Cuatro telescopios han registrado una explosión procedente de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia a 390 millones de años luz de distancia, considerándose la mayor explosión vista en el Universo desde el Big Bang.

No en vano, el cataclismo lanzó cinco veces más energía que el poseedor del récord anterior.

Plasma

La explosión ocurrió en el cúmulo de galaxias de Ofiuco, a unos 390 millones de años luz de la Tierra. El descubrimiento se realizó con cuatro telescopios; Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, XMM-Newton de la ESA, Murchison Widefield Array (MWA) en Australia occidental y el radiotelescopio gigante de Metrewave (GMRT) en India.

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"El Big Bang nunca existió": una nueva teoría física investiga las vidas pasadas del Universo

Tal y como lo explica Melanie Johnston-Hollitt, del nodo de la Universidad de Curtin del Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR):

Hemos visto arrebatos en los centros de las galaxias antes, pero este es realmente enorme. Y no sabemos por qué es tan grande. Pero sucedió muy lentamente, como una explosión en cámara lenta que tuvo lugar durante cientos de millones de años.

Científicos del instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá han planteado una nueva teoría, según la cual el Universo podría haber surgido de un agujero negro en un universo de dimensiones superiores.

Las teorías convencionales sostiene que el Big Bang comenzó con una singularidad, una zona del “espacio-tiempo” donde no se puede definir alguna magnitud física relacionada con los campos gravitatorios, donde las leyes normales de la física se rompen.

La teoría del Big Bang es poco probable y pudo haber sucedido algo más. Nuestro universo tridimensional podría haber nacido al colapsar una estrella en un universo de cuatro dimensiones.

En nuestro universo de tres dimensiones, los agujeros negros poseen un horizonte de sucesos del cual no puede escapar nada. Si suponemos la existencia de un universo de cuatro dimensiones, el horizonte de sucesos del agujero negro tiene tres.

Lo que desde luego no han explicado los científicos es como podría ser un universo de cuatro dimensiones.

Vía | europapress

Explicar con palabras o analogías qué es el Big Bang, cómo se produjo, dónde se produjo, cuándo se produjo resulta harto difícil. Sin embargo, en Minute Physics lo han intentado en apenas un minuto con muchos garabatos.

Irónicamente, la expresión Big Bang procede del astrofísico inglés Fred Hoyle, uno de los detractores de esta teoría, quien en 1949, durante una intervención en la BBC, declaró en tono de mofa que el modelo descrito era sólo un big bang (gran explosión).

Vía | Microsiervos

La evolución de una galaxia de disco durante un periodo de 13.500 millones de años, desde poco después del Big Bang hasta nuestra época, es todo lo que podéis ver en el vídeo que encabeza este post. La zona que se contempla en el vídeo comprende una extensión de 300.000 años luz, en una simulación llevada a cabo por el supercomputador Pleiades de la NASA Ames Research Center de Moffett Field (California).

Las zonas de color rojo indican la presencia de estrellas antiguas, las que tienen unos tonos blancos y azul brillante contienen estrellas jóvenes, y las que son de un azul pálido identifican a las nubes de gas.

Vía | AbadíaDigital

La popular teoría del Big Bang postula que la historia del universo empezó con una Gran Explosión. No obstante, un equipo de físicos teóricos de la Universidad de Melbourne ha propuesto una teoría alternativa: que el universo se iniciara a partir de un puñado de líquido que se congeló para formar hielo.

Tal y como explica James Quach, coautor de un artículo que publica la revista Physical Review:

Imaginemos un universo primitivo líquido. A medida que el universo se enfriaba, el material cristalizó formando tres dimensiones espaciales y una temporal, tal y como es ahora y como lo describió Einstein. A medida que el universo ha evolucionado habrían surgido grietas y fisuras, similares a las que se forman cuando el agua se congela en forma de hielo y este se resquebraja.

