuesto en las ecuaciones básicas de la Mecánica Cuántica podrían modificar nuestro concepto mismo de tiempo, así como su definición. Y explican que la estructura temporal podría considerarse similar a una estructura cristalina, que consiste en segmentos discretos que se repiten de forma regular.

En términos más filosóficos, el argumento de que la estructura temporal es “discreta” sugiere que nuestra percepción del tiempo como algo que fluye constantemente no sería más que una ilusión.

“El Universo físico -explica Faizal- es en realidad como una película de imágenes en movimiento, en la que una serie de fotogramas fijos proyectados sucesivamente en una pantalla crean la ilusión de estar ante imágenes que se mueven. Por lo tanto, si este punto de vista se toma en serio, entonces nuestra percepción consciente de la realidad física basada en el movimiento continuo se convierte en una ilusión producida por una estructura matemática discreta subyacente”.

“La propuesta -continúa el investigador- convierte en una realidad la física platónica en la naturaleza”, en referencia al argumento de Platón de que existe una verdadera realidad que es independiente de nuestros sentidos. “Sin embargo, y a diferencia de las teorías del idealismo platónico, nuestra propuesta puede ser probada experimentalmente, y no solo argumentada filosóficamente”.

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