Detección de las ondas gravitacionales: Una herramienta para 'oír' el Universo

Recreación artística de la colisión de dos agujeros negros LIGO

11/02/2016 21:30

Los rumores eran ciertos. Después de décadas de trabajo, la comunidad científica celebra por fin la esperadísima detección de las ondas gravitacionales que Albert Einstein predijo hace un siglo en su Teoría de la Relatividad General. Era la única parte que no había sido detectada de forma directa. Pero el Observatorio gravitacional de interferometría láser LIGO (que comprende dos observatorios en EEUU en Livingston y Hanford) no es la única gran infraestructura científica construida para seguir el rastro a las ondas gravitacionales.

Hay otros proyectos muy ambiciosos en marcha, tanto observatorios terrestres como espaciales, para detectar este fenómeno, que los científicos definen como ondulaciones del espacio-tiempo generadas por la fusión de agujeros negros, explosiones de supernovas y otros sucesos muy violentos que ocurren en el Universo. Así, las ondas detectadas el pasado 14 de septiembre, y cuyo anuncio se ha producido este jueves, se originaron en el choque de dos agujeros negros situados a más de mil millones de años luz de la Tierra.

Entre esos grandes proyectos científicos en marcha están los observatorios terrestres VIRGO (en Italia) y KAGRA (en Japón), así como el futuro observatorio espacial eLISA, que la Agencia Espacial Europea planea mandar al espacio en los años 30.

Pero ahora que su existencia ha sido demostrada directamente, ¿cuál es el siguiente objetivo? ¿qué se va a hacer en esos detectores? "La detección de las ondas gravitacionales va a suponer una revolución en la física. Pero nuestra idea no es parar ahí. Va a ser una nueva herramienta para la astronomía, la astrofísica, la cosmología e incluso la física fundamental porque nos va a permitir estudiar objetos, como agujeros negros, de una forma diferente a la que se consigue con otros métodos que usan diferentes tipos de luz", explica en conversación telefónica Carlos Sopuerta, investigador principal del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en la misión LISA Pathfinder de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Detectar ondas gravitacionales desde el espacio

El satélite LISA Pathfinderfue lanzado al espacio el pasado 3 de diciembre -casualmente pocos días después de que se celebrara el centenario de la Teoría de la Relatividad General de Einstein- con el objetivo precisamente de ensayar la tecnología y evaluar si es viable la construcción de ese ambicioso observatorio espacial que será eLISA.

La ESA aportará mil millones de euros a esta futura gran misión científica , que comenzó a gestarse en los años 80. Por otro lado, los países miembros de la agencia europea aportarán instrumentos y financiación y la NASA, con la que originalmente se iba a construir de forma conjunta esa misión pero que finalmente la abandonó por cuestiones presupuestarias, también ha mostrado su interés en realizar aportaciones a eLISA.

Por lo que respecta a Lisa Pathfinder, Sopuerta señala que todo marcha según lo previsto. Ya se encuentra en su zona de trabajo, el punto de Lagrange L1, situado a 1,5 millones de kilómetros de distancia de la Tierra. La próxima semana se liberarán las dos masas que viajan en la nave (dos pequeños cubos macizos de oro y platino de dos kilos cada uno) que son el corazón del experimento de caída libre que se va a a llevar a cabo. Un láser muy preciso medirá la distancia entre ambos cubos para detectar cualquier distorsión.

Sopuerta asegura que los objetivos del futuro observatorio espacial eLISA y de los observatorios terrestres como LIGO, VIRGO o KAGRA son distintos: "Ocurre lo mismo que con la luz. Hay distintos tipos de luz (visible, infrarroja, ondas de radio, etc) y hacemos astronomía con todas ellas. Pero necesitamos un telescopio diferente para cada tipo de luz", compara.

Los observatorios terrestres LIGO, VIRGO o KAGRA podrán estudiar ondas gravitacionales que se produzcan en sistemas binarios, por ejemplo, que tengan dos agujeros negros, dos estrellas de neutrones o bien un agujero negro y una estrella de neutrones: "Tienen que ser agujeros negros de origen estelar, es decir, que han sido el resultado de la muerte de una estrella. Cuando explota, si es lo suficientemente masiva, puede convertirse en un agujero negro. Otras se convierten en una estrella de neutrones. Los observatorios terrestres también pueden detectar explosiones de supernovas, púlsares o detectar ecos del Universo primitivo", enumera el investigador.

Por su parte, el objetivo principal del futuro observatorio espacial eLISA serán lossistemas binarios de agujeros negros que tengan un millón de veces la masa de nuestro sol: "Son agujeros negros muy diferentes que no proceden de la formación estelar, sino de la colisión de galaxias, porque sabemos que a lo largo de la Historia del Universo las galaxias han sufrido colisiones entre ellas. Y sabemos que en en el centro de la mayor parte de las galaxias hay un agujero negro que tiene entre 4 y 5 millones de veces la masa del sol", señala Sopuerta.

"Vivimos un momento histórico", señala emocionado Iván Lloro, responsable deLISA Pathfinder en el IEEC. "Se inicia la era de la astronomía gravitacional porque por primera vez en la Historia tenemos disponibles telescopios que pueden observar esa radiación".

"Los observatorios terrestres como LIGO, VIRGO o KAGRA sólo pueden observar la banda de frecuencias por encima de 1 Hz debido al ruido sísmico que produce la propia Tierra en los equipos de medida. Sin embargo se sabe que las fuentes de ondas gravitacionales más interesantes se encuentran en la banda entre 1 mHz y 1 Hz (como por ejemplo, agujeros negros supermasivos orbitando entre ellos). Y aquí es donde entra LISA PathFinder y, su objetivo, eLISA, que será el primer telescopio de ondas gravitacionales en el espacio que será, además, el primero en ser capaz de observar en dicha banda de frecuencias", explica Lloro.

La concepción de la misión eLISA entraña una gran complejidad. Aunque el diseño definitivo no está decidido, la última propuesta consiste, básicamente, en tener tres naves espaciales situadas en una constelación triangular, es decir, como si fueran un triángulo equilátero y a una distancia de un millón de kilómetros. "En cada vértice hay una nave, y entra ellas irán enviándose luz láser", resume Carlos Sopuerta .

Y el histórico anuncio de este jueves de la detección de las ondas gravitacionales de forma directa en LIGO, asegura, no cambia sus planes ni la importancia de este gran proyecto europeo: "Contábamos con que lanzaríamos la misión 10 o 20 años después de que se localizaran en los observatorios terrestres. Nuestra justificación para lanzar este observatorio espacial no era detectar primero las ondas gravitacionales, sino hacer una astronomía diferente", asegura.

Iván Lloro confía en que "LISA PathFinder demostrará este año que la tecnología para construir eLISA es posible y funciona. Ya no queda argumento lógico alguno para demorar la construcción de la misión eLISA y escuchar al Universo en todo su esplendor", asegura.

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/2016/02/11/56bcb56b46163f89498b45df.html

Máxima expectación ante el posible hallazgo de las ondas gravitacionales

La detección de ondas gravitacionales puede dar lugar a una nueva era de la Astronomía – Science

 Científicos a cargo del detector LIGO harán un importante anuncio este jueves sobre los resultados de sus investigaciones.

Ya es oficial. Pasado mañana, jueves, los científicos a cargo del detector LIGO (Observatorio de Interferometría láser de Ondas Gravitacionales) celebrarán una rueda de prensa para llevar a cabo un importante anuncio sobre la primera detección directa de estas pequeñas deformaciones en el tejido espaciotemporal, predichas por Albert Einstein hace ya cien años y que hasta ahora no habían podido ser observadas. El anuncio, de realizarse, puede ser calificado como “histórico”.

