martes 16 de diciembre de 2008
La energía oscura reprime el crecimiento del universo
Tags: Cosmología, Energía y materia oscura
Tiempo estimado de lectura: 4 min. 34 seg.
Por primera vez, los astrónomos han visto claramente los efectos de la "energía oscura" en los cúmulos de galaxias, usando el observatorio Chandra.
Al rastrear cómo la energía oscura ha reprimido el crecimiento de los cúmulos y combinando con estudios previos, los científicos obtuvieron las mejores pistas hasta ahora sobre qué es la energía oscura y cuál podría ser el destino del universo.
El trabajo, que llevó años en completarse, es independiente a otros métodos de investigación de energía oscura, como las supernovas. Estos nuevos resultados proveen entonces una prueba crucial sobre esta misteriosa fuerza.
Los científicos piensan que la energía oscura es una forma de gravedad repulsiva que ahora domina el universo, aunque no saben realmente qué es. Se trata de uno de los mayores problemas actuales de la ciencia. Algunas posibilidades incluyen la constante cosmológica, que es equivalente a la energía del espacio vacío. Otras veces se sugiere una modificación a la relatividad general en grandes escalas.
Para decidir entre estas y otras opciones, es necesario contar con nuevas formas de buscar la energía oscura. Para eso observaron cómo la aceleración cósmica afecta el crecimiento de los cúmulos galácticos en el tiempo.
"Este resultado podría ser descrito como 'detenido el desarrollo del universo'", dice Alexey Vikhlinin del Observatorio Smithsonian, quien lideró la investigación. "Lo que sea que está forzando la aceleración del universo a ser más veloz, también está forzando la detención de su crecimiento".
Los resultados muestran que el incremento en masa de los cúmulos galácticos en el tiempo se alinea con un universo dominado por la energía oscura. Es más difícil para objetos como los cúmulos galácticos crecer cuando el espacio está estirado, como causa esta oscura energía. Vikhlinin y su equipo ven claramente este efecto en sus datos. Los resultados son consistentes con aquellos de mediciones de distancias, revelando que la relatividad general se aplica, como se esperaba, en grandes escalas.
"Por años, los científicos han querido empezar a testear cómo trabaja la gravedad en grandes escalas y ahora, hemos finalmente podido", indica William Forman, co-autor del estudio.
Una importante pregunta es: ¿podemos descartar la posibilidad de que el universo "observado" esté libre de energía oscura?
Para investigar esto, podríamos inventar un hipotético universo que tenga las mismas propiedades que el actual, pero sin energía oscura, y por lo tanto, sin aceleración de la expansión.
Sería un universo de baja densidad (sin energía oscura) representado por la línea azul del gráfico que se muestra a continuación.
Puede el comportamiento de este universo ser distinguible de el universo observado? En efecto, podríamos "mirar hacia atrás en el tiempo" a cúmulos distantes y detectar los efectos de la energía oscura?
La respuesta de Vikhlinin y otros en su estudio es un concluyente "sí". El actual observado universo acelerado se estaba expandiendo más lentamente en el pasado que un universo con la misma baja densidad actual pero sin energía oscura. Usando una analogía automovilística: si estás pasando a un auto que va lento y vos sabes que vas más rápido, significa que hace unos segundos, estabas detrás del auto lento. Una expansión más lenta significa mayor crecimiento en el pasado en un universo acelerado con energía oscura y eso es exactamente lo que surge de los datos.
Al combinar con otras pistas -supernovas, el estudio del fondo de radiación de microondas y la distribución de las galaxias, estos nuevos resultados dan a los científicos un mayor entendimiento de las propiedades de la energía oscura.
El estudio fortalece la evidencia de que esta clase de energía es la constante cosmológica. Aunque muchos piensan que es la explicación más probable, trabajos teóricos sugieren que debería ser 10 a la 120 veces mayor que lo observado. Es por eso que se están explorando alternativas a la relatividad general, como por ejemplo, hipótesis que involucran dimensiones escondidas.
Qué es la Constante cosmológica
Una constante es un valor que no varía y fue introducida por Albert Einstein en su teoría para lograr que el universo que las ecuaciones describían fuese estático. Ocurre que Einstein descubrió que su teoría predecía un universo en expansión. La idea era revolucionaria para la época, ya que se pensaba, todavía, que el universo debía ser estático. Por esta razón el físico alemán decidió agregar esta constante a su teoría para que coincidiese con el "zeitgeist" o visión de la época. Pero más tarde, finalmente se descubrió que el universo no era estático y que sí se expandía, con lo cual la constante fue descatada. Einstein llegó a declarar que la introducción de dicha constante fue el «peor error de su carrera».
A pesar de esto, recientemente se ha "resucitado" aquella constante ya que podría explicar las observaciones sobre que la expansión del universo se está acelerando, al contrario de lo que se pensaba: que el universo debía estar deteniendo lentamente su expansión y así, con el tiempo, dominara la gravedad.
El interés recobró interés ya que ciertas teorías (teorías cuánticas de campos) predicen una densidad de energía de vacío que se puede comportar, a todos los efectos, como una constante cosmológica.
"Poniendo todos estos datos juntos nos da la mayor evidencia a la fecha de que la energía oscura es la constante cosmológica, o, en otras palabras, que 'nada pesa algo'. Es necesario realizar más pruebas, pero hasta ahora, la teoría de Einstein se ve mejor que nunca", señala Vikhlinin.
Los resultados tienen consecuencias sobre cuál sería el destino del universo. Si la energía oscura es explicada por la constante cosmológica, la expansión del universo continuará acelerándose, y la Vía Láctea y su vecina galaxia Andrómeda, nunca se fusionarán con el cúmulo de Virgo. En ese caso, dentro de unos 100 mil millones de años, todas las galaxias desaparecerán de la vista de la Vía Láctea, y finalmente, se desintegraría el llamado Grupo Local.
El trabajo será publicado en dos documentos separados en la edición del 10 de febrero 2009 de The Astrophysical Journal.
La composición de imagen a la izquierda es del cúmulo de galaxias Abell 85, localizado a 740 millones de años luz de la Tierra. La emisión púrpura es gas muy caliente detectado por el Observatorio de rayos-X Chandra y los otros colores muestran galaxias en una imagen óptica del Sloan Digital Sky Survey. El cúmulo es uno de los 86 observados por Chandra para rastrear cómo la energía oscura ha ralentizado el crecimiento de estas masivas estructuras en los últimos 7 mil millones de años.
La ilustración a la derecha muestra imágenes de una simulación de Volker Springel, representando el crecimiento de la estructura cósmica cuando el Universo era todavía 0.9 mil millones, 3.2 mil millones y 13.7 mil millones de años de edad (ahora). Esto muestra cómo el universo ha evolucionado de un estado suave a uno conteniendo una vasta estructura.
Links relacionadosFuentes y links relacionados
* Dark Energy Found Stifling Growth in Universe
* Chandra: Dark Energy Found Stifling Growth in Universe
jueves, diciembre 18, 2008
sábado, julio 26, 2008
POSIBLE, QUE EL BIG BANG NO FUESE EL INICIO DEL TIEMPO Y EL ESPACIO
Boletín UNAM-DGCS-351
Ciudad Universitaria
 Alejandro Corichi |  |  |
Pie de fotos al final del boletín
POSIBLE, QUE EL BIG BANG NO FUESE EL INICIO DEL TIEMPO Y EL ESPACIO
· Antes de ese fenómeno podrían haber existido otras fases del cosmos, revelan ecuaciones del experto de
· Se trataría del Big Bounce o “gran rebote”, un universo en contracción que en lugar de llegar a un colapso final o Big Crunch, brincó y comenzó a expandirse de nuevo
· Los resultados han sido dados a conocer en
· El estudio lo hizo en colaboración con el integrante del Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá, Parampreet Singh
La teoría del Big Bang sobre el origen del Universo podría cambiar radicalmente, pues resultados de estudios recientes del especialista de
El universitario –en colaboración con el integrante del Instituto Perimeter de Física Teórica en Canadá, Parampreet Singh–, resolvió las ecuaciones que señalan que ese fenómeno podría no haber sido el inicio del tiempo y del espacio, sino que antes pudieron existir uno u otros ciclos.
Se trataría del Big Bounce o “gran rebote”, es decir, un universo en contracción que, en lugar de llegar a un colapso final o Big Crunch, brincó y comenzó a expandirse de nuevo. Los resultados han sido publicados en
Según la teoría de
No obstante, refirió el doctor en Física Teórica por
En ese instante, argumentó,
Ésta última supone que el universo es homogéneo y que, para describirlo, basta con concentrarse en una porción suficientemente grande de él, al describir el estado actual del universo, que contenga millones y millones de galaxias, porque ese "fragmento cósmico" será parecido a cualquier otro del mismo tamaño pero en otro lugar, indicó.
La teoría también hace que las ecuaciones se simplifiquen tanto, que se pueden resolver de manera exacta. "Eso permitió avanzar y hacer preguntas que antes no se planteaban; por eso, este modelo da soluciones precisas, sin 'infinitos'", dijo Corichi.
