Se habría detectado primera evidencia de la materia oscura

Todo lo que vemos es materia ordinaria, pero el 85 % de la materia del Universo es materia oscura. Saber de qué está compuesta es importante para entender mejor el Universo. Ahora parece que hay una evidencia. Foto Public Domain

En lo que podría ser uno de los descubrimientos del siglo, científicos revelaron tener la primera evidencia de la materia oscura. Esta ha sido un dolor de cabeza para los investigadores porque pese a componer 85 % de la masa del Universo, no se sabe qué diablos es.

El asunto podría cambiar a partir de ahora. La potencial detección vino del experimento LUX-ZEPLIN, en la forma de una sola interacción sospechada entre una Partícula  masiva de interacción débil (WIMP, sigla en inglés), una de las principales candidatas a partícula de materia oscura, y una partícula cotidiana.

El hecho de que la materia oscura no interactúe con la radiación electromagnética, o luz, significa que no puede estar compuesta de electrones, protones y neutrones, las partículas que forman los átomos que componen las estrellas, los planetas, las lunas, nuestros cuerpos y todo lo que vemos a nuestro alrededor.

El análisis de datos del LUX-ZEPLIN, un detector compuesto de 10 toneladas de xenón líquido ultrapuro a 1600 metros debajo de la Sanford Underground Research Facility en Dakota del Sur, Estados Unidos, mostró una sola interacción que los científicos no logran explicar son el respaldo de señales de la materia normal.

Si se confirma la señal, significaría que la partícula WIMP tiene una pasa unas 200 veces mayor que la de un protón. Y sugeriría que podría interactuar con la materia ordinaria en una forma que no ha sido predecida por la modelación de estas partículas.

Que haya sido una sola interacción indica que estadísticamente no es significativa esa detección y se necesitan más evidencias. Es que una posibilidad es que las interacciones WIMP-materia ordinaria sean tan raras que se requerirían varias detecciones para confirmar y así resolver uno de los grandes acertijos en el entendimiento de nuestro Universo.

Observan una autopista intergaláctica

Imagen en supercomputador del filamento cósmico observado durante cientos de horas con un dispositivo en el Very Large Telescope en Chile.

Científicos lograron la visión más nítida hasta ahora de una parte de la red cósmica, la enorme red oculta de materia que se extiende por el Universo y conecta galaxias entre sí. Tras cientos de horas de observaciones, un equipo internacional capturó una imagen detallada de un filamento cósmico masivo que une dos galaxias en formación activa, de una época en la que el Universo tenía apenas unos 2000 millones de años.

El descubrimiento proporciona una visión directa y excepcional de una de las estructuras más grandes que existen y podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo crecen y evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo cósmico.

La cosmología moderna sugiere que la materia oscura constituye cerca del 85 % de toda la materia del Universo. Aunque invisible, se cree que forma una gigantesca red compuesta por largos filamentos. En los puntos donde ellos se cruzan, se forman galaxias que brillan con mucha intensidad.

Piensan científicos que estos filamentos también actúan como autopistas intergalácticas, canalizando gas hacia las galaxias e impulsando el nacimiento de nuevas estrellas. Comprender cómo se mueve este gas a través de la red cósmica se considera esencial para entender el desarrollo de las galaxias.

El estudio produjo la más fina imagen capturada de un filamento cósmico que se alarga unos 3 millones de años luz. La estructura conecta dos galaxias, cada una de las cuales contiene un agujero negro supermasivo activo.

El estudio fue conducido por Davide Tornotti, candidato a Doctor en la Universidad Milano-Bicocca y se publicó en Nature Astronomy.

Tornotti explicó que "Al capturar la tenue luz emitida por este filamento, que viajó 12 000 millones de años para llegar a la Tierra fuimos capaces de caracterizar con precisión su forma". Y agregó Tornotti que "Por primera vez, pudimos trazar la frontera entre el gas que reside en las galaxias y el material contenido dentro de la red cósmica a través de mediciones directas". 

Compararon las observaciones con simulaciones de computador del Universo creadas en el Max Planck Institute for Astrophysics. Las simulaciones  predijeron cómo deberíans er esas estructuras filamentosas según los modelos cosmológicos actuales.