Si todo va según lo esperado, estaremos ante el pistoletazo de salida para una nueva era de la Astronomía. Una en la que los científicos podrán utilizar lasondas gravitacionales para estudiar con mucho más detalle cómo se producen los eventos más extremos y violentos del Universo, midiendo las distorsiones en el espacio que emanan de ellos. El hallazgo, además, sería la evidencia definitiva de que el Universo, justo después del Big Bang, sufrió una etapa de “inflación”, durante la cual, y apenas en una fracción de segundo, se expandió exponencialmente, aumentando miles de veces su tamaño en apenas un instante.

¿Pero qué son exactamente las ondas gravitacionales? ¿Y para qué sirven? La teoría de la relatividad general de Einstein podría resumirse en dos afirmaciones: La materia dice al espacio y al tiempo cómo curvarse; y el espacio y el tiempo curvados le dicen a la materia cómo moverse. Si sujetamos una sábana por las cuatro esquinas y después colocamos sobre ella una pelota, el tejido de la sábana se curvará debido al peso de la pelota. Cuanto mayor sea el balón, mayor será la deformación de la sábana. Otras pelotas más pequeñas colocadas en la sábana caerán, inevitablemente, hacia la pelota más grande, deslizándose por la pendiente provocada por ella. Es, ni más ni menos, que otra forma de describir la gravedad.

Einstein publicó su teoría en noviembre de 1915, y apenas unos meses más tarde, en la primavera de 1916, se dio cuenta de otra sutil consecuencia de vivir en un espaciotiempo distorsionado por la materia. Y es que la relatividad general permite la existencia de ondas gravitacionales, pequeñas ondulaciones rítmicas que se propagan por el espacio a la velocidad de la luz.

Durante mucho tiempo, los físicos no han estado seguros de si estas hipotéticas ondulaciones eran algo real o si, por el contrario, no eran más que una curiosidad matemática dentro de la teoría. Pero a partir de la década de los ochenta empezaron a obtenerse evidencias indirectas que apuntaban a que esas ondas existían de verdad.

Las ondas gravitacionales son emitidas por cuerpos en órbita y por masas de materia aceleradas. Y un buen número de investigadores de todo el mundo se esfuerzan actualmente para detectarlas directamente. Una vez conseguido, los científicos esperan poder utilizar estas ondas para “escuchar” algunos de los eventos más violentos del Universo, como la explosión de supernovas o la fusión de agujeros negros y de estrellas de neutrones. E incluso el Big Bang.

Así, y de la misma forma en que la astronomía convencional utiliza la luz y otras formas de radiación electromagnética para obtener información de objetos distantes, la “astronomía de ondas gravitacionales” interpretará la información que contienen esas pequeñas distorsiones en el espacio tiempo. Hasta ahora, todo lo que sabemos sobre estrellas y galaxias lejanas procede únicamente de la información que los astrónomos logran arrancarle a la luz que llega hasta nosotros. A partir de ahora, podríamos tener otra fuente de información completamente nueva e independiente de la radiación. Las posibilidades de conocimiento, pues, se multiplican.

Como ondas en el agua

Como se ha dicho, las ondas gravitacionales se propagan a través del espacio. Y lo hacen de una forma parecida a como lo hacen las ondas en el agua. En un estanque, por ejemplo, cada punto de la superficie oscila, lo que hace que ésta se eleve y decienda continua y rítmicamente. La oscilación se va propagando y moviéndose por todo el estanque. Lo mismo sucede con las ondas gravitacionales en el espacio.

Y esas oscilaciones son, precisamente, lo que buscan los cazadores de ondas gravitacionales. Solo que no hay partículas ni gotas de agua flotando en el espacio. En su lugar, los detectores tratan de medir las masas con grandes espejos suspendidos y combinados con rayos laser, para detectar los pequeños cambios en las distancias que se producen como consecuencia de las ondas gravitacionales.

Este jueves, pues, los investigadores del detector LIGO explicarán al mundo sus hallazgos. Puede ser un anuncio histórico, que cambie para siempre la Astronomía y nuestra forma de estudiar y comprender el Universo que nos rodea

Fuente: http://abcblogs.abc.es/nieves/public/post/maxima-expectacion-ante-el-posible-hallazgo-de-las-ondas-gravitacionales-16916.asp/

Tainá: la galaxia que no debería existir

La galaxia Tainá tras el cúmulo MACS J0416-2403. NASA/ESA/INFANTE ET AL.

04/02/2016 10:19
La galaxia Tainá, descubierta recientemente, ya estaba bien formada cuando el universo tenía el 3% de su edad actual, esto es, unos 400 millones de años tras el Big Bang. Sin embargo, según las teorías de formación y evolución del universo, las galaxias debieron empezar a formarse mucho después, unos 1000 millones de años tras el Big Bang. Los astrónomos buscan explicaciones para reconciliar la teoría con este nuevo hallazgo.

En los confines del universo

Tenemos la suerte de vivir en una edad de oro de la astrofísica, en la que nuestros potentes observatorios nos permiten explorar galaxias lejanísimas acercándonos a los orígenes del universo. La radiación que llega hoy a nuestros telescopios partió de esta galaxias hace miles de millones de años y, debido a que la velocidad de la luz no es infinita, podemos contemplar estas galaxias tal y como eran en los momentos iniciales del universo, poco después del Big Bang.
Un equipo internacional de astrónomos encabezado por Leopoldo Infante de la Universidad Católica de Chile, en el participa el joven investigador madrileño Alberto Molino (ahora trabajando en la Universidad de Sao Paulo) viene realizando un gran esfuerzo por localizar galaxias progresivamente más lejanas. En un trabajo reciente han utilizado los telescopios espaciales Hubble y Spitzer para explorar la zona del cielo en torno al gran cúmulo de galaxias denominado MACS J0416-2403. Este cúmulo no es extremadamente distante: se encuentra a 'tan sólo' unos 4000 millones de años luz de distancia desde la Tierra y, por tanto, el equipo de astrónomos no estaba interesado en el cúmulo propiamente dicho. Sin embargo, el cúmulo es muy masivo: en una zona de unos 3 millones de años de luz de radio en torno a su centro, encierra unos 1000 billones de veces la masa de nuestro Sol. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, esta enorme masa actúa como una potentísima lente gravitacional distorsionando y amplificando la luz de las galaxias que se encuentran situadas a distancias mucho mayores tras el cúmulo.
Infante y su equipo han sumado así la potencia de los telescopios espaciales a la amplificación (de hasta unos 20 aumentos) proporcionada por el cúmulo MACS J0416-2403 que cumple aquí las funciones de un gigantesco 'telescopio' natural. Y mediante esta técnica han descubierto 22 galaxias en los confines del universo conocido, entre las que destaca, por sus características extraordinarias, una galaxia debilísima.

Esquema del efecto de lente gravitatoria NASA/R.BACHILLER

Recién nacida

La galaxia recién descubierta es masiva y compacta, y está repleta de estrellas gigantes azuladas, lo que indica que la estamos contemplando en plena actividad de formación estelar. En cuanto a su masa y tamaño resulta parecida a la Gran Nube de Magallanes (la galaxia satélite de la Vía Láctea, situada a unos 160.000 años luz de distancia, que resulta espectacular en los cielos del hemisferio sur), pero el contenido estelar de la nueva galaxia es muchísimo más joven. A partir de estas observaciones se estima la distancia al objeto, o mejor dicho, el tiempo que ha viajado la luz desde que salió de la galaxia hasta alcanzar al telescopio. Resulta que la luz de esta galaxia ha viajado durante 13.400 millones de años.
Como la edad del universo es de 13.800 millones de años, nos encontramos con que estamos contemplando esta galaxia tal y como era 400 millones de años tras el Big Bang, esto es un 3 % de la edad actual del universo. La juventud de esta galaxia llevó a los astrónomos a bautizarla como Tainá, término que significa 'recién nacida' en el idioma aimara que hablan algunos pueblos andinos.
El descubrimiento de esta galaxia viene a sumarse a otros previos del mismo tipo. Por ejemplo, tal y como informó ElMundo.es un equipo liderado por el portugués David Sobral descubrió hace unos meses la galaxia CR7, observada tal y como era cuando el universo tenía 800 millones de años tras el Big Bang, y el astrónomo británico Richard Ellis también ha localizado recientemente otras galaxias a distancias comparables.

