Martin Rees: «Nuestro Big Bang no es más que una isla de espacio tiempo en un archipiélago cósmico mucho mayor»

El astrónomo británico asegura que «en diez o veinte años sabremos, por fin, cómo empezó la vida».

Fue presidente de la Royal Society de Londres y rector del prestigioso Trinity College de la capital británica. Hoy, a sus 72 años, es el Astrónomo Real de Gran Bretaña. Científico brillante y pensador atrevido, Rees ha marcado muchas de las líneas de investigación y pensamiento de la Cosmología actual. Es firme defensor de la vida extraterrestre, de la existencia de Universos paralelos y de la idea de que el siguiente paso evolutivo del hombre pasa por la genética y las máquinas.Martin Rees ha pasado por Madrid para clausurar el ciclo de conferencias “La ciencia del cosmos, la Ciencia en el Cosmos”, organizado por la Fundación BBVA. Días antes de su llegada, concedió a ABC esta entrevista telefónica.
- ¿Cree que llegaremos algún día a comprender el Universo?
- La complejidad crece, y las sorpresas también a medida que aprendemos nuevas cosas. Hay cuestiones que hace treinta años no estaban nada claras y que ahora conocemos, como las enormes macroestructuras en las que se agrupan las galaxias y los cúmulos de galaxias. Pero eso abre la cuestión de cómo toda esa complejidad pudo surgir de la simpleza del Big Bang, hace 13.700 millones de años.

- Es decir, que cuanto más aprendemos más cuestiones nuevas aparecen por resolver…

- Sí, definitivamente es así.

- ¿Cuál es la importancia del reciente descubrimiento de ondas gravitacionales?

- Es una pista más sobre lo que sucedió al principio del Universo. Hasta que se confirmó el hallazgo, había una cierta controversia al respecto. Ahora podemos echar un vistazo directo a las fuerzas que actuaban cuando el Universo entero no era mayor que una pelota de tenis.

- ¿Cuál es la situación al respecto de la materia oscura? ¿Lograremos verla algún día?

- Sí. Creo que en los próximos años averiguaremos en qué consiste la materia oscura, y su influencia en la formación de las galaxias. Sabemos ya que la estructura actual que muestran las galaxias no sería posible sin la existencia de materia oscura. Pero no está lejos el día en que podamos detectarla directamente. Pensamos que la materia oscura está formada por enjambres de partículas supervivirntes del Big Bang, y que han logrado no ser detectadas hasta ahora porque no tienen carga eléctrica y por tanto no interactúan con la materia ordinaria. Solo la detectamos por la gravedad que ejercen sobre la materia que sí podemos ver.

- Y sobre la energía oscura, la fuerza responsable de que el Universo se expanda cada vez más deprisa ¿También se siente igual de optimista?

- No. Soy mucho más pesimista sobre las perspectivas que tenemos de comprender la energía oscura. Para eso habrá que esperar a que se produzcan nuevos y revolucionarios descubrimientos sobre la naturaleza misma del espacio. La energía oscura es una propiedad intrínseca del espacio vacío. Y, como la gravedad, es más fuerte cuanto mayor sea la escala que consideremos.

- Usted ha dicho que la energía oscura es importante para el futuro del Universo, pero que no influyó demasiado en su pasado.

- Sí, es correcto.

- ¿Por qué?

- Porque hay una cantidad infima de energía oscura en una porción pequeña de espacio vacío. Y en el pasado, al principio, el Universo estaba muy comprimido y era muy pequeño. A medida que el Universo fue creciendo, la energía oscura se fue haciendo más y más fuerte, y en el futuro cada vez lo será más.

- Por qué no podemos sentir los efectos de la energía oscura dentro de las galaxias y de los cúmulos de galaxias?

- Porque a nivel local, donde abunda la materia, como en las galaxias, la energía oscura es mucho menos fuerte que la gravedad. Pero a gran escala la cosa cambia, y la energía oscura se vuelve dominante. A escala cósmica, la atracción gravitacional es ampliamente superada por esa fuerza misteriosa que subyace en el espacio vacío y que empuja a las galaxias a alejarse unas de otras.

- La energía oscura irá alejando, cada vez más deprisa, a las galaxias las unas de las otras. ¿Nos espera realmente un futuro frío y oscuro en el que ya no podamos ver ninguna galaxia?

- Sí, la mayoría de las predicciones indican que si la energía oscura sigue actuando como hasta ahora, la materia se irá distanciando cada vez más, diluyéndose en un Universo cada vez más grande, oscuro y frío. Casi todas las galaxias que podemos ver hoy se irán alejando cada vez más hasta desaparecer por completo de nuestra vista. Solo nuestra propia galaxia, Andrómeda y algunos vecinos muy próximos se quedarán dentro de nuestro alcance visual.

- Sería posible que, de algún modo, la energía oscura se fuera ralentizando, o incluso invirtiendo su tendencia actual?

- Es una posibilidad interesante, pero nada indica que vaya a ser así.

- La Cosmología y la Física de partículas son dos caras de una misma realidad y están íntimamente conectadas. ¿Puede explicar esta conexión?

- Bueno, no podríamos comprender el Universo, ni su origen, sin la Física de partículas. Y para comprender las estrellas, es necesario comprender la Física nuclear. Lo mismo sucede con la materia oscura. Nosotros sabemos ya cómo son los átomos, pero debemos

«El ser humano en un par de siglos no será igual al actual»

comprender aún cómo de la simplicidad del principio, cuando sólo había hidrógeno y helio, hemos podido llegar a la complejidad y variedad actuales. Sabemos que los átomos de los demás elementos se fueron formando dentro de las estrellas y que pasaron al medio espacial cuando esas estrellas explotaron, para formar nuevas generaciones de estrellas más complejas. Pero no sabemos aún de qué forma, ni cómo, todo esto comenzó. No sabemos por qué, en un momento determinado, el Universo hizo “bang”.

- Y luego está la materia oscura…

- Si. Y resulta que es cinco veces más abundante que la materia ordinaria de la que están hechas las galaxias y las estrellas. Hace tiempo que logramos reconciliarnos con la idea post copernicana de que la Tierra no ocupa un lugar privilegiado ni central en el Universo. Pero la cosa va más allá y nuestro estatus cósmico está sufriendo otro varapalo. El “chauvinismo de las partículas” tiene que acabar. Porque resulta que no estamos hechos de la materia dominante del Universo. Nosotros, las estrellas y todas las galaxias que podemos ver son solo restos de sedimentos en el cosmos. Entidades muy diferentes, y aún desconocidas, controlan su forma y estructura presente y determinarán también cuál será su destino.

