Más allá de las WIMPs: Explorando alternativas a la materia oscura

El modelo cosmológico estándar nos dice que sólo el 4,9% del universo está compuesto por materia común (es decir, la que podemos ver), mientras que el resto se compone de un 26,8% de materia oscura, y un 68,3% de energía oscura. Tal como sugieren sus nombres, no podemos verlas, por lo que su existencia debe deducirse en base a los modelos teóricos y observaciones de la estructura a gran escala del universo, y sus aparentes efectos gravitatorios sobre la materia visible.

Desde que se propuso por primera vez, no ha habido pocas sugerencias sobre qué aspecto podrían tener las partículas de materia oscura. No hace mucho, los científicos propusieron que la materia oscura consiste en Partículas Masivas de Interacción Débil (WIMPs, por sus siglas en inglés), que tienen aproximadamente 100 veces la masa de un protón, pero interactúan como los neutrinos. Sin embargo, todos los intentos por encontrar las WIMPs usando experimentos en colisionadores no han arrojado resultados. Por esto, los científicos han estado explorando últimamente la idea de que la materia oscura podría estar compuesta de algo completamente distinto.

Universo oscuro Crédito: AMNH

Los actuales modelos cosmológicos tienden a suponer que la masa de la materia oscura está alrededor de los 100 Gev (Giga-electrovolts), lo que corresponde a la masa de una gran cantidad de otras partículas que interactúan a través de la fuerza nuclear débil. La existencia de tales partículas sería consistente con las extensiones supersimétricas del Modelo Estándar de la física de partículas. También se cree que estas partículas se habrían creado en el joven, denso, y caliente universo, con una densidad-masa de materia que se ha mantenido consistente hasta la actualidad.

Sin embargo, los proyectos experimentales en curso para detectar las WIMPs no han logrado producir pruebas concretas de estas partículas. Estos proyectos incluyen la búsqueda de los subproductos de aniquilación de las WIMPs (es decir, rayos gamma, neutrinos, y rayos cósmicos) en las galaxias cercanas y cúmulos, así como experimentos de detección directa usando supercolisionadores, como el LHC del CERN en Suiza.

Debido a esto, muchos equipos de investigación han empezado a considerar la búsqueda más allá de las WIMPs para encontrar la materia oscura. Uno de tales equipos consta de un grupo de cosmólogos del CERN y CP3-Origins, en Dinamarca, que recientemente publicaron un estudio indicando que la materia oscura podría ser mucho más pesada e interactuar mucho menos de lo que anteriormente se pensaba.

Tal como comenta el Dr. McCullen Sandora, uno de los miembros del equipo de investigación de CP-3 Origins, a Universe Today en un correo electrónico:

“No podemos descartar aún el escenario de las WIMPs, pero cada año que pasa aumentan las sospechas al no ver nada. Además, la física habitual de escala débil sufre el problema de la jerarquía. Es decir, por qué todas las partículas que conocemos son tan ligeras, especialmente respecto a la escala natural de la gravedad, la escala de Planck, que es de unos 10¹⁹ GeV. Por tanto, si la materia oscura estuviese más cerca de la escala de Planck, no se vería afectada por el problema de la jerarquía, y esto explicaría por qué no hemos observado la firma asociada a las WIMPs”.

Usando un nuevo modelo al que llaman Planckian Interacting Dark Matter (Materia Oscura de Interacción Planckiana – PIDM, por sus siglas en inglés), el equipo ha estado explorando el límite superior de masa de la materia oscura. Mientras que las WIMPs colocan la masa de la materia oscura en el límite superior de la escala electrodébil, el equipo danés de Marthias Garny, McCullen Sandora y Martin S. Sloth propuso una partícula con una masa cercana a otra escala natural – la escala de Planck.

En la escala de Planck, una unidad de masa es equivalente a 2,17645 × 10^-8 kg – aproximadamente un microgramo, o 10¹⁹ veces mayor que la masa de un protón. Con esta masa, cada PIDM es, básicamente, tan pesada como puede ser una partícula antes de convertirse en un agujero negro en miniatura. El equipo también propone que estas partículas PIDM interactúan con la materia común sólo a través de la gravitación, y que se formaron grandes cantidades de ellas en los inicios del universo, durante la era del “recalentamiento” –  un periodo que tuvo lugar al final de la Era Inflacionaria, entre 10^-36 a 10^-33 o 10^-32 segundos después del Big Bang.