La LQC se basa en
Así como la mecánica cuántica describe los átomos,
Si existiera un microscopio tan potente que permitiera ver esos pequeñísimos tamaños, no se observarían objetos con ancho, largo y profundidad, en tres dimensiones, sino de una sola dimensión o “lazos”, una especie de "espagueti". Si se hiciera un viaje al pasado, al origen del tiempo y del espacio, se podría acercarse a tales escalas.
Con estos trabajos, Corichi
Existen otras teorías referentes a un universo "cíclico", aclaró Corichi, es decir, que se expande, se contrae, rebota y se vuelve a ensanchar, como los modelos Ekpyroticos o de ‘pre-Big Bang’, cercanos a la teoría de cuerdas. Empero, no "curan" los infinitos, que siguen existiendo al momento del rebote. "La cosmología cuántica de lazos, tiene la gran virtud de que la evolución está perfectamente comportada en cualquier momento".
Los resultados establecen que no sólo existiría un Bounce, sino que antes del Big Bang el universo sería similar al actual, se comportaría igual y serían válidas las leyes físicas como se conocen, sería como un gemelo del actual, pero no idéntico. El trabajo de Corichi y Singh demuestra que, a través del rebote y después de éste, se preserva intacta la evolución.
Además, no choca con la sugerencia de que el cosmos está en expansión acelerada. "Se va a extender eternamente y cada vez más rápido, como algunos de los escenarios proponen. Entonces el universo es de segunda generación, primero pasó por una contracción, luego por el rebote y ahora se está acelerando y lo hará para siempre", expuso.
Con esa evolución será posible saber con exactitud qué pasó antes del Big Bang. Se “está en buenas posibilidades de incrementar el nivel de sofisticación de los modelos que se desarrollan para que pronto se tengan respuestas concretas”, sostuvo.
Mientras tanto, la reacción de la comunidad científica que trabaja en la gravedad cuántica de lazos, es positiva al artículo Quantum Bounce and Cosmic Recall en la publicación referida, aparecida en abril del presente año.
Pero los retos no paran. Ahora es necesario observar si la teoría de la gravitación cuántica puede definir lo ocurrido en el Big Bang, por ejemplo. "Los físicos y cosmólogos del mundo están pendientes de estos avances", finalizó Corichi.
—o0o—
FOTO 01
Antes del Big Bang, podrían haber existido otras fases del cosmos, según se desprende de las ecuaciones realizadas por el experto de
FOTO 02.
viernes, julio 25, 2008
Evidencia de lo observado
Nueva técnica para pesar la masa de los agujeros negros gigantes
Gracias al Chandra, han pesado el que ocupa el centro de la Galaxia NGC 4649.
Los astrofísicos disponen ahora de una nueva técnica para medir la masa de los agujeros negros supermasivos inactivos en la cercanía de nuestro cúmulo de galaxias. Gracias al satélite Chandra, han pesado el que ocupa el centro de la Galaxia NGC 4649.
Hace más de 40 años, los agujeros negros fueron considerados por la mayoría de los astrofísicos y de los físicos teóricos como objetos casi metafísicos. En aquella época, a menos que se formara parte de uno de los tres grupos que trabajaban en la astrofísica y la cosmología relativista, y de ser un protegido de John Wheeler, Yakov Zeldovitch y Denis Sciama, no era bueno para la carrera de un joven investigador embarcarse en trabajos sobre objetos tan esotéricos, en el límite de las consecuencias de las ecuaciones de Einstein.
En la actualidad, los agujeros negros están por todas partes y posiblemente incluso también a nivel de las partículas elementales. Su existencia está muy bien establecida al nivel del centro de las galaxias donde constituyen la única explicación razonable a las observaciones concernientes a los núcleos activos de las galaxias, por ejemplo los famosos cuásares. ¡Hasta nuestra propia Galaxia posee uno.!
En cambio, como la mayoría de los agujeros negros galácticos de algunos miles de millones de años solamente, éste es mucho menos activo de lo que debió serlo al principio de su historia, cuando los cuásares fueron abundantes y alimentados por gas fresco proveniente de las frecuentes colisiones galácticas.
La técnica principal de que disponían hasta ahora los astrónomos para pesar los agujeros negros supermasivos en el corazón de las galaxias, e incluso simplemente para detectarlos y demostrar su existencia, era medir las velocidades de las estrellas en órbita alrededor de ellos. La técnica se imponía por otra parte, para los agujeros negros galácticos actuales, mucho menos activos que en el pasado y quienes, por consiguiente, no irradian mucho más.
Una radiación cuyo perfil de temperatura depende de la masa central.
Hace aproximadamente diez años, los astrofísicos Fabrizio Brighenti, de la Universidad de Bolonia (Italia) y William Mathews, de la Universidad de Santa Cruz (California) hicieron una notable predicción. El medio interestelar en ciertas galaxias es rico en gas. Cuando éste es muy caliente y tiene equilibrio hidrostático* dentro de una vasta región alrededor de un agujero negro, irradia en el espectro de los rayos X. La intensidad producida no es espectacular pero es lo bastante elevada para que un satélite como el Chandra pueda poner fácilmente en evidencia tal zona de algunos miles de años luz de diámetro alrededor del agujero negro central.
Entonces, según el cálculo de los astrofísicos, el perfil de temperatura del gas alrededor de este último debería mostrar un pico fácilmente observable, en función de la masa del agujero negro. Es lo que un equipo de astrónomos dirigido por Philip Humphrey de la Universidad de California, en Irvine, acaba de descubrir en la galaxia NGC 4649. La masa determinada es enorme ya que se trata de al menos 3 400 millones de masas solares, uno de los valores más grandes conocidos. Este valor está de acuerdo con las estimaciones obtenidas con la ayuda de las mediciones de las velocidades de las estrellas alrededor del agujero negro central de NGC 4649.
Los astrónomos están seguros que disponen no sólo de una nueva técnica para determinar la masa de los agujeros negros galácticos, lo que consolida los estudios hechos al respecto, si no también de un nuevo sistema para detectar estos agujeros negros cuando se agazapan discretamente en el corazón de las galaxias.
Para saber más.
El equilibrio hidrostático se produce en un fluido en el que las fuerzas del gradiente vertical de presión y la gravedad están en equilibrio. En un fluido hidrostático no hay aceleración vertical neta.
El equilibrio hidrostático explica por qué la atmósfera terrestre no se colapsa sobre una fina capa en la superficie por efecto de la gravedad, o cómo los neumáticos de un coche o de una bicicleta pueden soportar el peso del vehículo gracias a la presión del gas en el interior.
En el caso de una estrella, existe un equilibrio entre la fuerza de gravedad que actúa atrayendo el gas estelar hacia el centro y comprimiéndolo, y la variación radial de presión que actúa en sentido contrario intentando expandir el sistema. En condiciones normales la estrella está en equilibrio y adopta una forma esférica estable. En una estrella la presión tiene dos partes, una hidrostática y otra producida por la presión de radiación. La presión que sostiene a las estrellas es fruto de la liberación de energía en el centro de estas por medio de reacciones de fusión nuclear.
Crédito de las imágenes: NASA. Nasa/NRAO.
Agradecimientos: Wikipedia.
Traducido para Astroseti.org por Xavier Civit
Un Universo por descubrir
Gracias al Chandra, han pesado el que ocupa el centro de la Galaxia NGC 4649.
Los astrofísicos disponen ahora de una nueva técnica para medir la masa de los agujeros negros supermasivos inactivos en la cercanía de nuestro cúmulo de galaxias. Gracias al satélite Chandra, han pesado el que ocupa el centro de la Galaxia NGC 4649.
Hace más de 40 años, los agujeros negros fueron considerados por la mayoría de los astrofísicos y de los físicos teóricos como objetos casi metafísicos. En aquella época, a menos que se formara parte de uno de los tres grupos que trabajaban en la astrofísica y la cosmología relativista, y de ser un protegido de John Wheeler, Yakov Zeldovitch y Denis Sciama, no era bueno para la carrera de un joven investigador embarcarse en trabajos sobre objetos tan esotéricos, en el límite de las consecuencias de las ecuaciones de Einstein.
En la actualidad, los agujeros negros están por todas partes y posiblemente incluso también a nivel de las partículas elementales. Su existencia está muy bien establecida al nivel del centro de las galaxias donde constituyen la única explicación razonable a las observaciones concernientes a los núcleos activos de las galaxias, por ejemplo los famosos cuásares. ¡Hasta nuestra propia Galaxia posee uno.!
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En cambio, como la mayoría de los agujeros negros galácticos de algunos miles de millones de años solamente, éste es mucho menos activo de lo que debió serlo al principio de su historia, cuando los cuásares fueron abundantes y alimentados por gas fresco proveniente de las frecuentes colisiones galácticas.
La técnica principal de que disponían hasta ahora los astrónomos para pesar los agujeros negros supermasivos en el corazón de las galaxias, e incluso simplemente para detectarlos y demostrar su existencia, era medir las velocidades de las estrellas en órbita alrededor de ellos. La técnica se imponía por otra parte, para los agujeros negros galácticos actuales, mucho menos activos que en el pasado y quienes, por consiguiente, no irradian mucho más.
Una radiación cuyo perfil de temperatura depende de la masa central.
