Misterios del universo

[Loc Nohr]

Interesante artículo que aborda nuevas terminologías, como la "kilonova", estrellas monstruos, galaxias fantasmas.

 

fenómenos astronómicos sorprendentes

MISTERIOS del

ESPACIO

El Cosmos guarda secretos que esperan ser explicados. Pero entre más nos internamos en su naturaleza, más complejo puede ser el escenario.

Por Miguel Ángel Sabadell y Gerardo Cifuentes

Revista MUY INTERESANTE, Septiembre 2013.

 

 

Hace seis años instru­mentos detectaron una ráfaga de emisión radioenergética de ori­gen desconocido fuera de nuestra galaxia, "pero nadie estaba seguro de lo que era, o si era real, por lo que hemos pasado los últi­mos cuatro años en busca de más de estas emisiones explosivas de corta duración". De este fenómeno daba cuenta la introducción del ensayo científico publicado este año por astrónomos de la Universidad de Manchester (UM) y la colaboración de un equipo interna­cional. Con la ayuda del radiotelescopio Parkes en Australia, los investigadores pudieron grabar más de esos extraños ruidos, que du­raban apenas una décima de segundo pero cuya potencia era notable. Al extrapolar los resultados, llegaron a la fascinante conclu­sión de que este tipo de emisiones ocurría hasta 10.000 veces diariamente, y según sus observaciones podía tener su origen en eventos astrofísicos extremos, aunque ello no estaba del todo claro. Pleno en especulaciones, el doctor en astrofísica Dan Thornton, de la UM, concluía: "Aún sigue siendo un misterio qué son, pero al menos no es un misterio que existan". Este tipo de señal, podría encontrarse entre 5.000 o 10.000 millones de años luz de distancia y constituiría, en palabras de sus descubridores, una 'nueva población cosmológica' de radioe-misiones. Se añade así un fenómeno más que elude el entendimiento científico, parte de una larga lista que espera ser resuelta.

 

 

El gran abismo

Hace 35 años fue lanzada la nave espacial Voyager 1, ningún otro aparato creado por el hombre ha viajado tanto desde entonces. Localizada a 18.500 millones de kilómetros del Sol, se prepara para traspasar la frontera del Sistema Solar, conocida como heliopau-sa. Esa zona es el punto de separación entre la heliósfera —la burbuja de plasma y campo magnético del Sol— y la influencia del me­dio interestelar. Sin embargo, durante esta transición que aún no ha sido completada se descubrió que la nave atraviesa un lugar que ha sido llamado Región de Supresión, una suerte de 'autopista magnética' hasta ahora desconocida que marca tan solo el inicio de la anhelada frontera; se trata de un pequeño vistazo de lo que 'hay allá afuera', lo más que hemos podido alcanzar con la tecnología en materia de exploración espa­cial, eso si no tomamos en cuenta los rovers que analizan y recorren, con ciertas dificul­tades, la superficie marciana.

El Universo es tan vasto que difícilmente podríamos enterarnos de todo lo que suce­de en él. Pensemos primero que tiene 13.700 millones de años de antigüedad, creado en un momento que ha sido denominado Big Bang, una gran expansión de materia y energía que se incrementa cada segundo, y con ella también las distancias entre los objetos qué lo componen. Al observar en el cielo algo tan lejano como una estrella, en realidad miramos la luz que viene desde el momento mismo de su creación; la galaxia más distante que hasta ahora los telescopios modernos han podido captar se formó 480 millones de años des­pués de la creación del Cosmos.

 

 

Algunos astrónomos sostienen que la gran extinción de hace 450 millones de años pudo ser causada por una gran emisión de rayos gamma.

