Sobre BICEP2 y PLANCK: ¿Proceden los modos-B del polvo galáctico?

Los últimos datos publicados por el equipo de la misión Planck indican que parte o toda de la señal de los modos de polarización observados por BICEP2 tendrían su origen en el polvo galáctico y no tendría un origen cosmológico.

Presencia de polvo en el cielo según la misión Planck. El recuadro de la derecha incida la región observada por BICEP2. Fuente: Misión Planck.

Presencia de polvo en el cielo según la misión Planck. El recuadro de la derecha incida la región observada por BICEP2. Fuente: Misión Planck.

 El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs.  Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck. Licencia : Creative Commons


El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs. Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck.
Licencia : Creative Commons

En marzo pasado se anunció la detección de modos-B de polarización cosmológicos en el fondo cósmico de microondas por parte del equipo de BICEP2 (ver referencias al final). Era la primera prueba de la presencia de ondas gravitatorias generadas por la inflación cósmica que se dio al comienzo del Big Bang.
El resultado estaba respaldado por 7 sigmas de significación estadística, 2 por encima de lo necesario para calificarse como descubrimiento. Parecía que estos y los chicos de la inflación estaban a las puertas del premio Nobel.
Sin embargo, en ciencia hay que ser cautos y esperar la confirmación de un resultado por parte de otros experimentos. Esta semana se han publicado datos de la misión Planck que menoscaban los resultados de BICEP2. Al parecer, la región del cielo observada por BICEP2 no está tan libre de polvo galáctico como se creía y parte o todos los modos de polarización observados no serían de origen cosmológico, sino que se producirían en nuestra propia galaxia.
Los investigadores de BICEP2 usaron los datos de polvo galáctico que había en el momento, parte de ellos procedentes precisamente de la misión Planck, para restar el efecto. Además apuntaban a una zona del cielo que estaba bastante libre de ese polvo. Eliminando la contribución de ese polvo (y de la radiación sincrotrón) obtuvieron el resultado que más tarde salió publicado.

History of the Universe http://bicepkeck.org/visuals.html The bottom part of this illustration shows the scale of the universe versus time. Specific events are shown such as the formation of neutral Hydrogen at 380 000 years after the big bang. Prior to this time, the constant interaction between matter (electrons) and light (photons) made the universe opaque. After this time, the photons we now call the CMB started streaming freely. The fluctuations (differences from place to place) in the matter distribution left their imprint on the CMB photons. The density waves appear as temperature and "E-mode" polarization. The gravitational waves leave a characteristic signature in the CMB polarization: the "B-modes". Both density and gravitational waves come from quantum fluctuations which have been magnified by inflation to be present at the time when the CMB photons were emitted. National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, related) - Funded BICEP2 Program http://bicepkeck.org/faq.html Date 18 March 2014, 12:25:47 Source  http://bicepkeck.org/media/History-of-the-Universe-BICEP2.jpg

History of the Universe
http://bicepkeck.org/visuals.html
The bottom part of this illustration shows the scale of the universe versus time. Specific events are shown such as the formation of neutral Hydrogen at 380 000 years after the big bang. Prior to this time, the constant interaction between matter (electrons) and light (photons) made the universe opaque. After this time, the photons we now call the CMB started streaming freely. The fluctuations (differences from place to place) in the matter distribution left their imprint on the CMB photons. The density waves appear as temperature and "E-mode" polarization. The gravitational waves leave a characteristic signature in the CMB polarization: the "B-modes". Both density and gravitational waves come from quantum fluctuations which have been magnified by inflation to be present at the time when the CMB photons were emitted.
National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, related) - Funded BICEP2 Program
http://bicepkeck.org/faq.html
Date 18 March 2014, 12:25:47
Source http://bicepkeck.org/media/History-of-the-Universe-BICEP2.jpg

Sin embargo, al parecer, hay más polvo del que se asumió. La señal del polvo galáctico es simplemente más significativa y más complicada de lo que los cosmólogos creían. Aún no se sabe si la señal observada procede del polvo en un 50%, en un 75% o en un 100%. Si fiera un 50% la señal cosmológica sólo se mantendría con 3 sigmas de significación estadística.

