Archive for Agujeros Negros

VISTA Fija su Mirada en el Cosmos Profundo

El telescopio VISTA, de ESO, ha proporcionado a los astrónomos la imagen profunda del cielo con mayor ancho de campo jamás creada utilizando luz infrarroja. Esta nueva imagen de una pequeña parte del cielo, que podría pasar desapercibida, proviene del sondeo UltraVISTA y revela más de 200.000 galaxias. Es tan solo una parte de una gran colección de imágenes de todos los sondeos de VISTA, totalmente procesadas, que ahora ESO está poniendo a disposición de los astrónomos de todo el mundo. UltraVISTA es un Tesoro oculto que se está utilizando para estudiar galaxias distantes del universo temprano así como para muchos otros proyectos científicos.

El telescopio VISTA de ESO ha observado el mismo trozo del cielo de manera repetida para acumular lentamente la débil luz de las galaxias más distantes. En total, para crear la imagen, se han combinado más de seis mil exposiciones distintas con un tiempo efectivo total de exposición de 55 horas, tomadas a través de cinco filtros diferentes. Esta imagen del sondeo UltraVISTA es la visión infrarroja del cielo más profunda [1] de su tamaño jamás obtenida.

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¿Por qué la constante cosmológica está tan mal calculada?

Usando una analogía que emplea los condensados de Bose-Einstein un grupo de físicos señala por qué el cálculo de la constante cosmológica a partir de la energía del vació es la peor predicción de la Física.

La Teoría Cuántica de Campos predice que el vacío, es decir, el espacio-tiempo despojado de cualquier materia y energía contiene fluctuaciones cuánticas, partículas que aparecen de la nada sólo durante el tiempo permitido por el principio de incertidumbre de Heisenberg.  Estas fluctuaciones del vacío, sin embargo, tienen un efecto sobre las partículas reales. Así por ejemplo, afectan a los electrones de los átomos y sus transiciones. Los electrones sufren transiciones cuando emiten o absorben energía que quedan reflejados en los espectros. Pero la espectroscopia es tan precisa que cualquier influencia sobre los electrones se hace visible, incluso cuando sólo se trata de fluctuaciones del vacío. De este modo, si medimos espectros con mucha precisión llegamos a la conclusión de que efectivamente hay fluctuaciones del vacío que afectan el comportamiento de los electrones en la misma medida que es predicha por la teoría. La precisión entre lo medido y lo predicho es inaudita: de una parte en mil millones o mejor. Esto constituye uno de los grandes logros de Física Moderna. Pero la Teoría Cuántica de Campos también ostenta lo que probablemente es el mayor fracaso de la Física Moderna: la determinación de la constante cosmológica a partir de la energía del vacío. Esas fluctuaciones tienen que tener una contribución de la energía total del vacío, del espacio-tiempo en sí. Esta energía del vacío daría lugar a un equivalente de la constante cosmológica. Si se usa la Teoría Cuántica de Campos para calcular esta energía del vacío se obtiene un valor para la constante cosmológica que es enorme. Pero, por otro lado, si se mide la constante cosmológica se observa que si existe es muy pequeña. La diferencia entre lo predicho y lo medido es enorme. El valor teórico no es que sea 10, 100 o 1000 veces más grande que el valor real, es que es 120 órdenes de magnitud mayo (sí, un 1 seguido de 120 ceros). Si existiera tal constante cosmológica  nunca se hubieran formado ni galaxia, ni estrellas, ni planetas, ni humanos, ni átomos. Todo se hubiera expandido a un ritmo endiablado al poco de darse el Big Bang. Este problema trae de cabeza a los físicos teóricos desde hace décadas y no se ha encontrado solución al mismo.

Ahora Stefano Finazzi (Universidad de Trento) y Lorenzo Sindoni (Instituto Albert Einstein) apuntan a una posible razón por la cual se obtiene tan descomunal resultado teórico. No es una solución definitiva al problema, pero permite tener esperanzas sobre su solución en algún momento y de paso nos da una excusa para hablar de estos temas. Una cosa es plantear unas ecuaciones y otra es resolverlas. Los físicos acostumbran a utilizar aproximaciones (el famoso chiste del burro esférico ilustra bien esto) porque muchas veces no hay nadie capaz de resolver el problema tal cual. O bien se tienen las ecuaciones y no se sabe resolverlas o bien ni siquiera se pueden obtener éstas a no ser que se simplifique el modelo.

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¿Solución al problema del litio?

Proponen que la abundancia de litio observada podría deberse a la presencia de condensados de axiones durante el Big Bang.

Una de las pruebas que indican la existencia del Big Bang está relacionada con la nucleosíntesis primordial. Justo al principio, cuando el Universo era caliente y denso los protones y neutrones se fusionaban para producir elementos más pesados que el hidrógeno. De este modo se produjo helio en cantidad apreciable o deuterio, así como elementos muy ligeros en pequeñas proporciones, como el litio.
Según el Universo se expandía y enfriaba y la densidad disminuía estas reacciones nucleares dejaron de darse. Cuando se enfrió aún más, los electrones se asociaron a los núcleos que había para formar átomos neutros y el Universo se hizo transparente por primera vez. A esta etapa se la llama recombinación.

