En el universo conocido lo que cuenta es la velocidad. Ya sea circulando por una autopista o por los lejanos confines del cosmos, siempre intentamos hacer las cosas más rápido. Una mayor velocidad nos llevará a conocer mejor los misterios del espacio. Pero atravesar el universo a gran velocidad también saca a la luz su lado más extraño.
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SEGUIR LEYENDO...Una fina capa de hielo y moléculas orgánicas complejas cubren la superficie del mayor asteroide de la familia de Themis, un cuerpo rocoso de 200 kilómetros de diámetro que orbita entre Marte y Júpiter. Según un equipo internacional de astrónomos, las partículas de hielo se distribuyen de modo uniforme por toda su superficie y en mayor proporción incluso que el agua detectada en la Luna. Este inesperado descubrimiento, que podría explicar la formación de vida en la Tierra, se publica hoy en la revista científica Nature.
Crédito: Gabriel Pérez, Servicio Multimedia/IAC
“Hay una leve escarcha que lo cubre todo”, explica Javier Licandro, el experto en asteroides del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) que ha participado en la investigación. Esto hace a 24 Themis único entre los millones de objetos que pueblan el cinturón de asteroides. A través de observaciones en el rango infrarrojo, “hemos descubierto hielo abundante y primigenio, de miles de millones de años de antigüedad”, destaca el investigador.
Algunas teorías cosmogónicas apuntan a que el agua de la Tierra pudo haber sido suministrada por asteroides, de modo que las sales y el agua que se han hallado integradas en algunos meteoritos explicarían el origen de los océanos del planeta. Y aunque hasta la fecha la presencia de hielo en pequeños asteroides se deducía por su actividad cometaria, nunca se había encontrado agua en estos objetos.
Tampoco se habían detectado moléculas de la cadena del carbono, muy complejas y esenciales para la vida. “La posible presencia de compuestos orgánicos en este asteroide lo hace aún más interesante”, indican los autores del artículo.
La línea del hielo, redefinida
“La verdad es que estamos sorprendidos por el hallazgo, no nos lo esperábamos. En principio, íbamos tan sólo en busca de silicatos hidratados, de rastros de agua”, reconoce Licandro. La extendida presencia de hielo en 24 Themis resulta un tanto inesperada debido a su cercanía al Sol: 3,2 unidades astronómicas, es decir, más de tres veces la distancia media entre la Tierra y nuestra estrella.
A esta distancia, “se creía que las altas temperaturas habrían provocado que todo el hielo se hubiera evaporado y escapado del asteroide”. Este descubrimiento aproxima la ubicación que hasta la fecha se asignaba a la “línea del hielo”, el límite en el cual se consideraba que era posible la existencia de hielo a nivel superficial.
24 Themis se encuentra en la parte externa del cinturón de asteroides, en la región más alejada de la Tierra. Es el “padre” de la familia Themis, un grupo de asteroides resultante de una gran colisión que tuvo lugar hace unos mil millones de años. Su considerable tamaño, con 200 kilómetros de diámetro, le convertía en un buen candidato para la observación astronómica. A diferencia de Ceres, que con mil kilómetros es el mayor objeto del cinturón de asteroides y se le presume una capa interna de agua, 24 Themis es el primero en mostrar hielo de un modo tan uniforme.
Dentro de la familia Themis, existen dos pequeños objetos con actividad cometaria cuyas colas se cree que estén formadas por polvo y la evaporación de hielo. 24 Themis, en cambio, no presenta actividad cometaria. Para el equipo de investigadores, el inusual comportamiento de estos dos miembros de la familia hizo que la observación de 24 Themis fuese prioritaria para desvelar la composición de su superficie.
Gracias a las observaciones infrarrojas llevadas a cabo con el Infrared Telescope Facility (IRTF) de 3 metros de la NASA, se detectó el hielo a lo largo de toda la superficie del asteroide. “Esta característica es considerablemente diferente a la de cualquier otro asteroide, meteorito o muestras minerales de las que disponemos”, señala el artículo.
Los investigadores barajan varias hipótesis a la hora de explicar la presencia de hielo en la superficie de 24 Themis. Una de ellas es la posible existencia de hielo estable en capas inferiores, una especie de reserva subterránea que se filtraría durante la erosión provocada por pequeños impactos sobre el asteroide. Otra de las explicaciones apunta a la formación de una fina capa de escarcha como consecuencia de la rápida evaporación del hielo en su interior. Los últimos trabajos indican que 24 Themis podría conservar el hielo en su subsuelo, a poca profundidad, de la edad del Sistema Solar.
Artículo en Nature (en inglés).
Fuente: IAC
SEGUIR LEYENDO...A veces la gente pregunta: “¿El universo es un agujero negro?”. O peor aún, afirman: “¡El universo es un agujero negro!”. No, no lo es, y vale la pena dejarlo claro.
Si hay algún razonamiento cuantitativo tras la cuestión (o afirmación), procede de comparar la cantidad de materia en el universo observable con el radio del universo observable, y darse cuenta de que parece que hay una gran relación entre la masa de un agujero negro y su radio de Schwarzschild. Es decir: si imaginas que colocas toda la materia del universo en el mismo lugar, crearía un agujero negro del tamaño del universo. De forma ligeramente más formal, parecería que el universo satisface la Conjetura del Aro, ¿por lo que no debería formar un agujero negro?
Pero un agujero negro no es “un lugar donde una gran cantidad de masa se compacta dentro de su propio radio de Schwarzschild”. Es, como Wikipedia es felíz de decirte, “una región del espacio a partir de la cual nada, incluyendo la luz, puede escapar”. La implicación es que hay una región fuera del agujero negro a la cual podrías al menos imaginar que escapan las cosas. Para el universo, no hay tal región externa. Por lo que a un nivel bastante trivial, el universo no es un agujero negro.
Podrías decir que esto es algo quisquilloso, y la existencia de una región externa no tiene sentido si el interior de nuestro universo recuerda a un agujero negro. Esto es correcto, excepto por una cosa: no lo recuerda. Puede que hayas notado que el universo está en realidad expandiéndose, en lugar de contrayéndose como se esperaría en el interior de un agujero negro. Esto se debe a que, en todo caso, nuestro universo tiene un lejano parecido con un agujero blanco. Nuestro universo (de acuerdo con la teoría de la relatividad general) tiene una singularidad en el pasado, a partir de la cual surgió todo, no una singularidad en el futuro en la cual todo colapsa. Llamamos Big Bang a esta singularidad, pero es muy similar a lo que se esperaría de un agujero blanco, que es justo una versión invertida en el tiempo de un agujero negro.
Esta idea, y unos cuatro dólares, te darán un café grande en Starbucks. La solución espacio-temporal a la ecuación de Einstein que describe un universo en expansión a partir del Big Bang es muy similar a la versión invertida en el tiempo de un agujero negro, pero realmente no aprendes mucho haciendo tal afirmación, especialmente debido a que no hay nada fuera; todo lo que quieres saber ya estaba en el lenguaje cosmológico original. Nuestro universo no va a colapsar en el futuro en una singularidad, incluso aunque la masa sea suficiente para permitir que esto suceda, simplemente debido a que se expande; la singularidad que anticipas ya ha tenido lugar.
Aún así, alguna gente insistirá obstinadamente en que hay algo profundo e interesante en el hecho de que el radio del universo observable sea comparable al radio de Schwarzschild de un agujero negro de igual tamaño. ¡Y lo hay! Eso significa que el universo es espacialmente plano.
Puedes calcular esto observando la ecuación de Friedmann, la cual relaciona el parámetro de Hubble con la densidad de energía y la curvatura espacial del universo. El radio de nuestro universo observable es, básicamente, la longitud de Hubble, que es la velocidad de la luz dividida por el parámetro de Hubble. Es un ejercicio sencillo calcular la cantidad de masa dentro de una esfera cuyo radio es la longitud de Hubble (M = 4π c3H-3/3), y luego compararlo con el correspondiente radio de Schwarzschild (R = 2GM/c2). Encontrarás que el radio es igual a la longitud de Hubble, si el universo es espacialmente plano. ¡Voila!
Observa que un universo espacialmente plano continúa plano para siempre, por lo que esto no nos dice nada sobre el universo actual; siempre ha sido cierto, y seguirá siendo cierto. Es un hecho, pero no revela nada sobre el universo que no supiéramos ya pensando sobre la cosmología. En cualquier caso, ¿quién quiere vivir en un agujero negro?
Autor: Sean M. Carroll
Fecha Original: 28 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija
SEGUIR LEYENDO...Una nueva investigación de la Universidad Nacional de Australia ha reducido aún más el estatus de Plutón al sugerir que hay muchos más planetas enanos del Sistema Solar de lo que se pensaba.
En el universo existen 5 formas básicas de los objetos que lo integran. Crédito: Charley Lineweaver y Marc Norman
Astrónomos de la Universidad Nacional de Australia (ANU) acaban de publicar resultados que reclasificarían lo que supone ser un planeta enano, el aumento del número de compañeros de viaje de Plutón se incrementaría en un factor de diez.