Hace aproximadamente diez años, los astrofísicos Fabrizio Brighenti, de la Universidad de Bolonia (Italia) y William Mathews, de la Universidad de Santa Cruz (California) hicieron una notable predicción. El medio interestelar en ciertas galaxias es rico en gas. Cuando éste es muy caliente y tiene equilibrio hidrostático* dentro de una vasta región alrededor de un agujero negro, irradia en el espectro de los rayos X. La intensidad producida no es espectacular pero es lo bastante elevada para que un satélite como el Chandra pueda poner fácilmente en evidencia tal zona de algunos miles de años luz de diámetro alrededor del agujero negro central.
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Entonces, según el cálculo de los astrofísicos, el perfil de temperatura del gas alrededor de este último debería mostrar un pico fácilmente observable, en función de la masa del agujero negro. Es lo que un equipo de astrónomos dirigido por Philip Humphrey de la Universidad de California, en Irvine, acaba de descubrir en la galaxia NGC 4649. La masa determinada es enorme ya que se trata de al menos 3 400 millones de masas solares, uno de los valores más grandes conocidos. Este valor está de acuerdo con las estimaciones obtenidas con la ayuda de las mediciones de las velocidades de las estrellas alrededor del agujero negro central de NGC 4649.
Los astrónomos están seguros que disponen no sólo de una nueva técnica para determinar la masa de los agujeros negros galácticos, lo que consolida los estudios hechos al respecto, si no también de un nuevo sistema para detectar estos agujeros negros cuando se agazapan discretamente en el corazón de las galaxias.
Para saber más.
El equilibrio hidrostático se produce en un fluido en el que las fuerzas del gradiente vertical de presión y la gravedad están en equilibrio. En un fluido hidrostático no hay aceleración vertical neta.
El equilibrio hidrostático explica por qué la atmósfera terrestre no se colapsa sobre una fina capa en la superficie por efecto de la gravedad, o cómo los neumáticos de un coche o de una bicicleta pueden soportar el peso del vehículo gracias a la presión del gas en el interior.
En el caso de una estrella, existe un equilibrio entre la fuerza de gravedad que actúa atrayendo el gas estelar hacia el centro y comprimiéndolo, y la variación radial de presión que actúa en sentido contrario intentando expandir el sistema. En condiciones normales la estrella está en equilibrio y adopta una forma esférica estable. En una estrella la presión tiene dos partes, una hidrostática y otra producida por la presión de radiación. La presión que sostiene a las estrellas es fruto de la liberación de energía en el centro de estas por medio de reacciones de fusión nuclear.
Crédito de las imágenes: NASA. Nasa/NRAO.
Agradecimientos: Wikipedia.
jueves, julio 24, 2008
Filtros polarizados para estudiar cuasares
Filtros polarizados para estudiar cuasares
Tiempo estimado de lectura: 2 min. 10 seg.
Por primera vez, un equipo internacional de investigadores encontró una forma de ver discos de acreción alrededor de agujeros negros.
Un agujero negro y su brillante disco de acreción forman un cuásar, la poderosa fuente de luz en el centro de algunas galaxias. Usando un filtro polarizado, el equipo aisló la luz emitida por el disco de acreción de la luz producida por otra materia en la vecindad del agujero negro.
De acuerdo a Robert Antonucci, el proceso físico que los astrónomos encuentran más atractiva para explicar la fuente de energía de los cuásares involucra materia cayendo hacia un agujero negro supermasivo, espiralando en un disco al acercarse al horizonte de eventos, la superficie que marca el límite de los agujeros negros. En el proceso, la fricción causa que la materia se caliente y produzca luz en todas las longitudes de onda del espectro, incluyendo infrarroja, visible y ultravioleta. Finalmente, la materia cae al agujero negro, aumentando la masa de éste.
"Si es cierto, podemos predecir de las leyes de la física cómo debería ser el espectro electromagnético de un cuásar", dice Antonucci. Pero probar esta predicción ha sido imposible hasta ahora porque los astrónomos no han sido capaces de distinguir entre la luz emanada del disco de acreción y las nubes de gas ionizado en el área del agujero negro.
Al agregar un filtro polarizado al Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT) en Mauna Kea, Hawaii, el equipo liderado por Makoto Kishimoto, astrónomo del Instituto Max-Plank en Alemania pudo eliminar la luz indeseada y medir el espectro del disco de acreción. Al hacerlo, demostraron que el espectro concuerda con lo previamente predicho. Los investigadores usaron además los datos recogidos del analizador de polarización del Very Large Telescope en Chile.
El esquema muestra cómo funciona la observación de polarización. El objeto arriba a la izquierda es uno de los cuásares observados. Se piensa que la luz se origina de un disco de acreción alrededor de un agujero negro con una fuerte contaminación de nubes de gas y polvo, como se muestra en el panel superior derecho. Al poner un filtro de polarización, estas nubes se suprimen de la vista, ya que su luz no está polarizada, permitiendo observar sólo la luz que sí lo está.
Lo que hace posible que el filtro funcione es que la luz directa no está polarizada - es decir, que no tiene preferencia en cuanto a alineamiento direccional de su campo eléctrico. El disco de acreción emana luz directa, así como las partículas de polvo y el gas ionizado. Sin embargo, una pequeña cantidad de luz del disco de acreción, que es la luz que los investigadores quieren estudiar, refleja el gas localizado muy cerca del agujero negro. Esta luz está polarizada.
Esto es posible gracias al instrumento IRPOL (polarímetro infrarrojo) construido por la Universidad Hertfordshire, en el UKIRT.
"Estudiar el espectro de un objeto como un cuásar provee a los astrónomos con una increíble cantidad de información valiosa acerca de sus propiedades y procesos. Nuestro entendimiento de los procesos físicos en el disco es todavía pobre, pero ahora al menos estamos confiados en el panorama general", añadió Antonucci.
El hallazgo es publicado en la edición del 24 de julio de Nature.
sábado, julio 19, 2008
Buscando problemas
| 11 de Marzo de 2008 Distinción internacional para un investigador de Exactas | |
| Buscando problemas | |
| Daniel de Florián, último ganador del premio Giambiagi, fue invitado por la American Physical Society para participar de un acontecimiento que convoca a un selecto grupo de físicos de todo el mundo. En una charla con el Cable, el estudioso de las partículas elementales revela sus inquietudes acerca del esperado descubrimiento del mítico bosón de Higgs. | |
 Por Gabriel StekolschikUna austríaca, un israelí y el argentino Daniel de Florián son los tres físicos invitados este año por la American Physical Society para dar una conferencia en el marco de la denominada The Beller Lectureship, un evento instituido por esa Sociedad para promover la participación de científicos extranjeros en las reuniones que efectúa anualmente. Nominado por la División de Física Nuclear de esa institución, el científico de la Facultad es el elegido para el acontecimiento, que se desarrollará durante el próximo mes de abril en la ciudad de Saint Louis, en los Estados Unidos. Dedicado a la física teórica, una de sus líneas de trabajo es la búsqueda del bosón de Higgs, una partícula cuya existencia se postula con el fin de que pueda “cerrar” el actual modelo estándar de la física de partículas: “El problema es que la teoría tiene ciertos problemas para explicar por qué las partículas tienen masa. Ahí entra en juego el bosón de Higgs, que sería algo así como una partícula que se acopla e interactúa con todas las demás, y a partir de esa interacción les genera su masa. Sin su presencia no tenemos una forma de entender cómo es que partículas como el electrón o los quarks poseen masa”, explica. “Es la partícula más buscada desde hace 20 ó 30 años”, afirma. Para confirmar esa predicción teórica, la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) está finalizando la construcción del acelerador de partículas más grande del mundo, el Large Hadron Collider (LHC). - ¿Existe el bosón de Higgs? - Tenemos buenas razones desde el punto de vista teórico par pensar que existe. Y la confirmación o no de su existencia se va a producir a partir de que empiece a funcionar el LHC a finales de este año, en el lapso de unos cuatro o cinco años. - ¿Anticipás que en cuatro o cinco años lo encuentran? - O se encuentra, o se va a poder decir que no existe. No hay ninguna posibilidad de ambigüedad una vez que esto esté funcionando. - ¿Que sucedería si no lo encuentran? - Digamos que si lo único nuevo que se encuentra es el bosón de Higgs estaríamos en un problema. Porque nuestro experimento estaría en perfecto acuerdo con la teoría, y eso es una cosa fea a esta altura, porque sabemos que la teoría actual no es definitiva, que tiene que haber algo superador. - No quieren encontrar lo que están buscando... - Queremos encontrar lo que estamos buscando, y encontrar más cosas. Eso sería interesante. O no encontrar ninguna. Pero lo peor que podría pasar es que encontremos solo el bosón de Higgs. Porque sabemos que tiene que haber más cosas, y si no aparecen, eso estaría indicando que esas otras cosas estarían en energías más distantes de las que podemos alcanzar hoy en día, lo que significaría que, por muchas décadas, no seríamos capaces de realizar experimentos que tengan resultados nuevos. Entonces, hay expectativas de observar más cosas además del Higgs, lo que pasa es que el Higgs es el elemento que está faltando. Hay como una desesperación por verlo. -¿Se puede equiparar este momento de tanta expectativa con otro momento en la historia de la física? - Yo creo que, gracias a la historia, los físicos hemos aprendido a ser humildes respecto de nuestras ideas. A fines del siglo XIX, el electromagnetismo y la mecánica clásica funcionaban bien, y había apenas un par de problemas por resolver. Y ese par de problemas se resolvió nada menos que con la relatividad y la mecánica cuántica. O sea, cuando casi todo parecía resuelto hubo que hacer modificaciones drásticas. -¿Tanta expectativa podría producir alguna decepción? - Si la decepción es porque no se encuentra el bosón de Higgs es una decepción alegre en todo caso. Porque significaría que tenemos que pensar algo distinto. Para mi la decepción más grande es que se encuentre sólo eso. Yo creo que sería una decepción para toda la comunidad. -¿Y cuál es tu expectativa? - Si tuviera que apostar, diría que el bosón de Higgs se va a encontrar y que, probablemente, va a tener las propiedades que se predicen. Y también creo que van a aparecer cosas nuevas. Más que expectativas, tengo el deseo de que no sólo aparezcan cosas nuevas sino, también, inesperadas. O sea, que no sean siquiera las que predicen otras teorías alternativas, sino algo completamente diferente. Yo creo que eso sí sería una verdadera revolución. -¿No te preocupa que aparezca algo inesperado que presente un problema que lleve muchos años resolver y que no llegues a conocer el momento de su solución? - Yo no creo que exista una teoría final que resuelva todo. Para mí en física, como en cualquier ciencia natural, lo que uno va haciendo es tratar de aproximarse cada vez más a la naturaleza, pero sin poder describirla exactamente. Tanto desde el punto de vista de las partículas como de las ideas en general. Siempre es una descripción aproximada de lo que es la naturaleza en sí. Probablemente nunca sepamos cómo es. -¿Sólo Dios sabe? - Dios no existe. | |
| Fuente: El Cable Nro. 677 | |
miércoles, julio 09, 2008
Filman por primera vez la trayectoria de los electrones en átomos y moléculas
Filman por primera vez la trayectoria de los electrones en átomos y moléculas
Un flash láser ajustable a la escala del attosegundo ha permitido la proeza
Un flash láser ajustable a la escala del attosegundo ha permitido a un equipo internacional de científicos e ingenieros filmar la trayectoria de los electrones en los átomos y las moléculas, toda una proeza si se tiene en cuenta que un electrón necesita 140 attosegundos para dar una vuelta alrededor del núcleo de un átomo y que un attesegundo es la trillonésima parte de un segundo. El sistema empleado para este resultado es también una poderosa herramienta para numerosos laboratorios de todo el mundo en los campos de la química, las nanociencias y la nanoelectrónica. Por Vanessa Marsh.