Recreación de la galaxia CR7. D.SOBRAL

Inconsistencia de la teoría

Según las teorías más aceptadas de formación y evolución de galaxias, éstas se forman a partir de las grandes estructuras que resultan tras el crecimiento de las débiles fluctuaciones que se producen poco después del Big Bang y que dejaron su huella en el fondo cósmico de microondas. Este proceso lleva su tiempo: se predice que las galaxias deben comenzar a formarse unos 1000 millones de años tras el Big Bang y que la máxima producción de estrellas en tales galaxias tiene lugar una vez transcurridos otros 1000 millones de años. Por lo tanto, según la teoría, galaxias como Tainá, ya bien formadas y con una rica población estelar, no deberían existir en el universo primitivo.
Resulta por ello imprescindible comprobar y refinar la medida de la distancia a esta galaxia tan pronto como haya la instrumentación que permita obtener su espectro (indispensable para obtener el 'redshift' espectroscópico, más fiable que el fotométrico obtenido hasta ahora). Pero, aún así, los astrónomos ya se encuentran buscando explicaciones y correcciones en la teoría que permitan evolucionar más rápidamente a las galaxias primitivas. Una posibilidad es que la materia oscura, que debe jugar un papel muy importante en la constitución de las grandes estructuras en el universo joven, fuese aún más abundante en aquella época, o que estuviese distribuida de forma que acelerase la formación de las galaxias.
Pero, por el momento, lo que parece más urgente y conveniente es perseverar en estos trabajos de localización de galaxias más y más remotas. El lanzamiento del nuevo telescopio espacial James Webb en 2018 (el sucesor del Hubble) y la construcción del Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT) en Atacama (Chile), que debería culminar hacia el año 2023, posibilitarán la detección de numerosas de estas galaxias, que son extremadamente débiles, y medir sus distancias con fiabilidad. Seguiremos así dando nuevos pasos en la búsqueda de nuestros orígenes.

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/2016/02/04/569ccb2122601d3d1d8b4669.html

Los rayos gamma del centro galáctico no parecen tener origen en la materia oscura

Artículo publicado por Catherine Zandonella el 4 de febrero de 2016 en la Universidad de Princeton

Los estallidos de rayos gamma procedentes del centro de nuestra galaxia no es probable que sean señales de materia oscura, sino de otro fenómeno astrofísico, unas estrellas de rotación rápidas llamadas púlsares de milisegundos, de acuerdo con dos nuevos estudios, uno de un equipo con sede en la Universidad de Princeton y el MIT, y otro con sede en los Países Bajos.

Anteriores estudios sugerían que los rayos gamma procedentes de densas regiones del espacio en el interior de la galaxia de la Vía Láctea podrían estar causados por la colisión de partículas de materia oscura. Pero usando nuevos métodos de análisis estadístico, los dos equipos de investigación encontraron, de forma independiente, que las señales de rayos gamma no tienen las características esperadas para las procedentes de materia oscura. Ambos equipos informan de sus conclusiones en la revista Physical Review Letters.

Exceso de rayos gamma Crédito: Christoph Weniger, Universidad de Amsterdam

“Nuestros análisis sugieren que lo que estamos viendo es la prueba de una nueva fuente de rayos gamma en el centro de la galaxia”, señala Mariangela Lisanti, profesora adjunta de física en Princeton. “Ésta es una región muy compleja del cielo, y existen otras señales astrofísicas que podrían confundirse con señales de materia oscura”.

El centro de la Vía Láctea se cree que contiene materia oscura debido a que es el hogar de una densa concentración de masa, incluyendo densos cúmulos de estrellas y un agujero negro. Un hallazgo concluyente de colisiones de materia oscura en el centro galáctico sería un gran avance hacia la confirmación de nuestro comprensión del universo. “Encontrar pruebas directas de estas colisiones sería interesante debido a que nos ayudaría a comprender las relaciones entre la materia oscura y la materia común”, explica Benjamin Safdi, investigador de posdoctorado en el MIT que recibió su doctorado en 2014 en Princeton.

Para poder asegurar si las señales proceden de la materia oscura o de otras fuentes, el equipo de investigación de Princeton/MIT se enfocó en técnicas de procesamiento de imágenes. Observaron el aspecto que deberían tener los rayos gamma si procedieran de la colisión de las teóricas partículas de materia oscura conocidas como WIMPs. Para el análisis, Lisanti, Safdi y Samuel Lee, antiguo investigador de posdoctorado en Princeton, que actualmente trabaja en el Insituto Broad, junto a sus colegas Wei Xue y Tracy Slatyer del MIT, estudiaron imágenes de rayos gamma captadas por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, que ha estado cartografiando rayos-X desde 2008.

Las partículas de materia oscura se cree que forman aproximadamente el 85 por ciento de la masa del universo, pero nunca se ha detectado directamente. La colisión de dos WIMPs, de acuerdo con el ampliamente aceptado modelo de materia oscura, provoca su aniquilación generando rayos gamma, que son la forma de energía más alta de la luz en el universo.

De acuerdo con este modelo, las partículas de luz, o fotones, de alta energía deberían distribuirse homogéneamente entre los píxeles de las imágenes captadas por el telescopio Fermi. Por contra, otras fuentes como las estrellas en rotación conocidas como púlsares, liberan estallidos de luz que se muestran como píxeles aislados y brillantes.

Los investigadores aplicaron su método de análisis estadístico a imágenes recopiladas por el telescopio Fermi y encontró que la distribución de fotones era agrupada en lugar de homogénea, lo que indicaba que era improbable que los rayos gamma estuviesen provocados por las colisiones de partículas de materia oscura.

Qué son exactamente estas fuentes es algo que se desconoce, comenta Lisanti, pero una posibilidad es que sean estrellas en rotación muy viejas conocidas como púlsares de milisegundo. Señala que sería posible explorar la fuente de rayos gamma usando otros tipos de estudios del cielo que implican a los radiotelescopios.

Douglas Finkbeiner, profesor de astronomía y física en la Universidad de Harvard, que no estuvo implicado en el actual estudio, señala que aunque el hallazgo complica la búsqueda de materia oscura, nos lleva hacia otras áreas de investigación. “Nuestra labor como astrofísicos es caracterizar lo que vemos en el universo, no lograr un resultado deseado y predeterminado. Por supuesto que sería genial encontrar materia oscura, pero comprender qué está pasando y hacer nuevos descubrimientos es apasionante”.

De acuerdo con Christoph Weniger de la Universidad de Amsterdam y autor principal del estudio con sede en los Países Bajos, este hallazgo es una situación en la que todos ganan: “Ya sea encontrando miles de púlsares de milisegundo en la próxima década, lo que arrojaría luz sobre la historia de la Vía Láctea, o no encontrando nada. En el último caso, la explicación de la materia oscura para el exceso de rayos gamma sería mucho más obvia”.

Fuente: http://www.cienciakanija.com/2016/02/08/los-rayos-gamma-del-centro-galactico-no-parecen-tener-origen-en-la-materia-oscura/

Se localizan nuevas galaxias satélite de materia oscura en la Vía Láctea

Artículo publicado por Robert Sanders el 7 de enero de 2016 en UC Berkeley

Tres brillantes estrellas pulsantes en la periferia de la Vía Láctea podrían ser balizas de una galaxia enana invisible que los astrónomos predijeron que estaría allí basándose en los efectos del gas en nuestra galaxia.

Materia oscura alrededor de la Vía Láctea Crédito: ESO

La predicción fue la primera en confirmarse de las procedentes del campo de la galactosismología, que usa las ondulaciones en la distribución de gas de hidrógeno en el plano de la Vía Láctea para deducir la presencia de galaxias satélite invisibles, miles de las cuales pueden estar merodeando alrededor, o a través, de la Vía Láctea. La técnica la desarrollaron la antigua becaria de posdoctorado de la UC Berkeley Sukanya Chakrabarti, actualmente profesora adjunta de astronomía en el Instituto Rochester de Tecnología (RIT), y su mentor en la UC Berkeley, Leo Blitz, profesor de astronomía.