- Y hablando del Big Bang, ¿Cree usted que sólo hubo uno o que pudo haber muchos más? Y si es así, esos otros Universos surgidos de esos big bangs estarían gobernados por las mismas leyes físicas que el nuestro?

- El hecho de que haya habido uno o múltiples Big Bangs es una de las cuestiones que estamos intentando dilucidar. Al principio de nuestro Universo, una serie de fluctuaciones muy concretas y precisas dieron lugar, precisamente, a este Universo en concreto.

- ¿Y cree usted que pudo haber más de un Big Bang y que hay, por lo tanto, más de un Universo?

- Muchos físicos creen que podría haber un gran número de estados de vacío diferentes, es decir, escenarios diferentes que generarían Físicas diferentes. Si tienen razón, lo que nosotros llamamos “leyes de la Naturaleza” podrían ser solo las leyes locales que gobiernan el escenario en el que nosotros vivimos, pero que no rigen en cualquiera de los demás escenarios. Yo estoy de acuerdo con estas ideas y creo que es muy probable que “nuestro” Big Bang no sea más que una isla de espacio tiempo en un archipiélago cósmico mucho más grande.

- ¿Sería posible obtener alguna clase de pista que delate la existencia de estos otros Universos?

- Pistas directas no, pero sí predicciones de la Física que son compatibles con la existencia de otros Universos diferentes al nuestro. Es, además, muy probable que en algunas décadas logremos tener una respuesta más concreta.

- ¿Cree posible la vida más allá de la Tierra?

- Esa es otra de las cuestiones fundamentales. Desde hace un par de décadas se han venido descubriendo miles de planetas alrededor de otras estrellas. Pensemos que, solo en nuestra galaxia, hay más de cien mil millones de estrellas, y que muchas de ellas tienen sus propios planetas. No comprendemos aún cómo empezó la vida, pero resulta lógico pensar que si hay vida aquí, en la Tierra, también en algún otro de los cientos de miles de millones de planetas de nuestra galaxia debería haberla. O en los cientos de miles de millones de planetas de los billones de galaxias que hay además de la nuestra… Creo que en diez o veinte años sabremos, por fin, cómo empezó la vida, y tendremos también una nueva generación de telescopios capaces de penetrar en las atmósferas de esos planetas y decirnos con seguridad en cuales de ellos hay vida.

- Piensa usted que la vida es solo un accidente único o que es, por el contrario, una característica general del Universo?

- No lo se. Primero debemos comprender los procesos que la originaron… Es cierto que los elementos están ahí, y que abundan por todo el Universo, pero lo que no parece ser tan abundante son las condiciones para que esos elementos se junten de la manera correcta para formar un ser vivo, con metabolismo y capaz de reproducirse.

- Usted se ha referido en varias ocasiones a los “post humanos” que habrá en el futuro. ¿Cree realmente que las máquinas serán el próximo paso en la evolución humana?

- Sí, pero cuando me refiero a los “post humanos” no pienso solo en las máquinas, sino también en la genética, una ciencia que ha evolucionado muchísimo en las últimas décadas. No es fácil decidirse entre máquinas o criaturas orgánicas diseñadas genéticamente, o quizá por una mezcla de ambas cosas. Lo que sí creo es que el ser humano de dentro de un par de siglos ya no será igual al actual. El espacio no es apto para los humanos, y si queremos conquistarlo, y viajar a las estrellas, tendremos que adaptarnos nosotros a él.
Publicado por José Manuel Nieves el may 17, 2014
Fuente: http://abcblogs.abc.es/nieves/

Proponen un método para transformar la luz en materia

La idea ronda los laboratorios de Física desde hace más de 80 años y algunos la consideraban imposible, pero científicos británicos aseguran haber dado con la fórmula para hacer realidad el experimento.

Un equipo de investigadores del Imperial College de Londres acaba de acercar a la realidad una idea que ronda los laboratorios de Física desde hace más de 80 años: crear materia a partir de la luz. Algo, por cierto, que muchos consideraban imposible. El hito se publica en la revista Nature Photonics.
Breit y Wheeler sugirieron, en 1934, que debería ser posible transformar la luz en materia mediante la colisión de dos partículas luminosas (fotones). De esa colisión surgirían un electrón y su antipartícula, un positrón. Pero ni siquiera ellos creyeron nunca que esta predicción pudiera llegar algún día a llevarse a cabo de una forma práctica. De hecho, dicha transformación no ha sido observada jamás en laboratorio alguno, y los experimentos llevados a cabo hasta ahora para demostrarla necesitaban que se incluyeran en el proceso terceras partículas, muy masivas y energéticas.
Pero la nueva investigación es diferente, y muestra por primera vez que la vieja teoría de Breit y Wheeler puede ser llevada a la práctica gracias a un nuevo tipo de colisionador “fotón fotón” que sería capaz de convertir, directamente, la luz en materia. Según los autores del estudio, la tecnología necesaria para fabricar dicha máquina está disponible, y su construcción abriría las puertas a un nuevo tipo de física de altas energías.