Un equipo internacional de científicos ha descubierto como “fotografiar” la evolución de las nubes electrónicas tanto en un sólido como en una reacción química, así como en la electrónica molecular, según informan en un artículo aparecido en la revista Nature Physics.
Lo han conseguido usando un láser ajustable a la escala del attosegundo para filmar la trayectoria de los electrones en los átomos y las moléculas, más concretamente los orbitales atómicos o moleculares. Los orbitales moleculares son los orbitales (funciones matemáticas) que describen los estados que pueden tener los electrones en las moléculas. Los orbitales moleculares se construyen por combinación lineal de orbitales atómicos.
El láser permite producir flashes de luz de una gran brevedad y es a través de estos flashes que se puede seguir el movimiento de los electrones, que se efectúan en unos cientos de attosegundos. Un attosegundo tiene una duración de 10^-18 segundos (corresponde a la trillonésima parte de un segundo). Un electrón necesita 140 attosegundos para dar una vuelta alrededor del núcleo de un átomo.
Aunque, tal como explica el CNRS en un comunicado, ya en 2003 un equipo de científicos había demostrado la posibilidad de producir impulsos luminosos de 130 attosegundos haciendo interactuar un láser con un chorro de átomos, sin embargo no se había podido establecer un mecanismo que permitiera controlar el impulso luminoso, su duración e intensidad, ya que los pulsos de attosegundos son demasiado débiles para tomar imágenes claras.
Es posible
Lo que han conseguido ahora estos científicos es demostrar que se puede dar forma y controlar los impulsos ultracortos sustituyendo el chorro de átomos por un chorro de moléculas lineales, como por ejemplo gas carbónico.
Más concretamente, lo que han hecho es utilizar un primer láser para alinear las moléculas de gas, de tal manera que se pudiera controlar su orientación respecto al campo eléctrico de un segundo láser excitador. Este sistema es el que permite producir impulsos láseres a los que se les puede dar forma a voluntad, así como posicionarlos en el tiempo con una precisión extrema.
Este flash láser ajustable a la escala de attosegundos es el instrumento indispensable para la realización de “fotografías” de los orbitales electrónicos y sus posicionamientos, pero según sus creadores, es también una poderosa herramienta para numerosos laboratorios de todo el mundo en los campos de la química, las nanociencias y la nanoelectrónica.
Virtudes de los láseres
En un artículo publicado por el Saclay Institute of Matter and Radiation, los artífices de esta investigación explican que los láseres cubren una amplia gama de longitudes de onda y que los impulsos láser ofrecen una resolución temporal que permite observar las etapas de una reacción química.
Los impulsos láser ultra rápidos alcanzan hoy la gama de centenas de attosegundos, que es el tiempo asociado al movimiento de los átomos y los electrones. Aunque las investigaciones son en la actualidad intensas en este campo, la competencia es fuerte para conseguir un láser de frecuencia cada vez más elevada y una duración cada vez más corta.
Recientes experiencias, dicen estos autores, han verificado que es posible controlar y dar forma los impulsos de attosegundos, así como que cuando un láser infrarrojo intenso se focaliza en un chorro de gas atómico, induce dinámicas electrónicas ultrarrápidas a una escala de tiempo de subfemtosegundo. Un femtosegundo equivale a la milbillonésima parte de un segundo y es la fracción de tiempo más pequeña medida hasta ahora.
Lo han conseguido usando un láser ajustable a la escala del attosegundo para filmar la trayectoria de los electrones en los átomos y las moléculas, más concretamente los orbitales atómicos o moleculares. Los orbitales moleculares son los orbitales (funciones matemáticas) que describen los estados que pueden tener los electrones en las moléculas. Los orbitales moleculares se construyen por combinación lineal de orbitales atómicos.
El láser permite producir flashes de luz de una gran brevedad y es a través de estos flashes que se puede seguir el movimiento de los electrones, que se efectúan en unos cientos de attosegundos. Un attosegundo tiene una duración de 10^-18 segundos (corresponde a la trillonésima parte de un segundo). Un electrón necesita 140 attosegundos para dar una vuelta alrededor del núcleo de un átomo.
Aunque, tal como explica el CNRS en un comunicado, ya en 2003 un equipo de científicos había demostrado la posibilidad de producir impulsos luminosos de 130 attosegundos haciendo interactuar un láser con un chorro de átomos, sin embargo no se había podido establecer un mecanismo que permitiera controlar el impulso luminoso, su duración e intensidad, ya que los pulsos de attosegundos son demasiado débiles para tomar imágenes claras.
Es posible
Lo que han conseguido ahora estos científicos es demostrar que se puede dar forma y controlar los impulsos ultracortos sustituyendo el chorro de átomos por un chorro de moléculas lineales, como por ejemplo gas carbónico.
Más concretamente, lo que han hecho es utilizar un primer láser para alinear las moléculas de gas, de tal manera que se pudiera controlar su orientación respecto al campo eléctrico de un segundo láser excitador. Este sistema es el que permite producir impulsos láseres a los que se les puede dar forma a voluntad, así como posicionarlos en el tiempo con una precisión extrema.
Este flash láser ajustable a la escala de attosegundos es el instrumento indispensable para la realización de “fotografías” de los orbitales electrónicos y sus posicionamientos, pero según sus creadores, es también una poderosa herramienta para numerosos laboratorios de todo el mundo en los campos de la química, las nanociencias y la nanoelectrónica.
Virtudes de los láseres
En un artículo publicado por el Saclay Institute of Matter and Radiation, los artífices de esta investigación explican que los láseres cubren una amplia gama de longitudes de onda y que los impulsos láser ofrecen una resolución temporal que permite observar las etapas de una reacción química.
Los impulsos láser ultra rápidos alcanzan hoy la gama de centenas de attosegundos, que es el tiempo asociado al movimiento de los átomos y los electrones. Aunque las investigaciones son en la actualidad intensas en este campo, la competencia es fuerte para conseguir un láser de frecuencia cada vez más elevada y una duración cada vez más corta.
Recientes experiencias, dicen estos autores, han verificado que es posible controlar y dar forma los impulsos de attosegundos, así como que cuando un láser infrarrojo intenso se focaliza en un chorro de gas atómico, induce dinámicas electrónicas ultrarrápidas a una escala de tiempo de subfemtosegundo. Un femtosegundo equivale a la milbillonésima parte de un segundo y es la fracción de tiempo más pequeña medida hasta ahora.
Láseres ultrabreves
Gracias a estos descubrimientos, añaden, es posible emitir flashes de luz muy breves que cubren una amplia gama espectral. La duración de estos flashes puede alcanzar los 100 attosegundos, lo que permite los impulsos lumínicos más breves jamás realizados, y que han sido la base del resultado de este equipo internacional.