La Unión Astronómica Internacional clasifica los objetos en el Sistema Solar en tres grupos: los planetas, planetas enanos y cuerpos menores del Sistema Solar. En 2006, Plutón fue degradado de planeta a planeta enano, dejando sólo ocho planetas, cinco planetas enanos y miles de cuerpos menores del Sistema Solar orbitando el sol.
Los Doctores Charley Lineweaver y Marc Norman del Instituto de Ciencia Planetaria de la ANU observaron la esfericidad de las lunas heladas de nuestro sistema solar, y recalcularon el tamaño de los objetos en el límite entre planetas enanos y los cuerpos menores del sistema solar. Las estimaciones anteriores habían clasificado objetos helados con un radio mayor de 400 km como planetas enanos.
La nueva investigación sugiere que este radio tiene que ser más próximo a 200 km, esto supone un aumento en el número de objetos clasificados como planetas enanos de 5 a aproximadamente 50.
El límite entre planetas enanos y cuerpos menores del Sistema Solar se basa en el criterio de si el objeto es redondo o no.
"Los objetos pequeños del sistema solar son de forma irregular, como las patatas", explicó el Dr. Lineweaver. "Si un objeto es lo suficientemente grande para que su propia gravedad lo haya hecho redondo, entonces debería ser clasificado como planeta enano. Calculamos cuanto tendría que ser el tamaño de los objetos rocosos (como los asteroides) y las lunas heladas situados en los planetas exteriores y los objetos más lejanos que Neptuno, para que su propia gravedad los haga redondos. Para los objetos helados nos encontramos con un "radio de patata" de aproximadamente 200 kilometros, aproximadamente la mitad del tamaño aproximadamente 400 kilometros de radio que ahora se utiliza como criterio para clasificar los planetas enanos.
"El límite entre planetas enanos y cuerpos menores del Sistema Solar es un tanto arbitrario, está basado en el concepto de equilibrio hidrostático y en la esfericidad del objeto. Si la propia gravedad de un objeto es lo suficientemente fuerte como para hacerlo redondo depende de la resistencia de su material. Por eso, los objetos rocosos compactos necesitan tener un radio de aproximadamente 300 kilometros para ser objetos esféricos y no ser bultos irregulares con forma de patata, mientras que los objetos helados menos resistentes pueden ser esferas con un radio de tan sólo aproximadamente 200 kilometros. "
Lineweaver y el artículo de Norman "El radio de la Patata: un tamaño mínimo menor para los planetas enanos" se publicará en Proceedings of the 9th Australian Space Science, el trabajo está disponible en http://www.mso.anu.edu.au/~charley/papers/Potato%20Radiusv8.pdf
El estudio de planetas enanos y de los objetos del Cinturón de Kuiper puede ayudar a los astrobiólogos para tener una mejor idea de cómo nuestro sistema solar se formó y fue capaz de albergar mundos habitables como la Tierra. Algunos científicos también creen que los cuerpos impactadores que han golpeado la Tierra en el pasado, como los cometas, podrían haber procedido de esta misteriosa región del sistema solar. El estudio de los objetos del Cinturón de Kuiper puede ayudar a los astrobiólogos a entender la probabilidad de que algún objeto entre en una órbita con trayectoria de colisión con la Tierra en el futuro.
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Publicado en Odisea cósmica
Los astrónomos han publicado los resultados de la primera búsqueda serie de estrellas que nacieron con el Sol.
Crédito: NASA
Hace unos 5000 millones de años, nuestro Sol nació en una nube de polvo y gas, posiblemente junto con otras 1000 estrellas. Estas estrellas deben tener una edad y composición similar al Sol.
Un estudio de estos hermanos estelares podría responder importantes preguntas sobre el origen del Sol y del Sistema Solar. Su distribución nos diría dónde ha viajado el Sol a través de la Vía Láctea durante los últimos 5000 millones de años, cómo podría haber afectado este viaje al clima de la Tierra y a la vida que soporta, y su composición podría explicar por qué el Sol parece tener un contenido metálico mayor del esperado para un objeto en esta parte de la galaxia.
Pero, ¿dónde están esos hermanos? Hoy, Anthony Brown de la Universidad Estatal de Missouri y un par de colegas, publican los resultados del primer estudio serio de búsqueda de hermanos del Sol. Y los resultados son decepcionantes.
El problema es la enorme escala de la tarea. En los últimos años, los astrónomos han sabido que la formación estelar es un proceso dinámico y caótico, en el cual las interacciones gravitatorias expulsan estrellas desde las nubes de gas en las que se han formado, como si fuesen disparadas por una especie de manguera interestelar.
Esto significa que los 1000 hermanos, aproximadamente, del Sol estarían dispersos a lo largo de enormes distancias de varían unos 3000 años luz desde aquí. Brown y compañía dicen que este volumen de espacio contiene 100 millones de estrellas.
Desafortunadamente, los astrónomos tienen información precisa de apenas 100 000 estrellas, la mayor parte recopilada por la misión espacial Hipparcos a principios de la década de 1990. La mayor parte de estas estrellas están a apenas unos pocos cientos de años luz de nosotros, y de ningún modo representan un mapa completo del entorno local.
Dados los números, la probabilidad es de que una o ninguna de estas estrellas cercanas sea un pariente solar.
A pesar de las probabilidades, Brown y compañía han estado peinando cuidadosamente el catálogo Hipparcos buscando alguna señal de los parientes perdidos.
La búsqueda retornó varios candidatos. Pero sólo uno de ellos tenía la misma edad que el Sol y una velocidad consistente con un origen común. Ésta es HIP 21158, una estrella blanca de magnitud 7 en la constelación de Taurus.
Pero Brown y sus colegas dicen que es improbable incluso que HIP 21158 sea un hermano perdido hace tiempo, debido a que su velocidad está en el límite superior.
La conclusión es que: “Esto significa que no hemos encontrado ningún hermano solar convincente en un radio de 100 pc desde el Sol”.
Es deprimente, y no menos debido a que la siguiente actualización del catálogo estelar no está prevista hasta dentro de una década. El sucesor de Hipparcos, Gaia, está previsto que se lance en 2012 y catalogará miles de millones de estrellas, creando un mapa decente en 3D de la Vía Láctea por primera vez. No obstante, el catálogo no estará listo hasta 2020.
Hay mucho por hacer mientras tanto, no obstante. Para estrechar la búsqueda, los astrónomos necesitarán comprender mejor la forma en que se dispersan las estrellas desde su cúmulo de nacimiento. Esto significa una mejor simulación del efecto de las interacciones gravitatorias entre las estrellas, tomando el tirón asimétrico gravitatorio de los brazos espirales de la Vía Láctea en cuenta y comprender cómo afecta a la dinámica las colisiones con las nubes de polvo molecular.
Ninguna de ellas será fácil. Las palabras aguja y pajar vienen a mi mente.
Artículo de Referencia: arxiv.org/abs/1004.4284:The Quest for the Sun’s Siblings: an Exploratory Search in the Hipparcos Catalogue
Fecha Original: 28 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija
SEGUIR LEYENDO...Ante la decisión del Consejo de ESO de seleccionar el Cerro de Armazones como “ubicación de referencia” para el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) se reafirma en que el Observatorio el Roque de los Muchachos (ORM) es el lugar más adecuado para la instalación del E-ELT, y se basa en argumentos científicos, fundamentados en la transparencia de datos y de resultados.
Crédito de la imagen: ESO/ S.Brunier
En estas circunstancias, a España le resultará más difícil hacer que prospere su candidatura del Roque de los Muchachos (Isla de La Palma) y esto pese a ser la más idónea y la que hace posible empezar la construcción del E-ELT sin dilaciones, como han hecho ver en reiteradas ocasiones los gobiernos de España (Ministerio de Ciencia e Innovación) y de Canarias.
En esta labor de defensa de la candidatura española, el IAC agradece profundamente el apoyo recibido desde todas las instituciones públicas y privadas a nivel local, regional, nacional e internacional, y en particular el clamor popular de la isla de La Palma y de toda Canarias.
El IAC se mantiene en su idea de que este telescopio es un paso necesario y urgente para la astrofísica europea, y por ello ha sido una de las instituciones europeas que más se ha implicado desde un principio en los diferentes estudios sobre este proyecto en colaboración con ESO. Además, ha promovido la participación industrial española en el mismo.
El IAC ha hecho cuanto ha podido para mostrar la solidez científica y técnica de la candidatura española, y seguirá colaborando hasta el final. Además, estará muy vigilante para evitar que en base a este proceso de selección se dañe la fama de la reconocida calidad astronómica de los observatorios de Canarias.
Debe saberse que la única información conocida, abierta y disponible sobre la caracterización del cielo en Armazones procede de los estudios llevados a cabo por el equipo americano de su Thirty Meter Telescope (TMT) durante un periodo de escasamente cuatro años, y que finalmente se optó por Hawái. En la comparación con los datos públicos de Armazones, el Roque de los Muchachos es muy competitivo, considerando las peculiaridades técnicas y objetivos científicos del nuevo telescopio.
Para estos requerimientos, el número de noches despejadas no es el único parámetro determinante, también lo son las condiciones atmosféricas para Óptica Adaptativa y la ausencia de movimientos sísmicos. La instalación del E-ELT en el Roque de los Muchachos no sólo permitiría llegar al límite de sus posibilidades al telescopio, sino también simplificaría su diseño, construcción y operación.
