Las leyes de la Tierra también se aplican en el Universo lejano

Límite duro sobre una constante fundamental a partir de observaciones moleculares en altos desplazamientos al rojo.

Las leyes de la naturaleza son las mismas en el universo lejano que aquí en la Tierra, de acuerdo con una nueva investigación llevada a cabo por un equipo internacional de astrónomos, incluyendo a Christian Henkel del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn. Su investigación, publicada en Science demuestra que uno de los números más importantes de la física teórica, la razón de masa protón-electrón, es casi exactamente la misma en una galaxia a 6000 millones de años luz de distancia y en un laboratorio aquí en la Tierra - aproximadamente 1836,15.

Figura 1: Observar la absorción molecular en galaxias lejanas usando la luz de un brillante quásar de fondo. Conforme la luz del quásar viaja hasta la Tierra, el Universo continúa expandiéndose, alargando la longitud de onda de la luz (se hace más roja cuando más largo es el viaje). En nuestras observaciones, la luz también sufre el efecto de lente gravitatoria (su camino está curvado) conforme pasa a través de una galaxia intermedia; cuando se hizo un mapa de radio del campo, aparecieron dos imágenes del quásar. No obstante, las nubes de absorción molecular están sólo en la línea de visión de una de las imágenes. Además, cuando se tomaron imágenes en muy alta resolución, se hicieron evidentes algunas estructuras – un núcleo (la parte más brillante de la imagen) y un chorro enredado que se extiende desde el núcleo del quásar. Es sólo en la dirección hacia el núcleo del quásar donde se piensa que ocurre la absorción. Imágenes: Telescope: N. Junkes; Radio insets: A. Biggs; Intervening galaxy: NASA, ESA, STScI & W. Keel; Quasar: NASA, ESA, STScI & E. Beckwith.

De acuerdo con Michael Murphy, astrofísico en Swinburne y autor principal del estudio, es un hallazgo importante, dado que muchos científicos debaten sobre si las leyes de la naturaleza pueden cambiar en distintas épocas y lugares del universo. “Hemos sido capaces de demostrar que las leyes de la física son las mismas en esta galaxia a mitad de camino del universo visible y aquí en la Tierra”, dijo.

Los astrónomos determinaron esto mirando hacia atrás en el tiempo hacia un quásar distante, conocido como B0218+367. La luz del quásar, que necesitó 7500 millones de años para llegar hasta nosotros, estaba parcialmente absorbida por gas de amoniaco en una galaxia intermedia. El amoniaco no es útil sólo en la mayoría de productos de limpieza de baño, es también una molécula ideal para probar nuestra comprensión de la física en el universo lejano. Las observaciones espectroscópicas de las moléculas de amoniaco se realizaron con el radiotelescopio Effelsberg de 100 metros a una longitud de onda de 2 cm (desplazada al rojo de la longitud de onda original de 1,3 cm). Las longitudes de onda a las que el amoniaco absorbe la energía de radio del quásar son sensibles a este especial número físico nuclear, la razón de la masa protón-electrón.

“Comparando la absorción de amoniaco con la de otras moléculas, fuimos capaces de determinar el valor de la razón de masa protón-electrón en esa galaxia, y confirmar que es la misma que en la Tierra”, dice Christian Henkel del MPIfR, experto en espectroscopia y coautor del estudio.

El objetivo de los astrónomos es continuar probando las leyes de la naturaleza en tantos lugares y momentos del universo como sea posible, para ver cómo d bien se mantienen las leyes de la naturaleza en estas situaciones no comprobadas. Para esto, necesitarán localizar más galaxias absorbentes. La galaxia estudiada, B0218+367, es el único objetivo para este tipo de investigación hasta el momento. Debe haber muchas más galaxias objetivo ahí fuera, tan pronto como los telescopios adecuados las encuentren estarán disponibles.

Figura 2: Mapa de contorno de radio del quásar B0218+367 a aproximadamente 7500 millones de años luz de distancia. La galaxia que contiene moléculas que absorben el amoniaco se encuentra a 6000 millones de años luz de distancia y, aunque no se ve en el mapa de radio, ejerce el efecto de lente gravitatoria sobre la luz del quásar de fondo para producir dos imágenes del brillante quásar en el cielo (círculos rojos grandes). El tamaño físico de la imagen (a la distancia de la galaxia de absorción) es de aproximadamente 19 000 años luz de diámetro. Imagen: Andi Biggs (MERLIN Image).

De acuerdo con Murphy, este problema podría solventarse con el proyecto del telescopio del Conjunto del Kilómetro Cuadrado (SKA). “El SKA es el proyecto de telescopio internacional más ambicioso y grande jamás concebido. Cuando esté completo tendrán una enorme área de recolección, y nos permitirá buscar más galaxias absorbentes”. La localización del SKA, que tiene como preseleccionados a Australia Occidental y Sudáfrica, se anunciará en los próximos dos años.

Continuando con su investigación en las fuerzas de la naturaleza, los astrónomos esperan encontrar una ventana a las dimensiones extra del espacio que muchos físicos teóricos creen que existen.

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Fecha Original: 19 de junio de 2008
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Vía: Ciencia Kanija