Esta época se llama así debido a que, durante la inflación, las temperaturas cósmicas se cree que descendieron en un factor de 100 000, aproximadamente. Cuando terminó la inflación, las temperaturas volvieron a su estado pre-inflacionario (estimado en 10²⁷ K). En este punto, la gran energía potencial del campo inflacionario se desintegró en las partículas del Modelo Estándar que llenan todo el universo, que incluirían la materia oscura.

Naturalmente, esta nueva teoría trae nuevas implicaciones para los cosmólogos. Por ejemplo, para que funcione este modelo, la temperatura de la era del recalentamiento tendría que haber sido superior a lo que se supone actualmente. Es más, un periodo de recalentamiento más caliente también daría como resultado la creación de más ondas gravitatorias primordiales, que serían visibles en el Fondo de Microondas Cósmico (CMB).

“Tener unas temperaturas tan altas nos dice dos cosas interesantes sobre la inflación”, señala Sandora. “Si la materia oscura resulta ser PIDM: lo primero es que la inflación tuvo lugar a una energía muy alta, lo que a su vez implica que fue capaz no sólo de producir fluctuaciones en la temperatura del joven universo, sino también del propio espacio-tiempo, en forma de ondas gravitatorias. Segundo, nos dice que la energía de la inflación tuvo que desintegrarse en materia extremadamente rápido, debido a que si hubiese necesitado demasiado tiempo, se habría enfriado hasta el punto de que no habría logrado producir PIDMs en absoluto”.

La existencia de estas ondas gravitatorias podría confirmarse o descartarse en futuros estudios que impliquen al CMB. Estas son noticias emocionantes, dado que el reciente descubrimiento de las ondas gravitatorias se espera que lleve a nuevos intentos de detectar ondas primordiales que datan de la propia creación del universo.

Tal como explica Sandora, esto presenta un escenario para los científicos en el que todos ganan, dado que significa que este último candidato para la materia oscura podrá aceptarse o refutarse en el futuro cercano.

“Nuestro escenario realiza una predicción concreta: veremos ondas gravitatorias en la próxima generación de experimentos que estudien el CMB. Por tanto, es un escenario en el que nadie pierde: si las vemos, será genial, y si no las vemos sabremos que la materia oscura no es una PIDM, lo que significará que sabemos que tiene que tener algunas interacciones adicionales con la materia común. Y todo esto tendrá lugar en la próxima década aproximadamente, lo que nos deja con muchas ganas de verlo”.

Desde que Jacobus Kapteyn propuso por primera vez la existencia de la materia oscura en 1922, los científicos han estado buscando pruebas directas de su existencia. Y una a una, las partículas candidatas – desde los gravitinos a MACHOS y axiones – se han propuesto, evaluado, y puestos en busca y captura. Aunque sólo sea esto, es bueno saber que este último candidato puede demostrarse o descartarse en el futuro cercano.

Y en caso de demostrarse correcto, ¡resolveremos uno de los mayores misterios cosmológicos de todos los tiempos! Un paso más cerca de comprender realmente el universo y cómo interactúan sus misteriosas fuerzas. Teoría del Todo, ¡allá vamos (o no)!

Fuente: http://www.cienciakanija.com/2016/04/23/mas-alla-de-las-wimps-explorando-alternativas-a-la-materia-oscura/

¿Un fogonazo de luz junto a las ondas gravitacionales?

La fusión de dos agujeros negros generó las ondas gravitacionales – CfA

Su origen está en los mismos agujeros negros que provocaron las ondas, lo que supondría un hito para la Ciencia.