Chakrabarti ofreció una charla sobre las estrellas, conocidas como variables cefeidas, y su conexión con la galaxia predicha en una rueda de prensa el 7 de enero en el congreso de la Sociedad Astronómica Americana en Kissimmee, Florida. Ella es la autora de un artículo sobre las variables cefeidas enviado a la revista Astrophysical Journal Letters.

Aunque algunas de las galaxias satélite de la Vía Láctea están ocultas a nuestra visión por el polvo, muchas son invisibles debido a que están compuestas en gran medida por materia oscura, una misteriosa sustancia predominante en la materia del universo: el 85 por ciento de toda la materia del universo es materia oscura. Allí donde se concentra, la materia normal – mayormente gas – se agrupa y condensa en las estrellas y galaxias que podemos ver. Mientras que la materia normal en la Vía Láctea es lo suficientemente grande como para producir miles de millones de estrellas brillantes, la materia normal en las galaxias dominadas por la materia oscura es, aparentemente, demasiado pequeña como para producir suficientes estrellas que la hagan visible a larga distancia.

Chakrabarti pensó en buscar efectos que tienen estas galaxias sobre la distribución del gas en la galaxia, y usarlos para fijar sus posiciones. Del mismo modo que los sismólogos analizan las ondas que viajan a través de la Tierra para deducir las propiedades del interior de nuestro planeta, ella usa las ondas del disco galáctico para cartografiar la estructura interior y la masa de las galaxias.

“Hemos realizado avances significativos en este nuevo campo de la galactosismología, a partir del cual se puede deducir el contenido de materia oscura de las galaxias enanas, dónde se hallan, así como las propiedades del interior de las galaxias mediante la observación de las perturbaciones en el disco de gas”, comenta.

Las cefeidas como varas de medir

En 2009, Chakrabarti y Blitz usaron estas técnicas para predecir la existencia de una galaxia satélite enana en la dirección de la constelación Norma, y el año pasado, ella y su equipo usaron el Telescopio Géminis Sur, en Chile, y los Telescopios Magallanes para buscar estrellas  en la región que podría ser parte de la galaxia. Encontraron tres estrellas pulsantes, conocidas como variables cefeidas, usadas normalmente como varas de medir distancia, y que están aproximadamente a la misma distancia del Sol: 300 000 años luz.

Usando análisis espectroscópicos pudieron demostrar que las estrellas también tienen aproximadamente la misma velocidad, y que se mueven demasiado rápidamente como para ser parte de nuestra galaxia. Se desplazan a 200 kilómetros por segundo respecto del centro galáctico, mientras que la velocidad media de una estrella de la Vía Láctea tiene una velocidad radial de apeas 12 kilómetros por segundo.

Muy probablemente, estas estrellas marcan la posición de una galaxia enana dominada por la materia oscura, explica Chakrabarti, mucho más allá del borde del disco de la Vía Láctea, que termina a 60 000 años luz.

“La velocidad radial de las variables cefeidas es la última prueba que estábamos buscando”, señala. “Inmediatamente se puede concluir que no son parte de nuestra galaxia”.

“Estas observaciones básicamente confirman que la galaxia que predijo Sukanya, pero que no podemos ver, se encuentra ahí”, apunta Blitz.

El equipo de Chakrabarti también incluye a Rodolfo Angeloni del Telescopio Géminis Sur; Ken Freeman del Observatorio Monte Stromlo de la Universidad Nacional Australiana en Canberra; el antiguo posdoctorado de la UC Berkeley Josh Simons, ahora en la Institución Carnegie de Washington; el científico investigador de RIT Benjamin Sargent; y el estudiante graduado de RIT Andrew Lipnicky.

Para más detalles, puedes leer la nota de prensa del Observatorio Géminis y una antigua publicación de la UC Berkeley sobre la técnica predictiva de Chakrabarti.

Fuente:  http://www.cienciakanija.com/2016/01/13/se-localizan-nuevas-galaxias-satelite-de-materia-oscura-en-la-via-lactea/

¿El neutrino es su propia antipartícula?

Artículo publicado por Signe Brewster el 20 de enero de 2016 en Symmetry Magazine

La misteriosa partícula podría tener la clave de por qué la materia prevaleció sobre la antimateria en los inicios del universo.

Casi todas las partículas tienen un homólogo de antimateria: una partícula con la misma masa pero carga opuesta, entre otras características.

Esto parece aplicarse a los neutrinos, minúsculas partículas que nos atraviesan constantemente. A partir de las partículas liberadas cuando un neutrino interactúa con la materia, los científicos pueden discernir si han captado un neutrino contra un antineutrino.

Detector Super-Kamiokande

Pero ciertas características de los neutrinos y los antineutrinos hacen que los científicos se pregunten: ¿Son los mismos? ¿Son los neutrinos sus propias antipartículas?

Esto no es una novedad. Los gluones e incluso los bosones de Higgs se cree que son sus propias antipartículas. Pero si los científicos descubren que los neutrinos son sus antipartículas, podría darnos una pista sobre por qué tienen esa masa tan minúscula — y si desempeñaron un papel en un universo predominado por la materia.

Dirac contra Majorana

La idea de antipartícula procede de 1928, cuando el físico británico Paul Dirac desarrolló lo que se ha llegado a conocer como ecuación de Dirac. Su trabajo buscaba explicar qué sucedía cuando los electrones se movían a una velocidad cercana a la de la luz. Pero sus cálculos dieron como resultado un extraño requisito: que los electrones, a veces, tenían energía negativa.

“Cuando Dirac escribió su ecuación es cuando supo que las antipartículas existían”, señala André de Gouvêa, físico teórico y profesor en la Universidad Northwestern. “Las antipartículas son una consecuencia de su ecuación”.

El físico Carl Anderson descubrió el compañero de antimateria del electrón que Dirac previó en 1932. Lo llamó positrón – una partícula como el electrón, pero con una carga positiva.

Dirac predijo que, además de tener cargas opuestas, los homólogos de antimateria deberían tener otra característica opuesta, conocida como quiralidad, que representa una de las propiedades cuánticas inherentes que tiene una partícula. Cada partícula puede tener una quiralidad dextrógira o levógira.

La ecuación de Dirac permitió que neutrinos y antinetrinos fuesen partículas distintas y, como resultado, eran posibles cuatro tipos de neutrinos: neutrinos con quiralidad levógira y dextrógira, y antineutrinos también con ambas quiralidades.

Pero si los neutrinos no tenían masa, como pensaban los científicos en aquella época, sólo se requeriría la existencia de neutrinos levógiros y antineutrinos dextrógiros.

En 1937, el físico italiano Ettore Majorana debutó con otra teoría: neutrinos y antineutrinos eran en realidad lo mismo. La ecuación de Majorana describía que los neutrinos, si después de todo tenían masa, podrían convertirse en antineutrinos, y viceversa.

El desequilibrio materia-antimateria

Si la masa del neutrino era cero o no, siguió siendo un misterio hasta 1998, cuando los experimentos Super-Kamiokande y SNO hallaron que realmente tenían una masa muy pequeña — un logro reconocido con el Premio Nobel de Física de 2015. Desde entonces, han surgido experimentos en Asia, Europa y Norteamérica buscando pistas de que el neutrino es su propia antipartícula.

La clave para encontrar esta prueba es algo llamado conservación del número leptónico. Los científicos consideran una ley fundamental de la naturaleza que el número leptónico se conserve, lo que significa que el número de leptones y antileptones implicados en una interacción debería ser igual antes y después de que tenga lugar dicha interacción.

Los científicos creen que justo después del Big Bang, el universo debería haber contenido las mismas cantidades de materia que de antimateria. Los dos tipos de partículas deberían haber interactuado, cancelándose gradualmente entre sí hasta que no quedase más que energía. De algún modo, no es así como sucedió.