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La cartografía del universo y de sus galaxias revela sus primeros resultados

La colaboración SDSS-III, en la que participa el IAC, anuncia nuevos resultados del proyecto BOSS sobre la enigmática energía oscura y los neutrinos, las elusivas partículas subatómicas claves para entender tanto el origen del universo como las supernovas

También se han presentado los resultados de los proyectos SEGUE, que proporciona información sobre la evolución de la Vía Láctea, y el recién iniciado APOGEE, que logra observar regiones del cielo muy oscurecidas por la presencia de polvo interestelar gracias a la luz infrarroja.

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Cómo podrían escapar los neutrones a otro universo

El salto de nuestro universo a otro es teóricamente posible, dicen los físicos. Y la tecnología para poner a prueba la idea ya está disponible.

La idea de que nuestro universo está incrustado en un espacio multidimensional más amplio ha captado por igual la imaginación de los científicos y del público general.

La idea no es completamente ciencia ficción. De acuerdo con algunas teorías, nuestro cosmos puede existir en paralelo junto a otros universos en otro conjuntos de dimensiones. Los cosmólogos llaman a estos universos ‘mundobranas’. Y entre entre las muchas promesas que se generan está la idea de que partes de nuestro universo podrían, de alguna forma, terminar en otro.

Hace un par de años, Michael Sarrazin de la Universidad de Namur en Bélgica y otros colegas demostraron cómo podría la materia dar el salto en presencia de grandes potenciales magnéticos. Esto proporcionó una base teórica para el intercambio de materia real.

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El instrumento HIFI de la misión Planck completa sus medidas sobre el universo temprano

El instrumento HIFI a bordo de la misión de la ESA Planck ha completado sus observaciones de la radiación de fondo de microondas, la primera luz emitida después del Big Bang. Como se esperaba, el sensor se quedó sin refrigerante el pasado sábado y ya no es capaz por tanto de detectar esta débil radiación.

Located in the focal plane of the telescope, Planck’s Low Frequency Instrument (LFI), and the High Frequency Instrument (HFI), are equipped with a total of 74 detectors covering nine frequency channels. These detectors must be cooled to temperatures around or below 20 K so that their heat does not swamp the faint microwave signals they are designed to detect.

Planck’s active cooling system consists of a three-stage refrigeration chain which takes over after the passive cooling system cools the telescope to about 50 K. The first stage makes use of liquid hydrogen to reduce the temperatures to 20 K. The second stage is a mechanical cooler (a pump) that uses liquid helium (4He) to bring the temperatures down to 4 K. The third stage makes use of a mixture of Helium 3 and Helium 4 (3He and 4He) to reach an amazingly low temperature of just 0.1 K.

This series of images shows the path that microwave light collected by telescope follows to reach the instrument detectors via the conical feed horns (for HFI on the top sequence, for LFI on the bottom sequence). The bolometric detectors of the HFI, located behind the horns, absorb the light and heat up slightly. A thermometer reads the temperature rise and converts it to an electrical signal which travels down wires connecting the low- and high-temperature ends of the instruments.

For the LFI, the process is similar, but the conversion to an electrical signal takes place further down the line, beyond the waveguides that connect the focal plane unit to the LFI electronics placed in the service module.

Credits: ESA (images by AOES Medialab)

“Planck ha sido una misión magnífica. Tanto el telescopio como los instrumentos han funcionado perfectamente, y nos han legado una enorme cantidad de datos con que trabajar”, ha dicho el jefe científico de Planck, Jan Tauber, de la ESA.
Algo menos de medio millón de años antes de que el universo comenzara a expandirse en un Big Bang, hace 13.700 millones de años, el cosmos se enfrió hasta los 4000 ºC, lo que permitió que materia y energía se desacoplaran y esta última, en forma de luz, llenara por primera vez el espacio.

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Kepler y miniagujeros negros

Proponen el uso de los datos proporcionados por la misión Kepler para estudiar la existencia de miniagujeros negros.

La misión Kepler es una de las favoritas de esta web y está proporcionando una visión del Universo que nos era desconocida hace no tantos años. Se dedica al descubrimiento de planetas que orbitan alrededor de otras estrellas mediante el método del transito.
Si hay suerte y la alienación es perfecta (basta observa miles de estrellas para que esto ocurra en algunos casos) el planeta eclipsará un poquito la luz de la estrella y la repetición del evento nos permite saber el tamaño y periodo orbital del planeta. Kepler observa permanentemente, en una zona específica del cielo, miles de estrellas en espera de esos tránsitos. Tránsitos que se pueden medir gracias a la exquisita fotometría del telecopio y la ausencia de perturbaciones atmosféricas.
Hay otros sistemas para detectar exoplanetas, como el de la velocidad radial por Doppler o el de las microlentes gravitatorias.

Quizás inspirados por este último método, Kim Griest y Agnieszka Cieplak de la Universidad de California en San Diego, entre otros colaboradores, proponen que se usen los datos proporcionados por este telescopio espacial para la detección de miniagujeros negros primordiales. Un estudio de este tipo confirmaría o rechazaría la posibilidad de existencia de estos objetos. Cuerpos que se habrían creado durante el Bing Bang y de masa relativamente pequeña, pero si su abundancia fuera lo suficientemente elevada podrían dar cuenta de la famosa materia oscura del Universo, porque, de momento, la propuesta de que es materia oscura está hecha de partículas elementales se está tornando cada vez más confusa.

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