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Matemáticamente no hay agujeros negros

Mediante la fusión de dos teorías aparentemente contradictorias, la investigadora Laura Mersini-Houghton ha demostrado matemáticamente que los agujeros negros no pueden llegar a existir.

El trabajo no sólo obliga a los científicos a reimaginar el tejido del espacio-tiempo, sino también a repensar los orígenes del Universo.

"Todavía estoy en shock", ha reconocido Mersini-Houghton, del Colegio de las Artes y las Ciencias de la UNC-Chapel Hill. "Hemos estado estudiando este problema durante más de 50 años y esta solución nos da mucho que pensar", ha señalado en un comunicado de esta universidad.

Durante décadas, se ha creído que los agujeros negros se forman cuando una estrella masiva colapsa bajo su propia gravedad en un único punto en el espacio. A su alrededor se forma una membrana invisible, conocida como el 'horizonte de sucesos'. Cualquier el objeto que la sobrepase es engullido y no podrá dar marcha atrás en su camino. Es el punto en el que la atracción gravitacional de un agujero negro es tan fuerte que nada puede escapar de él.

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CERN prepares its long-term future

CERN-FCC

Geneva, 6 February 2014. Particle physics takes the long-term view. Originally conceived in the 1980s, the LHC took another 25 years to come into being. This accelerator, which is unlike any other, is just at the start of a programme which is expected to run for another 20 years. Even now, as consolidation work aimed at a restart in 2015 continues, detailed plans are being hatched for a large-scale upgrade to increase luminosity and thereby exploit the LHC to its full potential. The HL (High Luminosity) LHC is CERN1’s number-one priority and will increase the number of collisions accumulated in the experiments by a factor of ten from 2024 onwards.

Even though the LHC programme is already well defined for the next two decades, the time has come to look even further ahead, so CERN is now initiating an exploratory study for a future long-term project centred on a new-generation circular collider with a circumference of 80 to 100 kilometres. A worthy successor to the LHC, whose collision energies will reach 14 TeV, such an accelerator would allow particle physicists to push back the boundaries of knowledge even further. The Future Circular Colliders (FCC) programme will focus especially on studies for a hadron collider, similar to the LHC, capable of reaching unprecedented energies in the region of 100 TeV.

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Latest measurements from the AMS experiment unveil new territories in the flux of cosmic rays, AMS desvela 'nuevos territorios' en el flujo de rayos cósmicos

18 Sep 2014

Published in

http://press.web.cern.ch/press-releases/2014/09/latest-measurements-ams-experiment-unveil-new-territories-flux-cosmic-rays

©NASA

AMS desvela 'nuevos territorios' en el flujo de rayos cósmicos

La colaboración científica internacional del Espectrómetro Magnético Alpha (AMS, por sus siglas en inglés) presentó sus últimos resultados en un seminario en el CERN, basados en el análisis de miles de millones de partículas detectadas con el detector AMS, ubicado en la Estación Espacial Internacional. Estos resultados ofrecen nuevas pistas de la naturaleza del misterioso exceso de positrones observado en el flujo de rayos cósmicos. Los hallazgos se publican en Physical Review Letters. En el experimento participan 56 instituciones científicas de 16 países, entre ellos España a través del CIEMAT y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

Los rayos cósmicos son partículas presentes de forma habitual en el Universo, compuestos principalmente por protones y electrones aunque hay otros muchos tipos de partículas viajando a través del espacio, incluyendo los positrones. Los positrones son la contraparte de antimateria de los electrones, con la misma masa pero carga opuesta. La presencia de algunos de estos positrones en el espacio puede explicarse a partir de las colisiones de rayos cósmicos, pero este fenómeno produciría solo una pequeña porción de antimateria en el espectro total de rayos cósmicos. Puesto que la antimateria es extremadamente escasa en el Universo, cualquier exceso significativo de partículas de antimateria registrado en el flujo de rayos cósmicos energéticos indica la existencia de una nueva fuente de positrones. Estrellas muy densas como los púlsares son candidatas potenciales.

