‘Júpiter caliente’, el planeta más caliente hallado hasta el momento

Un equipo de investigación internacional liderado por astrónomos de las universidades de Ohio State y Vanderbilt cree haber encontrado un planeta como Júpiter que rodea su estrella anfitriona cada día y medio, sobrecalentándose a temperaturas más altas que la mayoría de las estrellas y con una gigantesca y brillante cola de gas como un cometa. Este nuevo mundo, al que han denominado KELT-9b, se encuentra en órbita alrededor de una estrella masiva (KELT-9) que está ubicada a 650 años luz de la Tierra en la constelación Cygnus.

El descubrimiento se describe esta semana en un artículo titulado Un planeta gigante sometido a la irradiación ultravioleta extrema por su huésped caliente de estrellas masivas, publicado por la revista Nature y presentado en la reunión de primavera de la Sociedad Americana de Astronomía (American Astronomical Society, ASS, por sus siglas en inglés) en Austin, Texas.

Con una temperatura en el día que alcanza un máximo de 4.600 grados kelvin (4.327 grados centígrados), el recién descubierto exoplaneta es más caliente que la mayoría de las estrellas y sólo 1.200 kelvin más fresco que el Sol (927 grados centígrados). De hecho, la radiación ultravioleta de la estrella que orbita es tan grande que el planeta puede literalmente evaporarse lejos bajo el deslumbramiento intenso, produciendo una cola de gas brillante.

El planeta tiene otras características inusuales. Por ejemplo, es un gigante gaseoso 2,8 veces más masivo que Júpiter, pero sólo la mitad de denso, porque la radiación extrema de su estrella anfitriona ha provocado que su atmósfera se hinche como un globo.

Debido a que está cerrado a su estrella -como la Luna a la Tierra- el lado del día del planeta es bombardeado de manera perpetua por la radiación estelar y, como resultado, es tan caliente que las moléculas como el agua, el dióxido de carbono y el metano no pueden formarse allí.

“Es un planeta por cualquiera de las definiciones típicas basadas en la masa, pero su atmósfera es casi seguramente diferente a cualquier otro planeta que hemos visto sólo por la temperatura de su lado del día”, señala el profesor de astronomía en la Universidad de Ohio, Scott Gaudi, uno de los autores principales del estudio.

La razón por la que el exoplaneta es tan caliente es porque la estrella que orbita es más del doble de grande y casi el doble de caliente que el Sol. “KELT-9 irradia tanta radiación ultravioleta que puede evaporar completamente el planeta -asegura el profesor de Física y Astronomía en la Universidad de Vanderbilt, Keivan Stassun, quien dirige el estudio junto con Gaudi-. O, si los planetas gigantes de gas como KELT-9b poseen núcleos rocosos sólidos como algunas teorías sugieren, el planeta puede ser reducido a una roca estéril, como Mercurio”.

Sin posibilidad de que haya vida

Por otro lado, la órbita del planeta está muy cerca de la estrella, por lo que si esta empieza a expandirse, la engullirá. “KELT-9 se hinchará para convertirse en una estrella gigante roja en alrededor de mil millones de años”, afirma Stassun, que considera que las perspectivas a largo plazo para la vida en KELT-9b “no son buenas”.

No obstante, los científicos aseguran que hay una razón para estudiar mundos que son inhabitables en el extremo. “La comunidad astronómica está claramente centrada en encontrar planetas como la Tierra alrededor de estrellas pequeñas y más frías como nuestro Sol -relata Gaudi-. Son objetivos fáciles y hay mucho que se puede aprender sobre los planetas potencialmente habitables que orbitan estrellas de muy baja masa, en general. Por otro lado, como la estrella anfitriona de KELT-9b es más grande y más caliente que el Sol, complementa esos esfuerzos y proporciona un referente para entender cómo los sistemas planetarios se forman alrededor de estrellas calientes y masivas”. En este sentido, Stassun añade que “es importante saber no sólo cómo los planetas se forman y evolucionan, sino también cuándo y bajo qué condiciones son destruidos”.

Según explica la coautora del estudio, Karen Collins, becaria post-doctoral en Vanderbilt, el hallazgo se debió a la “suerte”, tras captar el planeta mientras su órbita transitaba por la cara de la estrella. “Debido a su periodo extremadamente corto, la órbita casi polar y el hecho de que su estrella de acogida es oblata, en vez de esférica, calculamos que la precesión orbital llevará al planeta fuera de vista en unos 150 años y no volverá a aparecer en aproximadamente tres milenios y medio”, agrega.

