La Mejor Evidencia Observable de la Primera Generación de Estrellas y las más lejanas del Universo
Vey Extremely Large Telescope de ESO, un equipo de astrónomos ha descubierto la galaxia más brillante encontrada hasta ahora en el universo temprano, hallando además evidencias de que, acechando en su interior, hay ejemplares de la primera generación de estrellas. Estos objetos masivos, brillantes y puramente teóricos hasta ahora, fueron los creadores de los primeros elementos pesados de la historia, los elementos necesarios para forjar las estrellas que nos rodean hoy en día, de los planetas que las orbitan y de la vida tal y como la conocemos. La galaxia recién descubierta, apodada CR7, es tres veces más brillante que la galaxia distante más brillante conocida hasta ahora.
El apodo de CR7 es la abreviatura de COSMOS Redshift 7, una medida de su ubicación en términos de tiempo cósmico. Fue inspirado por el gran futbolista portugués, Cristiano Ronaldo, conocido como CR7.
Los astrofísicos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una primera generación de estrellas —conocida como estrellas de población III— que nacieron del material primordial del Big Bang. En otras palabras, las estrellas de población III estaban “libres de metales”, es decir, no contenían elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. El nombre de población III surgió porque los astrónomos ya habían clasificado a las estrellas de la Vía Láctea como población I (estrellas como el Sol, ricas en elementos más pesados, o metales, que dominan el disco de la Galaxia) y población II (estrellas más viejas, con muy pocos metales y ubicadas en el halo y el bulbo de la Vía Láctea y en cúmulos globulares de estrellas).
El Sol es el objeto más grande del Sistema solar, y su masa alcanza más del 99% del sistema. Sin embargo, si lo comparamos con otras estrellas… ¡Resulta una estrella enana!
Debido a su composición primordial, las estrellas de población III habrían sido enormes (varios cientos o incluso mil veces más masivas que el Sol), muy calientes, grandes emisoras de radiación ionizante y habrían acabado explotando como supernovas después de tan solo unos dos millones de años. Estas estrellas son de enorme importancia cosmológica: son los principales candidatos para explicar la reionización del universo (época que tuvo lugar aproximadamente ochocientos millones de años después del Big Bang y durante la que las primeras estrellas y galaxias se hicieron visibles) y la producción de los primeros metales que enriquecieron químicamente generaciones estelares posteriores y el universo como un todo.
Simulación por ordenador de la formación de dos regiones de alta densidad, dos estrellas, unos 200 millones de años después del Big Bang. Fuente: R. Kaehler, M. Turk y T. Abel (SLAC).
A las primeras galaxias que albergarían estas estrellas se les llama galaxias de población III. Los modelos teóricos predicen que los cúmulos de estrellas de población III podrían tener entre uno y cien pársecs de diámetro, mientras que las nebulosas de gas ionizado por estos cúmulos podrían llegar a tener un tamaño de aproximadamente mil pársecs. A pesar de su sólido fundamento teórico, la existencia de estas estrellas aún no ha sido confirmada observacionalmente en ninguna galaxia. La búsqueda de la prueba física directa de la existencia de las primeras estrellas y galaxias no ha dado resultados contundentes hasta ahora. Encontrar estas estrellas es muy difícil: debieron tener una vida extremadamente breve y brillaron en un tiempo en el que el universo era en gran parte opaco a su luz. Sin embargo, debido a las altas temperaturas de las estrellas de población III predichas por los modelos, el gas ionizado por estas estrellas debe tener firmas espectrales tales como fuertes líneas de emisión de helio: la ionización total del helio requiere la presencia de objetos que emitan una radiación lo suficientemente intensa como para arrancar los dos electrones de sus átomos. Por ello, los astrónomos consideramos la línea de helio II un excelente rastreador de estrellas de población III y, en consecuencia, la utilizamos como un indicador (indirecto) de su existencia.
Impresionante imagen de una estrella recién nacida que lanza chorros gigantes – James Webb
Los astrónomos han teorizado durante mucho tiempo sobre la existencia de una primera generación de estrellas — conocida por los astrónomos como estrellas de población III — que nacieron del material primordial del Big Bang. Todos los elementos químicos más pesados (como oxígeno, nitrógeno, carbono y hierro, que son esenciales para la vida) se forjaron en el interior de las estrellas. Esto significa que las primeras estrellas debieron haberse formado a partir de los únicos elementos que existían antes de las estrellas: hidrógeno, helio y trazas de litio.