Aunque las posibilidades de controlar los impulsos generados por los átomos han sido hasta ahora limitados, estos autores explican que han podido comprobar que la generación de impulsos de pequeñas moléculas biatómicas (las que están formadas por dos átomos del mismo elemento químico) permite controlar la emisión láser en attosegundos porque provocan interferencias cuánticas que modulan la emisión en attosegundos.
Controlando la alineación de las moléculas con la ayuda de un primer láser menos intenso, es posible dar forma a los impulsos attosegundos emitidos, señalan estos autores. Estos impulsos podrían permitir en el futuro, añaden, efectuar un control coherente de los procesos atómicos y moleculares ultrarrápidos.
Los investigadores de este equipo proceden del Institut rayonnement matière de Saclay (CEA Iramis), con el que han colaborado cinco laboratorios de Inglaterra, Polonia y Francia.
Precedente sueco
Puede decirse que este resultado es el siguiente paso de un experimento anterior. El pasado febrero, un equipo sueco había conseguido por vez primera fotografiar un electrón, tal como informaron en un artículo aparecido en la Physical Review Letters. Hasta ese momento no se había podido fotografiar un electrón debido a que su extrema velocidad produce imágenes borrosas.
Para conseguir estas fotografías de electrones, este equipo se valió asimismo de destellos extremadamente cortos procedentes de una intensa luz láser. De esta forma descubrieron también, con la ayuda de un segundo láser, que se podía guiar el movimiento del electrón. Así pudieron captar una colisión entre un electrón y un átomo en una película.
Primero la fotografía de un electrón, luego de nubes electrónicas en movimiento… La capacidad de penetrar en los niveles más remotos de la materia crece a pasos agigantados en los laboratorios.
miércoles 09 Julio 2008
Vanessa Marsh
Comentario los pinguinos10
Muy importante, este tipo de investigación nos coloca en mejor condición para entender la dimensión y el concepto del tiempo y su relación relativista del espacio/tiempo ajustado a la longitud de onda.
Si observamos la espuma cuántica y sus claros/oscuros verdes vemos 6 ondas, desde el borde al centro, para arriba y para abajo y seguramente una dirección cuantificada del electrón que la imagen no indica, pero seguro gira de manera regular en una dirección. Entonces si esto es así hay concordancia con la teoría.
Tres dimensiones del E/T . Mientras que el electrón juega sus 9 estados de posibilidades en condiciones favorables de cuantización para llegar a 32 x 2 interacciones = 64 numero cuántico. Coincidente con 64 nodos completándose su recorrido de un espiral equi-angular de 85 grados que partió del centro desplegando 16 rayos espiras igualando el factor escalar.
64 nodos cuánticos dividido 6 ondas globales da un resultado igual a 10.666666 que si lo divido por las 2 interacciones locales nos da la mitad del resultado 5.3333333 efecto de un resultado continuo, coincidente con el concepto del movimiento continuo de Einstein del E/T
Ahora bien, Entonces estoy en condiciones de coincidir con Lee Smolin y entre otros que el concepto E/T 64 es discreto de movimiento continuo ligado a los 9 estados del electron, equivalente al tiempo perpetuo, este existió siempre y no muere nunca, pues el cero es abstracción de condición humana para ordenarnos.
64 discreto E/T dividido por 5.3333333 del movimiento continuo da una resultado, igualando a 12 de los 12 niveles de Energía de un átomo.
En tanto que 1.33 E de conservación x 4 partículas es igual a 5.3333333 continuo del movimiento.
64 E/T dividido por 4 partículas es igual a 16 factor escalar, equivalente a la densidad por compresión del E/T curvado en el vacío.
Pues 64 E/T discreto dividido por las (3) tres dimensiones con dirección cuantificada, va a tener un efecto, por lo tanto un resultado, este resultado es 21.33333 densidad del vació fondo del espiral, allí en el centro donde en la observación se ve blanca, la mal llamada materia oscura.
64 E/T discreto dividido por 9 estados del electrón equivalente ala tiempo perpetuo, nos da un resultado que dividido por el 100 por ciento del sistema arribamos al resultado de la densidad del hidrógeno 0.071
12 niveles de energía para una partícula masa, para dos interacciones locales igual a 24 equivalente a ala gravedad en el vacío.
32 posibilidades cuantificadas dividida 12 niveles E por 2 interacciones es igual a 1.3333 E
1.333333 E de conservación x 0.75 Energía relativista, igual a 1 equivalente al Hidrógeno.
1.33333 E de conservación por la condición de vació 0.25 vacío al centro observado = 0.33 E partícula
Por lo tanto, 1.3333 E de conservación dividido por la condición del vacío es igual a 5.333 continuo.
1/300 relación velocidad de luz en el vacío 16, es igual a 48
300.000 velocidad de la luz, menos el diferencia de la velocidad de la onda por masa 252000, nos da un retraso en la longitud de onda de 48.000 Km/s
Equivalente a la asociación entre lo local y lo global, respondiendo de modo relativista para un ajustado observador local que mira el universo macro desde adentro y la partícula micro desde afuera, coincidente con las dos miradas de las ondas arriba y abajo.
64 E/T DISCRETO DIVIDIDO 48 retraso longitud onda por gravedad igual a 1.33333333 multiplicado por 9 posibilidades del electrón equivalente al tiempo perpetuo es igual a12 niveles de Energía.
sábado, julio 05, 2008
Otra prueba para la Relatividad General
viernes 4 de julio de 2008
Otra prueba para la Relatividad General
Gracias a una configuración cósmica única, los astrónomos han medido un efecto predicho por la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein en la extremadamente fuerte gravedad de un par de estrellas de neutrones.
Científicos de la Universidad McGill usaron el Telescopio Robert Byrd en Green Bank para realizar un estudio de cuatro años de un sistema de estrellas distinto de lo conocido en el universo. El sistema es un par de estrellas de neutrones que se ven como púlsares que emiten ondas de radio.
"De los 1700 púlsares conocidos, éste es el único caso en que dos púlsares orbitan alrededor de cada uno", dice Rene Breton, de McGill. Además, el plano orbital de las estrellas está alineado casi perfectamente con su línea de visión a la Tierra. Esto causa que la señal de uno sea bloqueada o eclipsada al orbitar al otro.
"Esos eclipses son la clave para realizar las mediciones que nunca antes pudieron hacerse", dice Breton.
La teoría de 1915 de Einstein predice que en un sistema cerrado de dos objetos muy masivos, como las estrellas de neutrones, el tirón gravitacional de uno de los objetos debería causar un leve "bamboleo" o precesión, en el otro.
Estudios en otros púlsares en sistemas binarios han indicado que esto ocurre, pero no se pudieron realizar mediciones precisas de la cantidad de este movimiento.
Los eclipses permitieron a los astrónomos determinar la geometría del sistema binario y rastrear los cambios en la orientación del eje de rotación de uno de ellos.
El par de púlsares está a 1700 años luz de la Tierra. La distancia promedio entre los dos es de sólo el doble de la distancia de la Tierra a la Luna. Los dos se orbitan mutuamente en menos de dos horas y media.
"Un sistema como este, con dos objetos muy masivos muy cercanos el uno del otro, es precisamente el tipo de extremo 'laboratorio cósmico' necesario para poner a prueba la predicción de Einstein", dice Victoria Kaspi, líder del grupo de McGill.
"No es correcto decir que ahora hemos 'probado' la Relatividad General", dice Breton cautamente. "Sin embargo, hasta ahora, la teoría de Einstein ha pasado todas las pruebas que se han realizado, incluída la nuestra".
El trabajo fue publicado en la edición de Science del 4 de julio.
Fuentes y links relacionadosIn Unique Stellar Laboratory, Einstein's Theory Passes Strict, New Test
Relativistic Spin Precession in the Double Pulsar
Rene P. Breton, Victoria M. Kaspi, et al.
Science 4 July 2008: Vol. 321. No. 5885, pp. 104 - 107
DOI: 10.1126/science.1159295
viernes, julio 04, 2008
La Información Puede Escapar de los Agujeros Negros
Astrofísica
Muestran Cómo la Información Puede Escapar de los Agujeros Negros
4 de Julio de 2008.
Físicos de la Universidad Estatal de Pensilvania han propuesto un mecanismo por el que sería posible que se recuperase la información de los agujeros negros, esas regiones del espacio donde la gravedad es tan fuerte que, según la teoría de la relatividad general de Einstein, ni siquiera la luz puede escapar. Los resultados del equipo sientan las bases para acabar un debate de décadas de duración iniciado por el renombrado físico Stephen Hawking.
MenéameEn los años setenta, Stephen Hawking mostró que los agujeros negros se evaporan por procesos cuánticos; sin embargo, él afirmó que la información, como por ejemplo la identidad de la materia que es tragada por los agujeros negros, se pierde permanentemente. En su momento, la aseveración de Hawking amenazó con derribar la teoría de la mecánica cuántica, una de las más importantes de la física, dado que un principio fundamental de esa teoría es que la información no puede perderse.