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LIGO abre una nueva comprensión del universo

Oviedo, 14 jun (EFE).- El astrofísico Álvaro Giménez Cañete ha considerado hoy “muy merecido” el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica otorgado a la Colaboración Científica LIGO y a tres de los físicos que la impulsaron porque “abre una nueva ventana para comprender el universo”.

Giménez Cañete ha formado parte del jurado que ha fallado hoy en Oviedo este galardón con el que se reconoce el éxito alcanzado hace un año con el experimento de ondas gravitacionales que consiguió ratificar la teoría de la relatividad que hace un siglo formuló Albert Einsten.

“Es un premio muy merecido a un hallazgo científico perseguido durante mucho tiempo y que ha tenido éxito muy recientemente”, ha señalado tras el fallo este investigador, que forma parte de la Academia Internacional de Astronáutica.

En su opinión, hay que reconocer los pasos “que aseguran cómo comprender el universo que nos rodea”, como en este caso, que abre una “ventana nueva para comprender el universo, que por primera vez no pasa por medir la luz que recibimos de los objetos sino por las variaciones del espacio-tiempo que antes no sabíamos que se podían medir”.

Vista de los gráficos de datos del proyecto LIGO durante la rueda de prensa sobre la demostración de la existencia de las ondas gravitacionales buscadas desde hace muchos años para confirmar la relatividad especial de Einsten, en otra de sus formas.

“Esta nueva tecnología permite poder explorar los fenómenos que se dan en el universo y puede ser trascendente para el mundo entero y nuestra historia”, ha subrayado.

El presidente del jurado, el físico Pedro Miguel Echenique, ha destacado la importancia que supone poder observar regiones del espacio-tiempo del universo inicial que otras ondas no permitían y que se haya podido ratificar la teoría de la relatividad, “uno de los grandes desafíos de la historia de la física”.

“Es un instrumento mágico en el que llevan años trabajando y que arroja una precisión espectacular”, ha subrayado.

Cazadas de nuevo: el observatorio LIGO capta por segunda vez ondas gravitacionales.

La Colaboración Científica LIGO y tres de los físicos que la impulsaron Rainer Weiss, Kip S. Thorne y Barry C. Barish, han sido distinguidos con el Premio Princesa de Asturias de Investigación Científica y Técnica por sus aportaciones en la detección de directa de ondas gravitacionales, en las que se basa la nueva astronomía.

El Laboratorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO son sus siglas en inglés) cuenta con la colaboración de un millar de científicos de docenas de instituciones y universidades de veinte países que trabajan en la detección de ondas gravitacionales que puedan ser empleadas en la exploración de las leyes fundamentales de la gravedad.

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ABC – Ciencia

      Los investigadores creen que la unidad mínima de tiempo posible puede superar al tiempo de Planck

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En primaria, nos decían que estaba en tres estados. Se profundizaba poco más y, el desconocimiento de la materia era grande: Sólido.Líquido y Gaseoso, esa era toda la explicación que sobre la materia nos daban.

Tiene y encierra tantos misterios la materia que estamos aún y años-luz de saber y conocer sobre su verdadera naturaleza. Nos podríamos preguntar miles de cosas que no sabríamos contestar.  Nos maravillan y asombran fenómenos naturales que ocurren ante nuestros ojos pero que tampoco sabemos, en realidad, a que son debidos.  Si, sabemos ponerles etiquetas como, por ejemplo, la fuerza nuclear débil, la fisión espontánea que tiene lugar en algunos elementos como el protactinio o el torio y, con mayor frecuencia, en los elementos que conocemos como transuránicos.

A medida que los núcleos se hacen más grandes, la probabilidad de una fisión espontánea aumenta.  En los elementos más pesados de todos (einstenio, fermio y mendelevio), esto se convierte en el método más importante de ruptura, sobrepasando a la emisión de partículas alfa.

Maravillas como el proceso triple Alfa nos hace pensar que la materia está viva. La radiación ha sido muy bien estudiada y hoy se conocen sus secretos. Sin embargo,  son muchas las cosas que desconocemos y, nuestra curiosidad nos empuja continuamente a buscar esas respuestas.

 El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lepto que significa “delgado”).