 

 

Pensemos también que el Universo ob­servable tiene un radio aproximado de 46.500 millones de años luz, un campo casi infinito de posibilidades. A simple vista, en una noche despejada y sin luna, el cielo de los dos hemisferios terrestres podrá mostrarnos alrededor de 9.000 es­trellas. Pero si tuviéramos a la mano unos binoculares, entonces seríamos capaces de contar alrededor de 200.000. Con la ayuda de un telescopio pequeño, la cifra aumentaría a 15 millones de estrellas. Los telescopios más grandes en cambio pueden contar miles de millones. Aunque nunca existirán dos estrellas idénticas, presentarán patrones de crecimiento más o menos definidos que permiten clasificar­las. Si bien cada una tiene particularidades cuya explicación puede ser desafiante, en sus alrededores orbitan planetas donde ocurren otros tantos fenómenos que no han podido ser estudiados a fondo.

Pero el entendimiento de la estructura del Universo a gran escala ha significado descu­brimientos insólitos, como el hecho de que en su conjunto, pudiera estar desplazándose en una sola dirección. En 1986, con ayuda de diez telescopios repartidos en distintas partes del mundo, se concluyó que quizá se esté movien­do a una velocidad de 22 millones de km/h con rumbo a las constelaciones de Hidra y Centau­ro. A esta suerte de 'imán' se le conoce como 'Gran Atractor', cuyo centro se encuentra a 150 millones de años luz de la Tierra.

 

 

Enormes magnitudes

La mayor estructura conocida, compuesta por miles de millones de estrellas, es la llamada 'Gran Muralla de Sloan', descubierta en 2003 por Richard Gott III y Mario Jurií, de la Univer­sidad de Princeton. En total, mide unos 1.370 millones de años luz de diámetro, nada menos que una sesentava parte del Cosmos observa­ble, y está ubicada a mil millones de años luz de nuestro planeta.

Para darnos una idea de las magnitudes a escala intergaláctica, recordemos que la Vía Láctea está situada en uno de los lados de un pequeño cúmulo estelar llamado Grupo Local, que consta de 30 galaxias dispersas en una región de tres a cuatro millones de años luz. Andrómeda, la única galaxia es- I piral que puede observarse a simple vista, domina el otro extremo. Nuestro Grupo Local no pasa de ser una pequeña mancha en la estructura cosmológica.

Uno de los cúmulos más grandes es el de Virgo, situado a 50 millones de años luz, que i reúne a varios millares de galaxias; sin embargo, es tan solo una mancha dentro del espectro formado por otros grupos de galaxias que se extienden a lo largo de 300 millones de años luz. Pero si se trata de marcas, sedescubrió un supercúmulo, conocido como Acuario, integrado a su vez por 14 cúmulos galácticos que se extienden a lo largo de 1.000 a 1.400 millones de años luz. En 2006 un equipo de astrónomos descubrió 'filamentos' de galaxias gigantes que se formaron 2.000 millones de años después del Big Bang, ycada una de ellas contiene 30 superconcen- ! traciones de gas, cuya masa es 10 veces la de nuestra galaxia. Se cree que esas nubes son las progenituras de las galaxias más masi­vas que existen. En 2011, una investigación de la Universidad Monash, en Australia, con­firmó, a través de las observaciones de rayos X, que estos filamentos galácticos contienen suficiente masa como para poner en entredi­cho la existencia de la materia oscura, quizá el máximo misterio de todos.

 

 

Desde la oscuridad

Si el Universo es un enigma de cuyo contenido solo conocemos el 5% aproximadamente, otra parte, maso menos 23%, consiste enuntipo de materia que nadie ha visto, aunque sabemos que existe por sus efectos gravitatorios sobre la rotación de las galaxias y el movimiento del gas que se observa en los cúmulos galácticos, pero no emite ni refleja luz.

Para descifrar la composición de lo que se ha denominado 'materia oscura', los teó­ricos han inventado diferentes hipótesis observando la luz de muy alta energía con el telescopio espacial de rayos gamma Fermi, dirigido a las galaxias enanas. Es­tas son relativamente pequeñas, y de luz muy débil, pero poseen mucha masa, lo que las convierte en almacenes perfectos de materia oscura.