Estas estrellas de población III habrían sido enormes (varios cientos o incluso mil veces más masivas que el Sol — ardientes y efímeras —) y habrían acabado explotando como supernovas después de tan solo unos dos millones años. Pero hasta ahora la búsqueda de la prueba física de su existencia no había encontrado ninguna evidencia clara.
Impresión artística de CR7: la galaxia más brillante del universo temprano. Image Credit: ESO
Un equipo dirigido por David Sobral, del Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio, la Universidad de Lisboa (Portugal) y el Observatorio de Leiden (Países Bajos), ha utilizado el Very Large Telescope (VLT de ESO) para mirar hacia el universo antiguo, hacia un periodo conocido como reionización que tuvo lugar aproximadamente 800 millones de años después del Big Bang. En lugar de llevar a cabo un estudio profundo y limitado de un área pequeña del cielo, ampliaron su alcance para producir el sondeo más amplio de galaxias muy lejanas jamás elaborado.
El Very Large Telescope Project (VLT, literalmente Telescopio Muy Grande) es un sistema de cuatro telescopios ópticos separados, rodeados por varios instrumentos menores. Cada uno de los cuatro instrumentos principales es un telescopio reflector con un espejo de 8.2 metros.
Este amplio estudio se hizo utilizando el VLT con ayuda del Observatorio W. M. Keck y del telescopio Subaru, así como del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA. El equipo descubrió — y confirmó — una serie de galaxias muy jóvenes asombrosamente brillantes. Una de ellas, bautizada como CR7, era un objeto excepcionalmente raro, sin duda la galaxia más brillante nunca observada en esa etapa en el universo. Con el descubrimiento de CR7 y de otras galaxias brillantes, el estudio ya suponía un éxito, pero una nueva revisión proporcionó más noticias emocionantes.
El VLT se encuentra en el Observatorio OParanal sobre el centro Paranal en la ciudad de Taltal, una montaña de 2.635 metros localizada en el desierto de Atacama, al norte de Chile.
Los instrumentos X-shooter y SINFONI, instalados en el VLT, descubrieron en CR7 una potente emisión de helio ionizado pero — crucial y sorprendentemente — ninguna señal de elementos más pesados en una brillante zona de la galaxia. Esto significó que el equipo había descubierto la primera evidencia válida de la existencia de cúmulos de estrellas de población III que habían ionizado el gas dentro de una galaxia en el universo temprano.
“El descubrimiento desafiaba nuestras expectativas desde el principio”, afirma David Sobral, “ya que no esperábamos encontrar una galaxia tan brillante. Entonces, al descubrir la naturaleza de CR7 paso a paso, comprendimos que no sólo habíamos descubierto la galaxia lejana más luminosa, sino que también nos dimos cuenta de que cumplía todas y cada una de las características esperadas de estrellas de población III. Esas estrellas fueron las que formaron los primeros átomos pesados que, en última instancia, nos ha permitido estar aquí. Realmente no hay nada más emocionante que esto”.
Dentro de CR7 se encontraron cúmulos de estrellas más azules y un poco más rojas, indicando que la formación de estrellas de población III había tenido lugar por oleadas, tal y como se había predicho. Lo que el equipo observó de forma directa fue la última oleada de estrellas de población III, sugiriendo que tales estrellas deben ser más fáciles de encontrar de lo que se pensaba previamente: residen entre estrellas normales, en las galaxias más brillantes, no sólo en las galaxias más tempranas, más pequeñas y más tenues, que son tan débiles que son extremadamente difíciles de estudiar.
Jorryt Matthee, segundo autor del artículo, concluyó: “siempre me he preguntado de dónde venimos. Incluso siendo niño quería saber de dónde provienen los elementos: el calcio de mis huesos, el carbono de mis músculos, el hierro de mi sangre. Descubrí que estos se formaron primero en los inicios del universo, por la primera generación de estrellas. Con este notable descubrimiento estamos empezando a ver estos objetos por primera vez”.
Está previsto llevar a cabo observaciones con el VLT, ALMA y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA para confirmar, más allá de toda duda, que lo que se ha observado son estrellas de población III y buscar e identificar otros ejemplos.