Descubrir que el número leptónico no se conserva abriría una puerta que permitiría el actual desequilibrio entre materia y antimateria. Y las interacciones entre neutrinos podrían ser el lugar donde encontrar dicha puerta.

Desintegración doble beta sin neutrinos

Los científicos están buscando la violación del número leptónico en un proceso conocido como desintegración doble beta, dice el teórico de SLAC Alexander Friedland, que está especializado en el estudio de los neutrinos.

En su forma más común, la desintegración doble beta es un proceso en el cual un núcleo se desintegra en un núcleo distinto y emite dos electrones y dos antineutrinos. Esto equilibra la materia y antimateria leptónica antes y después del proceso de desintegración, por lo que se conserva el número leptónico.

Si los neutrinos son sus propias antipartículas, es posible que los antineutrinos emitidos durante la desintegración doble beta pudiesen aniquilarse entre sí y desaparecer, violando la conservación del número leptónico. Esto es lo que se conoce como desintegración doble beta sin neutrinos.

Dicho proceso sería favorable a la materia sobre la antimateria, creando un desequilibrio.

“Teóricamente, provocarían una profunda revolución en nuestra comprensión de dónde logran su masa las partículas”, señala Friedland. “También nos diría que hay una nueva física a unas escalas de energía altísimas — que hay algo nuevo más allá del Modelo Estándar que conocemos y queremos”.

Es posible que neutrinos y antineutrinos sean diferentes, y que haya dos estados para los neutrinos y otros dos para los antineutrinos, como se requiere en la ecuación de Dirac. Los dos estados que faltan podrían ser tan esquivos como para que los físicos aún no los hayan observado.

Pero observar las pruebas de una desintegración doble beta sin neutrinos sería una señal de que Majorana tuvo la idea correcta — neutrinos y antineutrinos son lo mismo.

“Son experimentos muy complejos”, señala de Gouvêa. “Son similares a los experimentos de materia oscura, en el sentido de que tienen que realizarse en entornos muy tranquilos con detectores muy limpios y sin radiactividad salvo la del núcleo que tratas de estudiar”.

Los físicos aún están evaluando su comprensión de las esquivas partículas.

“Ha habido tantas sorpresas procedentes de la física de neutrinos”, apunta Reina Maruyama, profesor de la Universidad de Yale asociado al experimento CUORE sobre desintegración doble beta sin neutrinos. “Creo que es realmente apasionante pensar en lo que no sabemos”.

Fuente: http://www.cienciakanija.com/

El último artículo de Hawking sobre agujeros negros divide a los físicos

Artículo publicado por Davide Castelvecchi el 27 de enero de 2016 en Nature News

Algunos dan la bienvenida a su último trabajo como una nueva forma de resolver un problema con los agujeros negros; otros no están seguros de su valor.

Casi un mes después de que Stephen Hawking y sus colegas publicasen un artículo en línea sobre agujeros negros¹, los físicos no se ponen de acuerdo sobre su significado.

Algunos apoyan las afirmaciones del borrador — que proporciona una prometedora forma de abordar un obstáculo conocido como la paradoja de la información de los agujeros negros, que Hawking identificó hace más de 40 años. “Creo que hay un sentimiento general de entusiasmo por tener una nueva forma de estudiar cosas que puede que nos saquen del atasco en el que nos encontramos”, comenta Andrew Strominger, físico en la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts, y coautor del último artículo.

Impresión artística de un agujero negro Crédito: NASA

Strominger presentó los resultados el 18 de enero en una abarrotada charla en la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, donde trabaja Hawking.

Otros no están tan seguros de que el enfoque pueda resolver la paradoja, aunque algunos dicen que el trabajo arroja luz sobre varios problemas de la física. A mediados de la década de 1970, Hawking descubrió que los agujeros negros no son realmente negros sino que, de hecho, emiten cierta radiación². De acuerdo con la física cuántica, deben aparecer pares de partículas, surgidas a partir de las fluctuaciones cuánticas, justo en el borde exterior del horizonte de sucesos — el punto de no retorno del agujero negro. Algunas de estas partículas escapan al tirón del agujero negro, pero se llevan una parte de su masa con ellas, provocando que el agujero negro mengüe lentamente hasta desaparecer finalmente.

En un artículo³ publicado en 1976, Hawking señalaba que las partículas que salían del agujero negro – conocidas como radiación de Hawking — tendrían propiedades completamente aleatorias. Como resultado, una vez que el agujero negro desaparecía, la información transportada por cualquier cosa que hubiese caído anteriormente en el agujero se perdería para el resto del universo. Pero este resultado choca contra las leyes de la física, que dicen que la información, como la energía, se conserva, creando la paradoja. “Ese artículo fue responsable de más noches de insomnio entre los físicos teóricos que ningún otro en la historia”, apuntó Strominger durante su charla.

El error, explica Strominger, fue ignorar el potencial del espacio vacío para transportar información. En su artículo, él y Hawking, junto con un tercer coautor, Malcolm Perry, también de la Universidad de Cambridge, se centran en las partículas “suaves”. Son versiones de baja energía de fotones, partículas teóricas conocidas como gravitones, y otra serie de partículas. Hasta hace poco se usaban principalmente para realizar cálculos en la física de partículas, pero los autores señalan que el vacío en el cual se sitúa un agujero negro no puede estar desprovisto de partículas — sólo energía — y, por tanto, las partículas suaves están presentes allí en un estado de energía cero.

Se deduce, escriben, que cualquier cosa que caiga en un agujero negro dejaría una impronta en estas partículas. “Si estás en el vacío y respiras — o haces cualquier cosa — agitas un montón de gravitones suaves”, comenta Strominger. Tras esta perturbación, el vacío alrededor del agujero negro ha cambiado, y la información se conserva.

El artículo pasa a sugerir un mecanismo para transferir la información al agujero negro — lo cual daría como resultado la resolución de la paradoja. Los autores hacen esto mediante el cálculo de cómo codificar los datos en una descripción cuántica del horizonte de sucesos, conocido como ‘pelo del agujero negro’.

Una transferencia compleja

Aun así, el trabajo está incompleto. Abhay Ashtekar, que estudia gravitación en la Universidad Estatal de Pennsylvania en University Park, dice que ve la forma en que los autores transfieren la información al agujero negro — lo que llaman ‘pelo suave’ — poco convincente. Y los autores reconocen que no saben aún cómo se transferiría la información posteriormente a la radiación de Hawking, un paso necesario.

Steven Avery, físico teórico en la Universidad de Brown en Providence, Rhode Island, se muestra escéptico sobre que el enfoque pueda resolver la paradoja, pero está entusiasmado por la forma en que amplía el significado de las partículas suaves. Señala que Strominger ha encontrado que las partículas suaves revelan sutiles simetrías de las fuerzas conocidas en la naturaleza⁴, “algunas de las cuales conocíamos, y otras son nuevas”.

Otros físicos son más optimistas sobre las perspectivas del método para resolver la paradoja de la información, incluyendo a Sabine Hossenfelder del Instituto Frankfurt para Estudios Avanzados en Alemania. Dice que los resultados sobre el pelo suave, junto con parte de su propio trabajo, parecen zanjar una controversia más reciente sobre los agujeros negros, conocida como el problema del cortafuegos. Ésta es la pregunta a si la formación de la radiación de Hawking hace que el horizonte de sucesos sea un lugar muy caliente. Esto estaría en contradicción con la teoría general de la relatividad de Einstein, en la cual, un observador que cayese a través del horizonte no verían súbitos cambios en el entorno.

“Si el vacío tiene distintos estados”, explica Hossenfelder, “entonces puedes transferir información hacia la radiación sin tener que poner ninguna energía en el horizonte. Por consiguiente, no hay cortafuegos”.