La idea de Hawking fue generalmente aceptada por los físicos hasta finales de la década de 1990, cuando muchos empezaron a dudar de su veracidad. Incluso él renunció a la idea en el 2004. Sin embargo, hasta ahora nadie había podido proporcionar un mecanismo plausible de cómo la información podría escapar de un agujero negro. Un equipo de físicos dirigido por Abhay Ashtekar, director del Instituto para la Gravitación y el Cosmos de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha descubierto ese mecanismo.
El análisis de Hawking sugirió que al final de la vida de un agujero negro, incluso después de que se ha evaporado por completo, se deja atrás una singularidad, o un borde final del espacio-tiempo, y esta singularidad actúa como un sumidero para la información, que se vuelve irrecuperable.
Pero Ashtekar y sus colaboradores Victor Taveras (de la Universidad Estatal de Pensilvania) y Madhavan Varadarajan (del Instituto Raman de Investigación, en la India), sugieren que las singularidades no existen en el mundo real. La información parece estar perdida porque sólo se tiene en cuenta una pequeña parte del espacio-tiempo en el ámbito de la mecánica cuántica. Una vez que se considera la gravedad cuántica, entonces el espacio-tiempo se hace mucho más grande y hay espacio para que la información reaparezca en el futuro distante en el otro lado de lo que se pensó inicialmente que era el fin del espacio-tiempo.
Según Ashtekar, el espacio-tiempo no es un continuo como han creído los físicos, sino que en realidad está formado por bloques individuales de construcción, de modo parecido a cómo un pedazo de tejido parece ser continuo pero de hecho está formado por hilos individuales entrelazados.
Información adicional en:
jueves, julio 03, 2008
La energía oscura es más densa en el Sistema Solar
La energía oscura es más densa en el Sistema Solar
Aunque las teorías acerca de la materia oscura son recientes, podemos decir que ya vamos entendiendo lo que constituye el 23% de nuestro Universo. Nuestra propia galaxia está envuelta por un halo de materia oscura que se añade a su masa
Un artículo reciente acerca de materia oscura cercana a nuestra casa, justo aquí en nuestro Sistema Solar, revela que es más densa y masiva que el halo galáctico.
La energía oscura es algo bastante raro. No emite luz, tiene masa e interactúa gravitatoriamente con la "materia normal", la materia de la que estamos compuestos nosotros, las estrellas y nuestro planeta. Al igual que la materia normal, se agrupa por atracción gravitacional; encontramos más materia oscura cerca de las galaxias que en los vastos espacios entre ellas.
La materia oscura no está lejos de la Vía Láctea, ni siquiera en otra parte del universo; simplemente está aquí, en nuestro Sistema Solar. En un artículo reciente publicado en el Physical Review D, Ethan Siegel y Xiaoying Xu de la Universidad de Arizona analizaron la distribución de la materia oscura en nuestro Sistema Solar, y hallaron que la masa de la materia oscura supera en 300 veces la media de la del halo galáctico, y la densidad es 16.000 veces más alta que la materia oscura de fondo.
A través de la historia del Sistema Solar, Xu y Siegel calculan que se han capturado 1,07 x 10^20 kg de materia oscura, o alrededor de 0,0018% de la masa de la Tierra. Para tener una idea de lo que representa este número, la masa de Ceres, el cuerpo más grande del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, tiene sólo 9 veces esta cantidad.
Siegel y Xu calcularon cuánta materia oscura ha cogido el Sistema Solar en sus 4.500 millones de años modelando la composición del halo de materia oscura de fondo en la órbita del Sistema Solar alrededor de la galaxia, y calculando cuánta materia oscura quedaría atrapada en el Sistema Solar conforme se mueve a través del halo. De modo que hicieron los cálculos para el Sol y cada uno de los 8 planetas por separado, obteniendo las distribuciones de la materia del Sistema Solar, así como de la cantidad de masa total capturada.
La materia oscura no está distribuida uniformemente en el Sistema Solar. Algunos planetas tienen más materia oscura a su alrededor que otros, dependiendo de dónde estén. Abajo se muestra la densidad de distribución de la materia oscura en el Sistema Solar:
¿Cómo interactúa la materia oscura local en el Sistema Solar? Bien, no tiene un gran efecto en las órbitas de los planetas, ni desacelera significativamente al Sistema Solar en su órbita alrededor del centro galáctico.
"Las órbitas planetarias, si hubiera suficiente materia oscura presente, precederían el perihelio más rápido que si no hubiera materia oscura. La cantidad de materia oscura permitida para estas observaciones es considerablemente mayor que el que he predicho. Los errores en las medidas de la presesión del perihelio están en unidades de centésimas de segundos de arco por siglo".
Incluso asumiendo el caso más extremo, el Sistema Solar capturaría 10^20 kg de materia oscura que desaceleraría al Sistema Solar 20 microsegundos en toda su vida, tal y como explica Ethan Siegel.
Y sintiéndolo mucho, el misterio de la anomalía de la Pioneer no va a ser resuelto gracias a esta revelación, así como la masa capturada de materia oscura no es suficiente para explicar los raros movimientos de la sonda.
El descubrimiento de una densidad y masa mayores de materia oscura en nuestra vecindad podría ayudar en el estudio y detección de la materia oscura.
"Nuestra determinación sobre la distribución de densidad y velocidad de la materia oscura local son de una gran importancia para experimentos de detección directa. Los cálculos más recientes llevados a cabo asumen que las proporciones de materia oscura en la localización del Sol se derivan directamente del halo galáctico. Por comparación, vemos que los experimentos terrestres deberían considerar un componente de materia oscura con una densidad 16.000 veces más alta que la densidad del halo de fondo", dijeron Xu y Siegel.
Fuente: AstroWeb. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard
Más información:Más noticias de Ciencia en Axxón
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martes, julio 01, 2008
pistas de un universo fractal
sábado 28 de junio de 2008
Mapa de galaxias da pistas de un universo fractal
¿Está ordenada la materia en el universo en un patrón fractal? Un nuevo estudio de casi un millón de galaxias sugiere que así es, aunque no hay teorías aceptadas para explicar porqué sería así.
Los cosmólogos están tratando de reconstruir la historia entera del universo, a través de algunas preciosas pistas sobre las que trabajar. Una de ellas es la distribución de la materia a través del espacio, que ha sido ordenada por 14 mil millones de años de competencia entre la gravedad y la expansión cósmica.
Hay mucho en juego: si hay un patrón en la distribución de la materia, éste codifica los secretos del universo, y la distribución de la materia se ha convertido en fuente de apasionados debates entre aquellos que dicen que la distribución es suave y homogénea y los que dicen que es jerárquicamente estructurada y agrupada, como un fractal.
Casi todos los físicos acuerdan que en escalas relativamente pequeñas la distribución es de tipo fractal: cientos de miles de millones de estrellas agrupadas juntas para formar galaxias, galaxias agrupadas para formar cúmulos, y cúmulos que forman supercúmulos.
El punto en discusión es lo que ocurre a grandes escalas. De acuerdo a los físicos, esta agrupación de muñecas rusas termina a grandes escalas y el universo se vuelve homogéneo.
Pero un pequeño grupo de físicos, que incluye a Francesco Sylos Labini del Centro Enrico Fermi en Roma y Luciano Pietronero de la Universidad de Roma, argumentan que los datos muestran lo opuesto: el universo continúa mostrándose fractal, tan lejos como nuestros telescopios pueden ver.
Mapas 3D
Los mejores datos para buscar la distribución de las galaxias viene del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que está construyendo el mayor mapa 3D del universo. Cuando se complete, mapeará las posiciones de casi un millón de galaxias y cuásares.
Cuando los datos del SDSS se publicaron en 2004, los físicos David Hogg de la Universidad de Nueva York y Daniel Eisenstein de la Unviersidad de Arizona, publicaron un análisis de 55.000 galaxias rojas luminosas, sugiriendo que el patrón fractal se suavizaba a escalas mayores a 200 millones de años luz.
Pero Sylos Labini y Pietronero no estaban convencidos. Ellos creían que la aparente suavidad era un ilusión causada por las débiles estadísticas:la homogeneidad parecía ocurrir a las mayores escalas que el sondeo era capaz de estudiar. Sólo un mapa mayor podría resolver el debate.
Ahora, el SDSS ya reveló su sexta ronda de datos, que determina la localización de cerca de 800.000 galaxias y 100.000 cuásares.
Grandes escalas
De acuerdo a su último paper, que ha sido enviado a Nature Physics, Sylos Labini y Pietronero, junto con los físicos Nikolay Vasilyev y Yurij Baryshev de la Universidad del San Petersburgo en Rusia, argumentan que los nuevos datos muestran que las galaxias exhiben un patrón explícitamente fractal hasta una escala de 100 millones de años luz.
Y dicen que si el universo se vuelve homogéneo en cierto punto, debe ser a una escala mayor que los 300 millons de años luz. Eso es así, porque, incluso a esa escala, continúan observando grandes fluctuaciones, un cúmulo aquí, un vacío allá, en la distribución de la materia.
La mayoría de los cosmólogos intrepreta esas fluctuaciones como si fueran no más significativas que pequeñas olas en la superficie del mar, pero Sylos Labini y sus colegas dicen que son más parecidas a tsunamis.