El Consejo de ESO, si bien es soberano para instalar su telescopio donde quiera, debería hacerlo siguiendo la práctica científica universal, poniendo a disposición de la comunidad científica los datos en los que basa su selección para que puedan ser contrastados antes de la toma de decisiones irreversibles. El Ministerio de Ciencia e Innovación, que es quien lleva la negociación por parte de nuestro país, tiene toda la información necesaria al respecto.
Las cumbres de las Islas Canarias son lugar de referencia de estudios atmosféricos desde finales del Siglo XIX. Los observatorios del IAC, y en concreto el del Roque de los Muchachos, constituyen el lugar del mundo mejor caracterizado astronómicamente, con más de 20 años de datos publicados. Y son más de 40 los años de observaciones astronómicas permanentes hechas en ellos con telescopios e instrumentación de más de 60 instituciones científicas de 19 países. Estos observatorios constituyen, de hecho, el mayor observatorio europeo del Hemisferio Norte. También hay que recordar que los observatorios del IAC han sido palanca determinante para el espectacular desarrollo de la Astrofísica en España. Son una plataforma de observación polivalente, abierta y muy asequible, con una atmósfera estable, bien conocida y predecible, teniendo además la calidad astronómica de sus cielos protegida por Ley. Constituyen un patrimonio único para la ciencia, y no pueden quedar en entredicho.
Nota de prensa: IAC
SEGUIR LEYENDO...Estas nuevas imágenes enviadas por el observatorio espacial de la ESA Planck muestran por primera vez las fuerzas que dirigen el proceso de formación de las estrellas, lo que permite a los astrónomos comprender mejor la compleja física que da forma al polvo y al gas presente en nuestra Galaxia.
Región de la Nebulosa de Orión, observada por Planck. Crédito: ESA/LFI & HFI Consortia
El proceso de formación de las estrellas tiene lugar tras el velo de grandes cúmulos de polvo, lo que no significa que no se pueda observar su interior. Donde los telescopios ópticos sólo son capaces de observar una región oscura en la Galaxia, los ‘ojos’ del telescopio Planck, capaces de ver en el rango de las microondas, revelan infinidad de brillantes estructuras de polvo y gas. Estos días, Planck está utilizando esta inusual habilidad para estudiar en detalle dos regiones de formación de estrellas relativamente cercanas dentro de nuestra Galaxia.
La región de Orión, a unos 1500 años luz de nuestro Sistema Solar, alberga una gran cantidad de estrellas en formación. Esta región es famosa por su Nebulosa, que se puede observar a simple vista como una difusa mancha rosa cerca del centro de la constelación.
Región de la constelación de Perseus, observada por Planck. Crédito: ESA/LFI & HFI Consortia
La primera imagen cubre gran parte de la constelación de Orión. La nebulosa se encuentra en la región brillante centrada en la mitad inferior de la imagen. La región brillante a la derecha del centro se corresponde con la nebulosa ‘Cabeza de Caballo’, conocida con este nombre por la extraordinaria semejanza de uno de sus pilares de polvo con una cabeza de caballo vista de perfil.
Se cree que el gran arco rojo del anillo de Barnard es la onda expansiva provocada por la explosión de una estrella en el interior de la región hace unos dos millones de años. Esta onda, que continúa en expansión, alcanza ya una extensión de unos 300 años luz.
En contraste con la de Orión, la región de Perseus no es tan activa en términos de formación de estrellas, pero Planck desvela la gran actividad que sucede en su interior.
Ambas imágenes muestran tres fenómenos físicos que actúan sobre el polvo y el gas en el medio interestelar. Planck tiene la capacidad de estudiar cada uno de estos fenómenos por separado: en las frecuencias más bajas, Planck estudia la emisión generada por la interacción de electrones a alta velocidad con el campo magnético de la Galaxia. También es posible apreciar la difusa contribución de la emisión generada por el movimiento de rotación de las partículas de polvo.
Ubicación de las imágenes de Orión y Perseus sobre la bóveda celeste. Crédito: ESA/LFI & HFI Consortia/STScI DSS
En las longitudes de onda intermedias, en el rango de unos pocos milímetros, la emisión procede del gas calentado por las estrellas de reciente formación.
En las frecuencias más altas, Planck registra la exigua radiación térmica emitida por las nubes de polvo extremadamente frío. Esto permite identificar los núcleos más fríos de las nubes, que se encuentran ya en las últimas fases de colapso antes de renacer como una nueva estrella. Finalmente, las estrellas recién formadas dispersarán los restos de las nubes que las rodean.
El delicado equilibrio entre el colapso y la dispersión de una nube regula el número de estrellas que se forman en la Galaxia. Planck permitirá comprender mejor esta interacción ya que, por primera vez, se están obteniendo datos de los principales mecanismos de emisión de forma simultánea.
La principal misión de Planck es observar todo el cielo en la longitud de onda de las microondas para registrar variaciones en los restos de la radiación producida por el Big Bang, sin embargo, es capaz de obtener estos impresionantes resultados cada vez que cruza la Vía Láctea en su continua monitorización del Universo.
Fuente original: ESA
SEGUIR LEYENDO...La esquiva materia oscura alrededor de cúmulos de galaxias, a menudo se acumula en forma de cigarro, según muestran unas nuevas observaciones.
El descubrimiento podría ayudar a descubrir, por fin, a los científicos qué forma la materia oscura, que es el desconcertante material que se cree que existe invisiblemente a nuestro alrededor. La materia oscura, que podría ser cinco veces más abundante que la materia visible, sólo es detectable a través de su tirón gravitatorio sobre la materia normal.
De acuerdo con unas nuevas observaciones, la materia oscura alrededor de muchos cúmulos galácticos está aplanada en una forma similar a la de un cigarro, más que como una esfera redondeada.
“Hay claras predicciones teóricas que esperan que los halos de materia oscura estén aplanados como éste”, dice el coautor del estudio Graham P. Smith de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. “Es una medida directa, muy clara y maravillosa”.
Smith y el equipo, liderado por Masamune Oguri del Observatorio Nacional Astronómico de Japón y Masahiro Takada de la Universidad de Tokyo, usaron una rareza de la gravedad conocida como lente gravitatoria para observar los efectos gravitatorios de la materia oscura sobre grandes grupos de galaxias conocidos como cúmulos galácticos. La lente gravitatoria tiene lugar cuando la masa curva el espacio-tiempo, provocando que la luz viaje a lo largo de un camino curvo cuando pasa cerca. La cantidad de curvatura puede decir a los astrónomos cómo de masivos son los objetos celestes.
Para este estudio, los investigadores usaron la Cámara de Foco Principal sobre el Telescopio Subaru en Mauna Kea en Hawai para observar 20 cúmulos de galaxias. Aprovecharon las lentes gravitatorias para crear mapas de la distribución de masa alrededor de los cúmulos, logrando de este modo una visión en los secretos de la materia oscura.
“Lo que estamos estudiando con estas observaciones de lentes gravitatorias es que la distribución de la materia oscura predomina sobre la masa a estas grandes escalas”, dijo Smith a SPACE.com.
El hecho de que la materia oscura parezca estar aplanada en formas alargadas encaja con la conocida como teoría de la materia oscura fría. Las simulaciones por ordenador basadas en esta teoría han predicho tales formas, pero nunca habían sido verificadas hasta tal punto, con cúmulos tan grandes.
Los hallazgos podrían arrojar luz sobre la naturaleza fundamental de esta extraña materia, que los científicos no pueden detectar directamente. Las observaciones apoyan la posibilidad de que la materia oscura esté en realidad hecha de diminutas partículas conocidas como WIMPS (partículas masivas de interacción débil) que ejercen una potente fuerza gravitatoria, pero que no interactúan con la materia normal en otros modos.
La investigación se detallará en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 26 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija
SEGUIR LEYENDO...El nuevo instrumento instalado sobre el Gran Telescopio Binocular (LBT) es una potente herramienta que logrará espectaculares visiones del Universo.
Un nuevo instrumento creado para el telescopio óptico más grande del mundo, el Gran Telescopio Binocular (LBT) en Mount Graham, permitirá a los astrónomos observar los objetos más tenues y lejanos del Universo.
Los socios del LBT en los Estados Unidos, Alemania e Italia anunciaron el 21 de abril que las dos nuevas e innovadoras cámaras/espectrógrafos de infrarrojo cercano para el LBT están actualmente disponibles para observaciones científicas en el telescopio de Mount Graham en el sureste de Arizona.
Tras más de una década de diseño, fabricación y pruebas, el nuevo instrumento, conocido como LUCIFER 1, proporcionará una potente herramienta para lograr espectaculares vistas del Universo, desde la Vía Láctea a galaxias lejanas. Un instrumento gemelo idéntico se desplegará en el telescopio a principios de 2011.
“Con el gran poder de recolección de luz del LBT, los astrónomos serán capaces ahora de recopilar las huellas espectrales de los objetos más tenues y lejanos del Universo”, dijo el director del LBT Richard Green, profesor de astronomía en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.
LUCIFER 1 y su gemelo se montarán en los puntos focales de los dos espejos gigantes del telescopio de 8,4 metros de diámetro del LBT. Cada instrumento se enfría hasta unos -213° Celsius para observar en el rango de longitudes de onda del infrarrojo cercano, fundamentales para comprender la formación de estrellas y planetas en nuestra galaxia así como para revelar los secretos de las galaxias más jóvenes y lejanas.