Qué cosa descomunal es este agujero negro

Ilustración del agujero negro Cygnus X-1, sus potentes chorros y el material que extrae de la estrella azul cercana. Imagen vía NASA

Tal como cuando una corriente de viento dobla los chorros de agua que salen de una fuente, así sucede con los agujeros negros. Una investigación publicada en Nature Astronomy, la que utilizó una extensa red de telescopios en tierra analizó lo que sucede con el poderos agujero negro Cygnus X-1.

Y vaya cosa tan poderosa: del agujero negro salen potentes chorros con una energía equivalente a 10 000 Soles, chorros que se doblan con los potentes vientos que salen de una estrella cercana mientras el agujero viajaba a lo largo de su órbita.

Con el cálculo de la fuerza de los vientos de la estrella y rastreando cuánto eran desviados los chorros del agujero, se pudo calcular la potencia de estos en un momento dado.

Es entonces esta la primera vez que los cint´pifiucos han medido directamente la energía instantánea de los chorros del agujero negro sin recurrir a promedios de largo plazo.

Pero no solo fue la energía la que se determinó. El equipo de científicos midió también la velocidad de los chorros y encontraron que se desplazan a la mitad de la velocidad de la luz, unos 150 000 kilómetros por segundo.

Para el Doctor Steve Prabu, primer autor del estudio, las observaciones revelan cuánta de la energía generada cerca a un agujero negro es transferida a sus alrededores influyendo en el ambiente a su alrededor. Los agujeros moldean la galaxia en la que residen.

El Doctor Prabu explicó que "Un hallazgo clave de esta investigación es que cerca del 10 % de la energía liberada cuando la materia cae en el agujero negro es enviada afuera por los chorros".

Vale recordar que el agujero negro Cygnus X-1 fue el primer agujero negro confirmado en la historia, en el año 1964. Este crea una fuente muy brillante de rayos X. Se encuentra hacia la constelación el Cisne a unos 7000 años luz de nosotros.

Cygnus X-1 extrae materia de la estrella azul vecina.

Video ilustración de lo que sucede en el sistema Cygnus X-1, vía SciTech

Este es el mapa más completo del cosmos

Esta imagen muestra una selección de colores emitidos primariamente por estrellas (azul, verde y blanco), hidrógeno caliente (azul) y polvo cósmico (rojo). Imagen NASA/JPL-Caltech

Es el primer mapa cósmico como ningún otro hasta ahora, un mapa del cielo entero en 102 colores, 102  longitudes de onda en infrarrojo, logrado por el telescopio espacial Spherex de NASA. Colores no visibles al ojo humano.

Un mapa que facilitará la búsqueda de respuestas a grandes preguntas. como qué evento ocurrido en la primera billonésima de billonésima de billonésima de segundo luego del Big Bang influyó en la distribución tridimensional de cientos de millones de galaxias en nuestro universo.

Con la información se estudiará cómo han cambiado las galaxias a lo largo de los casi 14 000 millones de años de historia del universo y aprender sobre la distribución de los componentes clave para la vida en nuestra galaxia.

Cada uno de los 102 colores detectados por Spherex representa una longitud de onda de la luz infrarroja, y cada longitud de onda provee información única sobre las galaxias, estrellas, regiones de formación de planetas y otros rasgos cósmicos.  

¿Qué hora es en Marte?

Conocer cómo corren los relojes en Marte es esencial para acciones y desarrollos que requieren gran precisión. Es evidente que allá corren más rápido. Imagen de la misión Maven de la NASA, activa hoy. Dibujo NASA

El tiempo corre distinto en los diferentes planetas y objetos en el cosmos. No tiene la misma duración el día acá que en ;Marte. Y aunque pueden ser diferencias pequeñísimas, cuentan a la hora de operaciones de alta precisión.

Puede sonar lejano, pero en unas décadas habrá bases en la Luna y en Marte, los dos objetivos más próximos de los proyectos de exploración y habitación espacial.

Y antes de contarles cómo corre el tiempo en Marte, hay que aclarar un hecho: el tiempo no corre igual en todas partes. La teoría general de la relatividad de Albert Einstein muestra que el tiempo un un sitio determinado depende cuán fuerte es la gravedad allí. Los relojes en zonas de alta gravedad corren más lento que en aquellas de baja gravedad: es por eso que quienes viven en grandes alturas acá en la Tierra envejecen una fracción de segundo más rápido que los habitantes de las costas marítimas: el tiempo parece correr más rápido en las alturas donde el jalón gravitacional del planeta es más reducido.

Además, para tener en cuenta, se debe considerar que el tiempo en un planeta depende de su velocidad alrededor de la estrella madre: a mayor velocidad de la tasa orbital, más rápido pasa el tiempo.