100 primeros segundos del Cosmos

El experimento, en efecto, recrearía un proceso que se produjo de forma natural durante los 100 primeros segundos de existencia del Universo y que es visible, también, en los GRB (Gamma Ray Burst), las titánicas explosiones de rayos gamma (las mayores que se producen en todo el Universo) y que son uno de los misterios que la Ciencia aún no ha sido capaz de resolver.
Los investigadores, que trabajaban en aspectos aún no resueltos de la fusión nuclear, se dieron cuenta una mañana, delante de una taza de café y en su pequeño despacho del Laboratorio Blackett de Física del Imperial College, de que su trabajo podría aplicarse también a la teoría de Breit y Wheeler. El hito contó también con la aportación de un físico teórico del Instituto Max Planck de Física Nuclear, en Alemania, que estaba de visita en el Imperial College.
Demostrar por fin la teoría de que es posible transformar la luz en materia podría revelar la última pieza del puzzle que describe las varias formas en que la luz y la materia interactúan en la Naturaleza. Las otras seis piezas de este rompecabezas incluyen la teoría de Paul Dirac (de 1930) de la aniquilación de electrones y positrones y la teoría de Einstein (1905) sobre el efecto fotoeléctrico.
Para Steve Rose, del Departamento de Física del Imperial College, “a pesar de que todos los físicos aceptan esta teoría como verdadera, cuando Breit y Wheeler la propusieron también dijeron que no esperaban que jamás pudiera llegar a ponerse en práctica en un laboratorio. Hoy, cerca de 80 años después, hemos probado que se equivocaban. Lo que más nos sorprendió fue descubrir cómo podríamos crear materia directamente a partir de la luz usando tecnologías que ya tenemos en la actualidad. Como somos teóricos, pedimos ahora que otros puedan usar nuestras ideas para llevar a cabo este importante experimento”.
El experimento propuesto por los investigadores se llevaría a cabo en dos pasos. Primero, habría que usar un potente laser de alta intensidad para acelerar electrones justo hasta una pequeña fracción por debajo de la velocidad de la luz. Entonces habría que “disparar” esos electrones contra una lámina de oro para crear un haz de fotones mil millones de veces más energéticos que los que forman la luz visible.

El gráfico muestra las diferentes teorías que describen las interacciones entre luz y materia

Oliver Pike, Imperial College London

Habitación vacía

Para el siguiente paso del experimento se necesita un “hohlraum”, palabra alemana que significa “habitación vacía”. Se trata de un pequeño contenedor cerrado (hecho también de oro) en cuyo interior se haya hecho el vacío. Los científicos calentarían el contenedor con un láser de alta energía para crear un campo de radiación térmica capaz de generar una luz similar a la que emiten las estrellas.
Después habría que dirigir el haz de fotones obtenido durante la primera fase a través del centro del contenedor usado en la segunda, haciendo que los fotones surgidos de ambas fuentes colisionen y formen electrones y positrones, cuya creación podría ser detectada por el experimento.
Oliver Pike, el investigador principal del trabajo, afirma que “a pesar de que la teoría es conceptualmente simple, resulta muy difícil de demostrar experimentalmente. Nosotros hemos sido capaces de desarrollar las ideas para este nuevo colisionador muy rápidamente, y el diseño y la construcción de lo que proponemos también puede llevarse a cabo con relativa facilidad y con tecnología existente. Tras apenas unas horas de buscar aplicaciones posibles para los “holraums”, ajenas a su uso tradicional en la investigación sobre fusión nuclear, nos quedamos de piedra al darnos cuenta de que ofrecen las condiciones perfectas para crear un colisionador de fotones. La carrera para fabricarlo y llevar a cabo el experimento está abierta”.

     Publicado por José Manuel Nieves el may 19, 2014

Fuente:http://abcblogs.abc.es/nieves/

El telescopio Planck registra la huella magnética de nuestra galaxia

La luz es una forma de energía muy familiar, pero alguna de sus propiedades permanecen ocultas para el ojo humano. Una de ellas –la polarización– almacena información sobre lo que ocurrió a lo largo de la trayectoria de un rayo de luz. Esta nueva imagen del observatorio espacial Planck de la ESA ha sido confeccionada a partir de las primeras observaciones a cielo completo de la luz polarizada emitida por el polvo interestelar de la Vía Láctea. 

Al estudiar esta propiedad de su radiación, los astrónomos pueden deducir los procesos físicos que provocaron la polarización. El estudio de la polarización es muy útil, entre otras cosas, para revelar la existencia y las propiedades de los campos magnéticos que el rayo de luz ha atravesado a lo largo de su trayectoria. Este nuevo mapa fue confeccionado a partir de los datos recogidos por unos detectores del observatorio espacial Planck que actúan de forma similar a las gafas de sol polarizadas. Los remolinos, bucles y arcos bosquejan la estructura del campo magnético de la Vía Láctea. 

Fuente: http://www.agenciasinc.es/

El misterio de los agujeros negros

Los agujeros negros estaban, sin que apenas nadie lo percibiera en aquel entonces, en el centro la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Nadie excepto el excelso matemático y astrofísico que dirigía a principios del Siglo XX el Observatorio de Postdam, Karl Schwarzschild, quien se daría cuenta pronto de su existencia y su importancia en la gravitación universal.

Pero la Primera Guerra Mundial complicó mucho su trabajo científico. Cuando Einstein publicó los artículos en los que enunciaba las ecuaciones del campo gravitatorio de su teoría, Schwarzschild se encontraba destinado en los campos de batalla de Rusia, encargado de calcular la trayectoria de los proyectiles de artillería. Él mismo se había presentado voluntario al ejército del Imperio alemán. Pero el trabajo debía quedársele pequeño porque, tras leer el trabajo de Einstein, se puso inmediatamente a aplicar las nuevas ecuaciones a los objetos del Cosmos.

Y las conclusiones no tardaron en llegar. En enero de 1916 -sólo tres meses después de la publicación de la Teoría de la Relatividad General-, Schwarzschild envió por correo sus resultados a Einstein.«Estoy seguro de que permitirán a su teoría brillar con mayor pureza», escribió desde el frente ruso el astrofísico alemán. El propio genio de la Física se rindió ante los cálculos de Schwarzschild. «Jamás habría esperado que la solución exacta al problema pudiera formularse de una manera tan simple», respondió, según cita el escritor Walter Isaacson en la biografía titulada Einstein, su vida y su universo (Debate).

Dyson: «Los agujeros negros no son raros y no constituyen un adorno accidental de nuestro universo. Son los únicos lugares del Universo donde la Teoría de la Relatividad de Einstein se muestra en toda su potencia y esplendor»

Pero no en todo estaba de acuerdo con los cálculos de Schwarzschild. Éste se había centrado en la curvatura del espacio-tiempo, tanto fuera como en el interior de una estrella esférica. No obstante, en sus conclusiones había algo con lo que Einstein jamás comulgaría. Si toda la masa de la estrella se comprimiese en un espacio lo suficientemente pequeño, el espacio-tiempo se curvaría de forma infinita sobre sí mismo. Lo que ocurriría en ese caso es que dentro de ese pequeño espacio -definido por lo que ha pasado a la historia de la Ciencia como radio de Schwarzschild- nada podría escapar de la fuerza gravitatoria de ese cuerpo, ni siquiera la luz. Pero, además, el tiempo también se vería afectado, dilatándose hasta cero. Dicho de otro modo, si una persona se situase cerca de ese objeto ultradenso quedaría, a ojos de un observador externo, congelado en el tiempo.