             El electrón es onda y partícula

Aunque el electrón fue descubierto en 1.897 por el físico británico Josepth John Thomson (1856-1940), el problema de su estructura, si la hay, no está resuelto.  Conocemos su masa y su carga negativa que responden a 9,1093897 (54)x10^-31kg la primera y, 1,602 177 33 (49)x10^-19 culombios, la segunda, y también su radio clásico. No se ha descubierto aún ninguna partícula que sea menos masiva que el electrón (o positrón) y que lleve  una carga eléctrica, sea lo que fuese (sabemos como actúa y cómo medir sus propiedades, pero aun no sabemos qué es), tenga asociada un mínimo de masa, y que esta es la que se muestra en el electrón.

              Josepth John Thomson

Lo cierto es que, el electrón, es una maravilla en sí mismo.  El Universo no sería como lo conocemos si el electrón (esa cosita “insignificante”), fuese distinto a como es, bastaría un cambio infinitesimal para que, por ejemplo, nosotros no pudiéramos estar aquí ahora.

Son muchas las cosas que desconocemos y, nuestra curiosidad nos empuja continuamente a buscar esas respuestas. Me gustaría comprender lo que realmente es ese cuanto de energía que llamamos fotón y es el responsable de transmitir todas las formas de radiación que existen en nuestro Universo, la luz entre ellas, para que podamos ver lo que nos rodea y llegar a comprender.

El electrón y el positrón son notables por sus pequeñas masas (sólo 1/1.836 de la del protón, el neutrón, el antiprotón o antineutrón), y, por lo tanto, han sido denominados leptones (de la voz griega lepto que significa “delgado”).

(“Aunque no se trata propiamente de la imagen real de un electrón, un equipo de siete científicos suecos de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Lund consiguieron captar en vídeo por primera vez el movimiento o la distribución energética de un electrón sobre una onda de luz, tras ser desprendido previamente del átomo correspondiente.

Previamente dos físicos de la Universidad Brown habían mostrado películas de electrones que se movían a través de helio líquido en el International Symposium on Quantum Fluids and Solids del 2006. Dichas imágenes, que mostraban puntos de luz que bajaban por la pantalla fueron publicadas en línea el 31 de mayo de 2007, en el Journal of Low Temperature Physics.

En el experimento que ahora nos ocupa y dada la altísima velocidad de los electrones el equipo de investigadores ha tenido que usar una nueva tecnología que genera pulsos cortos de láser de luz intensa (“Attoseconds Pulses”), habida cuenta que un attosegundo equivalente a la trillonésima parte de un segundo”.)

¡No por pequeño, se es insignificante! Recordemosló, todo lo grande está hecho de cosas pequeñas. Las inmensas galaxias son el conjunto de muchos pequeños átomos unidos para formar moléculas que a su vez se juntan y forman cuerpos. Los océanos de la Tierra, las montañas de Marte, los lagos de metaño de Titán, los hielos de Europa… ¡Todo está hecho de materia bariónica! Es decir, son pequeños Quarks y Leptones que conforman los átomos de lo que todo está hecho en nuestro Universo. Bueno, al menos todo lo que podemos ver.

Un “simple” átomo está conformado de una manera muy compleja. Por ejemplo, un protón está hecho de tres quarks: 2 up y 1 down. Mientras tanto, un neutrón está constituido de 2 quarks down y 1 quark up. Los protones y neutrones son hadrones de la rama barión, es decir, que emiten radiación. También son fermiones y, debido a su función en el átomo, se les suele llamar nucleones. Dichos quarks existen confinados dentro de los protones y neutrones inmersos en una especie de pegamento gelatinoso formado por unas partículas de la familia de los Bosones que se llaman Gluones y son los transmisores de la Fuerza nuclear fuerte. Es decir, si los quarks se quieren separar son atrapados por esa fuerza que los retiene allí confinados.

Louis de Broglie

Estudiar el “universo” de las partículas subatómicas es fascinante y se pueden llegar a entender las maravillas que nos muestra la mecánica cuántica, ese extraño mundo que nada tiene que ver con el nuestro cotidiano situado en el macromundo. En realidad, existen partículas que no tienen en absoluto asociada en ellas ninguna masa (es decir, ninguna masa en reposo).  Por ejemplo, las ondas de luz y otras formas de radiación electromagnéticas se comportan como partículas (Einstein en su efecto fotoeléctrico y De Broglie en la difracción de electrones.)