El innovador diseño de LUCIFER permite a los astrónomos observar las regiones de formación estelar, que actualmente están ocultas por nubes de polvo, con un detalle sin precedente.
El instrumento es muy flexible, combinando un gran campo de visión con una alta resolución. Proporciona tres cámaras intercambiables para imagen y espectroscopía en distintas resoluciones, de acuerdo con los requerimientos observacionales.
Los astrónomos usan la espectroscopía para analizar la luz entrante y responder a preguntas tales como la formación y composición de estrellas y galaxias.
Más información en el enlace.
Vía: Astronomía en la Red
SEGUIR LEYENDO...Una nave espacial de fabricación europea utiliza sus paneles solares como velas para pasar rozando la sofocante atmósfera de Venus en el límite exterior del planeta con el espacio.
La nave espacial Venus Express de la Agencia Espacial Europea (ESA) llevó a cabo cinco maniobras de “aerofrenado” la semana pasada, que usaron el orbitador como un sensor capaz de medir con gran precisión la densidad atmosférica a sólo 180 kilómetros sobre el planeta envuelto en nubes.
Para hacer estas mediciones de aerofrenado, los paneles solares de la Venus Express rotaron en cinco series de orientaciones distintas, que cambiaban diariamente, para exponer los paneles a los restos infinitamente tenues de la atmósfera de Venus en su límite con el espacio.
La configuración de los paneles solares generó una cantidad pequeña pero mensurable de par aerodinámico, o de rotación, en la sonda. Este par se puede medir con mucha precisión basándose en la cantidad de correcciones que deben aplicar los giroscopios, que están situados en contra-rotación en el interior de la nave, para mantener su orientación en el espacio.
Esos datos de corrección, a su vez, les dicen a los científicos cómo es de tenue o densa la atmósfera de Venus en el punto en que estaba la nave espacial durante la maniobra.
En el último día de la campaña de aerofrenado, que finalizó el 16 de abril, los paneles solares fueron rotados más y menos 45 grados respecto al flujo atmosférico, imitando las aspas de un molino de viento. Permitiendo a la Venus Express obtener más información sobre el comportamiento de las moléculas de la atmósfera de Venus, ya que éstas rebotaron contra los paneles solares de la sonda.
“La campaña de aerofrenado terminó sin problemas, y ha demostrado de manera concluyente que la Venus Express puede ser utilizada de forma segura y precisa para detectar la densidad de la atmósfera del planeta”, dijo Octavio Camino, el director de operaciones de la sonda espacial. “La Venus Express ha demostrado una vez más que es un satélite muy capaz”.
Camino dijo que el equipo de operaciones de la misión estudiará los resultados obtenidos la semana pasada para desarrollar una configuración óptima para las campañas de aerofrenado de octubre y en el 2011. Las puebas de aerofrenado se realizaron también en 2008, 2009 y febrero de 2010.
Los continuos resultados positivos pueden permitir a la Venus Express llevar a cabo investigaciones más sofisticadas a más profundidad en la atmósfera, lo que sería de gran interés para los científicos de investigaciones planetarias.
La nave se lanzó hacia el segundo planeta del sistema solar en 2005 y llegó a Venus, un año después. La misión se amplió cuatro meses en mayo de 2009, y luego tuvo otra ampliación en septiembre de 2009 – esta vez, extendiendo la misión hasta 2010.
Las demostraciones de aerofrenado seguirán produciéndose hasta al menos 2011 o 2012, han dicho los funcionarios de la ESA.
Autor: Plantilla de SPACE.com
Fecha Original: 23 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija
SEGUIR LEYENDO...Ayer, 26 de abril de 2010, el Consejo del Observatorio Europeo Austral (ESO) seleccionó Cerro Armazones como ubicación de referencia del futuro European Extremely Large Telescope (E-ELT, o Telescopio Europeo Extremadamente Grande). Armazones es una montaña de 3.060 metros de altura en la parte central del Desierto de Atacama, en Chile, ubicada a unos 130 kilómetros al sur de Antofagasta y a unos 20 kilómetros de Cerro Paranal, hogar del Very Large Telescope de ESO.
Crédito de la imagen: ESO/ S.Brunier
“Este es un hito importante que nos permite finalizar el diseño base de este ambicioso proyecto, que posibilitará importantes avances en el conocimiento astronómico”, señala Tim de Zeeuw, Director General de ESO. “Agradezco al equipo que seleccionó el lugar por el enorme trabajo que ha realizado en los últimos años”.
El próximo paso de ESO es construir el telescopio europeo óptico-infrarrojo extremadamente grande (E-ELT), con un espejo primario de 42 metros de diámetro. El E-ELT será “el ojo más grande del mundo en el cielo”, el único telescopio de su tipo a nivel mundial. ESO está diseñando detallados planes de construcción con la colaboración de la comunidad. El E-ELT abordará muchas de las preguntas más apremiantes aún sin resolver en astronomía, y podría finalmente revolucionar nuestra percepción del Universo tanto como el telescopio de Galileo lo hizo hace 400 años. La luz verde para la construcción se espera a fines de 2010 y el inicio de las operaciones para 2018.
La decisión acerca de la ubicación del E-ELT ha sido adoptada por los delegados de los 14 países miembros de ESO y está basada en una exhaustiva investigación meteorológica comparativa, que ha durado varios años. La mayor parte de la información reunida durante el proceso de selección será publicada a lo largo de 2010.
Varios factores tuvieron que ser considerados en el proceso de selección del emplazamiento. Obviamente la “calidad astronómica” de la atmósfera (por ejemplo, el número de noches despejadas, la cantidad de vapor de agua y la “estabilidad” de la atmósfera, también conocida como seeing) ha jugado un papel crucial. Pero también debieron ser tomados en cuenta otros parámetros, tales como los costos de construcción y operación, y las sinergias científicas y operacionales con otras grandes instalaciones (VLT/VLTI, VISTA, VST, ALMA, SKA, etc).
En marzo de 2010, el Consejo de ESO recibió un informe preliminar con las principales conclusiones del Comité Asesor para la Selección del Emplazamiento del E-ELT [1]. Estas conclusiones confirmaron que todos los lugares examinados en la lista de preselección (Armazones, Ventarrones, Tolonchar y Vizcachas en Chile, y La Palma en España) tienen muy buenas condiciones para la observación astronómica, cada uno con sus fortalezas particulares. El informe técnico concluyó que Cerro Armazones, cerca de Paranal, destaca como la ubicación claramente preferida, dado que ofrece el mejor equilibrio de calidad de cielo entre todos los factores considerados, y que puede ser operado de manera integrada con el Observatorio Paranal de ESO. Cerro Armazones y Paranal comparten las mismas condiciones ideales para la observación astronómica. Ambos cuentan con más de 320 noches despejadas al año.
Tomando en cuenta la recomendación muy clara del Comité Asesor para la Selección del Emplazamiento y todos los demás aspectos relevantes, especialmente la calidad científica del lugar, el Consejo ha aprobado ahora la elección de Cerro Armazones como ubicaciónde referencia del E-ELT[2].
“Agregar las capacidades de transformación científica del E-ELT al ya tremendemente potente observatorio VLT, garantiza el futuro de Paranal a largo plazo como el observatorio óptico/infrarrojo más avanzado del mundo, fortaleciendo aún más la posición de ESO como la organización líder a nivel mundial en la astronomía en Tierra”, indica de Zeeuw.
Anticipándose a la elección de Cerro Armazones como futuro emplazamiento del E-ELT y para facilitar y apoyar el proyecto, el Gobierno de Chile ha acordado donar a ESO una extensión importante de terreno contiguo a la propiedad de ESO en Paranal y que contiene a Armazones, con el fin de asegurar la protección del lugar contra influencias adversas, particularmente contaminación lumínica y actividades mineras.
Notas
[1] El Comité Asesor para la Selección de Emplazamiento del E-ELT (SSAC, por su sigla en inglés) es un ente independiente que ha estado analizando en detalle los resultados de varios lugares posibles en todo el mundo. Esfuerzos similares ha llevado a cabo el equipo estadounidense de selección de emplazamiento para el Thirty-Meter Telescope (TMT o Telescopio de Treinta Metros). Por razones de eficiencia, los lugares preseleccionados por el equipo del TMT (ubicados todos en América del Norte y del Sur) no fueron estudiados por el SSAC, pues el equipo del TMT compartió su información con el SSAC. Dos de los emplazamientos preseleccionados por el SSAC, incluido Armazones, estaban en la lista del TMT.
[2] La resolución completa del Consejo de ESO señala:
Reconociendo
• La recomendación muy clara del Comité Asesor para la Selección de Emplazamiento de que el E-ELT debería estar ubicado en Cerro Armazones en el norte de Chile
• La importante sinergia científica que resultaría entre el E-ELT y futuras instalaciones en el Hemisferio Sur, principalmente ALMA y SKA
• Las sinergias operativas y científicas que serían posibles con Paranal
Y expresando su mayor aprecio por
• Las ofertas muy generosas de España y Chile para albergar al E-ELT
• Las muy importantes contribuciones a la calidad y profundidad del análisis sobre el emplazamiento para el E-ELT hechas por Chile y España en el curso del desarrollo de sus ofertas.