Bueno, Cristiano me cae bien, es un luchador y, lo que tiene, nadie se lo regaló. Sin embargo, de ahí a tener el honor de que una galaxia lleve su nombre… ¡No hizo mérito para tanto! dejemos que lo valoren en su ámbito profesional.
¿Todas las galaxias en el centro de una esfera de agujeros negros?
Una nueva investigación sugiere que lo que llamamos materia oscura podrían ser, en realidad, agujeros negros primordiales
A la izquierda, región de cielo en infrarrojos. A la derecha, la misma zona, con las estrellas y otras fuentes de infrarrojos oscurecidas, sigue brillando intensamente – NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (Goddard)
Todas las galaxias, incluida la nuestra, podrían estar completamente rodeadas por una enorme esfera de agujeros negros. Esa es la extraordinaria conclusión de un equipo de investigadores del Centro Espacial Goddard, de la NASA, que ha sugerido la posibilidad de que la misteriosa y hasta ahora esquiva materia oscura esté hecha, en realidad, de “agujeros negros primordiales“, esto es, formados durante el primer segundo tras el Big Bang.
Para Alexander Kashlinsky, director de la investigación, la idea es consistente con lo que observamos en el fondo cósmico, tanto en la longitud de onda del infrarrojo como en la de los rayos X, y puede explicar también las masas inesperadamente elevadas de los dos agujeros negros en proceso de fusión observadas el año pasado, durante la primera detección de ondas gravitacionales. El estudio se acaba de publicar en The Astrophysical Journal Letters.
“Este estudio -explica el investigador- constituye un gran esfuerzo para unir toda una serie de ideas y observaciones y ver lo bien que encajan. Y resulta que encajan sorprendentemente bien. Si esto es correcto, entonces todas las galaxias, incluyendo la nuestra, serían parte de una gran esfera de agujeros negros, cada uno de ellos de aproximadamente 30 masas solares”.
La NASA apaga hoy el telescopio que vio por primera vez la luz de un exoplaneta.
Ya en 2005, Kashlinsky dirigió a un equipo de astrónomos, que usaron el telescopio espacial Spitzer para explorar el brillo del fondo cósmico en el rango del infrarrojo en una porción concreta de cielo. Los científicos reportaron una irregularidad excesiva en ese brillo, y concluyeron que probablemente se debía a la suma de los brillos de las primeras fuentes de luz que iluminaron el Universo primitivo, hace más de 13.000 millones de años. Estudios posteriores confirmaron que este brillo del fondo cósmico de infrarrojos (CIB, por sus siglas en inglés) tiene la misma e inesperada estructura irregular también en otras partes del cielo.
En 2013, otra investigación hizo lo mismo, pero esta vez observando el brillo del fóndo cósmico en el rango de los rayos X (CXB), utilizando el telescopio espacial Chandra, y en la misma porción de cielo en la que se había medido el brillo en el infrarrojo. Las primeras estrellas, que emiten la mayor parte de su radiación en el espectro visible y en el ultravioleta, no contribuyen en exceso al CXB.
El resultado fue que los brillos irregulares en el fondo cósmico coincidían muy bien tanto en los rayos X como en el infrarrojo. Y el único objeto conocido capaz de ser lo suficientemente luminoso en cualquier rango de energía es un agujero negro. Los investigadores, pues, concluyeron que los agujeros negros primordiales, los que se formaron durante el Big Bang, debieron de ser muy abundantes entre las primeras estrellas, tanto como para constituir al menos una de cada cinco de las fuentes que contribuyen al CIB.
Y aquí es donde entra en juego la materia oscura, cuya auténtica naturaleza sigue siendo uno de los problemas no resueltos más importantes de la astrofísica. Cinco veces más abundante que la materia ordinaria, de la que están hechas todas las galaxias, estrellas y planetas que podemos ver, la materia oscura no “brilla”, es decir, no emite radiación, en ninguna longitud de onda, por lo que resulta indetectable para cualquiera de nuestros instrumentos. Sabemos que está ahí, sin embargo, porque su fuerza gravitatoria obliga a la materia ordinaria (la que sí podemos ver) a moverse de formas que, sin la existencia de esa masa invisible, serían imposibles.
