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martes, 4 de octubre de 2011

Premio Nobel de Física a tres astrónomos por el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo

En el día de hoy, 4 de octubre, se dio a conocer a los ganadores del Premio Nobel de Física. Los galardonados son Saul Perlmutter (EE.UU.), Brian P. Schmidt (Australia) y Adam G. Riess (EE.UU.).

Arriba: Saul Permutter, Adam Riess y Brian P. Schmidt, los ganadores del Nobel de Física. Crédito: AP/Efe.

En 1998, la cosmología fue sacudida desde sus cimientos cuando dos equipos de investigación presentaron sus hallazgos. Liderado por Saul Perlmutter, uno de los equipos había comenzado a trabajar en 1988. Brian Schmidt lideró el otro equipo que comenzó hacia finales de 1994, donde Adam Riess jugaría un papel crucial.

Los equipos de investigación se apuraron a mapear el Universo al ubicar las supernovas más distantes. Los telescopios más sofisticados de la Tierra y el espacio, demás de las computadoras más poderoas y nuevos detectores digitales de imágenes (CCD, que corresponde al Premio Nobel de Física 2009) abrieron la posibilidad en la década de 1990 para agregar más piezas al rompecabezas cosmológico.

Los equipos usaron un tipo particular de supernova, llamada supernova de tipo Ia. Es una explosión de una vieja estrella compacta que es tan pesada como el Sol, pero tan grande como la Tierra. Una sola supernova puede emitir tanta luz como toda la galaxia. Así, los dos equipos de investigación hallaron más de 50 supernovas distantes cuya luz era más débil de lo esperado -esto era un signo de que la expansión del Universo se estaba acelerando. Los contratiempos potenciales habían sido numerosos, y los científicos hallaron la reafirmación en el hecho de que ambos grupos habían llegado a la misma conclusión impactante.

Por casi un siglo, se sabe que el Universo se estaba expandiendo como consecuencia del Big Bang, hace unos 14 mil millones de años. Sin embargo, el descubrimiento que esta expansión se está acelerando es sorprendente. Si la expansión continuara acelerándose el Universo terminará congelándose.

Se cree que la aceleración es impulsada por la materia oscura, pero qué es esa energía oscura aún es un enigma -tal vez el más grande de la física actual. Lo que se sabe es que la energía oscura constituye cerca de tres cuartas partes del Universo. De esta manera, los hallazgos de los ganadores del Premio Nobel 2011 en Física han contribuido en develar un Universo que en gran parte es desconocido para la ciencia.

Más información:
Artículo en el sitio de los Premios Nobel

Fuente: Traducción parcial del texto obtenido en el sitio web de los Premios Nobel.

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viernes, 28 de enero de 2011

El Hubble descubre la galaxia más lejana jamás vista

Los astrónomos han llevado al Hubble hasta sus límites al encontrar lo que sea probablemente el objeto más distante jamás observado en el Universo. La luz del objeto viajó 13,2 mil millones de años hasta llegar al Hubble, aproximadamente unos 150 millones de años más que el objeto más antiguo observado anteriormente. La edad del Universo es de aproximadamente unos 13,7 mil millones de años.

Arriba: Imagen detallada del objeto observado por el Hubble. Crédito: NASA, ESA, G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz), R. Bouwens (Universidad de California, Santa Cruz, y Universidad de Leiden), y el Equipo HUDF09.

El pequeño y ténue objeto es una galaxia compacta de estrellas azules que existió unos 480 millones de años después del Big Bang. Se necesitarían más de 100 de esas mini-galaxias para formar nuestra Vía Láctea. La investigación ofrece sorprendente evidencia de que la tasa de nacimiento estelar en el Universo inicial creció dramáticamente, aumentando por cerca de un factor de 10 desde 480 millones de años a 650 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos no saben con exactitud cuándo aparecieron las primeras estrellas en el Universo, pero cada paso más lejos de la Tierra los ayuda a comprender los procesos tempranos cuando las estrellas y galaxias comenzaban a surgir después del Big Bang.

La observación fue realizada con la Cámara de Campo Amplio 3 comenzando justo algunos meses después de que fuera instalada en el observatorio en mayo de 2009, durante la última misión de servicio al Hubble provista por el transbordador espacial. Después de más de un año de observaciones detalladas y análisis, el objeto fue positivamente identificado en los datos de Campo Infrarrojo Ultraprofundo de la cámara del Hubble tomados hacia finales de los veranos (boreal) de 2009 y 2010.