El Consejo ha concluido que la motivación principal para decidir el emplazamiento del E-ELT debe ser la mejor calidad científica del lugar. La calidad científica de Cerro Armazones y el impacto positivo en el futuro liderazgo científico de ESO que tendrá ubicar allí el E-ELT, son suficientemente fuertes para contrarrestar la oferta muy sustanciosa realizada por España.
El Consejo ha decidido por lo tanto aprobar la recomendación del Director General de adoptar Cerro Armazones en Chile como el emplazamiento dereferencia para el E-ELT.
El Consejo toma nota de que esta decisión es esencial para la finalización de la propuesta de construcción sobre la cual se tomará una decisión en fecha posterior.
Enlaces:
• Más información en el E-ELT media kit (en inglés)
• Más información en nuestras preguntas frecuentes
• Haga un tour virtual por Cerro Armazones
• Imágenes sobre el E-ELT
• Videos sobre el E-ELT
Fuente: ESO
SEGUIR LEYENDO...Alejandría, Egipto, siglo II después de Cristo. Una comunidad sin precedentes de científicos, filósofos, poetas y otros eruditos había contribuido a una de las más grandes bibliotecas compiladas por la humanidad. En medio de la efervescencia intelectual, la astronomía clásica había alcanzado el zenit con los escritos del astrónomo helenista, matemático y geógrafo Claudio Ptolomeo. Su obra recientemente terminada, la Sintaxis, sería reverenciada como "La más Grande" (Almagesto) durante generaciones de gente instruida.
Claudio Ptolomeo es un astrónomo griego del siglo II después de Cristo. La influencia de sus ideas se prolongaría durante más de 1000 años.
Pero Ptolomeo desconocía completamente que el imperio que había apoyado profusamente los esfuerzos intelectuales de Alejandría pronto entraría en decadencia y caería, privando a Europa occidental del conocimiento de su trabajo o del de sus contemporáneos durante los siglos siguientes.
Afortunadamente, mientras que Europa se deslizaba hacia su larga noche a través de las Edades Oscuras, los eruditos islámicos y bizantinos disfrutarían de su propio renacimiento, preservando y mejorando la astronomía clásica y sus ciencias afines como las matemáticas y la geometría hasta obtener un beneficio para toda la humanidad.
En el sistema geocéntrico ptolemaico existe una deferente y un epiciclo para cada planeta. Este sistema permitía realizar predicciones sobre la posición de un cuerpo celeste.
En su obra el Almagesto, escrita alrededor del año 150 después de Cristo, Ptolomeo enlazaba sus propias ideas con las de Platón, Aristóteles, Hiparco y otros filósofos y astrónomos griegos. El compendio resultante no era únicamente descriptivo; sino que también tenía una capacidad de predicción. Por ejemplo, en esa época la Tierra se consideraba que era el centro del universo, y que estaba rodeada por la Luna, el Sol y los planetas, todos ellos giraban en órbitas esféricas llamadas deferentes. A su vez, Ptolomeo imaginó estos cuerpos celestes girando en órbitas menores llamadas epiciclos, cada uno de los cuales estaba centrado en un punto que que a su vez viajaba por la línea deferente. Aunque no necesariamente se pretendía representar la realidad, estos artificios matemáticos podían utilizarse de una forma relativamente precisa para predecir la posición de un cuerpo celeste en el cielo en un momento dado.
Esta capacidad de predecir acontecimientos celestes tenía aplicaciones prácticas como las siembras de cosechas, la observancia de las festividades religiosas, o la medida del tiempo. Pero el modelo ptolemaico tenía claramente también un significado filosófico, con un mensaje dirigido a los griegos instándoles a comprender el cosmos y el lugar que la humanidad tiene dentro de él.
Además de sus modelos cosmográficos, Ptolomeo catalogó 1022 estrellas situadas en 48 constelaciones que recibirán el nombre de personajes mitológicos. Este catálogo identificaba cada estrella por su posición en cada constelación ("final de la cola", por ejemplo) con una lista de sus brillos relativos al igual que sus longitudes y latitudes eclípticas. Las constelaciones de Ptolomeo todavía permanecen con nosotros; de hecho dominan nuestras actuales cartas estelares y planisferios.
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Publicado originalmente en Odisea cósmica.
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SEGUIR LEYENDO...¿Confundido por la inflación y el fondo cósmico de microondas (CMB en inglés)? ¿Perplejo por la energía oscura y la materia oscura? ¿Quieres saber que pasó después del Big Bang? Entonces, continúa leyendo para saber cómo encaja todo.
Edwin Hubble hizo los dos descubrimientos más importantes en la cosmología. Primero, demostró que muchas nebulosas son galaxias o “universos isla”, más allá de los límites de la Vía Láctea, nuestra galaxia. Luego, trabajando con colegas en el observatorio Mount Wilson, descubrió que esas galaxias se están alejando unas de otras. El universo se expande.
En la segunda mitad de la década de los años 20 del siglo pasado, Hubble estaba interesado principalmente en medir la distancia a las galaxias. Estaba intrigado por un descubrimiento hecho en la década anterior por Vesto Slipher, un astrónomo que trabajaba en el observatorio Lowell, en Flagstaff, Arizona.
Slipher había estado trabajando con un telescopio refractor de 61 cm que tenía un instrumento nuevo llamado espectrógrafo, el cual podía tomar fotografías de los espectros de objetos celestes débiles con tiempos de exposición de varias noches si fuera necesario. Entre los objetos que Slipher estudió habían unos cuantos de la familia de las conocidas por aquel entonces como nebulosas, que Hubble más tarde descubrió que eran galaxias externas a la nuestra.
En 1925, cuando Hubble estaba comenzando a medir distancias a las galaxias, Slipher había medido 41 de esos espectros, y había encontrado que sólo dos de ellos (incluyendo el de la nebulosa de Andrómeda) mostraban desplazamientos al azul, mientras que los 39 restantes mostraban desplazamientos al rojo. Éste fue el límite de lo que podía hacer con el telescopio del que disponía, pero la evidencia apuntaba que las galaxias que parecían más grandes y más brillantes tenían desplazamientos al rojo menores.
La deducción obvia fue que las galaxias que parecían más grandes y brillantes estaban más cerca de nosotros – así que Hubble intuyó que la medida de sus desplazamientos al rojo podría ser una forma de medir la distancia a esas galaxias, y propuso a su colaborador Milson Humason probar la idea con un telescopio de 250 cm de diámetro. Humason midió los desplazamientos al rojo, mientras Hubble estimaba las distancias a las mismas galaxias usando otros métodos.
EL DESPLAZAMIENTO AL ROJO
Al principio de la década de 1930, Hubble y Humason habían hecho suficientes observaciones para demostrar que la relación entre los desplazamientos al rojo y las distancias era tan simple como podía ser: el desplazamiento al rojo es proporcional a la distancia, o como había propuesto Hubble, la distancia proporcional al desplazamiento al rojo.
Ésta es ahora conocida como la Ley de Hubble. Significa que si una galaxia tiene el doble de desplazamiento al rojo que otra, está dos veces más lejos que ésta última. Una vez que las distancias a algunas galaxias cercanas habían sido medidas por otros medios, la relación entre la distancia y el desplazamiento al rojo podía ser calibrada, y las distancias a otras galaxias, mucho más lejos en el universo, podían ser medidas simplemente midiendo sus desplazamientos al rojo.
De hecho, esta simple ley sólo se aplica con exactitud a las galaxias relativamente cercanas, y una relación más sutil se aplica a todo el universo, pero esto no resta importancia al descubrimiento de Hubble.
El mismo Hubble no estaba interesado en por qué la luz de las galaxias mostraba un desplazamiento al rojo. Lo que le preocupaba era, independientemente de su causa, cómo el desplazamiento al rojo podía usarse para medir distancias. Pero la propuesta natural al principio fue que los desplazamientos al rojo se debían al efecto Doppler.
Si esto fuera así, significaba que sólo dos galaxias están acercándose a nosotros, y el resto se están alejando – no individualmente, sino como miembros de cúmulos como el de Virgo. Enseguida se vio que, sin embargo, la recesión de las galaxias no era debida al movimiento de las galaxias y los cúmulos en el espacio.
La teoría de la relatividad de Albert Einstein, que había terminado en 1915, describía cómo el espacio mismo podía ser curvado en presencia de materia, como una goma estirada con un objeto pesado sobre ella. Las ecuaciones también describían cómo el espacio podía estirarse como un todo, pero en 1915 las nebulosas todavía no habían sido siquiera identificadas como otras galaxias, y Einstein había dejado esto como un truco matemático sin ningún significado físico.
Después del descubrimiento de la relación desplazamiento al rojo – distancia, Einstein y otros matemáticos se dieron cuenta de que esto era exactamente lo que sus ecuaciones describían – el espacio mismo estirándose y llevándose consigo los cúmulos de galaxias. Éste fue el comienzo de la cosmología moderna.