Hasta ahora los físicos han tratado de construir modelos teóricos que puedan explicar la materia oscura con una partícula exótica muy masiva, pero todas las pruebas llevadas a cabo para encontrar esa hipotética partícula han fracasado sin excepción.
Según Kashlinsky, “estos estudios están proporcionando resultados cada vez más sensibles, reduciendo lentamente el abanico de parámetros donde las partículas de materia oscura se podrían ocultar. Pero el fracaso a la hora de encontrarlas ha llevado a un renovado interés por el estudio de lo bien que los agujeros negros primordiales -agujeros negros formados en primera fracción de segundo del universo- podrían funcionar como materia oscura”.
Los físicos creen que hay varias formas en que el universo temprano, muy caliente y en rápida expansión, pudo producir agujeros negros primordiales en la primera milésima de segundo tras el Big Bang. Y cuanto más tarde se pusiera en marcha este mecanismo, mayores serían los agujeros negros “fabricados” por el Universo recién nacido. Dado que la “ventana” para crear estos agujeros negros dura apenas una fracción de segundo, los agujeros negros primordiales, según los investigadores, deberían de estar todos dentro de un estrecho rango de masas.
Ondas gravitacionales, la primera pista
El Observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), hace algún tiempo que detectó las ondas gravitacionales causadas por la fusión de dos agujeros negros a 1.300 millones de años luz de distancia. Fue la primera vez que se lograba detectar las ondas gravitacionales que había predicho Einstein hace un siglo, pero también fue la primera detección directa de un agujero negro en toda la historia de la Ciencia. La señal captada por los investigadores aportó información sobre las masas de los dos agujeros negros en proceso de fusión: 29 y 36 masas solares, respectivamente. Valores inesperadamente grandes y, sobre todo, sorprendentemente similares.
Gigantesca colisión que producen ondas gravitacionales
“Según cuál sea el mecanismo que está actualdo -explica Kashlinsky- los agujeros negros primordiales podrían tener propiedades muy similares a las detectadas por LIGO. Si asumimos que ese es el caso, y que LIGO captó la fusión de dos agujeros negros nacidos en el universo temprano, entonces podemos estudiar las consecuencias que esto tiene en nuestra comprensión de cómo el cosmos, en última instancia, evolucionó”.
En su nuevo trabajo, Kashlinsky analiza lo que podría haber sucedido si la materia oscura realmente consiste en una gran población de agujeros negros similares a los detectados por LIGO. Esos agujeros negros, por ejemplo, distorsionaron la distribución de la masa en el universo temprano, añadiendo una pequeña fluctuación que tuvo consecuencias cientos de millones de años más tarde, cuando las primeras estrellas empezaron a formarse.
Durante los primeros 500 millones de años de existencia del Universo, la materia ordinaria estaba demasiado caliente como para unirse y formar las primeras estrellas. Pero la materia oscura no resultó afectada por la temperatura ya que, debido a su propia naturaleza, no depende de la radiación e interactúa fundamentalmente a través de la gravedad. Agregándose a causa de esta atracción gravitatoria, la materia oscura se agrupó primero en estructuras llamadas “mini halos”, lo que proporcionó una serie de “semillas gravitacionales” alrededor de las cuales la materia ordinaria pudo ir acumulándose. Así, el gas caliente (la materia ordinaria) se fue acumulando alredodor de los “mini halos”, dando lugar a “paquetes” de gas lo suficientemente densos como para colapsar sobre sí mismos y formar las primeras estrellas.
Kashlinsky observa que si efectivamente los agujeros negros son la materia oscura, el proceso de formación estelar sucedería más rápidamente y se producirían con más facilidad las irregularidades en la luminosidad del fondo cósmico observadas en el rango de los infrarrojos por el telescopio Spitzer. Y esto sería así incluso si solo una pequeña parte de los “mini halos” estuviera produciendo estrellas.
Por supuesto, los agujeros negros también capturarían una parte del gas caliente que era atraído lor los “mini halos”. Esa materia, se recalentaría según se fuera acercando a los agujeros negros y terminaría, también, por producir rayos X. Juntas, la luz infrarroja procedente de las primeras estrellas y los rayos X emitidos por la materia atraída por los agujeros negros, producirían los mismos efectos que los científicos han observado en los brillos en CIB y el CXB.