Referencias

Nature 529, 448 (28 January 2016) doi:10.1038/529448a
1.- Hawking, S. W., Perry, M. J. & Strominger, A. Borrador en http://arxiv.org/abs/1601.00921 (2016).
2.- Hawking, S. W. Nature 248, 30–31 (1974).
3.- Hawking, S. W. Phys. Rev. D 14, 2460–2473 (1976).
4.- Strominger, A. J. High Energ. Phys. 1407, 152 (2014).


Fuente: http://www.cienciakanija.com/2016/01/30/el-ultimo-articulo-de-hawking-sobre-agujeros-negros-divide-a-los-fisicos/

¡Sorpresa! El Planeta X existe de verdad

Se trataría del noveno planeta de nuestro sistema estelar y ha sido apodado como «Planeta Nueve». Aún no se ha observado directamente, pero su presencia se ha inferido al estudiar las órbitas de sus vecinos, más allá de Plutón.

Al final, el famoso Planeta X podría convertirse pronto en realidad. El conocido astrónomo Michael Brown, descubridor de Eris y Sedna, acaba de aportar, junto a su colega Konstantin Batygin, las mejores evidencias que existen hasta ahora de la existencia de un nuevo y distante planeta gigante en los confines del Sistema Solar. Su trabajo, que está revolucionando a la comunidad científica internacional, acaba de publicarse en The Astronomical Journal.
Todo parece indicar que estamos más cerca que nunca de descubrir el noveno planeta del Sistema Solar. Y no se trata esta vez de pequeños mundos helados más allá de la órbita de Plutón, como el que anunció la Institución Carnegie el pasado mes de noviembre, ni tampoco de un simple objeto transneptuniano, sino de un auténtico gigante de tamaño comparable a Neptuno y que, de confirmarse definitivamente su existencia, entraría por la puerta grande en el selecto club planetario del que la Tierra forma parte y del que, en 2006, fue expulsado el propio Plutón. En otras palabras, podría tratarse del famoso y escurridizo Planeta X, ese que los astrónomos persiguen desde hace más de un siglo y que la cultura popular ha terminado por convertir en leyenda.
Los autores del trabajo, un equipo de investigadores de Instituto de Tecnología de California, le han bautizado como «Planeta Nueve». Tiene entre cinco y diez veces la masa de la Tierra, gira alrededor del Sol una vez cada 15.000 años y, aunque aún no lo han observado directamente, Michael Brown y Konstantin Batygin han deducido su existencia a partir de las órbitas de toda una serie de planetas enanos y otros objetos extremos de nuestro Sistema descubiertos recientemente. Se sabe desde hace tiempo que las extrañas «maniobras orbitales» de estos pequeños mundos podrían explicarse gracias a la perturbación gravitatoria de un hipotético planeta gigante nunca visto hasta ahora. Brown y Batygin creen que el nuevo planeta pudo ser «expulsado» lejos del Sol y al espacio profundo hace miles de millones de años, como consecuencia de un «empujón gravitatorio» de Júpiter o Saturno.

Escepticismo

Los investigadores saben que su trabajo será sometido a toda clase de revisiones por astrónomos de todo el mundo. No es la primera vez, en efecto, que se anuncia el hallazgo del misterioso Planeta X, cuya búsqueda está plagada de errores, exageraciones e, incluso, pura y simple charlatanería. Por eso, Brown y Batygin se han preparado conta la inevitable ola de escepticismo con una larga serie de datos, análisis orbitales de otros objetos distantes y sesudas simulaciones informáticas. «Si dices que tienes evidencias del planeta X -afirma Brown- prácticamente cualquier astrónomo dirá: ´¿Otra vez? Estos chicos, claramente, están locos. ¿por qué esta vez debería ser diferente a las demás?´. Esta vez es diferente porque esta vez tenemos razón».
Los dos astrónomos dedujeron la presencia del«Planeta Nueve» por la singular agrupación de seis objetos previamente conocidos y cuyas órbitas se encuentran más allá de Neptuno. Según sus datos, solo hay un 0,007% de probabilidades (una entre 15.000) de que esa agrupación se deba a una simple coincidencia. Mucho más probable es que un planeta con la masa de diez tierras esté guiando a los seis objetos en sus extrañas y peculiares órbitas elípticas, muy inclinadas con respecto al plano del Sistema Solar.
Del mismo modo, también la órbita del nuevo planeta está inclinada, y también estirada hasta distancias tan grandes que obligarán a revisar algunas de las ideas más establecidas sobre la dinámica planetaria dentro de nuestro sistema.

Locura

La mayor aproximación del Planeta Nueve al Sol lo sitúa hasta siete veces más lejos que Neptuno, a 200 Unidades Astronómicas (UA) de distancia. (Una Unidad Astronómica es la distancia que hay entre la Tierra y el Sol, 150 millones de km). Pero en su periplo orbital, el recién descubierto Planeta X podría llegar a alejarse periódicamente del Sol entre 600 y 1.200 Unidades Astronómicas. Es decir, mucho más allá del cinturón de Kuiper, la región de los pequeños mundos helados más allá de Neptuno, que empieza a «solo» unas 30 UA.
Hace años, la investigación de Brown y Batygin no iba encaminada a descubrir un nuevo planeta, sino todo lo contrario, a demostrar que el Planeta Nueve no existía. Pero el trabajo de otros dos astrónomos, que descubrieron una inusual agrupación de pequeños mundos helados en una remota región del Sistema Solar, les hizo cambiar de idea. En 2014, además, un estudio publicado en Nature por Scott Sheppard Y Chad Trujillo, de la Institución Carnegie, apuntaba a la existencia potencial de un planeta gigante desconocido, uno cuya gravedad, precisamente, estuviera afectando a las órbitas de todos esos cuerpos más pequeños. Al principio Brown pensó que era una locura, y trató de demostrarlo con una serie de ecuaciones y simulaciones informáticas que, al final, terminaron por demostrar que la del planeta gigante oculto era la mejor de las explicaciones posibles.
Según sostienen Brown y Batygyn, si el Planeta X está ahí fuera, los astrónomos deberían encontrar muy pronto más objetos en «órbitas reveladoras», influenciadas por el gigante oculto. Aunque Brown sabe muy bien que nadie creerá de verdad en el descubrimiento hasta que el Planeta X, en todo su esplendor, sea detectado por fin con un telescopio. «Hasta que no haya una detección directa -afirma el astrónomo- estamos ante una hipótesis». El equipo de investigadores utilizará ahora sus cálculos para «cazar» al escurridizo planeta con uno de los grandes telescopios instalados en Hawaii. Y no cabe duda de que, con los datos de su trabajo en la mano, muchos otros astrónomos intentarán hacer lo mismo.

Matar a Plutón

De hecho, grandes telescopios de dos continentes están tratando ya de poner la vista encima al Planeta X, que sería, por tamaño, el quinto mayor del Sistema Solar, después de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. Pero a tanta distancia, no se trata de una tarea sencilla, ya que el Planeta Nueve, o X, refleja tan poca luz solar que pone a prueba la capacidad de los mejores intrumentos de observación disponibles.
Resulta irónico que sea precisamente Michael Brown el descubridor del noveno planeta del Sistema Solar. De hecho, fue él quien, en 2005, descubrió Eris, un pequeño y distante mundo helado del mismo tamaño de Plutón y que demostró que el hasta entonces noveno planeta de nuestro sistema era más que uno entre muchos mundos similares del cinturón de Kuiper. Fue precisamente su descubrimiento el que provocó que, apenas un año más tarde, en 2006, la Unión Astronómica Internacional reclasificara a Plutón, privándole de su título planetario y degradándolo a planeta enano. El propio Brown contó este proceso en su libro «Cómo maté a Plutón». Unos años antes, en 2003, Brown también protagonizó el descubrimiento de Sedna, otro pequeño y lejano mundo, aunque menor que Eris y Plutón.
«Matar a Plutón fue divertido -afirma el investigador-. Y encontrar a Sedna fue científicamente interesante. Pero esto está una cabeza por encima de todo lo demás«.