El pasado 14 de septiembre se produjo la primera detección directa de ondas gravitacionales. Procedían de una perturbación en el tejido espaciotemporal causada por la fusión de dos agujeros negros a 1.300 millones de años luz de distancia. De forma similar a las ondas que se producen en un lago al tirar una piedra, las ondas viajaron durante todo ese tiempo por el espacio, debilitándose paulatinamente con la distancia, y aunque al llegar a la Tierra eran casi imperceptibles, pudieron ser captadas por los dos instrumentos LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) en sus dos instalaciones de Hanford, en Washington, y Livingston, en Luisiana. El hallazgo abrió una nueva ventana para explorar el Universo.
Pero eso no fue todo lo que se observó ese día. Menos de medio segundo después de la detección de LIGO, en efecto, el instrumento GBM (Gamma-ray Burst Monitor) a bordo del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, de la NASA, captó también un breve destello luminoso de alta energía en la misma zona del cielo. Y el análisis de ese fogonazo sugiere, con solo un 0,2% de probabilidad de error, que su origen está en los mismos agujeros negros que provocaron las ondas gravitacionales. Lo cual, si se confirma, sería todo un hito para la Ciencia, ya que una fusión entre agujeros negros, en teoría, no debería producir luz alguna. El trabajo acaba de publicarse en The Astrophysical Journal.
“Se trata de un descubrimiento tentador y con muy pocas probabilidades de ser una falsa alarma -afirma Valerie Connaughton, autora principal del estudio y parte del equipo científico del instrumento GBM-. Pero antes de ponernos a reescribir los libros de texto necesitamos ver más fogonazos asociados a ondas gravitacionales producidas por la fusión de agujeros negros”.
Detectar luz procedente de una fuente de ondas gravitacionales haría posible comprender mucho mejor el evento que las produce, ya que podría estudiarse al mismo tiempo desde dos puntos de vista muy distintos. El instrumento GBM es el primero diseñado para detectar pulsos de rayos gamma muy cortos, de menos de dos segundos de duración. Se cree que estos fogonazos tan breves se producen cuando dos objetos muy compactos, como las estrellas de neutrones, se orbitan mutuamente y terminan por chocar. Pero es la primera vez que se asocian a agujeros negros en colisión.
“Estudiar un único evento con rayos gamma y ondas gravitacionales a la vez nos dirá qué es exactamente lo que causa esos breves estallidos de energía -afirma Lindy Blackburn, miembro de la colaboración científica LIGO-. Existe una increíble sinergia entre ambas observaciones, con el estallido de rayos gamma revelando detalles energéticos de la fuente y el medio ambiente local, y las ondas gravitacionales proporcionando una sonda única para estudiar las dinámicas que conducen al evento”.
Actualmente, los observatorios de ondas gravitacionales ofrecen una visión bastante borrosa y limitada. Algo que se corregirá con el tiempo y a medida que nuevas y mejores instalaciones vayan entrando en funcionamiento. Por eso, el pasado 14 de septiembre los científicos de LIGO no fueron capaces de situar con precisión la fuente de las ondas gravitacionales que habían detectado, y se limitaron a marcar un área más o menos extensa y en cuyo interior debían encontrarse los dos agujeros negros.
Pero la detección, menos de medio segundo después, del breve destello de rayos gamma, ha permitido a los científicos del telescopio espacial Fermi localizar el punto exacto donde se produjo el evento. Por suerte para los investigadores, en ese momento la Tierra no se interponía entre el telescopio y el rapidísimo fogonazo.

Fusión poco común

Las ondas gravitacionales detectadas por LIGO se produjeron como consecuencia de la fusión de dos grandes agujeros negros, cada uno con cerca de treinta masas solares. Esta clase de fusiones son muy poco comunes y aún no se conoce bien la naturaleza de estos extraños sistemas binarios. Pero lo que desde luego no se esperaba es que estos eventos fueran capaces de producir destellos como el observado.
La razón es que para que se produzcan esta clase de fogonazos de rayos X o Gamma es necesario que alrededor de los objetos que colisionan haya nubes de gas en órbita. La excitación de los átomos de gas por la energía de la colisión es, precisamente, lo que produce la luminosidad. Y los investigadores piensan que, por su propia naturaleza, no debería de haber nubes de gas orbitando un sistema de dos agujeros negros. Y de haberlas, habrían que tenido que ser absorbidas mucho tiempo antes de su colisión.
Por eso, algunos astrónomos han manifestado sus dudas sobre este hallazgo, que consideran una simple coincidencia. Habrá que detectar más casos parecidos para poder estar seguros de lo que realmente sucede cuando dos agujeros negros chocan entre sí.

Fuente: http://abcblogs.abc.es/nieves/public/post/un-fogonazo-de-luz-junto-a-las-ondas-gravitacionales-16972.asp/

New state of matter detected in a two-dimensional material

The excitation of a spin liquid on a honeycomb lattice with neutrons. Credit: Genevieve Martin, Oak Ridge National Laboratory

An international team of researchers have found evidence of a mysterious new state of matter, first predicted 40 years ago, in a real material. This state, known as a quantum spin liquid, causes electrons - thought to be indivisible building blocks of nature - to break into pieces.