De vez en cuando, además, alguno de estos agujeros negros primordiales pasaría lo suficientemente cerca de otro como para ser capturado por su gravedad y formar un sistema binario. Durante eones, los dos agujeros negros de esos sistemas binarios se orbitarían mutuamente, para terminar fundiéndose en uno solo, como el encontrado el año pasado por los detectores LIGO.
“Las futuras observaciones de LIGO -afirma Kashlinsky- nos dirán mucho más sobre la población de agujeros negros en el Universo, y no hará falta demasiado tiempo para saber si el escenario que propongo se sostiene o no”.
Ritmo y simetría son conceptos comunes a ciencia y arte. El Nobel Frank Wilczek es el último en traspasar en su nueva obra la frontera entre ambas
Fotografías de la serie de los años veinte ‘Formas artísticas de la naturaleza’, de Karl Blossfeldt.
¿Es el mundo una obra de arte? Tal es la cuestión que el autor se propone indagar desde el título y el prólogo de este ensayo. La idea tiene su dificultad porque en principio induce a pensar en el gran artista y en sus intenciones a la hora de crear el mundo. Sin embargo, el autor no se lanza directamente en esta dirección, sino a todo un conjunto de cuestiones que se descuelgan de la pregunta inicial. Por un lado, se trata de comparar el mundo de las ideas en las que se mueve la mente del artista cuando crea y el mundo de los cuerpos físicos de la realidad en la que está inmerso. Por otro lado, se trata de enfrentar la belleza que vive el artista cuando hace arte con la belleza que vive el científico cuando hace ciencia. Aplicamos el concepto de belleza tanto a un atardecer, que es un paisaje en condiciones efímeras, como al sonido de una música, como a un pedazo de conocimiento concebido por una mente humana. En la propuesta de Wilczek destaca un concepto sobre todos los demás: la simetría. Simetría exhiben los cristales, las plantas y los animales, simetría hay también en sus maneras de cambiar, hay simetría en las obras de arte y, sobre todo, hay simetría también en las teorías científicas. La creación científica y la creación artística ofrecen una buena pista para empezar.
Se equivocan los que aseguran que ciencia y arte son la misma cosa y se equivocan los que dicen que arte y ciencia nada tienen que ver. Sin embargo, enfrentar estas dos grandes formas de conocimiento interesa tanto por lo que comparten como por lo que difieren. La intersección no puede ser más fértil. La grandeza de la ciencia está en que un científico puede llegar a comprender sin necesidad de intuir y la grandeza del artista en que puede llegar a intuir sin necesidad de comprender. Un físico comprende el comportamiento cuántico de una partícula porque lo anticipa usando la ecuación de Schrödinger, pero no lo intuye porque sus sentidos no han experimentado nunca nada similar. No hay intuición cuántica porque no hay observadores cuánticos. En cambio, un artista puede distorsionar la realidad y fabricarse una metáfora para intuir algo que no tiene por qué comprender y que ni siquiera tiene por qué existir en la naturaleza. Oscar Reutersvärd, por ejemplo, fue un artista gráfico que inventó objetos en tres dimensiones que se pueden dibujar, pero que desafían la intuición porque no se pueden construir. Es la idea de los objetos imposibles que cautivó al gran físico y matemático Roger Penrose y al que tanto debe el celebérrimo Maurits Cornelius Escher, el artista que finalmente ha quedado en la historia como padre de la idea.
Trazos, notas, teoremas
Se enganchó tanto a esta cuestión que se pasó toda la vida reescribiendo el mismo libro. Se trata de On Growth and Form (en español en Akal, 2011) del escocés D’Arcy Thomson (1860-1948). Apareció por primera vez en 1917 con 793 páginas, pero la última edición de 1942 alcanza las 1116 páginas. Aún se puede conseguir en casi todos los idiomas y aún es tema de discusión tanto por sus aciertos como por sus errores. Sus críticos le reprochan que no acabara de comprender el mecanismo de la selección natural, aunque todo el mundo reconoce su tremenda influencia en otros autores. Yo me cuento entre los seducidos y mi réplica fue el ensayo La rebelión de las formas (Tusquets, 2004). Una obra maestra que conmovió a artistas y científicos es Gödel, Escher, Bach (Tusquets, 1987) de Douglas Hofstadter, profesor de ciencias cognitivas e hijo de un premio Nobel de física, donde se relacionan las obras del matemático autor del teorema más bello de la historia, del artista que ilustró el mundo de los objetos imposibles y del compositor barroco que revolucionó la música. Un ensayo más moderno es Truth and Beauty: Science and the Quest of Order (Oxford University Press, 2011) de David Orrell.