El experimento AMS es capaz de realizar un mapa del flujo de rayos cósmicos con una precisión sin precedentes. En los resultados publicados, la colaboración presenta nuevos datos a energías nunca antes registradas. La colaboración AMS ha analizado 41.000 millones de eventos de rayos cósmicos primarios, entre los cuales 10 millones fueron identificados como electrones y positrones. La distribución de estos eventos en el rango de energías de 0,5 a 500 GeV muestra un incremento bien medido de positrones a partir de los 8 GeV, sin ninguna dirección preferente de llegada en el espacio. La energía a partir de la cual la fracción de positrones deja de crecer se ha medido en 275±32 GeV.
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Laniakea, nuestro supercúmulo galáctico

Definen los contornos del supercúmulo al que pertenece la Vía Láctea y se le da nombre.

El conocimiento que tenemos sobre el Universo está condicionado porque nosotros, como observadores, ocupamos una posición fija en el mismo. No podemos salir de nuestra galaxia para saber cómo es esta por fuera, por lo que conocemos mejor otras galaxias que la Vía Láctea.
Para otras estructuras locales ocurre lo mismo. Además, no podemos ver a través del disco de gas y polvo de nuestra propia galaxia y encima toda vista que tenemos del Cosmos es plana, sin profundidad. Si queremos saber la profundidad, o distancia a nosotros, tenemos que recurrir al corrimiento al rojo entre otras técnicas.
Ahora, unos astrónomos han determinado que la Vía Láctea forma parte de un gigantesco supercúmulo de galaxias al que han llamado Laniakea, que significa “cielo inmenso” en hawaiano. El nombre es en honor de los navegantes polinesios que, gracias al conocimiento que tenían del cielo nocturno, navegaron a lo largo de la inmensidad del Océano Pacífico.
Este descubrimiento clarifica los bordes de nuestro vecindario galáctico y establece relaciones previamente desconocidas entre varios cúmulos de galaxias en el universo local. Por tanto, se puede decir que con esto se han establecido los contornos del supercúmulo de galaxias al que podemos denominar “nuestro hogar”.

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Midieron un exoplaneta con extraordinaria precisión

Hace apenas 30 años, los únicos planetas que los astrónomos habían descubierto se encontraban justo aquí, en nuestro propio sistema solar. La Vía Láctea está plagada de estrellas, millones de ellas similares a nuestro Sol. Sin embargo, el conteo de mundos conocidos en otros sistemas de estrellas era exactamente de cero.

Pero unas pocas décadas pueden hacer una gran diferencia.

En el transcurso del año 2014, los astrónomos no solamente han descubierto más de mil “exoplanetas” girando alrededor de soles distantes, sino que también están comenzando a medirlos con precisión. El antiguo vacío de la ignorancia sobre los exoplanetas ahora está siendo ocupado con datos cuya precisión ronda el segundo lugar decimal.

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Observan un nuevo tipo de desintegración en núcleos ricos en protones

Una de las cuestiones básicas para la Física nuclear es entender la estructura del núcleo atómico, cómo protones y neutrones se mantienen unidos permitiendo la formación del núcleo. Esto, que se conoce bien en los núcleos estables que dan lugar a los elementos que vemos en la Naturaleza, no es tan conocido en los llamados núcleos exóticos, elementos que se crean en el laboratorio y están lejos de la estabilidad, desintegrándose casi inmediatamente.

Beta-minus Decay

Ahora, un experimento liderado por las investigadoras Sonja Orrigo y Berta Rubio, del Grupo de Espectroscopía Gamma del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), ha observado una nueva forma de desintegración en núcleos atómicos con abundancia de protones, concretamente en el cinc 56 (56Zn). Los resultados de este experimento, realizado por una colaboración internacional en el laboratorio Ganil (Francia), se han publicado en la prestigiosa revista científica Physical Review Letters.
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