The researchers, including physicists from the University of Cambridge, measured the first signatures of these fractional particles, known as Majorana fermions, in a two-dimensional material with a structure similar to graphene. Their experimental results successfully matched with one of the main theoretical models for a quantum spin liquid, known as a Kitaev model. The results are reported in the journal Nature Materials.

Quantum spin liquids are mysterious states of matter which are thought to be hiding in certain magnetic materials, but had not been conclusively sighted in nature.

The observation of one of their most intriguing properties—electron splitting, or fractionalisation—in real materials is a breakthrough. The resulting Majorana fermions may be used as building blocks of quantum computers, which would be far faster than conventional computers and would be able to perform calculations that could not be done otherwise.

"This is a new quantum state of matter, which has been predicted but hasn't been seen before," said Dr Johannes Knolle of Cambridge's Cavendish Laboratory, one of the paper's co-authors.

In a typical magnetic material, the electrons each behave like tiny bar magnets. And when a material is cooled to a low enough temperature, the 'magnets' will order themselves, so that all the north magnetic poles point in the same direction, for example.

But in a material containing a spin liquid state, even if that material is cooled to absolute zero, the bar magnets would not align but form an entangled soup caused by quantum fluctuations.

"Until recently, we didn't even know what the experimental fingerprints of a quantum spin liquid would look like," said paper co-author Dr Dmitry Kovrizhin, also from the Theory of Condensed Matter group of the Cavendish Laboratory. "One thing we've done in previous work is to ask, if I were performing experiments on a possible quantum spin liquid, what would I observe?"

Knolle and Kovrizhin's co-authors, led by the Oak Ridge National Laboratory, used neutron scattering techniques to look for experimental evidence of fractionalisation in crystals of ruthenium chloride (RuCl3). The researchers tested the magnetic properties of the RuCl3 crystals by illuminating them with neutrons, and observing the pattern of ripples that the neutrons produced on a screen.

A regular magnet would create distinct sharp spots, but it was a mystery what sort of pattern the Majorana fermions in a quantum spin liquid would make. The theoretical prediction of distinct signatures by Knolle and his collaborators in 2014 match well with what experimentalists observed on the screen, providing for the first time direct evidence of a quantum spin liquid and the fractionalisation of electrons in a two dimensional material.

"This is a new addition to a short list of known quantum states of matter," said Knolle.

"It's an important step for our understanding of quantum matter," said Kovrizhin. "It's fun to have another new quantum state that we've never seen before - it presents us with new possibilities to try new things."

 Explore further: Quantum mapmakers complete first voyage through spin liquid

More information: Proximate Kitaev quantum spin liquid behaviour in a honeycomb magnet, Nature Materials, DOI: 10.1038/nmat4604 

Journal reference: Nature Materials
 

Provided by: University of Cambridge

Read more at: http://phys.org/news/2016-04-state-two-dimensional-material.html#jCp

Detectan vientos cósmicos de 200 millones de kilómetros por hora cerca de un agujero negro

Recreación artística de vientos cósmicos en el entorno de un agujero negro. NASA

• EL MUNDO/EUROPA PRESS
• Madrid

23/03/2016 19:17

Astrofísicos de la Universidad de York han descubierto los vientos más rápidos jamás detectados hasta ahora en longitudes de onda ultravioleta, cerca de un agujero negro supermasivo. "Estamos hablando de velocidades del 20% de la velocidad de la luz, que es más de 200 millones de kilómetros por hora. Eso es equivalente a un huracán de categoría 77", explica Jesse Rogerson, quien dirigió la investigación como parte de su tesis de doctorado en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de York.

"Pero tenemos razones para creer que hay vientos de quásar que son incluso más rápidos", añade este científico en un comunicado difundido por la universidad británica.

Los astrónomos conocen la existencia de los llamados vientos cuásar desde finales de los años sesenta. Al menos uno de cada cuatro cuásares los tienen. Los cuásares son los discos de gas caliente que se forman alrededor de los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias masivas. Son más grandes que la órbita de la Tierra alrededor del Sol y más calientes que la superficie del sol, generando suficiente luz para ser visto a través del universo observable.

"Los agujeros negros pueden tener una masa que es miles de millones de veces más grande que el sol, sobre todo porque capturan cualquier material que se aventura demasiado cerca", explica por su parte Patrick Hall, supervisor de Rogerson. "Pero a medida que la materia forma espirales hacia el agujero negro, una parte es arrastrada por el calor y la luz del cuásar. Estos son los vientos que estamos detectando."

