Así nacen los estallidos breves de rayos gamma

                             observan destellos esquivos que arrojan luz sobre las colisiones cósmicas, desentrañando un secreto de décadas.

Todo comenzó como una película de James Bond. Durante la década de 1960, en el medio de la guerra fría, los EE.UU. lanzaron una serie de satélites sensibles a la radiación gamma (1) para monitorear el cumplimiento del Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares.

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AGUJEROS NEGROS Y COLISIONES DE ESTRELLAS PUEDEN ILUMINAR LA MATERIA OSCURA DEL UNIVERSO

20 septiembre 2011. Los científicos que buscan capturar evidencias de la existencia de la materia oscura -la sustancia invisible que se cree constituye gran parte del universo- puede encontrar una herramienta útil en el trabajo reciente de investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Nueva York.

El equipo dio a conocer en un informe en la revista Physical Review Letters este mes, un método para la detección de colisiones de estrellas con un tipo difícil de alcanzar de agujero negro que está en la lista de objetos que se cree componen la materia oscura. Tal descubrimiento podría servir como prueba observable de la materia oscura y proporcionaría una comprensión más profunda del funcionamiento interno del universo.

Los investigadores postdoctorales Shravan Hanasoge, del Departamento de Geociencias de Princeton y Michael Kesden del Centro para la Cosmología y la Física de Partículas de la New York University, simularon el resultado visible de un agujero negro primordial pasando a través de una estrella. Restos teóricos del Big Bang, los agujeros negros primordiales poseen propiedades de la materia oscura y es uno de los varios objetos cósmicos que se creen sean origen de la misteriosa sustancia, pero aún no han sido observados.

Si este tipo de agujeros negros fueran la fuente de la materia oscura, la gran cantidad de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea -aproximadamente 100 mil millones- haría inevitable un encuentro con ellos, informaron los autores. A diferencia de los agujeros negros comunes, un agujero negro primordial no se “traga” la estrella si se topa con una, sino que provoca vibraciones perceptibles en la superficie de la estrella cuando pasa a través de él.

Por lo tanto, como el número de telescopios y satélites de sondeo de estrellas lejanas en la Vía Láctea va en aumento, las probabilidades de observar un agujero negro primordial ya que se desliza sin causar daño a través de uno de los miles de millones de la galaxia de estrellas son elevadas, dice Hanasoge. El modelo de computadora desarrollado por Hanasoge y Kesden se puede utilizar con las actuales técnicas de observación solar para ofrecer un método más preciso para detectar un agujero negro primordial con las herramientas existentes.

“Si los astrónomos estuvieran observando el sol, las posibilidades de observación de un agujero negro primordial no son muy altas, pero ahora buscamos en miles de estrellas”, dijo Hanasoge.

¿Que será y de qué estará hecha la dichosa materia oscura si dinalmente resulta que existe?

“Hay una cuestión más amplia de lo que constituye la materia oscura, y si un agujero negro primordial es encontrado, podrían encajar todos los parámetros, como que tienen masa y fuerza por lo que influyen directamente en los objetos en el universo, y no interactúan con la luz. La identificación de uno tendría profundas implicaciones para nuestra comprensión del universo primitivo y de la materia oscura “.

Aunque la materia oscura no ha sido observada directamente, se cree que las galaxias residen en el extendido halo de materia oscura, basándonos en los bien documentados efectos gravitacionales de estos halos en estrellas, galaxias y gas visibles. Al igual que otros candidatos propuestos, los agujero negros primordiales son difíciles de detectar porque no emiten ni absorben luz, atravesando sigilosamente el universo con sólo sutiles efectos gravitatorios sobre los objetos cercanos.

Sin embargo, debido a que este tipo de agujero negro es más pesado ??que otros candidatos, su interacción con las estrellas sería detectable por observatorios estelares actuales y futuros, defiende Kesden. Al cruzarse con una estrella, la gravedad de un agujero negro primordial puede exprimir a la estrella, y luego, una vez que el agujero negro pasa a través, causar ondas en la superficie de la estrella, ya que regresa a su lugar originario.

Muchos son los “globos” o “Burbujas” halñlados en el espacio. Una estrella gigante emite una burbuja que va a casi 7 millones de kmph como un deseo cósmico en las profundidades del espacio. La Nebulosa de Burbuja, localizada a 7,100 años luz de la Tierra en la constelación de Cassiopea, es una esfera translúcida generada por los fuertes vientos producidos por una estrella incandescente 40 veces más grande que el sol. Los vientos estelares cincelan la nube de gas alrededor de la estrella en una casi perfecta burbuja

La primera imagen clara de la Nebulosa de Burbuja por el Hubble en 1997, esta nueva imagen fue tomada por el Soth Common Observatory.La burbuja tiene un diámetro de 6 años luz y brilla rosa debido a la nube roja incandescente que la rodea.