La Tierra en una canica

Eso ocurriría, según sus cálculos, si toda la masa de nuestro Sol se comprimiera en un radio de algo menos de tres kilómetros o a la Tierra si pudiésemos concentrar su masa en una canica de dos centímetros. Para Einstein esto era, sencillamente, imposible. Pero ni uno ni otro tendrían tiempo para comprobar que de lo que estaban hablando era de los agujeros negros. Schwarzschild murió en el frente a consecuencia de una enfermedad autoinmune que atacó a las células de su piel pocas semanas después de escribir a Einstein. Y éste también moriría antes de que otros gigantes científicos como Stephen Hawking, Roger Penrose, John Wheeler o Freeman Dyson demostrasen en la década de los 60 que la extraña teoría de Schwarzschild era algo más que real.

Al contrario de lo que ocurre con otras disciplinas científicas, los físicos suelen ser muy buenos vendedores de sus teorías y sus nombres son en ocasiones auténticos productos de marketing diseñados para triunfar. Según cuenta el profesor de Física de la Universidad de Columbia Brian Greene en su obra La realidad oculta (Crítica), el hecho de que el abismo gravitatorio creado por los agujeros negros atrape incluso a la luz implica que estas regiones del Universo estén fundidas en negro, por lo que, poco después de que se publicasen los resultados de Schwarzschild, fueron denominadas como «estrellas oscuras». También el efecto que tienen sobre el tiempo llevó a que se propusiese el nombre de «estrellas congeladas». Pero eso fue hasta que, medio siglo después, John Wheeler -físico teórico de la Universidad de Princeton y uno de los pioneros de la fisión nuclear dentro del Proyecto Manhattan que permitió el desarrollo de la bomba atómica- comenzó a estudiar estos objetos cósmicos ultradensos. «Wheeler, casi tan adepto al marketing como a la física», popularizó estas estrellas con el nombre que las ha hecho célebres: «agujeros negros», relata Greene.

En la actualidad, se han descubierto decenas de agujeros negros en todo el Universo y no pasa una sola semana sin que la comunidad científica publique un nuevo avance en el estudio de estos densos objetos cósmicos. Como explicó el brillante físico británico -nacionalizado después estadounidense- Freeman Dyson, los agujeros negros «no son raros y no constituyen un adorno accidental de nuestro universo. Son los únicos lugares del Universo donde la Teoría de la Relatividad de Einstein se muestra en toda su potencia y esplendor».

Sin embargo, a pesar de los casi 100 años que han pasado desde su descubrimiento y de los esfuerzos de algunas de las mentes científicas más brillantes del siglo XX aún hay muchas incógnitas en torno a los agujeros negros.

La última gran esperanza para avanzar en el conocimiento de estos misteriosos objetos se acaba de desvanecer recientemente. A pesar de lo terrorífico que pueda sonar para el gran público el concepto deun gran sumidero cósmico capaz de engullir cualquier objeto del Universo y del que nada puede escapar, hay agujeros negros en todas las galaxias.

Un sumidero cósmico cercano

Se han detectado agujeros negros en algunas cercanas, como en la Nube de Magallanes, a más de 130.000 años luz de distancia de la Tierra. Pero también en la Vía Láctea. De hecho, un enorme agujero negro de cuatro millones de veces la masa del Sol, llamado Sagittarius A*, domina el centro de nuestra galaxia.

Cuando engullen la materia de cualquier objeto cósmico, la gran atracción que generan acelera esta materia hasta una velocidad cercana a la de la luz. Y cuando eso sucede... ¡Fuegos artificiales! Se emiten rayos X

«En la Vía Láctea hay unos 100.000 millones de estrellas y todas ellas giran en torno a este fantástico agujero negro», dice Jorge Casares, investigador del Instituto Astrofísico de Canarias y de la Universidad de la Laguna. «Para tener ligadas gravitacionalmente a tantas estrellas hay que tener un agujero negro como Sagittarius A* o mayor», asegura.

A principios de año, dos de los grupos más punteros en el estudio y seguimiento de este agujero negro -el que dirige Andrea Ghez en la Universidad de California, Los Angeles (UCLA), y el de Stefan Gillessen en el Instituto Max Planck para Física Extraterrestre de Alemania- anunciaban que, por primera vez, los astrónomos tendrían la posibilidad de asistir a uno de losbanquetes cósmicos de Sagittarius A*. Las observaciones indicaban que en los meses de marzo o abril de 2014 una nube de gas pasaría por el punto más cercano al agujero negro y sería devorada en apenas unos días.

La comunidad astrofísica esperaba el acontecimiento con impaciencia, pero finalmente no ha sido así. Las previsiones han fallado. La semana pasada, la propia Andrea Ghez publicaba una comunicación en un sistema de intercambio de información científica llamado The Astronomer's Telegram donde aseguraba que, después de alcanzar el punto más cercano a Sagittarius A*, la nube de gas -denominada G2- «está todavía intacta». Incluso en ese punto de máximo acercamiento, la distancia entre la nube de gas y el agujero negro sería todavía de 200 veces la distancia que hay de la Tierra al Sol.

«Se esperaba que se deshiciera en el punto más cercano y no ha sucedido», explica Marc Ribó, investigador experto en agujeros negros de la Universidad de Barcelona. «Se sigue observando como si fuera una fuente puntual, lo que permite pensar que G2 podría ser una nube de gas, pero que está alrededor de una estrella», opina.

Las previsiones científicas indicaban que la enorme fuerza gravitacional del agujero negro del centro de nuestra galaxia debería atraer a la nube de gas a velocidades de varios miles de kilómetros por segundo. Sólo para dar una idea de la magnitud, a esa velocidad se podría volar de desde Estados Unidos a España en menos de un segundo. Sin embargo, la fuerza gravitacional de esa posible estrella del interior de la nube de gas podría haber impedido que G2 fuera engullida por el agujero negro.

Representación artística del disco y de los chorros eyectados en el agujero negro de Cygnus X-1. NASA

«Todavía hay gas que está siendo arrancado de este objeto, de la nube G2», asegura a EL MUNDO Andrea Ghez. «Y este material aún podría chocar eventualmente con Sagittarius A*, incluso aunque hubiese una estrella en el centro que evite que el objeto entero sea atraído en forma de espiral y devorado por el agujero negro. Así que sólo es cuestión del grado y la magnitud del evento que podamos observar», dice.