El desplazamiento al rojo cosmológico no es un efecto Doppler. No está provocado por el movimiento de las galaxias a través del espacio, sino por el estiramiento del espacio entre las galaxias durante el tiempo que le lleva a la luz ir de una galaxia a otra, estirando también la longitud de onda de la luz (haciéndola mayor).
Las galaxias se mueven a través del espacio, produciendo el efecto Doppler en sus espectros, pero éste se suma o se resta al desplazamiento al rojo cosmológico (aquel que proviene del estiramiento del espacio entre las galaxias), que es por el que por ejemplo, Andrómeda muestra un desplazamiento al azul. Se está moviendo hacia nosotros a través del espacio más rápido que la expansión del espacio entre nosotros y Andrómeda. Pero excepto para las galaxias más cercanas, el desplazamiento al rojo cosmológico predomina sobre el resto de las contribuciones.
La forma habitual de visualizar esto, es imaginar un balón de goma perfectamente esférico, con puntos dibujados sobre ésta. Si el balón se infla y se expande, todos los puntos se alejarán unos de otros, no debido a que se estén moviendo, sino debido a que la goma se está moviendo.
Y, crucialmente, no habrá ningún centro en la expansión – desde cualquier punto observarás que los otros puntos se están alejando, exactamente en la línea de la ley de Hubble. De nuevo, vemos que la Vía Láctea no tiene nada de especial respecto a otras galaxias. La visión de la expansión del universo sería la misma desde cualquier galaxia del universo.
EL BIG BANG
La primera consecuencia de este descubrimiento fue que si el universo se está haciendo cada vez más grande, tuvo que ser más pequeño en el pasado. Tuvo que haber un instante en el que las galaxias estaban todas juntas.
Si todavía vas más atrás en el tiempo, llegaría un instante en el que todo el universo estaba concentrado en un punto. Usando la Ley de Hubble y la última calibración de la relación desplazamiento al rojo-distancia, podemos calcular que esto ocurrió hace aproximadamente 14 000 millones de años.
Esto es lo que llevó a la idea de que el universo emergió a partir de una “bola de fuego caliente”, el Big Bang, y se ha estado expandiendo y enfriando desde entonces. Pero el modelo cosmológico del Big Bang sólo fue tomado en serio a partir de la década 1960 del siglo pasado, cuando los radioastrónomos Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron una señal de radio de ruido que identificaron como el eco remanente del Big Bang.
Esta radiación de fondo se encuentra en el rango de frecuencias de las microondas, y procede de todas las direcciones del espacio, y por tanto, se la conoce con el nombre de radión de fondo cósmico de microondas, o simplemente, radiación de fondo cósmica. Cósmica porque procede de todas las direcciones del espacio, y de fondo, porque la detectamos como una señal de ruido.
La radiación electromagnética de origen térmico, emite en un rango de frecuencias (su espectro de emisión) que depende sólo de la temperatura, lo que se conoce como radiación de cuerpo negro. Así, si el máximo de radiación emitida se encuentra en la zona del espectro electromagnético correspondiente al color blanco-amarillo del sol, la temperatura correspondiente será de unos cuantos miles de grados en la escala Kelvin; un trozo de hierro al rojo vivo está más frío, la emisión invisible infrarroja más fría aún, y así sucesivamente.
Similarmente, los objetos que emiten fundamentalmente en el ultravioleta o en rayos-X son mucho más calientes que el Sol. La temperatura del fondo cósmico de microondas, sin embargo, es de tan sólo, 2,7 K, -270,5 ºC. Pero se encuentra extendida por todo el universo.
RADIACIÓN DE FONDO CÓSMICO DE MICROONDAS
La explicación de la existencia del fondo cósmico de microondas es que el universo empezó siendo una “bola de fuego caliente”, mucho más caliente que una estrella. A medida que se fue expandiendo, esa “bola de fuego” se fue enfriando, como un gas expandiéndose al salir de un “spray aerosol”.
Al principio, los fotones (radiación) colisionaban con las partículas cargadas del mismo modo que lo hacen en el interior del Sol. Pero cuando el universo entero se enfrió lo suficiente, se formaron los primeros átomos neutros, y la radiación comenzó a viajar libremente por el espacio, como escapa de la superficie de una estrella.
Inevitablemente, esto ocurrió cuando la temperatura de todo el universo era aproximadamente la misma que en la superficie de una estrella que observamos en el cielo actualmente, unos cuantos miles de grados.
Cuando la radiación electromagnética escapó, unos cuantos cientos de miles de años después del comienzo de la expansión, era muy similar a la luz del Sol. Pero desde entonces, se ha desplazado al rojo debido a la expansión del universo, y se ha estirado hacia longitudes de onda más grandes, convirtiéndose en microondas.
Ahora, todo el universo está lleno de esta radiación, como un horno microondas, pero muy frío. Cuando usamos radio-teslescopios para observar el fondo cósmico de microondas, estamos observando una imagen directa del mismo Big Bang, pero muy desplazada al rojo. La luz de esta “foto” que tomamos hoy en día se emitió hace 13 500millones de años.
Naturalmente, este conocimiento del fondo cósmico de microondas no surgió de repente. Siguiendo el descubrimiento de la radiación de fondo en la década de 1960, fue estudiado usando primero radiotelescopios terrestres, y más tarde usando satélites diseñados específicamente para su observación.
Ha sido sólo en los diez últimos años cuando los estudios más detallados del fondo cósmico de microondas que han sido realizados con satélites, han mostrado que esta radiación no es perfectamente uniforme, y se ha usado para conocer un poco más acerca de la naturaleza del universo en el que vivimos, y de dónde vienen las galaxias.
Justo antes de que el universo alcanzara la temperatura para que la radiación y la materia dejaran de interaccionar, éstos estaban fuertemente “unidos”, como leche dispersa en una taza de té.
Donde la materia era un poco menos densa que la media, la radiación pudo enfriarse un poco, pero donde era más densa no. Así, estas diferencias en la temperatura quedaron impresas en la radiación, justo después de que ésta se desacoplara de la materia, y al mismo tiempo la materia comenzó a condensarse bajo la influencia de la gravedad, colapsando en planos y filamentos dentro de los cúmulos de galaxias que se formaron.
Llevando un poco más allá la analogía, es como si la leche formase grumos en el té, en vez de dispersarse uniformemente. Si el universo fue perfectamente uniforme cuando la materia y la radiación se desacoplaron, entonces, el fondo cósmico de microondas sería perfectamente uniforme hoy en día. Pero nadie lo podría observar actualmente, ya que en tal caso, la materia no habría colapsado nunca para formar galaxias y nosotros no estaríamos aquí.
Las fluctuaciones necesarias son tan pequeñas, que durante mucho tiempo se pensó que parecía improbable que pudieran ser medidas alguna vez. Cuando los satélites fueron lo suficientemente sofisticados, en la primera década del siglo XXI, encontraron que la temperatura media del fondo cósmico de microondas es 2,725 K, y cuyas fluctuaciones están entre 2,7249 y 2,7251 K.
MATERIA OSCURA
Esto puede parecer casi insignificante, pero de hecho, detallados estudios del fondo cósmico de microondas muestran exactamente que el patrón de las fluctuaciones en la temperatura coincide con el de las variaciones de densidad que llevarían a formar el tipo de estructuras que observamos en el universo.
Pero se necesita un elemento más para formar las galaxias. Tiene que haber mucha materia oscura en el universo para explicar la naturaleza de las galaxias como la Vía Láctea.
Incluso se necesita más materia oscura todavía para explicar por qué los cúmulos de galaxias se mantienen unidos. Los cúmulos de galaxias son como enjambres de abejas, donde cada elemento del cúmulo se mueve dentro del cúmulo bajo la influencia de la gravedad, mientras que todo el cúmulo se mueve como un todo, debido a la expansión del universo.
Midiendo las velocidades de las galaxias individuales dentro de los cúmulos, usando el efecto Doppler, se obtiene mediante cálculos directos cuánta masa tiene que haber en el cúmulo para evitar que las galaxias se escapen. Esta cantidad es siempre mucho mayor que la cantidad de materia que podemos observar en las galaxias brillantes en el cúmulo.
El fondo cósmico de microondas nos dice lo mismo de forma independiente.
Simulaciones por ordenador de cómo las estructuras se forman el universo a medida que éste se expande, muestran que el patrón de galaxias y cúmulos que observamos sólo puede haberse formado a partir de fluctuaciones del tamaño de las que vemos en el fondo cósmico de microondas si hay cerca de seis veces más materia oscura que materia bariónica (materia atómica). Entonces, todo encaja perfectamente.
Pero aún así, éste no es el final de la historia de lo que podemos aprender del fondo cósmico de microondas. En la década 1930, poco después de que la expansión del universo fuese descubierta, los cosmólogos empezaron a preguntarse si la expansión duraría para siempre, o si por el contrario, se frenaría en algún momento, e incluso, que pudiera invertirse alguna vez. La respuesta depende de la curvatura del espacio, de acuerdo a cómo se define en la teoría de la relatividad general.
Hay tres posibilidades. Si hay más densidad de materia-energía que un determinado valor, el espacio tridimensional está curvado de la misma forma que una la superficie de una esfera, y entonces, el universo no tiene bordes.
En tal situación, si caminas en una dirección el tiempo suficiente, terminarás donde empezaste, como si lo hicieras en la superficie de la tierra.