El mundo como obra de arte, del premio Nobel de Física Frank Wilczek, se sumerge en estas fértiles tierras fronterizas. ¿Qué es la belleza? ¿Qué es la belleza natural de los objetos reales y qué es la belleza cultural del conocimiento humano? ¿En qué punto se dan la mano ambas concepciones? El número áureo es una proporción conocida desde la antigüedad como un canon de belleza que se deduce por un razonamiento puramente mental. Basta imponer la armonía y el equilibrio que resulta más agradable y natural a nuestros sentidos. Por ello no es raro encontrarlo en todo tipo de estructuras de diseño humano, desde la arquitectura a los muebles, pasando por un simple encendedor. Pero ¿cómo demonios se explica que ese mismo número aparezca también en las formas y estructuras vivas? ¿Será como decía Oscar Wilde que la naturaleza copia al arte? La cuestión es de una profundidad sin fondo y no se limita a los objetos naturales o culturales. La belleza no está solo en los resultados visibles de las teorías científicas y matemáticas. La belleza está también en el origen, en las hipótesis de trabajo y en la concepción del mundo que han estimulado el pensamiento de los grandes creadores científicos.
Wilczek revisa las formas más bellas del pensamiento científico y de los objetos naturales para llegar a varias conclusiones no siempre explícitas en su texto. Aún antes de acordar una definición de belleza, digamos que la belleza es un concepto frecuente en el arte, propio del arte, pero que no es necesario para hacer arte. Y aún antes de acordar una definición de lo que es comprensible, digamos que la inteligibilidad es un concepto omnipresente y propio de la ciencia, pero que no es suficiente para hacer ciencia. Sin embargo, en todos los casos elegidos por Wilczek se filtra una relación esencial entre lo que es bello y lo que es comprensible. La forma más simple de belleza es la iteración en el espacio y en el tiempo, esto es, la armonía y el ritmo. Y la forma más inmediata de lograr esta belleza es la simetría. Se diría que la belleza es una especie de no cambio dentro del cambio. ¿Qué es una ley de la naturaleza? Pues algo muy parecido: es el cambio que menos cambia. Todos los movimientos de los planetas son diferentes, pero todos obedecen a las mismas ecuaciones de las mismas leyes. Los físicos buscan siempre principios de conservación (conservación de la masa, de la carga, de la energía, de la cantidad de movimiento, del momento angular…) porque con ellos se pueden anticipar los cambios que experimenta un sistema. Wilczek no puede disimular su emoción en el capítulo que dedica a Emmy Noether, la gran matemática que tanto admiró Einstein, cuyos teoremas establecen la relación entre los principios de conservación por un lado y las propiedades de simetría del espacio y del tiempo por otro. A Einstein se le debieron saltar las lágrimas con los trabajos de Noether (lo sé porque a mí me ocurrió lo mismo cuando los vi por primera vez en la pizarra de la facultad). Después de todo, tanto la teoría especial como la teoría general de la relatividad se levantan sobre el mismo pilar: el mundo puede ser complejo, misterioso, extraño…, ¡pero no feo! Es un principio estético como también queda claro en el capítulo que este ensayo dedica a la relatividad, sin duda la más grande y más bella teoría jamás concebida por una sola mente.
El caso de la física cuántica, que el libro también se entretiene en saborear a través de los trabajos seminales de Einstein y Bohr, tiene un valor añadido: invita a comprender los fundamentos de la física cuántica a través de intuiciones musicales. No alcanza quizá raíces tan profundas en la fusión de los conceptos de belleza e inteligibilidad, pero sí ofrece un camino que es bastante más que una metáfora. Comprender es buscar lo que hay de común entre cosas aparentemente diferentes. Los objetos fractales, por ejemplo, ofrecen un lenguaje común para dar cuenta de la autosimilitud y la irregularidad, de nuevo el no cambio dentro del cambio, lo que afecta tanto a los hexágonos de un panal de abejas, de la estructura de un material sintético como el grafeno o a la estructura de un copo de nieve.