El objeto aparece como un punto débil de luz estelar en las exposiciones del Hubble. Es muy joven y demasiado pequeño para tener la forma familiar de espiral que es característica de las galaxias en el Universo local. Aunque sus estrellas individuales no pueden ser discernidas por el Hubble, la evidencia sugiere que se trata de una galaxia compacta de estrellas calientes formadas más de 100 a 200 millones de años más temprano a partir del gas atrapado en un glóbulo de materia oscura.

Arriba: Video con comentarios sobre el descubrimiento del Hubble. Crédito: NASA Television.

La proto-galaxia sólo es visible en las longitudes de onda infrarrojas más largas observables por el Hubble. Las observaciones en tiempos anteriores, cuando las primeras estrellas y galaxias se estaban formando, requerirán del sucesor del Hubble, el Telescopio Espacial James Webb (JWST).

La hipótesis del crecimiento jerarquizado de galaxias -desde pequeñas acumulaciones a majestuosas espirales y elipses- no se hizo evidente hasta las exposiciones de campo profundo del Hubble. Los primeros 500 millones de años de la existencia del Universo es el capítulo que falta en el crecimiento jerarquizado de las galaxias. No está claro cómo el Universo agrupó estructuras a partir de la bola de fuego oscureciente y en enfriamiento del Big Bang.

Más información:
Artículo en el sitio de la NASA

Fuente: NASA.

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viernes, 8 de octubre de 2010

El Hubble descubre un Universo primordial sobrecalentado

Un equipo de astrónomos que usaron el Telescopio Espacial Hubble investigando el invisible y remoto Universo llegaron a la conclusión de que hace 11 mil millones de años el Universo entero sufrío un calentamiento universal. La consecuencia fue que las explosiones de radiación de agujeros negros voraces alteraron el crecimiento de algunas galaxias pequeñas por un período de 500 millones de años.

Izquierda: Evolución del Big Bang al presente. Crédito: NASA, ESA, y A. Feild (STScI).

Al usar el nuevo Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) identificaron una era, desde 11,7 a 11,3 mil millones de años atrás cuando el Universo extrajo electrones de los átomos de helio primitivos -un proceso llamado ionización.

Este proceso calentó el gas intergaláctico y evitó que colapsara gravitacionalmente para formar nuevas generaciones de estrellas en algunas galaxias pequeñas. Las galaxias de baja masa ni siquiera fueron capaces de mantener su gas, y escapó hacia el espacio intergaláctico.

Michael Shull, de la Universidad de Colorado y su equipo fueron capaces de hallar las líneas de absorción espectral de helio en luz ultravioleta de un quásar -el centro brillante de una galaxia activa.

La luz del quásar brilla a través de las nubes de gas que de otra manera sería invisible, como una faro de un vehículo brillando a través de la niebla. El rayo de luz permite un sondeo del núcleo de las nubes de gas que se encuentran entre las galaxias y el Universo temprano.

El Universo atravesó una ola de calor inicial hace más de 13 mil millones de años cuando la energía de las primeras estrellas masivas ionizaron el hidrógeno interestelar frío desde el Big Bang. Esta época es denominada reionización porque los núcleos de hidrógeno estaban originalmente en un estado ionizado brevemente después del Big Bang.

Pero el Hubble halló que tomaría otros 2 mil millones de años antes de que el Universo produjese fuentes de radiación ultravioleta con energía suficiente para reionizar el helio primitivo que también fue creado en el Big Bang.

Esta radiacion no provino de las estrellas, sino desde los quásars. De hecho, la época cuando el helio estaba siendo reionizado corresponde a un tiempo transistorio en la historia del Universo cuando los quásars eran casi abundantes.

El Universo en ese momento era un lugar estrepitoso. Las galaxias colisionaban frecuentemente, alimentando a agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias donde caía el gas. Los agujeros negros convirtieron furiosamente parte de la energía gravitacional de esta masa a radiación ultravioleta poderosa que hace resplandecer las galaxias.

Esto calentó el helio intergaláctico de 9.982,2ºC a cerca de 22.204,4ºC. Después de que el helio fue reionizado en el Universo, el gas intergaláctico fue enfríado nuevamente y las galaxias enanas podían reiniciar su formación normal. "Me imagino algunas galaxias enanas que puedan haber sido formadas si la reionización del helio no hubiera tomado lugar," dijo Shull.