Si estas grietas son reales, podrían detectarse cuando la luz y otras partículas se curvaran o se reflejaran al atravesarlas, de manera que los físicos podrían comprobar si la teoría es consistente.

Vía | Europa Press

En los lejanos confines del Universo, a casi 13 mil millones años luz de la Tierra, unas extrañas galaxias yacen escondidas. Envueltas en polvo y atenuados por la enorme distancia, ni siquiera el Telescopio Espacial Hubble es capaz de reconocerlas.

Fue gracias al NASA’s Spitzer Space Telescope —un observatorio espacial infrarrojo, que mantienen una órbita heliocéntrica que lo aleja de nuestro planeta unos 15 millones de kilómetros cada año— que pudimos descubrir no una, sino cuatro galaxias rojas. No obstante, aunque los astrónomos son capaces de describir los miembros de esta nueva “especie”, son incapaces de explicar su naturaleza rojiza.

“Hemos tenido que ir a los extremos para obtener modelos que coincidan con nuestras observaciones”, afirmó Jiasheng Huang del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA). Huang es el autor principal del artículo que anuncia el hallazgo y que ha sido publicado en la revista Astrophysical Journal.

Spitzer tuvo éxito donde fracasó Hubble porque el primero es sensible a la luz infrarroja —luz que está más allá de la parte visible del espectro electromagnético—.

Las galaxias pueden verse rojas por diferentes razones: pueden ser muy polvorientas, pueden contener muchas viejas estrellas rojas o pueden ser muy distantes. En este último caso, la expansión del universo extiende su longitud de onda y por lo tanto, los colores rojos —un proceso conocido como redshifting—. Todas estas posibilidades parecen poder aplicarse a las galaxias recién descubiertas.

Las cuatro galaxias descubiertas se agrupan cerca unas de otras y parecen estar físicamente asociadas, descartando una alineación fruto del azar. Debido a la gran distancia a la que se encuentran, lo que observamos es su aspecto mil millones de años tras el Big Bang, momento en el que se formaron las primeras galaxias.

“El telescopio Hubble nos ha mostrado algunas de las primeras protogalaxies que se formaron, pero nada parecido a esto. En cierto sentido, estas galaxías constituyen el eslabón perdido en la evolución de las galaxias”, afirmó el coautor de la investigación, Giovanni Fazio del CfA.

Vía | Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Actualmente, los físicos no tienen medios para responder todas las dudas referentes al origen del universo. Bien es cierto que se ha conseguido demostrar que hace 13.700 millones de años, toda la materia y la energía se encontraban en una diminuta zona dio lugar a una gran expansión, dando nombre a la famosa teoría del Big Bang.

Sin embargo, queda por resolver qué sucedió durante ese espacio de tiempo previo.

Una teoría candidata a resolver uno de los retos más importantes de la Física contemporánea es la de la “Gravedad Cuántica de Lazos“, formulada por Abhay Ashtekar hace ahora 25 años.

Esta teoría explica qué ocurrió antes de la expansión, unificando las leyes de la relatividad general con las de la mecánica cuántica.

Ashtekar, director del Instituto para Física Gravitacional y Geometría de la Universidad de Pensilvania ha expuesto los últimos avances junto a su compañero Carlo Rovelli en la sede madrileña de la Fundación BBVA.

Según el físico indio,

Es la única teoría bien desarrollada en la que todo, la materia y el espacio-tiempo, son cuánticos desde su nacimiento

La Gravedad Cuántica de Lazos indica que, a escalas muy pequeñas, el espacio – tiempo está formado por una red de lazos entretejidos parecida a la espuma.

La Gravedad Cuántica de Lazos se ha unido a un modelo en el que el Big Bang es precedido de una o varias fases previas de colapso y expansión en algo parecido a un rebote, que denominan big bounce.