Fuente: http://abcblogs.abc.es/nieves/public/post/sorpresa-el-planeta-x-existe-de-verdad-16892.asp/

La NASA pide cautela ante el posible descubrimiento del Planeta X

James Green, Director de la División de Ciencia Planetaria de la agencia, ha destacado que el hallazgo publicado ayer es el comienzo de un largo proceso científico para confirmar o descartar la existencia del noveno planeta del Sistema Solar 

El astrofísico y divulgador Carl Sagan defendió a lo largo de su carrera la idea de que a la hora de divulgar la ciencia y sus avances era necesario despertar la sed de maravilla. Pero también alertó de que, sin las necesarias dosis de escepticismo y de pensamiento crítico, la ciencia podía transformarse en pseudociencia. Es decir, en mito y fábula.

Un día después de que los astrónomos Michael Brown y Konstantin Batygin publicaran en la revista «The Astronomical Journal» el posible hallazgo del Planeta X, el que podría ser el noveno planeta del Sistema Solar, la NASA ha querido hacer un llamamiento hacia la cautela. Y el escepticismo.

«La idea de que haya un nuevo planeta es sin duda excitante para mí, como científico planetario», ha dicho James Green, Director de la División de Ciencia Planetaria de la NASA en un vídeo difundido hoy. «Sin embargo, no estamos ante la detección de un nuevo planeta. Es muy pronto para poder afirmar esto», ha señalado.

En el artículo científico publicado ayer, los científicos proponían la hipótesis de que hubiera un nuevo planeta gigante en los confines del Sistema Solar. Pero ese cuerpo no se ha detectado, y podría no existir. Su idea se basa en cálculos matemáticos sobre las órbitas de seis lejanos cuerpos, que parecen girar en torno a algo que aún no se ha encontrado.

«Estamos ante una predicción temprana basada en modelos matemáticos elaborados con observaciones limitadas (...) Estamos en el comienzo de un proceso que podría llevar a un interesantísimo resultado», ha explicado James Green.

Comienza el debate

Eso no quiere decir que la hipótesis de Brown y Batygin sea endeble. Sino que efectivamente aún se trata de una hipótesis, lo que significa que tiene que ser comprobada por otros investigadores y superar la prueba final: la detección directa del noveno planeta.

De hecho, los propios autores del artículo ya estaban preparados ante la inevitable ola de escepticismo. Para ello, trataron de blindar su trabajo con una larga serie de datos, análisis orbitales de otros objetos distantes y complejas simulaciones informáticas: «Si dices que tienes evidencias del planeta X -afirmaba Brown- prácticamente cualquier astrónomo dirá: "¿Otra vez? Estos chicos, claramente, están locos. ¿por qué esta vez debería ser diferente a las demás?". Esta vez es diferente porque esta vez tenemos razón».

Adoptando una postura más intermedia, Green ha destacado la importancia del artículo publicado ayer, porque «alimenta el interés por la exploración espacial» y estimula un «sano debate» que «forma parte del proceso científico».

Las reglas del escepticismo

«Teorías como estas sirven para estimular ideas y conversaciones. Tocan nuestra curiosidad innata», ha dicho. Pero, «cada vez que tenemos una idea tan interesante como esta, siempre debemos aplicar las reglas de Carl Sagan del pensamiento crítico, que piden confirmar de forma independiente los hechos, buscar explicaciones alternativas y estimular el debate científico».

«Si el planeta X está ahí fuera, lo encontraremos juntos. O buscaremos una explicación alternativa para los datos que hemos recibido hasta el momento. Ahora, vamos a explorar», ha propuesto James Green.

Fuente:http://elblogantares.blogspot.com.es/2016/01/la-nasa-pide-cautela-ante-el-posible.html

La habitabilidad de otros mundos

Artículo publicado el 14 de enero de 2016 en el Instituto Max Planck

Nuevos métodos permiten unas medidas precisas de la gravedad de las estrellas y el tamaño de los exoplanetas.

Cuánto pesamos en un planeta es algo que depende de su gravedad de superficie. La gravedad es un parámetro importante también para las estrellas, y cambia drásticamente a lo largo de la vida de una estrella, proporcionando información sobre su edad y etapa en la evolución estelar. Dado que las estrellas en el cielo nocturno aparecen sólo como pequeños puntos de luz, este valor es muy difícil de medir. Un equipo de científicos del Instituto Max Planck para Investigación en el Sistema Solar, en Göttingen, la Universidad de Viena, y Canadá, Francia y Australia, han desarrollado ahora un nuevo método que puede usarse para determinar la gravedad en la superficie de estrellas lejanas, de una precisión con un bajo porcentaje de error. También permite una mejor determinación del tamaño y la habitabilidad de los exoplanetas.

Exoplaneta circumbinario Crédito: CfA

En los últimos años, los astrónomos han descubierto miles de planetas alrededor de estrellas lejanas (exoplanetas), la mayor parte de los mismos usando el método de tránsito. Este método implica una búsqueda de variaciones en el brillo de la estrella, que tienen lugar cuando los planetas pasan frente a su estrella madre, bloqueando parte de la luz estelar. El tamaño del planeta puede deducirse a partir de la curva de luz – pero siempre sólo en relación al tamaño de su estrella.

Para calcular si un planeta recién descubierto es similar a la Tierra, o si es un gigante gaseoso como Júpiter, por ejemplo, los investigadores deben tener información precisa sobre las propiedades de la estrella. El tamaño de la estrella y, en última instancia, del planeta, también pueden deducirse a partir de la fuerza gravitatoria.

Hasta ahora, las medidas exactas sobre la gravedad eran posibles sólo para un pequeño número de estrellas relativamente brillantes. Tal como informan los astrónomos en la revista Science Advances, el nuevo método les permite determinar la gravedad de superficie de las estrellas que son mucho más tenues con una precisión casi constante.

El método usa variaciones mínimas del brillo en la luz estelar. Aunque el brillo de las estrellas en el cielo nocturno parece constante a primera vista, está sujeto a variaciones medibles: oscilaciones acústicas en el interior de una estrella cambian la cantidad de luz irradiada, como también los movimientos de convección – burbujas de gas caliente que suben y luego bajan al enfriarse.

Ambos fenómenos se ven influidos directamente por la gravedad de superficie de la estrella. Pueden, por tanto, usarse para medir la gravedad, la cual se deduce de la masa y el radio de la estrella.

El autor principal, Thomas Kallinger de la Universidad de Viena, explica que no es necesario mirar en el espacio para observar estos fenómenos. Simplemente mirando lo que sucede en nuestra cocina podemos verlo: “Si calentamos agua en una olla, sube desde el fondo hacia la superficie, donde el calor transportado se transfiere al aire. El líquido se hunde de nuevo, y el ciclo se inicia de nuevo”.

Esta circulación transporta energía y es lo que se conoce como convección. También tiene lugar en las capas bajo la superficie solar, entre otros sitios, y de forma similar en la mayor parte de las estrellas de nuestra galaxia.

Para poder investigar las oscilaciones acústicas y los movimientos de convección de una estrella, se determina su brillo en intervalos cortos a lo largo de un gran periodo de tiempo. El valor del brillo medido – dibujado en una gráfica como una función del tiempo – genera la curva de luz.

El método más preciso disponible para medir la gravedad de una estrella está en el análisis minucioso de las oscilaciones estelares y, por tanto, de la curva de la luz. Sin embargo, este método puede usarse sólo para aquellas estrellas cuyas oscilaciones sobresalen claramente del ruido de fondo. Pero normalmente este caso sólo se da con estrellas brillantes que son, relativamente, muy pocas.

Más habitual es el caso en que los astrónomos tienen que lidiar con estrellas que no tienen el brillo suficiente para que sus oscilaciones puedan estudiarse en detalle. Sus curvas de luz son mucho más ruidosas, dado que la proporción de señal a ruido depende del brillo de la estrella, entre otras cosas. Cuanto más tenue es la estrella, más débil es la señal que llega al detector, y más difícil es procesarla. Para curvas de luz con tanto ruido, las frecuencias individuales no pueden extraerse y no se puede aplicar el método clásico.