Hasta ahora, Shull y su equipo sólo tienen una línea de visión para medir la transición del helio, pero el equipo científico de COS planea usar el Hubble para buscar en otras direcciones y ver si la reionización del helio tomó lugar en el Universo uniformemente.

Más información:
Artículo en el sitio del Hubble

Fuente: NASA.

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martes, 16 de febrero de 2010

¿Vida en el multiverso?

A la famosa pregunta de si estamos solos en el Universo, inmediatamente se nos viene a la mente la posibilidad de vida en otras lunas dentro de nuestro Sistema Solar, otros planetas en sistemas más lejanos o incluso en otras galaxias. Las posibilidades no son remotas debido a la innumerable cantidad de estrellas con sistemas planetarios, galaxias con cientos de miles de estrellas y al mismo tiempo, más de 50 mil millones de galaxias en todo el Universo.

Izquierda: Alejandro Jenkins, junto a la edición de enero 2010 de Scientific American. Crédito: Universidad del Estado de Florida.

Sin embargo, para Alejandro Jenkins, la pregunta no sólo se refiere a algún lugar del Universo, sino también a si la vida existe en otros universos fuera del nuestro.

A pesar de lo abstracto que pueda sonar el concepto de multiversos (un universo con muchos universos pequeños como el nuestro), este tema es parte diaria del trabajo de Jenkins, un asociado postdoctoral en física teórica de alta energía en la Universidad del Estado de Florida. De hecho, sus profundos pensamientos en el hipotético multiverso están recibiendo atención mundial gracias a un artículo en el que él colaboró para la edición de enero de 2010 de la revista Scientific American.

En "Buscando Vida en el Multiverso," Jenkins y el co-autor Gilad Perez, un teórico en el Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, discute una hipótesis provocativa conocida como principio antrópico, el cual establece que la existencia de vida inteligente (capaz de estudiar procesos físicos) impone limitaciones a la posible forma de las leyes de la física.

"Nuestras vidas aquí en la Tierra -de hecho, todo lo que vemos y sabemos del Universo a nuestro alrededor- dependen de un conjunto preciso de condiciones que nos hacen posible," afirmó Jenkins.

"Por ejemplo, si las fuerzas fundamentales que forman a la materia en nuestro Universo fueran alteradas incluso levemente, es concebible que los átmos nunca se hayan formado, o que el elemento carbono, el cual es considerado el bloque fundamental de la vida como la conocemos, no existiría. Así que ¿cómo es que existe un balance tan perfecto? Algunos lo atribuirían a Dios, pero por supuesto, eso está fuera del reino de la física."

La teoría de la "inflación cósmica", la cual fue desarrolada en la década de 1980 para resolver algunos rompecabezas sobre la estructura del Universo, predice que el nuestro es sólo uno de los innumerables universos que emergen del mismo vacío primordial. No tenemos forma de ver esos otros universos, aunque muchas de las otras predicciones de inflación cósmica han sido corroboradas recientemente por observaciones astronómicas.

Debido a algunas ideas actuales sobre física de alta energía, es posible que esos otros universos pudieran, cada uno, tener diferentes interacciones físicas. Así que tal vez no es un misterio que ocupemos un universo raro en el que las condiciones sean justo las adecuadas para la existencia de vida. Esto es similar a cómo, de tantos planetas en nuestro Universo, ocupamos éste donde las condiciones son correctas para la evolución orgánica.

"Lo que hacemos teóricos como el Dr. Perez y yo es pellizcar los cálculos de las fuerzas fundamentales para predecir los efectos resultantes en universos posibles y alternativos," dijo Jenkins.

"Algunos de estos resultados son fáciles de predecir; por ejemplo, si no hay fuerza electromagnética, no habría átomos y tampoco uniones químicas. Y sin gravedad, la materia no se cohesionaría en planetas, estrellas y galaxias."

"Lo que es sorprendente sobre nuestros resultados es que encontramos condiciones que, si bien son muy diferentes de las de nuestro propio Universo, sin embargo podrían permitir -otra vez, al menos hipotéticamente- la existencia de vida (Cómo luciría esa vida es totalmente otra historia). Esto, de hecho, nos trae la pregunta sobre la utilidad del principio antrópico cuando es aplicado a la física de partículas y podría forzarnos a pensar más cuidadosamente sobre qué podría contener el multiverso. "

Jenkins tiene títulos de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de California, y previamente ha realizado investigaciones sobre el tema de universos alternativos mientras se encontraba en el Instituto de Tecnología de Massachussetts.