“Podemos imaginar un globo lleno de agua y observar la ondulación interior del líquido como algo similar a la forma en la superficie de una estrella cuando se cruza con un agujero negro primordial”, dice Kesden. “Al mirar cómo se mueve la superficie de la estrella, podemos averiguar lo que está pasando en su interior. Si un agujero negro pasa a través de ella, podemos ver la vibración en la superficie.”

Kesden y Hanasoge utilizan el sol como un modelo para calcular el efecto de un agujero negro primordial en la superficie de una estrella. Kesden, cuya investigación incluye agujeros negros y materia oscura, calcula la masa de un agujero negro primordial, así como la trayectoria probable del objeto a través del sol. Hanasoge, que se centra en estudios sismológicos en el Sol, la Tierra y las estrellas, trabaja en los efectos de vibración del agujero negro en la superficie del sol.

Simulaciones de video de cálculos de los investigadores fueron creados por Tim NASA Sandstrom, utilizando la supercomputadora de las Pléyades en el Centro Ames de Investigación de California. Un video muestra las vibraciones de la superficie del Sol como un agujero negro primordial -representado por un camino blanco pasando por su interior. Una segunda película retrata el resultado de un agujero negro en la la superficie del Sol .

Marc Kamionkowski, profesor de física y astronomía de la Universidad Johns Hopkins, dijo que el trabajo sirve como un conjunto de herramientas para la detección de agujeros negros primordiales, y asegura que Hanasoge y Kesden han proporcionado un método completo y preciso que se aprovecha de las actuales observaciones solares. Un físico teórico conocido por su trabajo con estructuras a gran escala y sobre la historia temprana del universo, Kamionkowski no participó en el proyecto, pero está familiarizado con él.

“Se ha sabido que a medida que un agujero negro primordial pasara a través de una estrella, tendría un efecto, pero esta es la primera vez que los cálculos son numéricamente precisos”, dice.

“Es una idea inteligente que se aprovecha de las observaciones y mediciones ya realizadas en física solar. Es como si alguien te llama para decir que puede haber un millón de dólares debajo de su felpudo. Si resulta no ser cierto, no le costará nada buscar. Así que, ya podría haber evidencias de materia oscura en los conjuntos de datos que los astrónomos ya tienen, ¿por qué no echar un vistazo? “

Un aspecto importante de la técnica de Kesden y Hanasoge, que Kamionkowski, señala es que se reduce una brecha significativa en la masa que puede ser detectada por los métodos existentes.

La búsqueda de un agujero negro primordial ha estado hasta ahora limitada a las masas demasiado pequeñas, o tan grandes que “los agujeros negros habrían interrumpido en las galaxias en formas tan enormes que ya nos habríamos dado cuenta”, dijo Kamionkowski. “Se ha descuidado un poco la búsqueda de agujeros negros primordiales y creo que es porque no ha habido una única y bien motivada idea de cómo encontrarlos dentro del rango en el que probablemente podrían existir.”

El Universo evoluciona y los seres también. ¿Sabrán estos algo más que nosotros sobre los Agujeros Negros?

El rango de masas actuales en las que estos tipos de agujeros pueden ser observados se estableció sobre la base de las anteriores observaciones directas de la radiación de Hawking -las emisiones de un agujero negro a medida que se evapora en rayos gamma-, así como de la curvatura de la luz alrededor de grandes objetos estelares, dice Kesden. La diferencia de masa entre los fenómenos, sin embargo, es enorme, incluso en términos astronómicos. La radiación de Hawking sólo se puede observar si la masa del agujero negro se evapora es menos de 100 billones de gramos. En el otro extremo, un objeto debe ser mayor de 100 cuatrillónes (24 ceros) de gramo para la luz visible. La búsqueda de agujero negro primordial ha cubierto una franja de masas que se extienden por un factor de 1 billón, explica Kesden -similar a la búsqueda de un objeto desconocido con un peso a medio camino entre en de un centavo y un camión grande.