Sin modelo
El problema que instala la posible fractalidad del universo a gran escala es que socava el modelo estándar de la cosmología. De acuerdo a la aceptada historia de evolución cósmica, simplemente no ha habido suficiente tiempo desde el big bang, hace 14 mil millones de años, para que la gravedad construyera tan grandes estructuras.
Más aún, la sugerencia de que la distribución es homogénea ha permitido a los cosmólogos modelar el universo con bastante simplicidad usando la teoría general de la relatividad de Einstein, que relaciona la forma del espacio a la distribución de la materia.
Modelar un universo fractal con la relatividad general es posible en teoría, pero en realidad sería muy complicado. Eso dejaría a los cosmólogos sin un modelo que trabajar, como acróbatas sin red.
Radiación reliquia
Para apoyar la suposición de la homogeneidad, los cosmólogos apuntan a la suavidad del fondo de radiación de microondas (CMB), radiación reliquia del universo primitivo. El CMB es perfectamente uniforme hasta una parte en 100.000, sugiriendo que el universo temprano era casi homogéneo.
"La imagen estándar de un universo homogéneo a grandes escalas se sostiene muy bien al ser testeado con las observaciones de muy larga escala como aquellas que mapean la radiación del fondo cósmico, rayos-X y radio galaxias", dice el físico Neil Turok de la Universidad de Cambridge. Y agrega:"Si las observaciones de galaxias en sondeos ópticos no acuerdan, podría haber un número de posibles explicaciones, sin recurrir a un universo extremadamente no homogéneo, fractal".
¿Ilusión óptica?
Pero inferir la distribución de la materia del CMB no es siempre simple. Los mapas muestran una distribución 3D proyectada en una superficie 2D, y es posible para una distribución 3D agrupada, aparecer suave al ser proyectada en 2D. Lo mismo es cierto en el fondo de rayos-X, que aparece homogéneo en dos dimensiones. Finalmente, usar galaxias que son brillantes a longitudes de onda de radio también es problemático, ya que es difícil medir sus distancias con precisión suficiente para determinar sus posiciones en 3D.
¿Qué podría producir un patrón fractal en sondeos de galaxias como el Sloan? Parte del agrupamiento puede ser una especie de ilusión óptica conocida como el efecto de ojo de buey, dice Adrian Melott de la Universidad de Kansas.
Eso es porque las galaxias cercanas se acercan unas a otras debido a su mutua atracción gravitatoria, incluso con el universo expandiéndose. El movimiento puede realzar la aparente agrupación de materia en sondeos como Sloan, dado que esos sondeos dependen de mediciones de las velocidades de las galaxias para determinar su distancia a la Tierra.
La apuesta
Pero de acuerdo a su paper, el equipo de Sylos Labini dice que ese efecto es sólo relevante a muy pequeñas escalas, cerca de 16 millones de años luz y menos, y no tiene influencia en el agrupamiento a las grandes escalas en discusión.
Melott no está de acuerdo, ya que se magnificarían los agrupamientos a cualquier escala. Pero añade que el efecto sólo realza estructuras que ya existen.
¿Qué hay en juego si el universo fuera fractal a grandes escalas? Además de un replanteo radical de las leyes e historia del cosmos, los investigadores pusieron algo más terrenal en juego.
Más de una década atrás, Sylos Labini y Pietronero realizaron una apuesta con el físico Marc Davis de la Universidad de California. La apuesta, arbitrada por Turok, sostiene que si la distribución de materia fuera fractal más allá de escalas de aproximadamente 50 millones de años luz, Davis le debería a los físicos italianos una caja de vinos de California.Si fuera a la inversa, Davis recibiría una caja de vinos italianos, que algunos dirían es un mejor acuerdo.
Turok todavía tiene que declarar un ganador.
Fuentes y links relacionadosGalaxy map hints at fractal universe, por Amanda Gefter en NewScientist.
The large scale inhomogeneity of the galaxy distribution
Francesco Sylos Labini, Nikolay L. Vasilyev, Luciano Pietronero, Yurij V. Baryshev
arXiv:0805.1132v1
lunes, junio 16, 2008
La Creación de Cenosferas en el Impacto Asteroidal de Hace 65 Millones de Años
Geología
La Creación de Cenosferas en el Impacto Asteroidal de Hace 65 Millones de Años
16 de Junio de 2008.
El asteroide que se supone exterminó a los dinosaurios, golpeó la Tierra con tal fuerza que se produjo una licuación de carbono en las profundidades de la corteza terrestre. El carbono líquido subió vertiginosamente y formó minúsculas partículas de forma esférica, que, transportadas por el aire, acabaron cayendo por doquier en el planeta, según un estudio hecho por científicos de EE.UU., el Reino Unido, Italia y Nueva Zelanda.MenéameLas partículas, conocidas por los geólogos como cenosferas de carbono, no se pueden formar por medio de la combustión de materiales vegetales, lo cual contradice una hipótesis según la cual las partículas son los restos carbonizados de una Tierra incendiada. Si se confirma, el descubrimiento indicaría que las circunstancias medioambientales que acompañaron al evento de la extinción de hace 65 millones de años fueron un poco menos dramáticas que lo previamente estimado.
Los cenosferas de carbono se depositaron hace 65 millones de años al lado de una delgada capa de iridio, un elemento que se encuentra con mayor probabilidad en los asteroides del Sistema Solar que en la corteza terrestre. Como la capa de iridio, las cenosferas de carbono aparentemente son comunes. Se han encontrado en Canadá, España, Dinamarca y Nueva Zelanda.
Algunos geólogos habían pensado que todas las partículas de carbono resultado del impacto eran cenizas procedentes de los incendios forestales desencadenados a escala global, pero la presente investigación contradice fuertemente esa hipótesis.
En el nuevo estudio, los científicos concluyeron que las cenosferas pudieron crearse por un proceso diferente, la pulverización violenta de la corteza terrestre rica en carbono.
Los científicos examinaron muestras de rocas de ocho ubicaciones marinas en Nueva Zelanda, Italia, Dinamarca y España. También examinaron las partículas ricas en carbono de cinco emplazamientos no marinos en EE.UU. y Canadá. Por medio de subsiguientes análisis químicos y microscópicos, los investigadores concluyeron que las partículas eran cenosferas de carbono.
Los científicos también encontraron que cuanto más alejados del cráter de Chicxulub (el punto de impacto del asteroide) estaban los lugares de los que se tomaban las muestras, más pequeñas tendían a ser las cenosferas. Esa observación concuerda con la expectativa de que las partículas fueron producidas por el impacto del asteroide, ya que una vez que se arrojan por las alturas, las más pesadas deben caer más pronto (y viajar distancias más cortas) que las partículas más ligeras.
Información adicional en:
Dudas sobre la formación de la tierra
Geofísica
Dudas Sobre una Teoría Muy Aceptada Acerca de la Formación de la Tierra
16 de Junio de 2008.
Un nuevo estudio pone en tela de juicio tres décadas de sabiduría convencional acerca de algunos procesos físicos que ayudaron a conformar la Tierra del modo en que la conocemos actualmente.MenéameLas conclusiones de este estudio desafían a la ampliamente aceptada teoría que sugiere que toda el agua, así como muchos elementos siderófilos, fueron añadidos al planeta en una fase ya avanzada de su formación. La agregación se llevó a cabo por el impacto de cometas, meteoritos u otros cuerpos.
Durante 30 años, esta hipótesis había sido el paradigma dominante para entender la historia temprana del planeta y el origen primordial de la propia especia humana. Con este nuevo estudio, los científicos sugieren que esta hipótesis puede no ser la única manera de explicar la presencia de ciertos elementos en la corteza y el manto terrestres.
Es un hecho conocido que la Tierra posee un núcleo rico en hierro que retiene aproximadamente una tercera parte de su masa total. Rodeando al núcleo hay un manto rocoso que equivale a casi las dos terceras partes restantes. La delgada corteza en la superficie completa la suma.
Según esa teoría ampliamente aceptada, la mayoría de los elementos siderófilos originales (tales como oro, platino, paladio e iridio, que se asocian rápidamente al hierro) habrían sido concentrados en el núcleo durante decenas de millones de años, siendo así retirados del manto y la corteza. De este modo, las cantidades de elementos siderófilos que observamos hoy, deberían haber sido suministradas después de la formación del núcleo, y por un bombardeo meteorítico subsiguiente. Éste habría traído también agua, carbono y otros materiales esenciales para la vida, los océanos y la atmósfera.
Para comprobar esta hipótesis, Munir Humayun, geoquímico del departamento de Ciencias Geológicas de la Universidad Estatal de Florida, y sus colegas de la NASA Kevin Righter y Lisa Danielson, realizaron una serie de experimentos en los cuales expusieron muestras de roca que contenían paladio, a condiciones extremas de presión y temperatura similares a las encontradas a más de 500 kilómetros de profundidad. Después, se midió la distribución de paladio en cada muestra.
A las mayores presiones y temperaturas se descubrió que el paladio tenía las mismas proporciones relativas entre roca y metal que las observadas en la naturaleza. En otras palabras, la distribución de paladio y otros elementos siderófilos en el manto terrestre puede explicarse por mecanismos distintos al del bombardeo meteorítico de millones de años.