Éste tipo de universo se denomina “cerrado”, y si el universo real es así, se expandirá durante un período de tiempo, se frenará debido a la gravedad, y terminará colapsando sobre sí mismo. Como un balón lanzado en el aire hacia arriba.
En el otro extremo, si hay menos densidad que el anterior valor determinado, el universo es abierto, y se expandirá para siempre. Como una nave espacial lanzada con suficiente velocidad, que escapará del campo gravitatorio terrestre.
La geometría es difícil de visualizar en este caso, pero es el equivalente tridimensional de la superficie de “una silla de montar”, o un paso de una montaña, extendiéndose al infinito en todas las direcciones.
En el medio de los dos extremos, se encuentra el espacio plano en tres dimensiones, como una hoja de papel en dos dimensiones.
Si el universo es así, seguirá expandiéndose a una velocidad cada vez menor, hasta llegar al borde del colapso, pero sin llegar realmente a colapsar. Al menos, ése se pensaba que sería el destino de un universo plano.
ENERGÍA OSCURA
Ahora, los cosmólogos tienen otra idea. Si el espacio estuviera curvado, curvaría la trayectoria de la luz, como una lente. Así, las imágenes de objetos muy distantes y el patrón de fluctuaciones del fondo cósmico de microondas estarían distorsionados de una determinada forma si el universo fuese cerrado y de otra bien distinta si fuese abierto.
Las observaciones no revelan ninguna señal de tales distorsiones, así que los cosmólogos están seguros de que el universo es plano. Esto significa que tiene que haber una determinada cantidad de materia en el universo, que se traduce en una determinada densidad “ahora”. Pero la cantidad de materia (oscura y bariónica) en el universo proporciona sólo cerca del 27 % de esta densidad, que se denomina densidad crítica.
Así que las observaciones del fondo cósmico de microondas dicen que tiene que haber otra forma de materia-energía dominando el universo. Ésta se denomina energía oscura. Y como la materia (bariónica y oscura), afecta a la curvatura del espacio, y por tanto, a la forma en la que el universo se expande.
El hecho de que el espacio es plano, nos dice cuánta materia-energía tiene que haber en total; si hay un 27 % de materia, tiene que haber un 73 % de energía oscura.
La energía oscura muestra su influencia en el universo directamente por la forma en que afecta a la expansión. Cuando las distancias a las galaxias distantes son medidas usando observaciones de explosiones de supernovas, se observa que dichas galaxias están un poco más lejos de nosotros de lo que debieran estar de acuerdo a la interpretación más simple de sus desplazamientos al rojo.
Todo encaja de nuevo, sin embargo, si la expansión del universo es acelerada, las galaxias distantes están un poco más lejos que lo que implica la ley de Hubble. El efecto es muy pequeño para ser medido observando galaxias cercanas, que es por lo que no fue detectado hasta el final del siglo XX.
Se piensa que la energía oscura actúa como una especia de antigravedad, estirando el espacio, y que este efecto será mayor a medida que el universo envejece – como las galaxias se alejan unas de otras, la gravedad entre ellas se debilita, pero la energía oscura continúa empujándolas.
Si éstas nuevas ideas son correctas, entonces el espacio siempre será plano, pero la expansión del universo será cada vez mayor, hasta que dentro de unos 100 000 millones de años a partir de ahora, las galaxias estarán tan lejos unas de otras que será imposible ver nada más allá de la Vía Láctea y el resto de galaxias que forman el llamado Grupo Local. Qué sucede después sólo podemos suponerlo.
Cómo empezó el universo también es algo que sólo podemos suponer; pero es asombroso cómo de lejos podemos ir en el tiempo antes de que los cosmólogos tengan que recurrir a una “suposición cualificada”.
Debido a que conocemos la temperatura del fondo cósmico de microondas hoy, y la densidad promedio del universo, y cómo de rápido el universo se está expandiendo, podemos ir atrás en el tiempo para deducir la temperatura y la densidad en cualquier instante del pasado.
Sabemos que el universo comenzó hace aproximadamente unos 14 000 millones de años en el Big Bang, y uno de los objetivos de la cosmología es deducir qué condiciones había tan cerca como sea posible del principio, al que se denomina a veces “tiempo cero”.
Las condiciones más extremas de densidad que existen hoy en la tierra se encuentran en los núcleos de de los átomos, y gracias a experimentos en grandes aceleradores de partículas, los físicos están seguros de que entienden profundamente la física de las densidades nucleares – y, por tanto, entienden al menos igual de bien, qué sucede a bajas densidades.
Si vamos hacia atrás en la expansión del universo hacia el instante en que la densidad en todas partes era del orden de la densidad del núcleo de un átomo hoy en día, nos iríamos a un diezmilésima de segundo después del tiempo cero. Los cosmólogos están seguros de que entienden, en términos generales, todo lo que ha sucedido en el universo desde entonces.
FORMACIÓN DE GALAXIAS
En ese instante, la temperatura del universo era de un billón de Kelvin, y los fotones de lo que se convertiría después en el fondo cósmico de microondas llevaban tanta energía que eran intercambiables por partículas.
A medida que el universo se fue expandiendo y enfriando en los cuatro minutos siguientes, algunos de los fotones se condensaron en protones y neutrones, los elementos constitutivos de los núcleos atómicos, mientras que la temperatura seguía disminuyendo.
Un cuarto de esas partículas terminaron como núcleos de helio, y el resto permanecieron como protones y núcleos de hidrógeno. Pero todavía, la temperatura era muy alta como para que dichos núcleos atrajeran a los electrones, volviéndose átomos neutros; durante un tiempo los electrones continuaron interactuando con la radiación.
Llevó entre 300 000 y 400 000 años que la temperatura del universo cayera por debajo de la temperatura en la superficie de una estrella, momento en el cual los fotones pudieron desacoplarse de la materia y se volvieron la radiación de fondo que observamos hoy en día en la región de las microondas.
Durante todo este tiempo, la materia bariónica estuvo sumergida en el mar de materia oscura, que no interacciona con la radiación. Pequeñas irregularidades en la distribución de materia oscura produjeron regiones de mayor densidad, mientras que la gravedad atrajo tanto a la materia oscura como a la bariónica, condensándose, y uniéndose estas concentraciones a lo largo de filamentos de materia oscura como cuentas en una cuerda. Estas condensaciones atrajeron más materia gracias a su gravedad, como el agua fluyendo hacia un hoyo en un camino.
Alrededor de 20 millones de años después del tiempo cero, los “hoyos” de materia oscura fueron atrayendo corrientes de materia bariónica, que formaron estrellas y galaxias a medida que se iba condensando por efecto de la gravedad de la materia oscura.
EL MULTIVERSO
Casi después de más de mil millones de años desde el tiempo cero, menos de una décima parte de la edad actual del universo, había junto con muchas galaxias pequeñas, algunas proto-galaxias tan grandes como la Vía Láctea, embebidas en halos de materia oscura conteniendo del orden de un billón de masas solares de materia, con cuásares u otras formas de actividad de agujeros negros en sus centros.
Desde entonces, las galaxias crecieron y evolucionaron a través de procesos de “fusión”, como describimos anteriormente. Las fusiones son interacciones gravitatorias entre dos o más galaxias a través de las cuales las galaxias terminan formando una sola.
Pero los cosmólogos no están contentos con conocer cómo el universo se ha desarrollado desde 0,0001 segundos después del tiempo cero. Quieren conocer también lo que sucedió antes. Y aquí es dónde “el trabajo de suposición cualificada” entra en juego, y no hay una teoría o modelo único, con el que todo el mundo esté de acuerdo.
Qué modelo prefiere cada uno depende de su gusto personal, y como nosotros no tenemos suficiente espacio para discutirlos todos, describiremos el que más nos gusta.
De acuerdo con este modelo, todo el universo que vemos es tan sólo una parte de una burbuja dentro de una región más grande del espacio-tiempo. Éste puede ser literalmente infinito en el espacio y en el tiempo; para distinguirlo de lo que denominamos usualmente con el termino universo, es llamado a veces cosmos, y la implicación es que pueden haber otros universos burbuja esparcidos a lo largo del cosmos como burbujas hay en una bebida gaseosa.
Si el cosmos es infinito en el tiempo, significa que siempre ha existido y siempre existirá, y que no hay ni un principio ni un final del tiempo del que preocuparnos. Si es infinito en el espacio, significa que se extiende para siempre en todas las direcciones y no hay bordes de los que preocuparse.
INFLACIÓN
Todo esto es relativamente simple de describir en términos matemáticos, y una característica de tal descripción es que las ecuaciones nos dicen que es posible que las fluctuaciones cuánticas produzcan pequeñas burbujas dentro del espacio-tiempo del cosmos.
La física cuántica es una rama de la física que describe lo que sucede en la escala de los átomos y las partículas fundamentales. Como esas fluctuaciones cuánticas son mucho más pequeñas que un átomo, podrían no tener mucho en común con un universo tan grande como el nuestro, que ha estado expandiéndose durante cerca de 14 000 millones de años y que contiene cientos de miles de millones de galaxias.
Pero al principio de la década de 1980, el teórico Alan Guth se dio cuenta de que hay una forma de hacer que una de esas fluctuaciones cuánticas se expandan muy rápido durante un período muy corto de tiempo, creciendo hasta convertirse en una semilla del Big Bang.
