Descubren cientos de galaxias nacidas tras el Big Bang

Forman agrupaciones con muchísimas nuevas estrellas en su interior

Mosaico de todas las áreas de cielo identificadas por el satélite Planck y observadas por Herschel. Fuente: ESA/Colaboración Planck.

Mosaico de todas las áreas de cielo identificadas por el satélite Planck y observadas por Herschel. Fuente: ESA/Colaboración Planck.

Científicos de la Colaboración Planck, entre ellos algunos españoles, han descubierto cientos de nuevas y enigmáticas galaxias formadas muy poco después del Big Bang, situadas a gran distancia, y que están divididas en grupos, precursores de los cúmulos galácticos. Las galaxias contienen un número enorme de nuevas estrellas en su interior, pues las producían hasta mil veces más rápido que las actuales.

Científicos de la Colaboración Planck han descubierto cientos de nuevas y enigmáticas galaxias, situadas a gran distancia.

Las observaciones de los satélites Planck y Herschel de la Agencia Espacial Europea (ESA) han revelado imágenes de grupos de galaxias llegadas directamente del Universo primigenio, entre dos y tres mil millones de años después del Big Bang, y que muestran una altísima formación de nuevas estrellas en su interior, que no se observa en ninguna galaxia actual.

Los resultados del trabajo, publicados ayer en la revista Astronomy & Astrophysics, fueron presentados simultáneamente en el Instituto de Astrofísica Espacial de París, en la sede de la Agencia Espacial Europea en Holanda y en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en California.

La participación española en el estudio cuenta con los profesores Luigi Toffolatti y Joaquín González-Nuevo, del Departamento de Física de la Universidad de Oviedo, y Diego Herranz y Laura Bonavera, del Instituto de Física de Cantabria. También han tomado parte en los trabajos investigadores de Italia, Reino Unido y Canadá.

En el marco de la Colaboración Planck, de la que también forma parte el profesor Francisco Argüeso, del Departamento de Matemáticas, los investigadores de la Universidad de Oviedo se han ocupado de diferentes temas científicos y análisis específicos como la detección de objetos compactos (galaxias) en los mapas de todo el cielo proporcionados por el satélite Planck; la creación de catálogos de estas galaxias, clasificándolas en base a sus características de emisión de radiación; o el estudio de las propiedades de emisión y de evolución de las galaxias observadas.

Las galaxias halladas ahora se encuentran divididas en grupos y podrían representar la fase inicial de constitución de los cúmulos de galaxias. Esta formación original, que se buscaba desde hace mucho tiempo, resulta clave para poder entender cómo ha podido la gravedad hacer colapsar las regiones de más alta densidad de materia-energía en el Universo primigenio.

“Con un poco de fantasía, podríamos decir que Planck ha descubierto el cofre del tesoro al hallar estos grupos compactos de galaxias en el Universo más lejano y Herschel ha mirado en su interior para descubrir las brillantes monedas de oro allí escondidas: las galaxias de alta formación estelar”, ejemplifica el profesor Toffolatti, en la nota de prensa de la universidad.

“Estoy especialmente satisfecho con este descubrimiento porque confirma nuestras predicciones hechas hace diez años. Y en segundo lugar, porque, con este excelente resultado, tenemos otra confirmación más de la versatilidad y de la potencia de los dos satélites”, remarca el profesor de Astrofísica de la Universidad de Oviedo.

“Inmediatamente nos impresionaron los fuertes brillos y las densidades en el cielo de estas galaxias. Encontrar tantas galaxias en las que se forman estrellas tan intensamente en grupos tan pequeños fue una gran sorpresa. Creemos que esta es la pieza que faltaba sobre la formación de la estructura cósmica: grupos de galaxias lejanas con una intensa formación estelar, que son los precursores de los cúmulos de galaxias más grandes de hoy en día “, apunta el profesor Hervé Dole, director del estudio. “Sólo estamos al inicio de este proyecto, los resultados más impresionantes están aún por llegar durante los próximos meses”, concluye el profesor Dole.

Más brillo del habitual

Algunas de las galaxias observadas aparecen como demasiado brillantes respecto al resto porque su imagen está fuertemente amplificada por el efecto de lente gravitatoria. Estas galaxias, con una fuerte formación estelar, podrían ayudar a resolver un problema central en la cosmología: cómo se empezaron a formar las primeras estructuras a gran escala (cúmulos, filamentos, agrupaciones) de las galaxias.