La región del Big Bang es inaccesible para la física convencional, con la Gravedad Cuántica de Lazos podemos hacer cálculos y computar lo que puede haber pasado. Los resultados de estos cálculos indican de forma rotunda que antes del Big Bang hubo otro universo que se contrajo; luego, al rebotar, dio lugar al nuestro

Pero Ashtekar no las tiene todas de su parte, ya que la conocida “teoría de las cuerdas“ es la competidora más directa. El físico reconoce que han tenido diferencias con los defensores de esta otra teoría.

El mayor desafío al que se enfrenta ahora es el de comprobar sus predicciones. Para ello contarán con los datos recogidos por el satélite “Planck“ de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Vía | FBBVA

Como sacado de un “bestseller” de Dan Brown, un equipo de las Instalaciones de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), ubicadas en Ginebra (Suiza), ha confinado nada menos que 309 átomos de antihidrógeno durante 1.000 segundos.

Recordemos que en Noviembre, según publicaba la revista Nature del mismo mes, lograban atrapar en un tiempo ínfimo, 38 átomos de antihidrógeno.

Aunque todavía se trate de una cantidad pequeña para, por ejemplo, poner en marcha un electrodoméstico, aumenta las posibilidades de ampliar nuestros conocimientos sobre el origen y la formación del Universo.

Para los que no tengan ni idea del tema, la antimateria es algo así como la imagen de la materia en un espejo. Un átomo de antimateria es un átomo al que le gusta llevar la contraria, con la carga eléctrica opuesta.

El de antihidrógeno, que es lo que se ha conseguido capturar, tendría las mismas propiedades y componentes que uno de hidrógeno, pero con la carga eléctrica opuesta.

Cuando la materia y la antimateria entran en contacto se aniquilan mutuamente, un proceso que los científicos creen que ocurrió instantes después del Big Bang y que ayudó a formar el Universo, con las leyes de la física que ahora conocemos.

Entonces, la materia venció en esa lucha desigual, y solo prevaleció una pequeña parte de antimateria. Por eso es muy difícil de detectar y no digamos de capturar.

El equipo del CERN, en el que participan investigadores de siete países diferentes, ha conseguido ampliar el anterior tiempo de captura (172 milisegundos) en siete órdenes de magnitud, de forma que confinaron la antimateria durante más de 1.000 segundos. Además, atraparon cinco veces más atómos en cada intento.

La capacidad de atrapar antihidrógeno durante intervalos cada vez más prolongados puede ayudar a entender por qué en el Universo hay tan poca antimateria. Supone una ventana para ver lo que ocurrió en el origen de la creación.

El artículo ha sido publicado en arXiv.org y todavía está proceso de en revisión, por lo que los autores no han ofrecido más datos. Posiblemente, los conoceremos durante los próximos meses.

Vía | arXiv.org

La palabra singularidad es ya bastante familiar para todos los consumidores de divulgación científica. E incluso, para los aficionados a la ciencia-ficción. Por otro lado, la palabrita también aparece en clase de matemáticas durante la enseñanza secundaria, aunque no queda muy claro cómo se relacionan sendos usos del término.

Etimológicamente viene de la raíz singular, es decir, que no hay dos, que destaca por encima del resto. Por lo tanto, una singularidad no es menos que algo sobresaliente por su condición de inhabitual.

En el ámbito de las matemáticas de la enseñanza secundaria, el uso más común del término aparece en el tema de funciones. Sí estamos acostumbrados a poder graficar una función con un trazo continuo del bolígrafo, decimos que aquellos puntos en que las características de la función concreta nos obligan a levantar el boli del papel son singulares.

Suele ocurrir bien porque la pega un salto (cambia bruscamente de valor), o bien porque la gráfica se dispara hacia el infinito. (También hay ocasiones en que a la función le falta un sólo punto, pero estas discontinuidades se consideran evitables extendiendo la definición de la función para incluir dicho punto, en vez de singularidades)

Dicho de otra forma, llamamos singularidad a aquellos puntos en que la función no es capaz de darnos un valor bien definido. Esta forma de verlo es la que nos permite entroncar directamente las singularidades que aparecen en ciencia.