El proceso se denomina inflación, y funciona exactamente de la misma forma en la que la energía oscura acelera la expansión del universo, pero más violentamente.
La energía oscura asociada con la inflación pudo tomar una fluctuación cuántica aproximadamente 10 trillones de veces más pequeña que un protón e inflarla en una región de unos 10 centímetros de diámetro en una pequeña fracción de segundo.
Después, Guth mostró que la energía oscura se convierte en la energía de una “bola de fuego caliente”, expandiéndose tan rápidamente después del estallido inicial que incluso aunque la gravedad comenzase inmediatamente después a detener la expansión, tardaría en pararla cientos de miles de millones de años.
La inflación trae consigo un regalo. Durante ese primer instante, el que es ahora nuestro universo visible habría duplicado su tamaño cien veces. Esto tendría el efecto de suavizar cualquier irregularidad, del mismo modo que la superficie rugosa de una ciruela se suaviza cuando es introducida en agua y se hincha.
La inflación hace también el espacio muy pero que muy plano, como lo observamos en el universo real. La superficie de la tierra ya parece muy plana, aunque sabemos que vivimos en la superficie de una esfera. Imagina duplicar el diámetro de la esfera cien veces; duplicar su tamaño una vez la hace dos veces más grande, duplicarla dos veces la hace cuatro veces más grande, duplicarla tres veces la hace ocho veces más grande, y así sucesivamente.
Finalmente, duplicarla cien veces, la hace 2100 veces más grande. Sería casi imposible para las personas que viven en la superficie de una esfera tan grande decir si la superficie tiene curvatura o no. De acuerdo con muchas observaciones, sería indistinguible de una superficie plana.
La inflación predice que el universo debería ser plano, en el sentido ya descrito, y que debería contener sólo pequeñas irregularidades en el instante del Big Bang. Éstas son exactamente el tipo de pequeñas irregularidades que vemos en el fondo cósmico de microondas, que nosotros sabemos que son del tamaño adecuado para la existencia de las galaxias.
La impresionante consecuencia de la teoría de la inflación es que las galaxias existen (y por tanto, los planetas y las personas) gracias a las fluctuaciones cuánticas que fueron dejadas cuando todo el universo que observamos a nuestro alrededor era más pequeño que un átomo.
La inflación es una explicación tan satisfactoria de la forma en la que el Big Bang empezó, que está incluida en casi todas las ideas modernas sobre cómo nació el universo, no sólo el modelo de Cosmos eterno que a nosotros nos gusta en particular.
El gran debate en cosmología ahora se centra en la forma en la que comenzó la inflación, pero la enorme expansión del universo durante la inflación suavizó tanto la información de lo que ocurrió antes, que puede que nunca sepamos cómo empezó exactamente el universo.
Puede ser, sin embargo, que la inflación esté conectada con el destino del universo, así como con su origen. Cuando la energía oscura en su forma habitual haya realizado su trabajo, mucho después de que las galaxias se hayan alejado tanto unas de otras que sean invisibles entre ellas, la energía oscura desgarrará la estructura de la materia misma y producirá el vacío final.
Éstas son las condiciones ideales para los tipos de fluctuaciones cuánticas que se han conectado con el nacimiento de nuestro universo. Puede ser que la muerte de nuestro universo lleve al nacimiento de otros universos, y que nosotros seamos sólo un eslabón de una cadena cósmica de universos extendiéndose infinitamente tanto en el espacio como en el tiempo hacia el pasado y hacia el futuro. Otra idea es que cada fluctuación cuántica produce un “universo burbuja” diferente.
Esta imagen tan sobrecogedora nos hace parecer muy insignificantes a escala cósmica. Pero poniendo esta especulación aparte, volviendo a la Tierra y concentrándonos en nuestro propio universo, encontramos que hay íntimas conexiones entre la vida y el universo.
Autor: John Gribbin / Mary Gribbin
Fecha Original: 13 de mayo de 2009
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Vía: Ciencia Kanija
SEGUIR LEYENDO...Para celebrar su vigésimo cumpleaños, el telescopio espacial Hubble nos ha regalado unas fotografías de una de las regiones de formación estelar más activas: la Nebulosa Carina. En las imágenes se puede apreciar la existencia de enormes "torres" de hidrógeno mezcladas con el polvo de la nebulosa, conocidos como "los Pilares de la Creación". Aunque esta fotografía fue obtenida en 1995, aún nos sorprende su belleza. Podemos ver la parte superior de uno de los pilares que mide unos 3 años luz. La forma del pilar se debe al modelado que generan los vientos estelares que emiten las estrellas jóvenes del interior de la nebulosa.
En la siguiente imagen se pueden ver las diferencias que se aprecian cuando se compara una fotografía tomada en el infrarrojo (derecha) y en el visible (izquierda).
Con los años, el Hubble ha sufrido daños técnicos, su espejo primario sufría de "vista nublada", y la cancelación de un servicio de transporte previsto. Pero el ingenio y la dedicación de los científicos del Hubble, ingenieros y astronautas de la NASA permitió que el observatorio se recuperarse y prosperase. Las nítidas fotografías del telescopio continúan desafiando a los científicos y al público con los nuevos descubrimientos y evocadoras imágenes.
"El Hubble es, sin duda, uno de los más reconocidos y exitosos proyectos científicos de la historia", dijo Ed Weiler, administrador asociado para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, en Washington. "El año pasado la misión del transbordador espacial de servicio dejó el observatorio a su máxima capacidad de funcionamiento, dando un nuevo comienzo para los logros científicos que afectan a nuestra sociedad".
A continuación tenemos un collage del Hubble de las secciones de Nebulosa Carina, en las que aparecen las estructuras complejas de gas en una pequeña porción de la nebulosa.
La Nebulosa Carina es una nube fría de gas de hidrógeno principalmente. Está mezclada con polvo, lo que hace que la nube sea opaca. La nube está siendo erosionada por un chorro de luz ultravioleta procedente de las estrellas jóvenes de la región, que esculpen una variedad de formas de fantasía, teniendo muchas de las estructuras, forma de renacuajos. La característica más llamativa es un chorro horizontal en el marco superior izquierda que está siendo lanzado al espacio por una joven estrella oculta en la punta de la estructura.
Comenzó su gran misión el 24 de Abril de 1990
Reposando en una órbita de 600 kilómetros sobre la Tierra, Colocado por el transbordador espacial Discovery en la misión STS-31, allí, donde finalmente seria su hogar.
NASA festejó durante toda la semana estos 20 años de descubrimiento del telescopio espacial que abrió los horizontes de la astronomía y que en unos años será un trozo más de la chatarra que gira en torno a la Tierra.
Las celebraciones han tenido lugar en todas las oficinas nacionales de la Agencia Espacial estadounidense, que se inició la conmemoración con la difusión este mes en su sitio de Internet de las fotos más espectaculares del universo captadas por el telescopio.
El Hubble no es solo un telescopio espacial, es también un conjunto de instrumentos científicos que lograron miles de descubrimientos entre ellos se conocen el de la primera molécula orgánica en un planeta que orbita otra estrella, el descubrimiento de agujeros negros, la comprobación de que la materia negra existe, la formación de los planetas y observaciones que han permitido establecer que el universo está en expansión y que su edad es de unos 13.700 millones de años.
La molécula, de metano, fue descubierta por el Hubble en un exoplaneta que se encuentra a 63 años luz de la Tierra en la constelación Vulpecula. Se trata de un cuerpo mucho más grande que nuestro planeta y tan candente que los científicos consideran imposible que exista algún tipo de actividad biológica.
"Desde los puntos más cercanos a los más lejanos, aquellos que nunca se habían visto antes, hemos llevado al ciudadano de a pie en un viaje por todo el Universo", ha señalado Dave Leckrone, uno de los científicos encargados de sus operaciones.
Adiós Hubble
Más allá de todos sus descubrimientos y sus beneficios aportados a la ciencia, el Hubble terminará de operar en poco tiempo.
Después de la quinta y última misión del año pasado para reparar y mejorar sus sistemas que estuvieron inactivos durante casi tres años, la NASA ha anunciado que no se espera que siga funcionando y que poco a poco se apagarán sus sistemas para siempre. Irremediablemente el complejo científico espacial que mide 13,2 metros de largo y 4,7 metros de ancho con un peso de casi 12 toneladas comenzará a ser atraído por la fuerza gravitatoria de la Tierra hasta desintegrarse en su choque con la atmósfera.
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Fuentes:
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El viaje al espacio sólo merecerá la pena si llegamos a encontrar algo. La búsqueda de planetas fuera de nuestro Sistema Solar ha sido una aventura de enorme dificultad. Aunque los astrónomos siempre han hablado de la posible existencia de otros planetas, hasta la mitad del siglo XIX no se dieron las posibilidades que permitieron un estudio científico más exhaustivo. El uso de lentes gravitacionales es una técnica que nos permite detectar e identificar los objetos grandes que pasan por delante de las estrellas. Hasta ahora, 347 planetas han sido descubiertos, 20 de ellos con sistemas multi-planetarios.
Este es el último capítulo de la serie La Conquista del Espacio.
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