"Estoy muy orgulloso de nuestra investigación, pero para ser honesto, pienso que esto tuvo que ver con el hecho de que la gente está naturalmente intrigada por ideas especulativas sobre cosmología y la 'gran imagen de fondo'"

"La idea de universos paralelos, en particular, es una que mucha gente encuentra excitante," dijo Jenkins.

Sobre el multiverso
A continuación, tres videos sobre el multiverso en el programa de divulgación científica Redes, conducido por Eduard Punset para TVE:




Más información:
Artículo en el sitio de la Universidad del Estado de Florida
Charlas de Alejandro Jenkins (MIT)

Fuente: Universidad del Estado de Florida.

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jueves, 7 de enero de 2010

El Hubble obtiene una nueva imagen del espacio profundo

En la imagen que acompaña este artículo se pueden ver más de 12 mil millones de años de historia. Se trata de una vista a todo color sin precedentes de miles de galaxias en diferentes etapas de formación.

Crédito: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, y M. Mechtley (Arizona State University, Tempe), R. O'Connell (University of Virginia), P. McCarthy (Carnegie Observatories), N. Hathi (University of California, Riverside), R. Ryan (University of California, Davis), y H. Yan (Ohio State University). Nº de foto: STScI-PRC10-01.
(Clic aquí para ver la imagen original)


Esta imagen fue tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y fue realizada a partir de mosaicos tomados entre septiembre y octubre de 2009 con la Cámara de Campo Amplio 3 (WFC3, por sus siglas en inglés) recientemente instalada y en 2004 con la Cámara Avanzada para Inspecciones (ACS). La imagen cubre parte del campo sur de un gran censo galáctico denominado Grandes Observatorios para la Inspección Profunda de los Orígenes (GOODS), que se trata de un estudio de cielo profundo por parte de varios observatorios para estudiar la evolución de las galaxias.

La imagen final es el resultado de combinar una amplia gama de colores, desde el ultravioleta pasando por la luz visible, hasta el próximo infrarrojo. Nunca antes se había producido una imagen con este nivel de claridad, exactitud y profundidad.

La aguda resolución y nueva versatilidad de colores del Hubble fueron producidas al combinar datos de dos cámaras, permitiéndole a los astrónomos diferenciar los distintos tipos de etapas de la formación de galaxias. La imagen muestra formas de galaxias caóticas en los primeros tiempos a medida que crecían por medio de la acreción, colisiones y fusiones.

Las galaxias encontradas van desde, espirales maduras y elípticas en el frente, a galaxias más pequeñas, más débiles y de formas irregulrares, la mayoría de las cuales se encuentran muy lejos por lo que existían hace mucho más tiempo. Estas galaxias son consideradas actualmente los bloques fundamentales de las grandes galaxias que vemos hoy en día.

Los astrónomos usan este panorama multicolor para rastrear varios detalles de la evolución galáctica en el tiempo cósmico, incluyendo la tasa de formación de estrellas en galaxias, la tasa de fusiones entre galaxias y la abundancia de núcleos galácticos activos débiles.

La imagen muestra un rico tapete de 7.500 galaxias. Las estrellas más cercanas vistas en el frente emitieron su luz hace aproximadamente mil millones de años. Las más lejanas, algunas de las manchas débiles de color rojo, aparecieron hace más de 13 mil millones de años, o lo que es igual a unos 650 millones de años después del Big Bang. Este mosaico abarca un área que es igual a un tercio el diámetro de la Luna llena (10 minutos de arco).

La imagen del Hubble resalta una gran variedad de etapas en el proceso de formación de galaxias. La luz ultravioleta tomada por la WFC3 muestra que el brillo azul de jóvenes estrellas calientes en las galaxias es vertido con el nacimiento de las estrellas. La luz naranja revela la formación final de galaxias masivas de hace unos 8 a 10 mil millones de años. La luz del próximo infrarrojo revela el brillo rojo de galaxias muy lejanas, que en algunos casos eran visibles hace entre 12 a 13 mil millones de años.

En este ambicioso uso del tiempo de observación del Hubble, los astrónomos usaron 100 órbitas del Hubble para realizar las observaciones astronómicas de la ACS en esta parte del campo GOODS y 104 órbitas para hacer las exposiciones ultravioletas y en próximo infrarrojo de la WFC3. Estas observaciones realizadas por el Hubble revelan galaxias que tienen una magnitud 27.

Más información:
Artículo de la NASA


Fuente: NASA.

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