Entre los esfuerzos por identificarla ple­namente, las universidades de Princeton y Nueva York, en Estados Unidos, han impul­sado un proyecto de búsqueda de pruebas basado en el elusivo concepto de los agujeros negros primordiales. Se piensa que la ener­gía liberada por el Big Bang pudo producir miniagujeros negros del tamaño de la cabe­za de un alfiler y la masa de una montaña. Algunos astrónomos creen que están hechos de materia oscura y se podrían 'manifestar' si colisionaran con una estrella, aunque más bien la atravesarían de lado a lado.

 

 

El abismo negro

En 1975 los físicos teóricos Kip Thome y Ste-phen Hawking apostaron sobre un peculiar objeto celeste descubierto en 1964, identifi­cado como Cygnus X-l, una potente fuente de rayos X, de las más brillantes del cielo. Parecía un sistema binario, con una estrella supergigante orbitando alrededor de otra invisible y compacta de unas nueve masas solares. Podía tratarse de un agujero negro.

Según contó Hawking en su libro Breve historia del tiempo, él apostó que Cygnus X-l no era un agujero negro. "He trabaja­do mucho en los agujeros negros y, si no existieran, mi tarea habría sido en vano. Así tendría un premio de consuelo y cuatro años de suscripción a la revista satírica Prí­vate Eye". A cambio, si este hoyo cósmico existía, Thome ganaba un año pagado de la publicación para adultos Penthouse.

"En 1975 había 80% de posibilidades que lo fuera. En 1988 subió a 95%, pero la apues­ta todavía no se ha pagado." Años después Hawking confesaría en la versión actuali­zada del citado libro que la situación no ha mejorado mucho desde 1975 para Cygnus X-l, pero sí que se había acumulado "su­ficiente evidencia a favor de los agujeros negros como para pagar la apuesta". Sin embargo, en 2010 el propio Thome recono -cería: "Durante 40 años Cygnus X-l ha sido el ejemplo paradigmático de agujero negro, pero a pesar de la concesión de Hawking, nunca he estado totalmente convencido de que realmente tuviera uno hasta ahora".

Lo anterior fue mencionado porque por primera vez se ha conseguido describir la historia de un agujero negro desde su naci­miento, hace seis millones de años, a través de las mediciones que se han ido acumulan­do. Y es que no hay mucho que medir porque, de un agujero negro solo podemos saber su masa, velocidad de rotación y su carga eléc­trica. En el caso de Cygnus X-l, la carga es cero, por lo que el trabajo de los astrónomos ha consistido en calcular su masa y rotación con la mayor precisión posible. Para ello se necesitaba conocer con exactitud la dis­tancia a la que se encuentra. Hoy sabe­mos, por observaciones realizadas desde el sistema de radiotelescopios Very Long Baseline Array (VLBA) de Nuevo México, que Cygnus X-l está a 6.070 años luz.

A partir de esta medida los astrónomos han calculado que la masa de este objeto cósmico es casi 15 veces la del Sol y que gira a más de 800 vueltas por segundo. Esto impli­ca que se trata de uno de los agujeros negros estelares más masivos de la galaxia. Ade­más, diversas mediciones tomadas desde el VLBA en 2009 y 2010 han podido determinar su movimiento por la Vía Láctea.

Según los científicos, Cygnus X-l es demasiado lento para haber surgido de una explosión de supernova, como suele ser ha­bitual en este tipo de objetos. Semejante esta­llido lo habría lanzado a una velocidad mucho mayor. La hipótesis que se baraja es que su estrella madre, de más de 100 masas solares, pudo colapsar al ir perdiendo masa por un in­tenso viento estelar.

 

 

El lado oscuro

Desde su identificación en 1975 como posible causa de la expansión acelerada del Univer­so, la energía oscura continúa siendo la mayor incógnita de la cosmología actual. No sabemos qué es, ni qué hace, ni por qué supuestamente constituye 74% del contenido del Cosmos. En todo caso no hay que confundirla con la mate­ria oscura, que como su nombre lo indica, es un tipo de materia. La energía de la que hablamos seria más bien una fuerza.