Sea como fuese, se ha desvanecido una oportunidad única para estudiar la acreción de una gran cantidad de materia en uno de los agujeros negros que predecía la Teoría de la Relatividad de Einstein y que demostró en 1916 Karl Schwarzschild desde los campos de batalla rusos.

Resulta paradójico pensar que, a pesar de la urgente actualidad que tiene el estudio del centro de la galaxia para los astrofísicos, Sagittarius A* se encuentra a 26.000 años luz de distancia de la Tierra, por lo que los acontecimientos que se estudian hoy ocurrieron en realidad hace 26.000 años.

Para los astrofísicos, la oportunidad perdida tampoco es el fin del mundo. «Puede ser que volvamos a tener alguna otra oportunidad a lo largo de nuestra vida», afirma Ribó. «Si hubiera pasado hace 15 años, no lo hubiéramos visto, porque los instrumentos de observación de entonces no lo permitían», dice. Y tiene mucha razón. El avance de las tecnologías de observación espacial de los últimos años han sido determinantes. Pero no sólo la construcción de potentes telescopios con espejos de varios metros de diámetro en el desierto de Atacama de Chile o en Hawai. También están siendo fundamentales otras tecnologías para profundizar en el estudio de los misteriosos agujeros negros.

Fuegos artificiales

El hecho de que su enorme atracción gravitatoria arrastre hasta a las partículas elementales de la luz -los fotones-, hace que no emitan ninguna señal y que sean imposibles de detectar por sí mismos. «Los agujeros negros se pueden detectar en fases de actividad, cuando engullen cosas», explica Casares. Si están en estado de quietud, no hay nada que dé la alarma. «No vemos nada», dice.

Sin embargo, cuando engullen la materia de cualquier objeto cósmico, la enorme atracción que generan acelera esta materia hasta una velocidad cercana a la de la luz. Y cuando eso sucede... ¡Fuegos artificiales! Los jirones de materia que el agujero negro arranca a las estrellas o a las nubes de gas cercanas emiten rayos X y otros tipos de radiación que los instrumentos astronómicos actuales son capaces de detectar aunque estén a decenas de miles de años luz de distancia.

Los fuegos artificiales que los astrofísicos pueden ver cuando se produce una acreción de materia en un agujero negro consisten en la formación de un disco de material y de chorros que salen eyectados de forma perpendicular al disco.

«Además de los telescopios de luz infrarroja o de rayos X, estos hallazgos han sido posibles gracias a técnicas de óptica adaptativa que son capaces de corregir en las imágenes las turbulencias de la atmósfera, que deforman las estrellas», dice Casares. «Es como si pudiésemos situar el Very Large Telescope (VLT) del desierto chileno de Atacama por encima de la atmósfera y observar desde allí el espacio».

Los agujeros negros supermasivos como el que ocupa el centro de la Vía Láctea parecen tener mucho más atractivo para el gran público. Pero lo más habitual para los astrofísicos es detectar otros más pequeños -de cinco o diez masas solares- que normalmente están asociados a una estrella, a la que arrancan la materia que es engullida y que permite a los físicos observar el acontecimiento. Según el criterio de los científicos, si su masa es equivalente a tres veces la del Sol es un agujero negro, pero si es menor puede ser otras cosas, como una estrella de neutrones.

Hasta ahora, la comunidad científica ha detectado unos 20 agujeros negros confirmados. Un equipo científico español en el que participan Jorge Casares y Marc Ribó es uno de los más activos en la búsqueda de estos objetos y es responsable del hallazgo de seis de los 20 encontrados en total. «Vemos unos dos eventos de acreción de materia en agujeros negros cada año», dice Casares. «Es más fácil ver acontecimientos en agujeros negros más pequeños», explica Ribó.

La explosión de una estrella en una supernova puede dar lugar a uno de estos objetos cósmicos y, de hecho, esto ya se ha observado tras un colapso estelar. Pero lo que continúa siendo un enigma es cómo se formaron los agujeros negros de varios millones -incluso de millones de millones- de masas como la del Sol. «Los agujeros negros muy masivos, de cientos de miles de millones de masas solares se postula que se formaron en el origen del Universo, cuando las estrellas que se formaban en aquel cosmos primigenio tenían masas enormes y explotaban como supernovas», dice Casares. La formación de cúmulos de agujeros negros en aquel universo recién nacido podría explicar la presencia de gigantes como Sagittarius A*.

Materia oscura

Otro de los grandes misterios de los agujeros negros es por qué existen de pequeño tamaño, unas cinco o 10 masas solares, y de gran tamaño, millones de veces la masa del Sol y no hay evidencias de la existencia de agujeros negros intermedios de 100 o 1.000 masas solares. Demasiadas incógnitas. Pero en este terreno de la Astrofísica y Física teórica de vanguardia todo puede complicarse aún más. Y es que en algún punto el papel cósmico de los agujeros negros se da la mano con otro de los grandes misterios actuales del estudio del Cosmos: la materia oscura.

El año próximo, el proyecto Event Horizon Telescope -una iniciativa para crear una red global de observatorios para estudiar el entorno inmediato de Sagittarius A*- alcanzará suficiente resolución como para diferenciar la luz que es arrastrada hacia el interior del agujero negro de la que va a parar al enigmático halo de materia oscura que lo rodea.

Hace apenas tres días, un equipo científico de EEUU daba un paso adelante en el estudio de esta indescifrable pareja de objetos cósmicos que domina nuestra galaxia. El descubrimiento de una estrella que viaja a una velocidad de casi dos millones de kilómetros por hora podría arrojar luz sobre el más oscuro secreto de la Vía Láctea. «No podemos ver el halo de materia oscura, pero su gravedad actúa sobre la estrella», dice Zheng Zheng, profesor de Física y Astronomía de la Universidad de Utah y autor principal del estudio.