Este trabajo tendrá consecuencias importantes sobre el modo en que los geólogos consideran la formación del núcleo, la relación manto-núcleo y el bombardeo meteorítico en la historia temprana de la Tierra. Podría también llevar a los biólogos a replantearse los orígenes de la vida en nuestro planeta.
Información adicional en:
domingo, mayo 25, 2008
“Fotografiada” la energía oscura con gran detalle
Publicado por Kanijo el 24 May 2008 a las 05:18 pm
“Fotografiada” la energía oscura con gran detalle
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| Superhuecos de espacio vacío (azul) y supercúmulos de galaxias (rojo) estaban ligeramente más fríos o calientes, respectivamente, de lo esperado en los mapas del fondo de microondas cósmic debido a la energía oscura (Ilustración: Granett/Neyrinck/Szapudi/NASA/SDSS) |
Algunos habían esperado que tal vez se tratara tal vez de sólo una ilusión. Pero parece que la energía oscura es real y ha venido para quedarse, dado que los astrónomos han “fotografiado” a la misteriosa entidad en acción.
En 1998, los astrónomos encontraron que las supernovas lejanas eran más tenues, y por lo tanto estaban más alejadas, de lo esperado. Esto sugirió que la expansión del universo estaba acelerándose – y se nombró a la “energía oscura” como el culpable.
Desde entonces, los astrónomos han fallado al tratar de explicar lo que realmente es la energía oscura – llevando a algunos a especular que podría no existir en absoluto. Algunos han afirmado que la desigual distribución de materia en el universo podría distorsionar nuestras medidas de la distancia a las supernovas, engañándonos y llevándonos a pensar que están más alejadas de lo que en realidad están.
Para encontrar una comprobación independiente de la existencia de la energía oscura, István Szapudi de la Universidad de Hawai en Honolulu, Estados Unidos, y sus colegas se giraron hacia el fondo de microondas cósmico (CMB) – los vestigios de radiación dejados por el Big Bang. Mapas detallados del CMB muestran puntos calientes y fríos que reflejan variaciones en la densidad de los inicios del universo.
Cuando se propuso la energía oscura, los astrónomos se dieron cuenta de que debería crear irregularidades de temperatura adicionales en el mapa.
Este efecto extra de la energía oscura se genera debido a que la temperatura de un fotón que vuela a toda velocidad cruzando l universo puede cambiar dependiendo de si ha pasado a través de una región de densa en materia o una escasa.
Pozo poco profundo
Un fotón gana energía cuando entra en una región densa con gravedad aumentada – tal como un cúmulo galáctico – como si estuviese cayendo en un pozo. Cuando abandona el cúmulo sale de nuevo del pozo gravitatorio y pierde energía.
En un universo sin energía oscura, la energía ganada y perdida durante el viaje sería igual y se cancelaría. Pero en la presencia de energía oscura, el universo se expande lo bastante rápido como para alargar el pozo gravitatorio mientras el fotón aún está dentro. Esto hace al pozo menos profundo y más fácil la salida del fotón.
Eso significa que un fotón que viaje a través de un cúmulo gana más energía de la que pierde, dándole un pequeño empujón energético de tal forma que crea un punto más caliente de lo que se esperaría en las imágenes del CMB. De forma similar, un fotón que haya pasado a través de un vacío dejaría un punto frío.
Es difícil detectar este efecto debido a que la energía oscura sólo da un ligero empujón a la temperatura, el cual es fácilmente encubierto por las variaciones normales de temperatura en el CMB, dice Szapudi.
Densidad extrema
Para sortear esto, su equipo observó regiones de densidad extremadamente alta y extremadamente baja, donde se esperaría ver los mayores efectos.
Usando datos de la Investigación Digital del Cielo Sloan, escogieron unos 3000 supercúmulos de galaxias y 500 “superhuecos” de espacio relativamente vacío, y encontraron que las regiones efectivamente coincidían con los puntos calientes y fríos del CMB.
Otros equipos han informado de signos de este efecto en el pasado, pero han estado abiertas a explicaciones alternativas, dice Szapudi. Por contra, sus cálculos sugieren que hay menos de una posibilidad entre 200 000 de que las coincidencias que vio su equipo se deban a otra cosa que no sea la energía oscura.
“Hemos mostrado la huella en el CMB de la energía oscura”, dice Szapudi. “En este sentido, hemos tomado una fotografía de la energía oscura”.
Las conclusiones deberían descartar cualquier idea de que la energía oscura es una ilusión, dice. “En realidad hemos atacado la cuestión de la energía oscura desde una forma distinta a partir de las medidas de supernovas. Es difícil argumentar que una ilusión pueda ser responsable de este efecto”.
Espacio curvado
Thomas Buchert de la Universidad de Lyon en Francia, uno de los físicos que sugirió que la energía oscura puede ser una ilusión, está impresionado por la minuciosidad del trabajo de Szapudi. “La gente ha debatido sobre este efecto, pero esta es la primera señal verdaderamente reveladora”, dice.
No obstante, Buchert no está listo para abandonar aún las alternativas a la energía oscura. Apunta que un efecto similar podría estar producido su el espacio estuviese significativamente curvado alrededor de los vacíos y cúmulos – algo que normalmente no se tiene en cuenta en los cálculos estándar.
También apunta que el equipo de Szapudi observó un efecto de temperatura que era mayor que el esperado de la energía oscura. “Esto podría ser una pista d que algo podría estar pasando que merece la pena ser investigado”, dice.
Autor: Zeeya Merali
Fecha Original: 23 de mayo d 2008
Enlace Original
domingo, mayo 18, 2008
2008/04/26
Gravedad cuántica, continuando la revolución de Einstein
La llamada gravedad cuántica trata de fundir en una sola las dos teorías físicas más soberbias con las que contamos, la relatividad general y la mecánica cuántica, que en el estado actual de nuestro conocimiento parecen incompatibles. Su estudio, ahora mismo, es en algunos aspectos análogo a la física de hace cien años, cuando se creía en los átomos, pero se ignaraban los detalles de su estructura. A pesar de ello, Boltzmann, Einstein y otros pudieron comprender muchas cosas sobre la materia utilizando únicamente el hecho de que estaba compuesta por átomos. Sin conocer nada más que su tamaño aproximado fueron incluso capaces de realizar predicciones de efectos observables.
De forma parecida se han podido derivar resultados importantes a partir de modelos sencillos basados en tres principios que suponemos básicos: que el espacio es "emergente", no fundamental, que la descripción más esencial debe ser "discreta" (no continua) y que esta descripción supone "causalidad" de una forma fundamental, es decir, que las relaciones causales pueden determinar la propia geometría del espacio-tiempo.
Cuando se dice que el espacio es emergente y no fundamental, se quiere decir que el continuo del espacio es una ilusión y que, del mismo modo que la materia está compuesta de átomos, el espacio emerge como una aproximación de alguna entidad formada por elementos esenciales discretos. Pero las ideas sobre el espacio o sobre el espacio-tiempo son mucho más radicales todavía. Desde la relatividad general sabemos que el espacio-tiempo no es la entidad absoluta e inamovible que siempre se había creído y que su esencia está ligada a la de la matería-energía, de manera que en las proximidades de una gran masa se deforma como una membrana lo haría por la acción de un peso. Esta geometría del espacio-tiempo, ligada a la materia-energía indica a los rayos de luz como propagarse (el camino más corto) pues nada puede viajar más rápido que la luz, y una vez conocemos cómo se propaga ésta, podemos determinar qué acontecimientos pueden haber causado otro acontecimiento concreto, de lo que se deduce que la geometría del espacio-tiempo contiene información de cuáles son los acontecimientos que pueden causar otros y de cuáles son estos últimos. Es lo que llamamos la estructura causal del espacio-tiempo.
En el ámbito de la gravedad cuántica se cree que en realidad ocurre al contrario de lo que parece, es decir que son las relaciones causales las que deben determinar la geometría del espacio-tiempo. Se cree que la propia causalidad es lo fundamental y significativo incluso a un nivel donde la noción del espacio haya desaparecido. La idea fundamental es que la geometría de espacio-tiempo está compuesta por una gran cantidad de bloques o ladrillos apilados, cada uno de los cuales representa un sencillo proceso causal. Las reglas que gobiernan cómo se apilan los bloques son sencillas y también una sencilla fórmula proporciona la probabilidad mecánico-cuántica para cada uno de estos modelos de un espacio-tiempo cuántico.
Una de las reglas que se imponen es que cada espacio-tiempo cuántico tiene que entenderse como una secuencia de espacios posibles que se suceden los unos a los otros, igual que los tic-tacs de un reloj universal. La coordenada temporal es arbitraria, igual que sucede en la relatividad general, pero el hecho de que la historia del mundo pueda ser vista como una sucesión de geometrías que se suceden las unas a las otras no lo es. Con esta restricción y unas sencillas reglas, ya se han conseguido pruebas de que el espacio-tiempo clásico emerge de un simple juego de construcción a partir de un mundo puramente cuántico fundamentado tan sólo en lo discreto y en la causalidad.
La gravedad cuántica supondrá la completa reformulación del espacio y del tiempo, y nos dará una nueva mirada sobre lo fundamental y lo accesorio en la propia esencia de las cosas.
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