Imagen ilustrativa de la dualidad onda-partícula, en el cual se puede ver cómo un mismo fenómeno puede tener dos percepciones distintas. Esta manifestación en forma de partículas de lo que, de ordinario, concebimos como una onda se denomina fotón, de la palabra griega que significa “luz”. Recientemente he podido leer que unos científicos han logrado (de alguna manera) “congelelar” la luz y hacerla sólida. Cuando recabe más información os lo contaré con todo detalle. El fotón, el cuanto de luz, es en sí mismo una maravilla.

El fotón tiene una masa de 1, una carga eléctrica de 0, pero posee un espín de 1, por lo que es un bosón. ¿Cómo se puede definir lo que es el espín? Los fotones toman parte en las reacciones nucleares, pero el espín total de las partículas implicadas antes y después de la reacción deben permanecer inmutadas (conservación del espín).  La única forma que esto suceda en las reacciones nucleares que implican a los fotones radica en suponer que el fotón tiene un espín de 1. El fotón no se considera un leptón, puesto que este termino se reserva para la familia formada por el electrón, el muón y la partícula Tau con sus correspondientes neutrinos: V_e, V_u y V_T.

Existen razones teóricas para suponer que, cuando las masas se aceleran (como cuando se mueven en órbitas elípticas en torno a otra masa o llevan a cabo un colapso gravitacional), emiten energía en forma de ondas gravitacionales.  Esas ondas pueden así mismo poseer aspecto de partícula, por lo que toda partícula gravitacional recibe el nombre de gravitón.

La fuerza gravitatoria es mucho, mucho más débil que la fuerza electromagnética.  Un protón y un electrón se atraen gravitacionalmente con sólo 1/10³⁹ de la fuerza en que se atraen electromagnéticamente. El gravitón (aún sin descubrir) debe poseer, correspondientemente, menos energía que el fotón y, por tanto, ha de ser inimaginablemente difícil de detectar.

El gravitón parece estar riéndose de todos y no se deja ver. El gravitón es la partícula elemental responsable de la fuerza de la gravedad. Todavía no ha sido descubierto experimentalmente. Teóricamente debería tener masa en reposo nula. ¿Qué límites para la masa del gravitón ofrece el fondo cósmico de microondas? El gravitón es la partícula elemental responsable de la “versión” cuántica de gravedad. No ha sido descubierto aún, aunque pocos dudan de su existencia. ¿Qué propiedades tiene? Debe ser un bosón de espín 2 y como la gravedad parece ser una fuerza de largo alcance, debe tener masa en reposo muy pequeña (billones de veces más pequeña que la del electrón), posiblemente es exactamente cero (igual que parecer ser la del fotón).

De todos modos, el físico norteamericano Joseph Weber emprendió en 1.957 la formidable tarea de detectar el gravitón.  Llegó a emplear un par de cilindros de aluminio de 153 cm., de longitud y 66 de anchura, suspendidos de un cable en una cámara de vacío.  Los gravitones (que serían detectados en forma de ondas), desplazarían levemente esos cilindros, y se empleó un sistema para detectar el desplazamiento que llegare a captar la cien millonésima parte de un centímetro.

Para detectar ondas gravitacionales necesitamos instrumentos extremadamente precisos que puedan medir distancias en escalas diminutas. Una onda gravitacional afecta longitudes en escalas de una millonésima de billonésima de metro, así que ¡necesitamos un instrumento que sea lo suficientemente sensible para “ver” a esas escalas! Parece que al fín, LIGO y otros lo han conseguido (al menos eso nos han dicho).

El interferómetro funciona enviando un haz de luz que se separa en dos haces; éstos se envían en direcciones diferentes a unos espejos donde se reflejan de regreso, entonces los haces al combinarse presentarán interferencia.

Las débiles ondas de los gravitones, que producen del espacio profundo, deberían chocar contra todo el planeta, y los cilindros separados por grandes distancias se verán afectados de forma simultánea.  En 1.969, Weber anunció haber detectado los efectos de las ondas gravitatorias.  Aquello produjo una enorme excitación, puesto que apoyaba una teoría particularmente importante (la teoría de Einstein de la relatividad general).  Desgraciadamente, nunca se pudo comprobar mediante las pruebas realizadas por otros equipos de científicos que duplicaran el hallazgo de Weber.

De todas formas, no creo que, a estas alturas, nadie pueda dudar de la existencia de los gravitones, el bosón mediador de la fuerza gravitatoria.  La masa del gravitón es 0, su carga es 0, y su espín de 2.  Como el fotón, no tiene antipartícula, ellos mismos hacen las dos versiones.