Por otro lado, en el ámbito de la física y cosmología, solemos hablar de singularidades sobre todo en dos casos: el centro de los agujeros negros y el instante del big bang. Aunque pensamos en estas singularidades de una forma diferente a la anterior, en el fondo son lo mismo.

Como decíamos hace dos semanas, la física hace uso de las matemáticas para intentar modelar el universo. En particular, se hace un uso intensivo y extensivo de la teoría de funciones. Usamos funciones que describen el valor de las propiedades físicas en cada punto del espacio, o que muestran su evolución a lo largo del tiempo.

Por lo general, las funciones utilizadas en física deben ser continuas. No sólo eso, sino que además acostumbran a ser suaves, es decir, no cambiar de valor demasiado bruscamente, ni llegar al infinito. Por ejemplo, en mecánica clásica es muy común tratar con funciones que describen la posición en función (valga la redundancia) del tiempo. Es obvio que el valor de la posición no puede cambiar de valor de forma súbita. Y que nada puede llegar hasta el infinito; haría falta una cantidad infanta de tiempo para que algo que se mueve a una velocidad forzosamente inferior a la de la luz recorra una distancia infinita. Infinito tiempo es mucho esperar, ¿no?

Sin embargo, no siempre tenemos la fortuna de que las funciones que aparecen en física se comporten bien, siempre hay alguna un poco granujilla. Es decir, en ocasiones al resolver ecuaciones nos topamos con que el resultado es una función que presenta singularidades.

En ocasiones, esto no es un problema. La resolución de ecuaciones es un proceso matemático, y por lo tanto arroja todas las soluciones posibles matemáticamente. Pero algunas de esas soluciones pueden no tener sentido para la situación física concreta que estamos estudiando, y eso debemos discriminarlo a mano descartado aquellas soluciones, o partes de soluciones, que no tienen sentido. Es un ingrediente extra que debemos añadir a las mates cuando hacemos ciencia.

Eso permite solventar gran parte de los problemas que surgen a raíz de soluciones singulares. Vale la pena decir que la forma de resolver algunas de estas singularidades costó sudor, lágrimas y años para ser comprendida llegando a poner en entredicho el futuro de alguna teoría (por ejemplo, en teoría cuántica de campos, que una vez superados esos problemas con singularidades se convirtió en el modelo más avanzado y preciso de la naturaleza que tenemos hoy en día).

Por desgracia, o por fortuna, no siempre es posible regularizar todas las singularidades que aparecen en funciones que pretenden describir la realidad física. Antes he citado los dos ejemplos más conocidos, ambos relacionados con la gravitación: el centro de los agujeros negros y el instante del big bang. Hay alguno más, pero por ahora me conformaré con explicar estos dos.

¿Qué hacemos con estas singularidades inevitables? Buena pregunta. La respuesta es… nada.

Cómo dijimos antes, en una singularidad la función fracasa en su intento de dar un valor concreto y finito. Es decir, en estas situaciones las funciones que hemos calculado a partir de las leyes de la física son incapaces de describir la realidad. Dicho de otra forma, dichas situaciones quedan lejos del alcance de la teoría.

Por lo tanto, la existencia de singularidades es una indicación inequívoca de que las teorías actuales no son completas ni finales. Será necesario obtener nuevas y mejores teorías que amplíen a las actuales para poder describir esas situaciones físicas problemáticas.

Esto no es nada nuevo. A lo largo de la historia de la ciencia hemos aprendido a ser humildes y no suponer que lo sabemos todo. Todas las teorías tienen su limite de aplicabilidad, y fuera de él producen resultados erróneos. Normalmente, la única forma de saber si sobrepasamos el limite dentro del que podemos confiar una teoría es hacer el experimento.