Para la ciencia hay dos alternativas: que no exista y la gravedad funcione de forma diferente a como imaginamos; o que se trate de una forma de energía desconocida hasta ahora que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acele­rar la expansión del Universo. Esta es la op­ción que los astrofísicos creen correcta.

La energía oscura parece estar relacionada con la llamada 'energía del vacío', que desde el punto de vista de la mecánica cuántica no es realmente vacío, sino que está formada por partículas que surgen y desaparecen en un tiempo increíblemente pequeño. El proble­ma es que la teoría predice que la energía del vacío es 101!0 veces superior al valor experi­mental obtenido para ella.

La NASA y el Departamento de Energía de Es­tados Unidos comandan el proyecto Joint Dark Energy Mission, del que surgió el telescopio de rayos infrarrojos WFIRST, que la Academia Na­cional de Qencias considera la misión astronó­mica más importante para la actual década.

Mientras, algunos científicos se dedican a observar las explosiones de supernovas que se producen en galaxias lejanas para comprobar cómo ha afectado la energía oscura a la expansión del Universo. Otros buscan su huella en la radiación de fondo de microondas dejada por el Big Bang.'

 

 

Especulaciones oscuras

En 1934 el escritor estadounidense Donald Wandrei publicó en la revista de ciencia fic­ción Astounding Stories el cuento "Coloso", cuyo protagonista, al viajar en su nave más rápido que la luz, se dilata tanto que llega a hacerse más grande que el Cosmos y a salir­se de sus límites. Entonces comprueba que el Universo no es más que un átomo dentro de otro universo mayor.

Los físicos teóricos han especulado con este concepto bajo otro punto de vista: el de que vivimos dentro de un agujero negro, que a su vez pertenece a un universo mu­cho mayor. Si eso fuera cierto, estaríamos ante el umbral de un universo de realida­des alternativas.

Las últimas hipótesis afirman la exis­tencia de túneles entre Cosmos, una idea planteada por Stephen Hawking y am­pliada por Lee Smolin en su teoría del Universo fecundo, también llamada 'se­lección natural cosmológica'. Este seña­la el colapso de una estrella en forma de agujero negro provoca el nacimiento de un universo al otro lado. Así, habría tan­tos de estos como agujeros negros.

Recientemente el físico estadounidense de la Universidad de Indiana Nikodem Poplaws -tó probó que teóricamente la materia absor­bida por un agujero negro no se destruye; al contrario, se convierte en lo que se componen estrellas y planetas en una realidad diferente a la que jamás tendremos acceso. Lo impide el llamado 'horizonte de sucesos', la frontera que separa el interior del agujero del Univer­so: nada de lo que lo cruza vuelve a salir.

Puesto que la mayoría de los agujeros negros rotan, si el Universo nació dentro de uno, debería haber heredado su rota­ción. En mayo de 2011 un grupo de físicos estadounidenses publicó en la revista Physics Letters B que, luego de estudiar

el sentido de rotación de 15.158 galaxias espirales, el Universo 'nació' con eje de giro preferente. Así explican que roten en sentido antihorario las galaxias situadas en la parte del cielo correspondiente al norte de la Vía Láctea.

 

 

Puro ruido

Rastrear las emisiones de radiación que se producen en el Universo es nuestra manera de interpretarlo. En el caso citado al comien­zo de este artículo, las emisiones de rayos gamma podrían deberse a la presencia de un magnetar (ver recuadro 'Imanes gigan­tes'), pero por el momento es solo teoría.

Los estallidos más violentos y mis­teriosos posteriores al Big Bang son las explosiones de rayos gamma o GRB (ver recuadro 'Pequeñas grandes explosiones'). Una vez al día, el firmamento nos regala una de estas explosiones, capaces de bri­llar como 200.000 vías lácteas juntas, en alguna galaxia lejana.