El estudio de esta época temprana de altísima formación estelar – hasta cien o mil veces más alta de lo que se observa en el Universo actual – en las regiones (halos) de más alta densidad de materia oscura proporcionará una gran cantidad de información sobre la evolución de las galaxias en el interior de estos primeros grupos.

Estos cúmulos pequeños son muy importantes para la cosmología, dado que nos ayudan a determinar el contenido de bariones del Universo (la materia ordinaria y las partículas elementales de la que estamos hechos nosotros y las estrellas). También permitiría conocer el papel de la materia oscura en la evolución de la estructura a gran escala y proporcionar información detallada sobre posibles desviaciones respecto al modelo más simple del Universo temprano más aceptado actualmente.

Por sus características de observación, el satélite Planck (ESA) puede encontrar muchos de estos objetos raros en todo el cielo, mientras que el observatorio espacial Herschel (ESA) puede estudiarlos con mucho mayor detalle.

Tendencias 21

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Los cuásares se alinean entre sí a distancias de miles de millones de años luz

También se orientan según la estructura a gran escala de las galaxias

Artist’s impression of mysterious alignment of quasar rotation

Ilustración de la misteriosa alineación de los ejes de rotación de los cuásares. Fuente: ESO.

 

Nuevas observaciones del telescopio Very Large Telescope de ESO han mostrado una alineación sorprendente de los ejes de rotación de una muestra de cuásares, a distancias de miles de millones de años luz. Además, también se ha observado que los cuásares tienden a alinearse con la estructura a gran escala del universo, es decir, la ordenación a gran escala de las galaxias.

servaciones del telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO (Observatorio Austral Europeo), en Chile, han revelado la existencia de alineaciones de las estructuras más grandes jamás descubiertas en el universo: los ejes de rotación de los agujeros negros supermasivos centrales, en una muestra de cuásares, son paralelos entre sí a distancias de miles de millones de años luz.

El equipo de investigación también ha desvelado que los ejes de rotación de estos cuásares tienden a alinearse con las vastas estructuras de la red cósmica en la que residen.

Los cuásares son galaxias con agujeros negros supermasivos muy activos en sus centros. Estos agujeros negros están rodeados por discos de material extremadamente caliente que giran, por lo que a menudo expulsan parte de ese material en forma de largos chorros a lo largo de sus ejes de rotación de giro. Los cuásares pueden brillar más que todas las estrellas del resto de las galaxias juntas.

EL equipo, liderado por Damien Hutsemékers, de la Universidad de Lieja (Bélgica), utilizó el instrumento FORS, instalado en el VLT, para estudiar 93 cuásares que se sabía que formaban grandes agrupaciones repartidas a lo largo de miles de millones de años luz, en un momento en el que el universo tenía alrededor de un tercio de su edad actual.

“La primera cosa extraña que percibimos fue que algunos de los ejes de rotación de los cuásares se alinearan unos con respecto a otros, a pesar de que estar separados por miles de millones de años luz”, explica Hutsemékers en la nota de prensa de ESO.

El equipo fue más allá y estudió si los ejes de rotación estaban vinculados, no sólo a los demás, sino también a la estructura del universo a gran escala en aquel momento.

Cuando los astrónomos observan la distribución de las galaxias en escalas de miles de millones de años luz, ven que no están distribuidas uniformemente. Forman una red cósmica de filamentos y cúmulos alrededor de enormes espacios vacíos donde escasean las galaxias. Esta intrigante y hermosa composición de material se conoce como estructura a gran escala del universo.

servaciones del telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO (Observatorio Austral Europeo), en Chile, han revelado la existencia de alineaciones de las estructuras más grandes jamás descubiertas en el universo: los ejes de rotación de los agujeros negros supermasivos centrales, en una muestra de cuásares, son paralelos entre sí a distancias de miles de millones de años luz.

El equipo de investigación también ha desvelado que los ejes de rotación de estos cuásares tienden a alinearse con las vastas estructuras de la red cósmica en la que residen.

Los cuásares son galaxias con agujeros negros supermasivos muy activos en sus centros. Estos agujeros negros están rodeados por discos de material extremadamente caliente que giran, por lo que a menudo expulsan parte de ese material en forma de largos chorros a lo largo de sus ejes de rotación de giro. Los cuásares pueden brillar más que todas las estrellas del resto de las galaxias juntas.

EL equipo, liderado por Damien Hutsemékers, de la Universidad de Lieja (Bélgica), utilizó el instrumento FORS, instalado en el VLT, para estudiar 93 cuásares que se sabía que formaban grandes agrupaciones repartidas a lo largo de miles de millones de años luz, en un momento en el que el universo tenía alrededor de un tercio de su edad actual.