La teoría de la relatividad tan extremadamente gentil que nos ahorra ese proceso. Al aparecer una singularidad, automáticamente ya sabemos que la teoría no es capaz de explicar el instante del big bang o el punto central del agujero negro (sí es válida para el resto del espacio del agujero negro, por ejemplo describe a la perfección el horizonte).

Todo esto quiere decir que el día que tengamos una teoría mejor, dejaran de aparecer singularidades. Simplemente porque esa nueva teoría será mejor y podrá explica de forma satisfactoria lo que ocurre. Entonces, podremos responder a preguntas que hoy en día son inaccesibles a la ciencia. Como, por ejemplo, que ocurre en el centro de un agujero negro? Cómo era el universo durante el big Bang? Tiene sentido hablar de instantes anteriores al él?

Fotos | Alain r, Jaume, NASA

El Telescopio espacial Hubble, ojo gigantesco de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA), ha conseguido captar la que puede ser la galaxia más distante jamás identificada en el Universo. Tan remota, que la luz que ahora vemos en las imágenes hechas públicas en la revista «Nature» fue emitida hace 13.200 millones de años, solo 480 millones de años después del Big Bang, la gran explosión que dio origen a todo.

Detectar algo tan lejano y primitivo en el espacio resulta algo casi milagroso. El mérito del hallazgo se lo lleva, en gran parte, la reciente instalación de la Cámara de Gran Angular 3 (WFC3) en el Hubble, un instrumento que ha realizado un trabajo elogiable.

Su potencia ya había permitido con anterioridad detecciones fiables de galaxias que tienen unos 600 millones de años. Ahora, el equipo del investigador Garth Illingworth, profesor de Astronomía y Astrofísica en la Universidad de California Santa Cruz y uno de los responsables de la investigación, ha conseguido llegar aún más lejos, al filo de la llamada «edad oscura», la época tras la que aparecieron las primeras estrellas y de la que aún se sabe muy poco.

La galaxia recién detectada es unos 120 millones de años más vieja que la que llevaba el récord de lejanía y antigüedad, (también descubierta por el Hubble y cuya edad fue confirmada a finales del pasado año por otro equipo científico).

Para calcular distancias espaciales, los astrónomos utilizan una medida denominada ‘desplazamiento hacia el rojo‘ (‘redshift’ en inglés), que es una medida de la velocidad y de la distancia. Un objeto con un desplazamiento al rojo z=10 está aproximadamente el doble de lejos que uno de z=5.

La galaxia ganadora tiene un corrimiento al rojo de 10,3. La que le sigue, un 8,6. Parece una tenue mancha de luz, pequeña si se compara con las galaxias vecinas a la nuestra y con la propia Vía Láctea, (hay un vídeo en el vía que se ve perfectamente).

Como el Universo está en expansión, los objetos a velocidades crecientes presentan ‘redshifts’ crecientes. Asimismo, como la velocidad de la luz es finita, cuanto más lejos está un objeto, más tarda su luz en llegarnos y por tanto, más joven lo vemos. Las galaxias más alejadas son las que se mueven más deprisa

Así habló Rafael Bachiller, director del Observatorio Astronómico Nacional, en un reportaje del periódico “El Mundo”. Para él estudiar una galaxia en este estadio tiene una importancia crucial, pues nos permite desvelar los mecanismos de ensamblaje de las primeras galaxias.

Lo mejor de todo es que la “vieja galaxia” no viene sola. Los científicos también describen la existencia de otras tres no tan distantes.

Además, han descubierto importantes cambios en las galaxias durante un período de tiempo comprendido desde 480 a 650 millones de años después del Big Bang. Parece ser que esta época fue absolutamente determinante en la construcción de las galaxias. El ratio de nacimiento de estrellas en el Universo se incrementó diez veces, algo impresionante para un período tan corto, por lo que podemos decir que el cosmos era “pura creación” en potencia.

Vía | NASA