Según los expertos, una desviación de la forma prevista de este misterioso halo podría indicar que la teoría de la gravedad de Einstein necesita ser revisada. Pero aún es pronto para eso. En el año 2018, una estrella llamada So-2 pasará considerablemente más cerca del agujero negro gigante del centro de nuestra galaxia de lo que está la nube de gas G2 en este momento. La órbita de esta estrella podría poner a prueba si las ecuaciones de Einstein describen correctamente la gravedad en las inmediaciones de un agujero negro supermasivo. Para ese momento, las teorías del genial físico alemán y los cálculos matemáticos de Karl Schwarzschild ya habrán cumplido más de 100 años. Y, como en aquel momento, los agujeros negros aún serán uno de los grandes misterios del Universo para los físicos.

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/

MIGUEL G. CORRAL

Actualizado: 10/05/2014 04:29 horas

Turbulencia cuántica, otra puerta hacia la nueva Física

Visto por el mismo Leonardo da Vinci, este raro fenómeno puede explicar desde la eficiencia de un motor a reacción hasta las propiedades de las galaxias.

El reciente descubrimiento del bosón de Higgs ha logrado confirmar las teorías existentes sobre el origen de la masa y, gracias a eso, también una potencial explicación a otros misterios de la Física.

Sin embargo, y más allá del Higgs, los científicos estudian continuamente otras fuerzas y fenómenos, mucho menos comprendidos pero que también pueden arrojar luz sobre cuestiones aún no resueltas. Entre ellas se encuentra la turbulencia cuántica, escribe Katepalli Sreenivasan, profesor de la Universidad de Nueva York, en un número especial de la revistaProceedings de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).

El análisis de Sreenivasan, escrito junto a Carlo Barenghi, de la Universidad de Newcastle y Ladislav Skrbek, de la Universidad Charles de Praga, examina la trascendencia y los potenciales de este raro fenómeno.

La turbulencia cuántica es el movimiento caótico que experimentan los fluidos a nivel subatómico y a temperaturas cercanas al cero.

Las observadores de las turbulencias se remontan muy atrás en el tiempo, hasta llegar al mismísimo Leonardo da Vinci, que fue de los primeros en estudiar ese complejo estado de movimiento de los fluidos. El genio del Renacimiento observó que el agua que cae en un estanque crea remolinos de movimiento, y dedujo a partir de ahí que el los movimientos del agua son capaces de dar forma a un paisaje.

Un reto continuo

Hoy en día, los científicos estudian “estanques” mucho más grandes, el universo e incluso más allá, pero sus investigaciones siguen centrándose en los mismos principios básicos de este fenómeno.

Su importancia es más que evidente en nuestras vidas. Por ejemplo, la eficiencia de los motores de reacción depende de la turbulencia, pero también otros fenómenos mucho más lejanos, como la generación de los campos magnéticos de las galaxias.

Sin embargo, y a pesar de lo cotidiano, la mayoría de estos trabajos siguen sin poder ofrecer una explicación completa del fenómeno. Según escriben los autores, “la turbulencia sigue suponiendo para los físicos, los matemáticos y los ingenieros un reto continuo”.

El artículo de PNAS se centra en una forma especial de turbulencia, la turbulencia cuántica, que aparece en los fluidos cuánticos. Estos líquidos se diferencian de los fluidos normales en algunos aspectos fundamentales, además de su extraordinaria “vitalidad” a temperaturas cercanas a cero. Por un lado, en efecto, pueden fluir libremente porque carecen de viscosidad, cuya resistencia dificulta el flujo de un líquido. Por otro, su rotación se limita a las líneas de vórtice, en marcado contraste con los remolinos de los fluidos ordinarios, que varían en tamaño, forma y resistencia.

En su artículo, los investigadores describen las propiedades básicas de la turbulencia cuántica y consideran sus diferencias con la turbulencia clásica. “Nuestro objetivo -escriben- es vincular a los artículos de este número especial y proporcionar una perspectiva del futuro desarrollo de una materia que contiene aspectos de la mecánica de fluidos, la física atómica, la materia condensada y la física de bajas temperaturas. Los próximos estudios experimentales de la turbulencia cuántica explorarán las desconocidas condiciones físicas que la naturaleza impone a temperaturas muchos órdenes de magnitud más bajas, revelando fenómenos aún no conocidos por la física”.

Fuente:http://abcblogs.abc.es/nieves/

Cousin of Earth

It’s the brass ring that teams of astronomers from hither to yon have tried to grab: Discovering a planet that sports an environment similar to our own.  Finding Earth’s cousin.

And now, a team of researchers may have done it.  

Tidally locked planet around an M-star. Image credit: Seth Shostak

This should give you something to gabble about at your next dinner soiree because, despite how much you treasure your home world – how much you cherish its postcard vistas and remarkable biota – we now have good reason to say, “special yes, unique no.”  Other planets might be just as livable as ours.

This new kid on the block, found using NASA’s Kepler space telescope, spins around a star labeled Kepler-186: a dim bulb of a sun (technically, a red dwarf) that is 490 light-years away.  This stellar runt was already known to have four planets, but they are all snuggled up too close for any life we can envision – hotter than Katy Perry, but deader.

The newly discovered world, imaginatively named Kepler-186f, is very nearly Earth-size – perhaps ten percent larger.  It’s also in a wide orbit, at least compared to its four siblings, with a “year” that lasts 130 days.

You can work out what that means if you did well in your sophomore astronomy course.  But in case you didn’t, here’s the bottom line.  Assuming there’s an atmosphere swaddling Kepler-186f, then the surface temperatures would generally be above freezing and below boiling.  There could be liquid oceans.  And liquid water is any astrobiologist’s favorite tipoff that life might be present.

But wait a minute: Haven’t we already found tons of worlds around other stars?

Indeed, we have.  Unless you’ve been comatose since birth, you’re aware that planet discoveries are frequently in the news.  But that situation is relatively new.  Serious experiments to find worlds around other suns were attempted as early as the 1940s, but these efforts were akin to wildcatting in Texas: a downbeat story of many dry wells.  Then in 1995, two Swiss astronomers who weren’t even hunting for planets tripped across a hulking world orbiting the relatively nearby star 51 Pegasi.  That discovery let loose a gusher, and recent results from the NASA Kepler telescope have brought the tally of known-and-confirmed exoplanets to nearly 1,800.  That’s a lot of planet pleasure.

But having a lot of planets is like having a lot of recipes.  What you really care about are the best ones.  And while there are roughly twenty exoplanets found so far in what’s called the “habitable zone” of their home star – the orbital range where they’re neither too hot nor too cold for liquid water – they aren’t necessarily earthly relatives.  Most are substantially bigger than our planet, and are called Super Earths.  