El propósito de Michelson y Morley era medir la velocidad relativa a la que se mueve la Tierra con respecto al éter. Cada año, la Tierra recorre una distancia enorme en su órbita alrededor del Sol, a una velocidad de 30 km/s (más de 100.000 km/h). Se creía que la dirección del “viento del éter” con respecto a la posición de nuestra estrella variaría al medirse desde la Tierra, y así podría ser detectado. Por esta razón, y para evitar los efectos que podría provocar el Sol en el “viento” al moverse por el espacio, el experimento debería llevarse a cabo en varios momentos del año.
El libro recorre las ideas más bellas y trascendentes de la física con Galileo, Newton, Maxwell o Einstein, pero no esquiva las ideas bellas que han resultado ser falsas. La concepción geométrica de los átomos de Platón, el sistema solar de Kepler, el éter que buscaban Michelson y Morley, etcétera. Queda claro: aunque la belleza predispone a comprender, hay que reconocer que la belleza no es una garantía de verdad. Sin embargo, Wilczek consigue seducir al lector tácita y subliminalmente en favor de una respuesta a la pregunta inicial del libro: ¿es el mundo una obra de arte? Y ésta no es otra que un sonoro y apasionado ¡sí!
La teoría especial y la general de la relatividad se levantan sobre el mismo pilar: el mundo puede ser complejo, pero no feo
Wilczek es un físico teórico de amplísima cultura dentro y fuera de la física. Recibió el Premio Nobel de Física en 2004 por un tema aparentemente tan contradictorio como la libertad asintótica en la teoría de las interacciones fuertes, esto es, cuando dos quarks se acercan mucho entre ellos su fuerza de interacción se debilita tanto que se convierten en partículas libres. El libro equivale a un paseo a través de la historia de la física de la mano de alguien que comprende la realidad desde una concepción estética global del mundo…, como todos los grandes científicos.
Un cuásar de 420 billones de veces más brillante que el Sol iluminó el cosmos en su infancia.
Pero el agujero negro supermasivo más grande del universo es el TON 618 con 66 mil millones de masas solares, este es el monstruo de los monstruos, pero también existe otro monstruo de los monstruos, se trata de J2157 que tiene 34 000 millones de masas solares y sigue creciendo.
Un descomunal agujero negro rompe las reglas del Cosmos
Hace unos 12.800 millones de años, cuando el universo aún era un niño que solo había vivido el 6% de su vida, existió un descomunal faro 420 billones de veces más luminoso que el Sol. Por aquella época el universo estaba saliendo de la edad oscura, un periodo que duró cientos de millones de años y en el que todo era tiniebla. Después aparecieron las primeras estrellas y galaxias y la luz comenzó a invadirlo todo. Poco antes de que esta etapa —conocida como reionización— acabase, se encendió ese faro cuyo origen era un descomunal agujero negro que acaba de ser descubierto y analizado por un equipo internacional de astrónomos. Los investigadores creen que este monstruo tenía unas 12.000 millones de veces más masa que el Sol, lo que le convierte en el objeto de este tipo más grande y luminoso del universo temprano.
El objeto descubierto es un cuásar, una masa de materia acelerada por un agujero negro supermasivo que hay en su centro. Parte de esa materia es engullida y otra escapa en un flujo de partículas que se mueven a casi la velocidad de la luz. Este proceso produce una potente luz que convierte a los cuásares en los objetos más luminosos del universo. Hasta ahora, apenas se conocían 40 con más de 12.700 millones de años.
“Este cuásar es único”, ha dicho Xue-Bing Wu, astrónomo de la Universidad de Pekín (China) y codescubridor de este objeto. “Como si fuera el faro más potente en el universo lejano, su luz nos ayudará a explorar mejor el universo temprano”, ha añadido en una nota de prensa difundida por el Gran Telescopio Binocular de Arizona, uno de los instrumentos usados para la detección.
NASA/JPL-Caltech (Ilustración de Agujero Negro Supermasivo)
El cuásar tiene una masa 12.000 millones de veces mayor que el Sol
El hallazgo es importante para entender el origen de las galaxias, incluidas esas en las que se dan condiciones necesarias para la vida, como la Vía Láctea. Se piensa que todas tienen un gran agujero negro en su centro y también que en sus orígenes pudieron albergar un cuásar activo como el descubierto en el actual estudio, publicado hoy en la revista Nature.