El nuevo método, que los investigadores llaman Autocorrelation Function Timescale Technique o Timescale Technique para abreviar, ahora permite a los investigadores determinar un valor preciso para la gravedad de estrellas débiles con curvas de luz con mucho ruido.

Los astrónomos filtran las curvas de luz para eliminar las señales de periodo largo – las cuales se originan a partir del campo magnético de la estrella, por ejemplo, y no se ven afectadas directamente por la gravedad de superficie. La escala de tiempo normal es la señal provocada por la convección y los pulsos, que pueden determinarse a partir de la curva de luz filtrada.

Esto se hace con la ayuda de lo que se conoce como filtro de paso alto, que tamiza las señales de periodo largo en los datos. La frecuencia de filtrado debe seleccionarse de tal forma que la señal que quiere medirse no se vea también filtrada; la intención es eliminar todas las señales periódicas que no se correlacionan con la gravedad, es decir, señales que surgen a partir de la rotación estelar, por ejemplo.

La precisión del método está alrededor del 4 por ciento. El único método hasta la fecha que puede aplicarse a estrellas tenues sólo proporciona una precisión de alrededor del 25 por ciento, por contra.

Los investigadores ven una enorme cantidad de posibles aplicaciones para su método. El telescopio espacial Kepler, por ejemplo, actualmente usa el método de tránsito para buscar exoplanetas, generando cientos de miles de curvas de luz extremadamente precisas durante el proceso. Futuras misiones, tales como PLATO o TESS, también usarán este método.

En el proceso, se observarán millones de estrellas, cuyas etapas de evolución y tamaños de planetas podrían investigarse usando este nuevo método.

“El método nos proporciona valores precisos para parámetros estelares que necesitamos para determinar la estructura y edad de la estrellas”, dice el coautor Saskia Hekker del Instituto Max Planck para Investigación en el Sistema Solar, en Göttingen. Y también apunta que: “Los resultados para estrellas individuales también serán muy útiles para darnos una mejor comprensión de nuestra Vía Láctea”.

'Queremos detectar la partícula que explique la materia oscura'

Fabiola Gianotti, directora del CERN, ante uno de los detectores del LCH. CERN

• MIGUEL G. CORRAL
• @miguelgcorral

Actualizado 12/01/201604:17Fabiola Gianotti (Roma, 1960) fue la encargada de anunciar al mundo el descubrimiento del bosón de Higgs. El experimento ATLAS del cual era portavoz fue uno de los que localizaron la última pieza del Modelo Estándar de la Física. El pasado 1 de enero tomó las riendas del CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, de la mano del alemán Rolf Heuer convirtiéndose en la primera mujer que dirige la institución desde que comenzó su actividad en 1954. Gianotti ha visitado España recientemente para impartir la conferencia LHC «Run 2»: impulsando tecnologías y despejando incógnitas en la sede de la Fundación BBVA.

¿Qué está por venir desde el LHC para la Física?

El inicio de la fase dos del LHC nos permitirá dar un salto en la energía del acelerador de casi el doble. Y cada vez que vamos un paso más allá en la energía, nos brinda nuevas oportunidades de abordar las preguntas sin resolver con mayores esperanzas de llegar a alguna solución.

¿Como averiguar si la partícula que se encontró es realmente el bosón de Higgs del Modelo Estándar y no uno de los otros bosones de Higgs posibles?

Sí, por supuesto. Continuaremos tomando medidas del bosón de Higgs con mayor precisión cada vez. No sólo se trata de la última partícula que nos quedaba por describir de cuantas componen el Modelo Estándar de la Física, sino que es una partícula muy especial que puede abrir por sí sola una puerta hacia una nueva física. Pero también abordaremos otras preguntas sin respuesta. ¿Por qué hay tanta materia en el Universo y tan poca antimateria? ¿A dónde fue a parar toda la antimateria? Sabemos perfectamente que sólo un 5% del Universo es visible y el resto está hecho de un tipo de materia y de energía de la que apenas sabemos nada... Hay muchas preguntas abiertas. Algunas ya las hemos empezado a contestar en la primera fase, como el origen de la masa de las partículas con el hallazgo del bosón de Higgs, pero las demás aún están ahí.

¿Cuándo se pueden esperar los primeros resultados llamativos de esta segunda etapa?

Para conseguir resultados sobre el bosón de Higgs con la más alta precisión se necesitarán varios años de toma de datos, por eso este proyecto del LHC se extenderá durante los próximos 15 o 20 años. ¿Descubrimientos sobre nueva física? Bueno, eso está en manos de la naturaleza. Si esta nueva física se produce en abundancia a la energía del LHC, entonces podría producirse un gran descubrimiento relativamente rápido. En cambio, si es difícil de encontrar, puede llevar mucho tiempo. Todo está en manos de la naturaleza. Pero los seres humanos estamos dando el máximo.

Si tuviera que apostar cuándo y qué se descubrirá...

Soy física experimental, sinceramente, yo no apuesto. Estoy abierta a lo que decida la naturaleza.

Pero, ¿qué preferiría usted?

Le diré dos preferencias. La primera sería que llegamos a encontrar la partícula que explique la materia oscura. Eso nos permitiría dar un enorme salto en nuestro conocimiento del Universo, desde el 5% que conocemos hoy hasta casi el 30%. Y la otra sería encontrar algo que sea completamente nuevo, algo que no esperemos en absoluto. Algo que no encaje con ninguna de las teorías que el ser humano ha desarrollado, porque creo que la naturaleza es más inteligente que el ser humano, más elegante, más simple...

¿Echó de menos una mayor atención del comité del Nobel al CERN cuando le concedieron el galardón a Higgs y Englert?

Los físicos teóricos que predijeron la existencia de la partícula merecen el premio Nobel. Creo que el papel de los experimentos en el LHC se ha demostrado por el hecho de que el premio Nobel sólo ha sido concedido después del descubrimiento. Pero también en la motivación que cita el comité del Nobel se nombra de forma explícita a los dos experimentos, ATLAS y CMS, que realizaron el hallazgo. Y eso es una gran satisfacción.

¿Sigue adelante el proyecto para construir un nuevo acelerador de mayores dimensiones?

En este momento, sí. Ese proyecto está aún en la fase de realización de los estudios del diseño conceptual. Tenemos planeado terminar los estudios sobre la viabilidad de este proyecto para finales de esta década, sobre 2019. Y entonces la comunidad europea volverá a reunirse para discutir lo que llamamos la estrategia europea de física de partículas, que se celebra cada cinco o seis años.

¿Y se está manejando ya alguna cifra de lo que podría costar?

Claramente requerirá un esfuerzo mucho mayor del que se necesitó para el proyecto del LHC. Supondría un reto desde el punto de vista tecnológico y también científico. Estamos explorando todas las posibilidades para el futuro, pero claramente esta es una de las más interesantes. Pero los resultados del LHC nos irán guiando.

¿Si todo va bien, cuándo podría ser una realidad este gran acelerador de 100 kilómetros de circunferencia?

Dentro de unos 25 años desde hoy. Estos proyectos llevan muchísimo tiempo. Las primeras discusiones sobre el LHC empezaron en 1984 y no comenzó a operar hasta 2009.

¿Qué hallazgos permitiría un acelerador de estas características?

Un anillo mayor nos permitiría dar otro gran salto de energía, multiplicando la actual por siete. Y eso nos aporta mayores probabilidades de descubrir nueva física.

¿Cómo está la deuda de España con el CERN?

Va muy bien y me consta que España está haciendo muchos esfuerzos, no sólo desde el punto de vista del presupuesto, sino también aportando cerebros, tecnología, gente joven, experiencia y una gran competencia. El LHC y los experimentos son de alguna forma el resultado también de la contribución fuerte y de gran calidad que ha realizado España.

 

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/2016/01/12/56940d09268e3ec7088b4573.html