“La primera cosa extraña que percibimos fue que algunos de los ejes de rotación de los cuásares se alinearan unos con respecto a otros, a pesar de que estar separados por miles de millones de años luz”, explica Hutsemékers en la nota de prensa de ESO.

El equipo fue más allá y estudió si los ejes de rotación estaban vinculados, no sólo a los demás, sino también a la estructura del universo a gran escala en aquel momento.

Cuando los astrónomos observan la distribución de las galaxias en escalas de miles de millones de años luz, ven que no están distribuidas uniformemente. Forman una red cósmica de filamentos y cúmulos alrededor de enormes espacios vacíos donde escasean las galaxias. Esta intrigante y hermosa composición de material se conoce como estructura a gran escala del universo.

Modelos numéricos

“Una correlación entre la orientación de los cuásares y la estructura a la que pertenecen es una importante predicción de modelos numéricos de evolución de nuestro universo. Nuestros datos proporcionan la confirmación de la primera observación de este efecto, a escala mucho mayor que lo que había sido observado hasta la fecha para las galaxias normales”, añade Dominique Sluse, del Instituto Argelander de Astronomía en Bonn (Alemania) y la Universidad de Lieja.

El equipo no podía ver directamente ni los ejes de rotación ni los chorros de los cuásares. En su lugar, se midió la polarización de la luz de cada cuásar y, para 19 de ellos, encontraron una señal significativamente polarizada. La dirección de esta polarización, combinada con otra información, podría utilizarse para deducir el ángulo del disco de acreción y, por lo tanto, la dirección del eje de giro del cuásar.

“Las alineaciones en los nuevos datos, en escalas incluso más grandes que las predicciones actuales de las simulaciones, pueden ser un indicio de que hay un ingrediente que falta en nuestros modelos actuales del cosmos”, concluye Sluse.

La más detallada simulación del universo hasta ahora

Esta simulación –la más detallada vista a la estructura del universo hasta ahora– nos lleva por más de 13 mil millones de años en la vida del universo, (partiendo justo después de 500millones de años después del Big Bang) en solo dos minutos.

La simulación Ilustris es el trabajo de un equipo liderado por Mark Vogelberger en el MIT unsando una red de supercomputadoras, representa entre otras cosas como el universo se expande, como se forman las galaxias (incluyendo el ejemplo de una galaxia en espiral, como la nuestra la Vía Láctea), y la mecánica de como se forman las estrellas y los agujeros negros.

Hay numerosas aplicaciones, pero una de las más interesantes es la que destaca el mismo grupo de investigadores, pues al compararla con el las observaciones reales, podemos tener una mejor idea de que tan acertadas están nuestras teorías acerca del universo.

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Nuevos cálculos sugieren que el universo puede colapsar en cualquier momento

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Todas las cosas permaneciendo inalterables, el universo establecido como continuamente en expansión, hasta que eventualmente se destroza así mismo en aproximadamente 22 mil millones de años, hasta hace poco esa era la imagen del universo que se tenía. Pero Científicos daneses dicen que una burbuja de potencial destrucción en expansión podría  aplastar el universo en una pequeña esfera.  Y por descabellado que suene, las probabilidades de que esto suceda son más altas de lo que se había pensado. Está teoría de hecho no es nueva, pero los científicos que llevaron a cabo el nuevo estudio dicen que los cálculos anteriores estaban incompletos, los nuevos y más precisos cálculos ahora muestran que:

1.- El universo probablemente colapsará

2.- Y el colapso es más probable de lo que los primeros estimados predijeron.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores de la universidad del sur de Dinamarca, analizaron tres ecuaciones que conducen a dicha teoría, incluyendo funciones beta (para determinar cosas tales como la fuerza entre las interacciones entre partículas de luz y electrones o los bosones de Higss y quarks). Pero en lugar de trabajar con una ecuación por vez, aplicaron todas estas ecuaciones a un tiempo, revelando una alta probabilidad de colapso.

Repentina ganancia de peso

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Esta teoría del colapso en particular – que predice un cataclísmico desgarro a la estabilidad del vacío estandar– es distinta de la vieja teoría del Big Crunch. Sugiere que eventualmente habrá un cambio repentino en las fuerzas del universo de tal manera, que cada partícula en él será extremadamente pesada. Así es, cada partícula. Las partículas en el sol, en tu cuerpo, y en tu smartphone, y no estamos hablando de un poco más pesadas, los modelos predicen un incremento en el peso en el orden de millones de billones de veces más pesadas de lo que son ahora.