Él y Hanasoge sugieren una técnica para dar una serie de parámetros y ven muy necesario ser más específicos y establecer recortes para detectar un agujero negro primordial. La pareja se encuentra trabajando en simulaciones de un agujero negro primordial de más de 1 sextillón (21 ceros) de gramos – aproximadamente la masa de un asteroide, lo que podría producir un efecto notable en la superficie de una estrella.

“Ahora que sabemos que los agujeros negros primordiales pueden producir vibraciones perceptibles en las estrellas, se podría tratar de mirar una muestra más grande de estrellas que nuestro propio sol”, dijo Kesden.

“La Vía Láctea tiene 100 mil millones de estrellas, por lo que alrededor de 10.000 eventos detectables deberían estar sucediendo cada año en nuestra galaxia, si sabemos dónde buscar.”

Esta investigación fue financiada por becas de la NASA y por la Comunidad James Arthur postdoctoral de la Universidad de Nueva York.

fuentes: PRINCETON, universo doppler

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La NASA confirma la existencia de una población de Agujeros Negros Invisibles en las Galaxias.

Los astrónomos han sospechado durante mucho tiempo que los principales contribuyentes al fondo cósmico de rayos X fueron los agujeros negros envuelto de polvo en los centros de galaxias activas, pero no podían ser detectados. Ahora, un equipo internacional de científicos usando datos del satélite Swift de la NASA confirma la existencia de una población en gran parte invisible de agujero negros de galaxias.

Las emisiones de rayos-X de las galaxias recién descubiertas están tan ocultas que solo poco más de una docena de ellos son conocidos. Sin embargo, los astrónomos dicen que a pesar de lo atenuado de los rayos X, las fuentes pueden representar la punta del iceberg, lo que representa por lo menos una quinta parte de todas las galaxias activas.

“Estos agujeros negros ocultos están, en gran medida, a nuestro alrededor”, dijo Neil Gehrels, el principal investigador del Swift en el Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, y co-autor del nuevo estudio. “Pero antes del Swift, eran demasiado débiles y estaban demasiado ocultos para que los pudiéramos ver.”

La mayoría de las grandes galaxias contienen un gigante agujero negro central, y los observados en el estudio del Swift pesan alrededor de 100 millones de veces la masa del sol. En una galaxia activa, la materia que cae hacia el agujero negro supermasivo emite alta energía, tan intensa que dos clases de objetos activos de estas galaxias, quasares y blazars, están entre los objetos más luminosos del universo.

El fondo de rayos X ha llevado a los astrónomos a sospechar que el estudio de galaxias activas estaba incompleto. Los astrónomos no podían estar seguros de que no habían detectado la mayor parte de incluso las más cercanas galaxias activas. Estas nubes de polvo y gas rodean los agujeros negros centrales y crean una pantalla de la luz ultravioleta, rayos X, óptica y de baja energía (o blanda). Mientras que la radiación infrarroja puede ver a través del material, puede confundirse con el polvo caliente de regiones de formación estelar de la galaxia.

Sin embargo, los Rayos X pueden penetrar en algunos de los agujeros negros más energéticos, y ahí es donde entra en juego el Swift

Desde 2004, el Swift’s Burst Alert Telescope (BAT), desarrollado y operado por el centro de control Goddard, ha hecho un inventario de todo el cielo en rayos X, con energías de entre 15.000 y 200.000 voltios de electrones – miles de veces la energía de la luz visible. Gradualmente, tras años de exposiciones, el recuento es ahora un censo más grande, más sensible y más completo para estas energías. E incluye cientos de galaxias activas hasta una distancia de 650 millones de años luz.

De esta muestra, los investigadores eliminaron las fuentes de menos de 15 grados de distancia desde el plano, lleno de objetos de nuestra propia galaxia. Todas las galaxias activas que expulsan un chorro de partículas energéticas tampoco fueron considerados, lo que redujo el censo a 199 galaxias.

Aunque hay muchos tipos diferentes de galaxias activas, los astrónomos explican las diversas propiedades observadas según cómo nuestro ángulo de observación de las galaxias. Vemos las más brillantes más cerca, pero a medida que aumenta el ángulo, el anillo circundante de gas y polvo absorbe cada vez más cantidad de las emisiones del agujero negro.

Los astrónomos suponían que existían muchas galaxias activas orientadas en ángulo perpendicular a nosotros, pero que no podían ser detectadas debido a que el disco de gas atenúa las emisiones con demasiada fuerza.

“Estas galaxias activas son muy débiles y difíciles de encontrar. De una muestra de 199 fuentes, se detectaron sólo nueve de ellas”, dijo David Burlon, autor principal del estudio y estudiante de postgrado en el Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Munich.