Astrónomos creen que son causadas por un fenómeno llamado hipernova, cuya in­tensidad es 100 veces la de una supernova — estallido de una estrella tras agotar su combustible nuclear—. Supuestamente se produce cuando los astros más masivos colapsan para formar un agujero negro que rota a gran velocidad, en un proceso que dura de 10 a 20 segundos.

Son muy raras: de entre 10.000 y un millón de supernovas, una es hipernova. Ahora bien, estas enigmáticas deflagraciones pue­den llevarnos a resolver uno de los misterios de la física: lo que ocurre con la gravedad a escala subatómica. La teoría de la relativi­dad general de Einstein explica el fenómeno gravitatorio para grandes distancias y ob­jetos, pero falla a nivel cuántico, y los físicos aún no han podido trazar una teoría cohe­rente que lo resuelva.

 

Se piensa que la energía liberada por el Big Bang pudo producir miniagujeros negros del tamaño de la cabeza de un alfiler y la masa de una montaña.

 

A escala subatómica, las fuerzas de la na­turaleza se describen como un conjunto de partículas —electrones, protones y neutro­nes— que la materia se intercambia, como dos patinadores —los planetas— que se lan­zan una pelota —la fuerza de la gravedad—. Y es que la fuerza gravitacional no es más que el producto del intercambio de unas par­tículas aún no detectadas: los gravitones. La intensidad de la fuerza gravitatoria depende de la masa y energía de las partículas, cuan­to más energético sea un fotón, más interaccionará con los gravitones que pululan por el espacio y más despacio se desplazará.

Para que este efecto se pueda medir deben recorrer una distancia astronómica, y aquí entran en juego los GRB. Al ser tan potentes, producen fotones de mucha energía en los confines del Universo. Si se detectara este efecto, el premio sería doble: por un lado, habríamos demostrado la existencia de los gravitones; y por otro, podríamos clarificar nuestras ideas sobre la gravedad cuántica.

Los GRB tambiénpodrían ser responsables de alguna de las extinciones masivas que ha habido en el pasado de nuestro planeta. La idea es atrevida, pero posible: si sucedie­ra un GRB a 60.000 años luz de la Tierra, los rayos gamma que llegaran hasta aquí ma­tarían a 90% de las bacterias Deinococcus radi'odurans, la especie más resistente a la radiación que se conoce; soportan niveles 2.000 veces mayores que los humanos.

 

Tan solo el principio

En la última década con la ayuda de los te­lescopios espaciales ha sido relativamente más sencillo observar galaxias y compa­rarlas; las más cercanas por lo general son largas y elípticas, con poca o nula actividad en la formación de estrellas, y las que con­tienen son ya muy viejas, con un destello de color rojo que indica la fase final de su vida. Una galaxia conocida como 2MASX J09442693+0429569 es ejemplar; captada por el telescopio espacial Hubble, se encuen­tra en una etapa transitiva que todo cuerpo de esta naturaleza llegará a alcanzar, de la galaxia joven, creadora de estrellas, a una etapa en la que 'sentará cabeza', para eventualmente convertirse en una galaxia masiva —y en colores rojos.

Esta presenta una extensión típica de la ga­laxia que ha pasado por un choque con otra; sin embargo, al estudiar las propiedades de la luz que emana de ella, no se aprecia formación de estrellas, lo que significa que la fusión con­sumió todo el gas disponible. Se ha llegado al punto de no retorno. Hasta el pasado reciente esta galaxia era una gran productora de estre­llas, pero en los últimos mil millones de años se detuvo y ha quedado como una suerte de imagen congelada en el tiempo.

 

Dentro de 4.000 millones de años esto pa­sará con la Vía Láctea, al unirse con Andrómeda. Mientras eso suceda, tenemos una amplia lista de fenómenos que aguardan ser explicados, y en cada nuevo descubri­miento nos podemos dar cuenta de que este conocimiento es apenas el primer paso de un recorrido muy largo.

 

 

 

 

[Ptuk]

es como una especie de linea temporal con la redaccion misteriosa de la revista :tonto:

 

buen aporte, no la leí completa porque es mas que nada historia