Tenemos que volver a los que posiblemente son los objetos más misteriosos de nuestro Universo: Los agujeros negros.  Si estos objetos son lo que se dice (no parece que se pueda objetar nada en contrario), seguramente serán ellos los que, finalmente, nos faciliten las respuestas sobre las ondas gravitacionales y el esquivo gravitón.

Imagen de un agujero negro en el núcleo de una galaxia arrasando otra próxima- NASA

La onda gravitacional emitida por el agujero negro produce una ondulación en la curvatura del espacio-temporal que viaja a la velocidad de la luz transportada por los gravitones. Algunos proyectos como LIGO, están a la caza de esas ondas gravitatotias y, los expertos dicen que, cuando podamos leer sus mensajes, se presentará ante nosotros todo un nuevo universo que aíun no conocemos. Ahora, todo lo que captamos, las galaxias y estrellas lejanas, son gracias a la luz que viaja desde miles de millones de años luz hasta nosotros, los telescopios la captan y nos muestran esas imágenes de objetos lejanos pero, ¿qué veremos cuando sepamos captar esas ondas hgravitatorias que viajan por el Espacio a la velocidad de la luz como los fotones y, son el resultado del choque de galaxias, de agujeros negros y de estrellas de nuetrones?

Hay aspectos de la física que me dejan totalmente sin habla, me obligan a pensar y me transporta de este mundo material nuestro a otro fascinante donde residen las maravillas del Universo.  Hay magnitudes asociadas con las leyes de la gravedad cuántica. La longitud de Planck-Wheeler,  es la escala de longitud por debajo de la cual el espacio tal como lo conocemos deja de existir y se convierte en espuma cuántica.  El tiempo de Planck-Wheeler (1/c veces la longitud de Planck-Wheeler o aproximadamente 10^-43 segundos), es el intervalo de tiempo más corto que puede existir; si dos sucesos están separados por menos que esto, no se puede decir cuál sucede antes y cuál después. El área de Planck-Wheeler (el cuadrado de la longitud de Planck-Wheeler, es decir, 2,61×10^-66cm²) juega un papel clave en la entropía de un agujero negro.

Me llama poderosamente la atención lo que conocemos como las fluctuaciones de vacío, esas oscilaciones aleatorias, impredecibles e ineliminables de un campo (electromagnético o gravitatorio), que son debidas a un tira y afloja en el que pequeñas regiones del espacio toman prestada momentáneamente energía de regiones adyacentes y luego la devuelven. Hace un par de días que hablamos de ello.

Ordinariamente, definimos el vacío como el espacio en el que hay una baja presión de un gas, es decir, relativamente pocos átomos o moléculas.  En ese sentido, un vacío perfecto no contendría ningún átomo o molécula, pero no se puede obtener, ya que todos los materiales que rodean ese espacio tienen una presión de vapor finita.  En un bajo vacío, la presión se reduce hasta 10^-2 pascales, mientras que un alto vacío tiene una presión de 10^-2-10^-7 pascales.  Por debajo de 10^-7 pascales se conoce como un vacío ultraalto.

El primer gran vacío en ser detectado fue el de Boötes en 1.981; tiene un radio de unos 180 millones de años luz y su centro se encuentra a aproximadamente 500 millones de años luz de la Vía Láctea. La existencia de grandes vacíos no sorprende a la comunidad de astrónomos y cosmólogos, dada la existencia de cúmulos de galaxias y supercúmulos a escalas muy grandes. Claro que, según creo yo personalmente, ese vacío, finalmente, resultará que está demasiado lleno, hasta el punto de que su contenido nos manda mensajes que, aunque lo hemos captado, no lo sabemos descifrar.

No puedo dejar de referirme al vaciotheta (vació θ) que, es el estado de vacío de un campo gauge no abeliano (en ausencia de campos fermiónicos y campos de Higgs). En el vacío theta hay un número infinito de estados degenerados con efecto túnel entre estos estados.  Esto significa que el vacío theta es análogo a una fundón de Bloch en un cristal.

Se puede derivar tanto como un resultado general o bien usando técnicas de instantón.  Cuando hay un fermión sin masa, el efecto túnel entre estados queda completamente suprimido. Cuando hay campos fermiónicos con masa pequeña, el efecto túnel es mucho menor que para campos gauge puros, pero no está completamente suprimido.

emilio silvera

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