“Pero incluso las mejores técnicas disponibles del Swift tienen problemas para encontrar estas fuentes altamente absorbidas, y sabemos que el estudio las subestima”, explicó Burlon. “Cuando tuvimos en cuenta esto, encontramos que estas galaxias son muy numerosas, y constituyen cerca del 20 o 30 por ciento del total.”

“Con Swift, tenemos que poder cuantificar con exactitud el número de galaxias activas a nuestro alrededor; en nuestro patio trasero”, dijo Marco Ajello del SLAC National Accelerator Laboratory en Menlo Park, California “El número es grande, y está de acuerdo con modelos que dicen que son responsables de la mayor parte del fondo de rayos X “.

Si los números siguen siendo coherentes a mayor distancia, cuando el Universo era mucho más joven, entonces hay agujeros negros supermasivos suficientes para dar cuenta del fondo cósmico de rayos-X.

Posteriormente, el equipo combinó con las mejores técnicas disponibles los datos de Swift, archivadas, en un esfuerzo por estudiar cómo la intensidad de las emisiones de las galaxias ha cambiado en diferentes rangos de energía de rayos-X.

“Esta es la primera vez que podría investigar el espectro medio de galaxias activas inobservables“, dijo Ajello. “Estas galaxias son responsables de la forma del fondo cósmico de rayos-X de generar el pico de su energía.”

Todo esto es consistente con la idea de que el fondo cósmico de rayos X es el resultado de la emisión de un agujero negro supermasivo activo oscuro, cuando el Universo tenía 7 mil millones de años, aproximadamente la mitad de su edad actual.

FUENTE: NASA, http://www.dailygalaxy.com,

https://universodoppler.wordpress.com/

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Big Bang

Hablaremos ahora del Big Bang, esa teoría aceptada por todos y que nos dice cómo se formó nuestro universo y comenzó su evolución hasta ser como ahora lo conocemos.

De acuerdo a esta teoría, el universo se originó a partir de un estado inicial de alta temperatura y densidad, y desde entonces ha estado siempre expandiéndose. La teoría de la relatividad general predice la existencia de una singularidad en el comienzo, cuando la temperatura y la densidad eran infinitas.

La mayoría de los cosmólogos interpretan esta singularidad como una indicación de que la relatividad general de Einstein deja de ser válida en el universo muy primitivo (no existía materia), y el comienzo mismo debe ser estudiado utilizando una teoría de cosmología cuántica.

Con nuestro conocimiento actual de física de partículas de altas energías, podemos hacer avanzar el reloj hacia atrás a través de la teoría leptónica y la era hadrónica hasta una millonésima de segundo después del Big Bang, cuando la temperatura era de 10¹³ K. Utilizando una teoría más especulativa, los cosmólogos han intentado llevar el modelo hasta 10³⁵ s después de la singularidad, cuando la temperatura era de 10²⁸ K. Esa infinitesimal escala de longitud es conocida como límite de Planck, = 10^-35 m, que en la Ley de radiación de Planck, es distribuída la energía radiada por un cuerpo negro mediante pequeños paquetes discretos llamados cuantos, en vez de una emisión continua. A estas distancias, la gravedad está ausente para dejar actuar a la mecánica cuántica.

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Efecto túnel a través del espacio y del tiempo

En definitiva, estamos planteando la misma cuestión propuesta por Kaluza, cuando en 1.919 escribió una carta a Einstein proponiéndole su teoría de la quinta dimensión para unificar el electromagnetismo de James Clark Maxwell y la propia teoría de la relatividad general, ¿dónde está la quinta dimensión?, pero ahora en un nivel mucho más alto. Como Klein señaló en 1.926, la respuesta a esta cuestión tiene que ver con la teoría cuántica. Quizá el fenómeno más extraordinario (y complejo) de la teoría cuántica es el efecto túnel.

El efecto túnel se refiere al hecho de que los electrones son capaces de atravesar una barrera, al parecer infranqueable, hacia una región que estaría prohibida si los electrones fuesen tratados como partículas clásicas. El que haya una probabilidad finita de que un electrón haga un túnel entre una región clásicamente permitida a otra que no lo está, surge como consecuencia de la mecánica cuántica. El efecto es usado en el diodo túnel. La desintegración alfa es un ejemplo de proceso de efecto túnel.

Antes preguntábamos, en relación a la teoría de Kaluza-Klein, el destino o el lugar en el que se encontraba la quinta dimensión.

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