Las dimensiones y potencia de este objeto están en los límites de lo posible. Normalmente la radiación que emiten los agujeros negros al engullir la materia que tienen alrededor limita su capacidad de seguir devorando y creciendo. Pero este cuásar parece haber estado engordando al máximo ritmo posible, alcanzando unas dimensiones sorprendentes menos de 1.000 millones de años después del Big Bang, todo un récord de velocidad en términos cosmológicos. “Que se forme un agujero negro tan grande en tan poco tiempo es difícil de explicar con la teorías actuales”, reconoce Fuyan Bian, otro de los codescubridores. Como comparación, el agujero negro supermasivo que hay en el centro de la Vía Láctea es unas 3.000 veces más pequeño.
Antxón Alberdi, físico experto en agujeros negros del Instituto de Astrofísica de Andalucía, destaca otra implicación del descubrimiento. La masa del agujero negro encontrada es tan alta que sugiere que los agujeros negros supermasivos en el universo temprano crecieron mucho más rápido que la galaxia anfitriona que los alberga, poniendo en entredicho los modelos de coevolución actuales”, resalta.
Bram Venemans, astrónomo del Instituto Max Planck de Alemania, resalta la utilidad de este descubrimiento. De alguna forma, los cuásares sirven para analizar la composición del universo. Cuanto más brillante es su luz, más interactúa con los elementos que hay en el espacio interestelar, incluidos los metales que se formaron en las primeras etapas del universo y que pueden desvelar nuevos detalles de cómo aparecieron las primeras estrellas tras el Big Bang, resalta el experto en otro artículo publicado en Nature. En el futuro próximo, sostiene, se podrían descubrir más objetos como este, posiblemente incluso más antiguos. “Estos gigantes”, afirma, “mostrarán nuevos detalles de cómo era el universo unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang”.
Ilustración del centro galáctico GOODS-N-774 con un intenso proceso de formación estelar. / NASA/ESA/STSI
Sigue:
Una galaxia muy joven se ha convertido en una ventana entreabierta al universo remoto que muestra un proceso frenético de formación de estrellas, un fenómeno tan intenso que solo pudo suceder cuando el cosmos era más compacto, más caliente, más turbulento…. y no tan difuso como ahora. La galaxia en cuestión, GOODS-N-774 está formando 300 estrellas al año, frente a la decena que produce ahora la Vía Láctea, es mucho más pequeña, alrededor del 6% de su tamaño (6.000 años luz de diámetro frente a 100.000 de nuestra galaxia), y tiene el doble de astros. “Este proceso de formación del centro galáctico es un fenómeno único del universo primitivo; ya no vemos galaxias formándose así”, señala Erica Nelson (Universidad de Yale), líder del equipo de astrónomos autor del descubrimiento.
Universidad de Yale
El hallazgo viene a confirmar la teoría de que las galaxias elípticas más grandes se forman de dentro a fuera, generando sus núcleos centrales de intensa formación estelar durante las épocas primitivas del universo, pero los científicos nunca habían logrado presenciar el fenómeno hasta ahora, explican los investigadores del observatorio Keck (en Hawái), con cuyos telescopios han hecho el descubrimiento Nelson y sus colegas tras los estudios preliminares con el telescopio Hubble. Además, han utilizado los datos de los archivos de los telescopios espaciales Spitzer(NASA) y Herschel (Agencia Europea del Espacio, ESA), para precisar su investigación.
El Universo está cuajado de galaxias y estrellas que, cuando las podamos descubrir…
La luz de GOODS-N-774 que ahora captan los astrónomos se emitió hace 11.000 millones de años, cuando el universo tenía unos 3.000 millones (la edad del cosmos más precisa hasta ahora, determinada con el telescopio espacial europeo Planck es de 13.800 millones de años). La galaxia primitiva que han visto y medido estos astrónomos tiene el doble de masa que la Vía láctea y los científicos consideran que debió seguir creciendo hasta convertirse en una gigante elíptica. Es más, sospechan que la población de objetos de este tipo ha de ser numerosa pero que es muy difícil verlos porque están velados por polvo.
Totales: 69.203.299
Conectados: 44
por Emilio Silvera ~
Clasificado en 