Rogerson y su equipo utilizaron datos de un gran sondeo del cielo conocido como Sloan Digital Sky Survey para identificar nuevas eyecciones desde los cuásares. Después de la detección de unos 300 ejemplos, se seleccionaron aproximadamente 100 para una exploración más profunda, recogiendo datos con telescopios gemelos del Observatorio Gemini en Hawai y Chile, en el que Canadá tiene una importante participación.

"No sólo se confirma el viento ultravioleta más rápido jamás observado, sino que también descubrimos un nuevo viento en el mismo cuásar que se mueve más lentamente, a sólo 140 millones de kilómetros por hora", dice Hall. "Tenemos la intención de seguir viendo este cuásar para ver qué sucede después."

Gran parte de esta investigación está dirigida a una mejor comprensión de las eyecciones desde los cuásares y por qué ocurren. "Los vientos de cuásar desempeñan un papel importante en la formación de las galaxias", afirma Rogerson.

"Cuando se forman las galaxias, estos vientos arrojan el material hacia el exterior e impiden la creación de estrellas. Si estos vientos no existieran o fueran menos potentes, veríamos muchas más estrellas en las galaxias grandes de las que hay realmente". Los hallazgos han sido publicados en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia/2016/03/23/56f2d729268e3e69118b467b.html

"Pronto sabremos de qué se compone la materia oscura"

El físico y divulgador Carlo Rovelli.

• LAURA FERNÁNDEZ
• Barcelona
• @laura_fernandez

12/03/2016 05:19

La física no es siempre una historia de éxitos. Es un lento caminar en la oscuridad viendo como de vez en cuando algo ilumina el camino. Un camino que, por otro lado, bajo otra luz, podría parecer completamente distinto. Por el momento, lo que sabemos de la materia, dice Carlo Rovelli, ilustre físico teórico, ilustre también amante de la filosofía, experto, estudioso, de la física cuántica, y uno de los fundadores de la llamada 'gravedad cuántica de bucles', es que "un puñado de tipos de partículas elementales, que vibran y fluctúan de continuo entre el existir y el no existir, pululan en el espacio incluso cuando parece que no hay nada, y se combinan entre sí hasta el infinito como las letras de un alfabeto cósmico para contar la inmensa historia de las galaxias, las innumerables estrellas, los rayos cósmicos, la luz del sol, las montañas, los bosques, las risas de los niños en las fiestas y el negro y estrellado cielo nocturno".

Pero ¿cómo hacer entender al ciudadano de a pie todo eso? Rovelli prueba suerte con el intensísimo y deslumbrante Siete breves lecciones de física (Anagrama). Un ensayo clarificador hasta el punto de que el ex director del CERN, Rolf Dieter Heuer, llegó a decir de él que es el libro que "todos querríamos haber escrito".

En Siete breves lecciones de física, Rovelli se aproxima, de la forma más simple posible, a cosas tan complejas como la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein, la mecánica cuántica, el cosmos (o la arquitectura del universo), la gravedad cuántica (o el intento de construir una síntesis de los grandes descubrimientos del siglo XX) y la probabilidad y el calor de los agujeros negros.

Por último, echa un vistazo, o analiza, desde dentro, pues no hay otra forma posible, al papel que ocupa el ser humano en todo eso, en un mundo tan en extremo abstracto como el que propone la física. Y sale airoso. ¿Su secreto? "Lo único que he hecho ha sido escribir una historia de amor, la de mi pasión por la física", dice. Menciona a menudo la palabra 'belleza' porque, dice, la belleza es inherente a la ciencia.

"La ciencia es conflicto y confusión, pero también es imaginación, ardor, pasión, porque la ciencia no es sólo el conjunto de cosas que hemos descubierto sino la aventura de seguir descubriéndolas", dice. También dice que su absoluta devoción por la física nació tarde, ya en la universidad, cuando cayó en la cuenta de que la Humanidad "es como un muchacho que, a medida que crece, descubre que el mundo es como pensaba. La Humanidad se ha hecho una imagen del mundo que le permite vivir en él, pero que no tiene nada que ver con lo que es realmente", sentencia.

En su libro se resume todo lo descubierto hasta la fecha, y con ello, aproxima al lector principalmente a los avances que se han hecho en el mundo de la física en el siglo XX, ¿con qué cree que estarán relacionados los principales descubrimientos del siglo XXI?

Pues creo que donde más posibilidades hay de descubrir algo nuevo es en el campo de la gravedad cuántica y con respecto al tiempo. Tampoco tardaremos en saber en qué consiste la materia oscura.