Decir  que esto tendrá terribles consecuencias sería una declaración horriblemente ligera. Debido a las tremendas fuerzas gravitacionales, todo dentro del universo sería comprimido en una diminuta, caliente y pesada bola, para cualquier propósito práctico, sería el fin del Universo.

Es culpa del Higgs

Esta fase de transición podría suceder si una burbuja es creada donde el campo de Higgs asociado con la partícula de Higgs alcanza un valor diferente que el resto del universo.

El nuevo valor creado debería crear una energía menor, y si la burbuja es los suficientemente grande, se expandirá hacia afuera en todas direcciones a la velocidad de la luz. Todo aquello atrapado en esa burbuja experimentará un dramático aumento de peso y se reuniría en centros supermasivos, en consecuencia estos centros se atraerían entre sí y así de forma continua hasta que obtenemos, la caliente y pequeña bola de completa inutilidad.

Podría Estar sucediendo ya

Y aquí esta lo verdaderamente loco: Esto podría estar sucediendo mientras hablamos.

“La fase de transición comenzará en cualquier parte del universo y se esparcirá desde ahí”, Dice Jens Frederick Colding krog. Phd Estudiante en el centro de cosmología y física de partículas y fenomenología, (CP3) y el co-autor, de un artículo en el tema, que aparece en el Diario de alta energía de física. “Tal vez el colapso ha comenzado ya en alguna parte del universo y ahora mismo se esta comiendo el resto del universo. No lo sabemos”. Los comentarios fueron hechos en una declaración reciente.

Se Buscan: nuevos tipos de partículas

Krog dice que el fenómeno por completo podría ser cancelado si existieran otras partículas elementales de las cuales aún no sepamos. Fascinantemente, algunos cosmólogos en CP3 creen que la partícula de Higgs no es una partícula elemental, sino una amalgama compuesta de aún más pequeñas partículas llamadas Techni-quarks. Hay más, La teoría de la supersimetría predice la existencia de partículas aún por descubrir como: Selectrones para electrones, fotinos para fotones , y así continuamente, si este es el caso entonces el modelo entero del colapso….bueno, colapsa.

IO9

¿Vivimos en un holograma?

Un extraño ruido detectado por el GEO 600 podría probar que vivimos en un holograma

El detector de Hanóver quizá se haya topado con el límite fundamental del espacio-tiempo

El detector de ondas gravitacionales GEO 600, de Hanóver, en Alemania, registró un extraño ruido de fondo que ha traído de cabeza a los investigadores que en él trabajan. El actual director del Fermilab de Estados Unidos, el físico Carl Hogan, ha propuesto una sorprendente explicación para dicho ruido: proviene de los confines del universo, del rincón en que éste pasa de ser un suave continuo espacio-temporal, a ser un borde granulado. De ser cierta esta teoría, dicho ruido sería la primera prueba empírica de que vivimos en un universo holográfico, asegura Hogan. Nuevas pruebas han de ser aún realizadas con el GEO 600 para confirmar que el misterioso ruido no procede de fuentes más obvias. Por Yaiza Martínez.

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En 2006, Tendencias21 publicaba unartículo en el que se aunciaba la puesta en marcha del GEO 600 de Hanóver, en Alemania, un detector deondas gravitacionales que se creía podía revolucionar la astronomía. La misión del GEO 600 consistía en detectar de manera directa lo que nunca antes había sido detectado: las elusivas ondas gravitacionales, que son ondulaciones del espacio-tiempo producidas por un cuerpo masivo acelerado –como un agujero negro o una estrella de neutrones- y que se transmiten a la velocidad de la luz. Estas ondas gravitacionales fueron predichas por la Teoría de la Relatividad de Einstein, pero en realidad sólo se han podido recoger evidencias indirectas de ellas. 

Tampoco el GEO600, en sus años de funcionamiento, ha conseguido detectar de forma directa las ondas gravitacionales pero, según publicó recientemente la revista Newscientist quizá, casualmente, se haya topado con el más importante descubrimiento de la física en los últimos 50 años.

Gigantesco holograma cósmico 

Un extraño ruido detectado por el GEO600 trajo de cabeza a los investigadores que trabajan en él, hasta que un físico llamado Craig Hogan, director del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), de Estados Unidos, afirmó que el GEO600 se había tropezado con el límite fundamental del espacio-tiempo, es decir, el punto en el que el espacio-tiempo deja de comportarse como el suave continuo descrito por Einstein para disolverse en “granos” (más o menos de la misma forma que una imagen fotográfica puede verse granulada cuanto más de cerca la observamos). 