Alas, Super Earths might not be so super for biology.  While no one knows for sure, planets that are more than 50 percent larger than ours might not be of the solid, rocky type that we figure is best for complex life. They might be stormy gas balls, like Jupiter and Saturn.

“Kepler-186f is the first definitive Earth-sized planet in the habitable zone around any star,” explains Elisa Quintana, the first author on the paper announcing the discovery, and a colleague of mine here at the SETI Institute.  

Thomas Barclay, one of Quintana’s co-authors, adds that “it’s almost impossible for this not to be a solid planet.  So now we know four rocky worlds with periods of hundreds of days: Venus, Earth, Mars, and … Kepler 186f.”

OK, so as a lottery ticket that might deliver on the big payoff – a life-bearing world – how good is Kepler-186f?  Can we swing some other telescopes in its direction and actually verify that it has an atmosphere, maybe loaded up with water vapor?

Quintana is doubtful.  “This star is too dim for follow-up surveys, even with large next-generation telescopes.  But it does show you can form Earth-size planets in the habitable zone.”

Of course, at nearly 500 light-years, we’re not about to fire up our rockets and send explorers to check out whatever fauna and flora might be crusting the surface of Kepler-186f.  But you can bet that as soon as possible, astronomers will try to find other, closer siblings to this world, and examine them for the spectral signatures of life.  And meanwhile, the SETI Institute is continuing its radio reconnaissance of Kepler-186f, examining a wide swath of microwave frequencies looking for alien transmissions.  So far, the inhabitants – if there are any – are mum.

Nonetheless, finding Kepler-186f has already been a trail blazing event.  It’s a proof of concept, a discovery of the tip of (possibly) a very big iceberg.

And this much is for sure: This planet will forever be inscribed in the history books as the first world discovered beyond our own where we – and possibly other living things – might feel comfortable.

Source:http://www.seti.org/

Un planeta casi gemelo de la Tierra que puede albergar agua y vida

• El telescopio 'Kepler' de la NASA detecta un planeta rocoso fuera de nuestro Sistema Solar con un tamaño parecido al nuestro y situado en la zona habitable de su estrella

• El astro que orbita es una enana roja, mucho más fría y pequeña que el Sol

Recreación artística del planeta Kepler-186f y de la estrella enana que orbita. NASA/SETI INSTITUTE/JPL-CALTECH

TERESA GUERREROMadrid

Actualizado: 17/04/2014 20:01 horas

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En cuanto ha tenido a su disposición la tecnología necesaria para observar el cosmos más allá de nuestro Sistema Solar, el hombre ha demostrado lo que durante siglos intuyó: nuestra galaxia está inundada de planetas, muchos de ellos probablemente muy parecidos al nuestro.

En apenas 20 años se ha confirmado la existencia de unos 1.800 exoplanetas (objetos celestes fuera de nuestro Sistema Solar), de los que una veintena aproximadamente se encuentra en la denominada zona habitable. Quiere esto decir que orbitan su estrella a una distancia que teóricamente les permitiría albergar océanos, lagos o ríos con agua líquida en su interior, pues no están ni tan cerca ni tan lejos de su astro como para que fuesen mundos con temperaturas infernales o planetas helados, lo que les convertiría en inhabitables. Y si albergasen agua líquida, sostienen los astrofísicos, potencialmente podrían tener o haber tenido en el pasado algún tipo de vida.

La mayoría de esos mundos han sido detectados en los últimos cinco años, muchos de ellos gracias al telescopio espacial de la NASA Kepler, que fue lanzado en marzo de 2009. Se han encontrado planetas de tamaños muy diversos. La mayoría son más grandes que la Tierra, pues son más fáciles de detectar. Sin embargo, un equipo de astrofísicos de la NASA ha anunciado este jueves la detección de un planeta extrasolar con un tamaño muy parecido al de nuestra Tierra que han denominado Kepler-186f.

De todos los que se han encontrado hasta ahora, aseguran en su estudio publicado en la revista Science, es el que tiene un tamaño más parecido al nuestro. El nuevo objeto es lo suficientemente especial como para que la NASA haya convocado una rueda de prensa este jueves para explicar este gran hallazgo.

Creen que se trata de un planeta rocoso, como el nuestro, además se encuentra en la zona habitable de su estrella, dejando abierta la posibilidad de que albergue agua líquida y, por tanto, alguna forma de vida. «Los modelos teóricos sobre la formación de planetas sugieren que es improbable que aquellos con un radio inferior a 1,5 veces el de la Tierra estén envueltos en densas atmósferas de hidrógeno y helio, que es lo que les ocurre a los gigantes gaseosos de nuestro Sistema Solar [como Júpiter y Saturno].

Consecuentemente, Kepler-186f es probablemente un mundo rocoso, en un sentido similar a Venus, la Tierra o Marte», compara Thomas Barclay, científico de la misión Kepler y del Instituto de Investigación Medioambiental Bay Arena. El radio del nuevo planeta es de 1,1 y su año dura 130 días.

Una estrella mucho más fría y pequeña que el Sol

Pero no todo son semejanzas. Kepler-186f orbita una estrella enana roja, Kepler-186, que es muy diferente a nuestro sol. Es mucho más fría y pequeña. Según explica la investigadora de la NASA Elisa Quintana, autora principal del estudio, se trata de un tipo de astro muy común: «Más del 70% de los cientos de miles de millones de estrellas de nuestra galaxia son enanas de tipo M», afirma la investigadora.

El sistema planetario de esta enana roja, situado a una distancia de 490 años luz de la Tierra, está conformado por al menos cinco planetas. Kepler-186f es el último descubierto y también el que se encuentra más alejado del astro.

Los planetas fuera de nuestro Sistema Solar están demasiado lejos como para que puedan detectarse de forma directa. Los astrofísicos los localizan mediante una técnica indirecta que consiste en observar los llamados tránsitos. Cuando un objeto pasa delante de una estrella produce una especie de eclipse que bloquea y disminuye el brillo que ésta emite. Y a partir de estas observaciones son capaces de estimar la dimensión de la órbita y la masa de los planetas. Para confirmar los resultados, combinan diversos telescopios. Así para caracterizar el planeta Kepler-186f, se han usado los observatorios Keck y Gemini.