Cuando dice que descubriremos más cosas del tiempo, ¿a qué se refiere exactamente? ¿Viajes en el tiempo?

No exactamente. A lo que me refiero es a la explosión de agujeros negros y algo que hoy está todavía en pañales: la gravedad cuántica de bucles. La posibilidad de que nuestro universo puede haber nacido del rebote de un universo anterior. El tiempo que ha mediado entre uno y otro rebote puede haber sido de un milisegundo para la materia, y de 14.000 millones de años para nosotros, porque el tiempo avanza muy lentamente aquí abajo, y pasa muy rápido ahí arriba.

Cuando habla de nuestro universo se refiere a todas las galaxias que lo componen, que son muchas, y, en esas galaxias hay infinidad de planetas como el nuestro...

Sí, y es un descubrimiento que se ha hecho hace poco. Que todas las estrellas que vemos tienen planetas. Hay 100.000 millones de estrellas en 100.000 millones de galaxias y cada una de ellas está rodeada de planetas, igual que nuestro Sol. Así que somos pequeñísimos en la inmensidad. No somos especiales. Y, aunque no hay forma de probarlo, es muy probable que no estemos solos. Digamos que no somos algo extraño en el universo.

Es partidario usted de la teoría de Heisenberg, y opina que la realidad es interacción.

Sí. No hay nada fijo en el mundo, todo es relacional. Lo es en la física, pero también en la ciencia en general, y en otras disciplinas, como la filosofía, en la biología y la psicología. Cuando el psicoanalista analiza a alguien no lo hace de forma aislada sino que lo pone en relación con aquellos que lo rodean. En biología, una proteína no es nada en sí misma sino que es en relación con los demás componentes de un sistema, de la misma forma que los animales son lo que son porque forman parte de una red de relaciones. Veo las cosas como nudos en una red de relaciones.

¿En qué sentido su formación humanista le completa como científico?

Estudié cinco años de griego y ocho de latín, historia, filosofía, historia del arte... La cultura clásica es utilisíma para un científico. La ciencia no es únicamente técnica, es una manera de entender el mundo, y en ese sentido, cuanto más amplios sean nuestros instrumentos culturales, mejor lo entenderemos.

Parece que hubiera una crítica velada en su libro a Stephen Hawking, dando a entender que su fama tiene más que ver con haber podido seguir haciendo física de calidad pese a sus graves problemas de salud que con sus aportaciones, ¿es así?

Stephen Hawking es un científico fascinante pero está claro que no es Newton. La crítica es, en cualquier caso, a la prensa, que ensalza su trabajo, que es un buen trabajo, pero no es el trabajo de un Einstein. No estoy de acuerdo con algunas de sus máximas, no estoy de acuerdo con él, por ejemplo, cuando dice que la filosofía ha muerto.

Muestra cierto temor a que se desconfíe de la ciencia.

Sí, desde hace unos años parece que el concepto de ciencia está en crisis. Entre la gente y entre la cultura más elevada. La cultura más elevada la considera un saber parcial, haciendo suya la máxima de Heidegger. La gente de la calle puede llegar a pensar que la ciencia es un relato como cualquier otro, y equipararlo al religioso, y eso es peligroso. No ver la diferencia entre ellos es un error peligroso.

No es nada halagüeño en cuanto a la supervivencia de nuestra especie, una de las conclusiones del libro es que no tardaremos en extinguirnos.

Bueno, lo cierto es que hemos fastidiado bien el planeta, y ya estamos sufriendo las consecuencias del cambio climático. Pero esa conclusión sólo es mi forma de decir: 'Espabilad'. O más bien: 'Hagamos algo'.

Por último, ¿qué le pareció el descubrimiento de las ondas gravitacionales?

Maravilloso. Algo hermosísimo. Estaba en Estados Unidos, dando clase en una universidad, cuando se puso en marcha la sonda que debía captarlas. Mostré mis dudas desde el principio e incluso un miembro del equipo vino a verme para preguntarme por qué creía que no iba a funcionar. No acababa de creerme que alguien hubiese convencido a otro alguien para utilizar sus fondos así. Me dijeron que en cinco años, a lo sumo 10, habría resultado. Han tardado 25 años en detectarlas pero lo han hecho, y es maravilloso.

Fuente:http://www.elmundo.es/ciencia/2016/03/12/56e2cbd7ca4741ce748b4573.html

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/