Según Hogan, “parece como si el GEO600 hubiese sido golpeado por las microscópicas convulsiones cuánticas del espacio-tiempo”. El físico afirma que si esto es cierto, entonces se habría encontrado la evidencia necesaria para afirmar que vivimos en un gigantesco holograma cósmico. 

La teoría de que vivimos en un holograma se deriva de la comprensión de la naturaleza de los agujeros negros y, aunque pueda parecer una teoría absurda, tiene una base teórica bastante firme. 

Los hologramas de las tarjetas de crédito y billetes están impresos en películas de plástico bidimensionales. Cuando la luz rebota en ellos, recrea la apariencia de una imagen tridimensional. En la década de 1990, el físicoLeonard Susskind y el premio Nobel Gerard ‘t Hooft sugirieron que el mismo principio podría aplicarse a todo el universo. 

Unidades de información 

Según esta teoría, nuestra experiencia cotidiana podría ser una proyección holográfica de procesos físicos que tienen lugar en una lejana superficie bidimensional. Desde hace algún tiempo, los físicos han mantenido que los efectos cuánticos podrían provocar que el continuo espacio-tiempo convulsionara descontroladamente a escalas muy pequeñas. A estas escalas, la red espacio-temporal podría granularse, y estar compuesta de diminutas unidades (similares a los píxeles) de un tamaño de aproximadamente cien trillones de veces el tamaño del protón.

Si el ruido captado por el GEO600 ha registrado estas hipotéticas convulsiones, según Hogan, la descripción del espacio-tiempo cambiaría radicalmente. Eso supondría considerar el espacio-tiempo como un holograma granulado, y describirlo como una esfera cuya superficie exterior estaría cubierta por unidades del tamaño de la longitud de Planck (distancia o escala de longitud por debajo de la cual se espera que el espacio deje de tener una geometría clásica). 

Cada una de estas “piezas” del mosaico universal sería, asimismo, una unidad de información. Y, según el principio holográfico, la cantidad total de información que cubre el exterior de dicha esfera habría de coincidir con el número de unidades de información contenidas en el volumen del universo.

etección posible o error de fondo 

Teniendo en cuenta que el volumen del universo esférico sería mucho mayor que el volumen de la superficie exterior, este galimatías se complica aún más. Pero Hogan también señala una solución para este punto: si ha de haber el mismo número de unidades de información o bits dentro del universo que en sus bordes, los bits interiores han de ser mayores que la longitud de Planck. “Dicho de otra forma, el universo holográfico sería borroso”, explica el físico.

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El rayo láser del detector de ondas gravitacionales sólo puede verse con un dispositivo especial. Fuente: Wolfgang Filser/Max Planck Society.
La longitud de Planck ha resultado demasiado pequeña para ser detectada hasta la fecha, pero Hogan afirma que el GEO600 ha podido registrarla porque la “proyección” holográfica de la granulosidad podría ser mucho mayor, de alrededor de entre 10 y 16 metros. 

Lo que ha detectado el GEO600, en definitiva, podría ser la borrosidad holográfica del espacio-tiempo, desde el interior de este universo holográfico. Cierto es que aún está por demostrar que el extraño ruido captado, de frecuencias entre los 300 y 1.500 hertzios, no proceda de cualquier otra fuente, reconoce Hogan. 

Esta posibilidad también ha de considerarse, dada la sensibilidad del detector para captar desde el ruido del paso de las nubes hasta el de los movimientos sísmicos terrestres. De hecho, los investigadores del detector se afanan continuamente en “borrar” ruidos de fondo detectados por el GEO600, para poder definir lo importante.

 
Nuevas pruebas 

De cualquier manera, si el GEO600 hubiera descubierto el ruido holográfico procedente de las convulsiones cuánticas del espacio-tiempo, entonces ese ruido obstaculizaría los de detectar las ondas gravitacionales. Sin embargo, por otro lado, el hallazgo podría suponer un descubrimiento incluso más fundamental, sin precedentes en la historia de la física. 

Según publicó recientemente la web del GEO600, para probar la teoría del ruido holográfico, la sensibilidad máxima del detector ha sido modificada hacia frecuencias incluso más altas. 

Los científicos consideran que el GEO600 es el único experimento del mundo capaz de probar esta controvertida teoría, al menos en la actualidad.