Elisa Quintana cree que la luz de la estrella Kepler-186 es demasiado tenue como para que puedan llegar a detallar en el futuro la composición de la atmósfera de este planeta parecido a la Tierra, ni siquiera con la futura generación de telescopios, como el James Webb, que será lanzado en 2018. Sin embargo, confía en encontrar sistemas planetarios con estrellas más brillantes que permitan analizar la composición de las atmósferas de otros planetas gemelos a la Tierra.

A la búsqueda de señales de vida

Cuando los científicos hablan de la posibilidad de que un planeta fuera de nuestro Sistema Solar tenga agua líquida y, por consiguiente, pueda llegar a albergar algún tipo de vida, no quieren decir que se trate necesariamente de vida como la que conocemos en la Tierra. Sin embargo el Instituto para la Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre (SETI, por sus siglas en inglés), financiado por miles de donantes entre los que se encuentra la actriz Jodie Foster, protagonista de la películaContact, sí tiene esperanzas de encontrarla en el nuevo planeta Kepler-186f. Según explican en un comunicado, desde 2012 su telescopio terrestre Allen ha estado observando los objetos hallados por el telescopio espacial Kepler para encontrar algún tipo de señal que indicara la existencia de vida extraterrestre inteligente. Kepler-186f, en cuya detección han participado investigadores del SETI, es uno de los mejores candidatos por sus aparentes semejanzas con la Tierra, así que ya han iniciado una búsqueda de señales hacia este planeta dirigiendo hacia él una amplia gama de frecuencias, de 1 a 10 GHz. De momento, admiten que no han encontrado nada pero no se dan por vencidos: «Vamos a repetir las observaciones», aseguran.

Fuente: http://www.elmundo.es/

Unread Section Opened in the Standard Model Book

While others are worrying that new physics might be running out of corners (see Eve Le Ménédeu’s blog) we should not forget that even within the book of the Standard Model there are completely unread chapters. The Standard Model draws its success from the fascinating fact that its basic energy density formula, called Lagrangian, is uniquely defined by just specifying three fundamental symmetries.  It not only fits on John Ellis’s t-shirt (see blog by Jessica Levêque) but even on a mug in Figure 1. Introducing a spin zero Brout-Englert-Higgs field by adding the last two lines on the mug allows for a symmetry-breaking ground state, gives particles their mass and us the chance to live on earth and investigate all this. Each term on the mug corresponds to a chapter in the Book of the Standard Model by describing a certain class of processes via vertices in Feynman diagrams.

Figure 1. The Chapters of the Standard Model Book, one per line. Image courtesy of Quantum Diaries

For thousands of years mankind has been reading Chapter 2 (second line), describing the interaction of ‘Gauge particles’ like photons, which mediate forces, with ‘matter particles’ like electrons, laying the basis for forming atoms, molecules and matter.
Chapter 3 (third line) and Chapter 4a (4^th line left) with the Higgs couplings to fermions, like top and tau, and to bosons, like W and Z, was opened only in 2012 at CERN’s LHC and currently thousands of scientists are reading it with increasing passion and excitement. For the right-hand part of line 4, the Higgs self-coupling chapter, we will have to wait for the next generation of accelerators.
But what about Chapter 1 in the first line? Its lowest order content, the free propagation of photons, is not even depicted in the figure. Classically, this free propagation was described as electromagnetic waves, predicted and found by Maxwell and Hertz in the second half of the 19^th century.  Depicted near the mug are self-interactions, which only exist for those gauge particles, who themselves carry the charge of the interaction, i.e. for the strong gluons and the weak W and Z Bosons. The existence and predicted strengths of all so-called ‘Triple Gauge Couplings’ (TGC) of three gauge particles have been proven at LEP (1992 for gluons and 1997 for W and Z Bosons). However, the so-called ‘Quartic Gauge Coupling’ (QGC) of four gauge particles – for gluons at least indirectly seen – was never part of any measured process involving W and Z bosons so far. It thus remained a completely unread section in Chapter 1 of the Book of the Standard Model — until this week!
Last Thursday, the ATLAS collaboration at CERN announced the first observation of a process which involves the quartic gauge coupling: the scattering WW → WW of two W bosons with same electric charge. In two simultaneous conferences — Marc-Andre Pleier’s talk in Moriond’s morning session, and Anja Vest’s and Ulrike Schnoor’s talks in the afternoon sessions of the German Physical Society Spring Conference — the community had the chance to witness the opening of this thus-far-unread section of the Standard Model. In addition to 16 expected background events, ATLAS observes an excess of 18 candidate events for WW → WW scattering, in perfect agreement with the Standard Model, predicting 14 such signal events in the 8 TeV LHC data. The probability that the background could have fluctuated up that far is only 1:3000.

Candidate event for WW → WW scattering. Source: http://cds.cern.ch/record/1690282

But how can two W Bosons scatter at LHC, when in fact protons are collided in the first place? Quite frequently, in such a collision, a quark inside a proton radiates a W boson. Less frequently, this happens in both of the colliding protons, so that the decay products of two Ws will be visible in the detector. In very rare cases, before their decay, these Ws can come close enough to scatter via the electroweak force. A candidate for such a scattering event is shown in the figure: It has the characteristic features of two ‘tagging’ jets close to the beam axis, produced by the two radiating quarks, large missing transverse momentum from the neutrinos (blue arrow) and two like-sign electrically charged leptons (red towers) from the W decays in the central part of the detector. Observing this process first for like-sign Ws was not accidental: W pairs with the same electric charge have the huge advantage of negligible background from top-antitop decays or W radiation from gluon-induced quark-antiquark pairs, which can only produce W pairs with opposite electric charge.

Actually, this scattering process of gauge particles is at the heart of  electroweak symmetry breaking, mentioned in the beginning, and was one of the key reasons to build the LHC. In the Standard Model, the contribution of Higgs Bosons is needed to make sure that the rate of this scattering for large WW centre of mass energies in the TeV range obeys the basic ‘unitarity’ law, that a probability cannot be larger than 100%. These critical energies will indeed be reached in the forthcoming 13 TeV run. The scattering of gauge particles will then tell us more about the properties of the Higgs Boson and the symmetry-breaking Brout-Englert-Higgs field. Maybe we don’t have to look too far to find remote corners; perhaps new physics is written in this quartic gauge coupling section of the book of the Standard Model, a chapter we have just started to read.

Source: http://atlas.ch/