Vamos al grano. En 2024 científicos midieron el tiempo en la Luna y hallaron que allí corre 56 microsegundos (millones de un segundo) más rápido.

Establecido esto, los físicos Neil Ashby y Bijunath Patla, del National Institute of Standards and Technology, en Boulder, Colorado, Estados Unidos, se dieron a la tarea de determinar cómo corre el tiempo en el planeta rojo.

Para ello usaron fórmulas de física para estimar como las gravedades de Marte y la Tierra y sus velocidades influirían en el tiempo en el vecino planeta. Y aunque la velocidad orbital marciana es menor en relación con la Tierra y los relojes allí serían más lentos, la gravedad superficial en Marte es cinco veces menor que en nuestro planeta. Tuvieron en cuenta otros factores, como la forma de la órbita.

Así, determinaron que los relojes marcianos deberían correr más rápido medidos desde la Tierra, que los basados en nuestro planeta, por una diferencia de 477 microsegundos por día, un valor que varía por 226 microsegundos en un año marciano.

Par las comunicaciones interplanetarias y para crear algún día un internet entre planetas, esas pequeñas diferencias deben ser consideradas.

Estos hallazgos fueron publicados en The Astronomical Journal.

¿Detectaron evidencias de la materia oscura?

    

Esquema que muestra la posible detección de rayos gamma específicos de la esquiva materia oscura. Imagen University of Tokyo

Que esta vez sí. Luego de casi 100 años, una nueva observación, esta vez dll telescopio espacial de rayos Gamma Fermi, parece entregar evidencia de que por primera vez se 'vio' la materia oscura.

En 1930 el astrónomo suizo Fritz Zwicky observó que las galaxias se movían más rápido de lo que la masa permitiría, llevándolo a concluir que algo invisible las mantenía unidas.

Esa materia ha sido un misterio. Solo se observaba de manera indirecta a través de su efecto sobre la materia visible, como la capacidad para generar suficiente fuerza gravitacional para mantener las galaxias unidas.

Con los últimos datos del Fermi, el profesor Totani, de la Universidad de Tokio cree que finalmente detectó los rayos gamma específicos predichos por la aniquilación de partículas teóricas de materia oscura. El estudio fue publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

En un tema tan trascendente para el modelo que interpreta el devenir del universo, se requerirán que otros grupos confirmen el hallazgo. E incluso si se confirma, se requeriría prueba adicional de que la radiación detectada es en realidad el resultado de la aniquilación de la materia oscura y no de otro fenómeno astronómico.

Van identificados 40 000 asteroides cercanos a la Tierra

Ilustración que muestra la distribución de los asteroides cercanos a la Tierra. Un enorme  enjambre que genera inquietud. Imagen vía ESA

¡Estamos rodeados! Sí. La Tierra vive un cerco que, pese a todo no es reciente. Data de la formación misma del Sistema Solar.

La Agencia Espacial Europea (ESA) confirmó que este mes se completaron 40 000 asteroides cercanos a la Tierra que se han identificado. Casi todos no poseen amenaza para nuestro planeta, al menos en los próximos 100 años.

Asteroides que van desde unos metros de longitud hasta unos pocos kilómetros en tamaño. Se consideran cercanos aquellos que se acercan al menos hasta a 45 000 kilómetros de nuestro planeta, una gran cercanía en distancias astronómicas.

La gran mayoría se ha detectado este siglo. El primer asteroide cercano avistado fue en 1896. Luego de eso los descubrimientos fueron a cuenta gotas. Eran 1000 a comienzos de siglo y llegaron a 16 000 en 2015. Los nuevos telescopios permitieron incrementar esa cifra a gran ritmo. En 2022 ya eran 30 000, entonces cerca de 10 000 fueron hallados en los últimos tres años.

La detección es importante para poder seguirlos y saber si representan una amenaza. Ha habido numerosos casos en el pasado de muchas de estas rocas provocando destrucción, desde leve hasta severa, en la Tierra.

La posibilidad de que 2000 de esos impacten el planeta no es cero, pero tampoco son muy altas. Hoy los telescopios buscan con mayor énfasis aquellos que midan entre 100 y 300 metros, porque se estima que falta por descubrir el 30 % de esos objetos.

Asteroides de un metro entran a la atmósfera varias veces al año; uno de 10 metros cada 10 años en promedio: uno de 100 metros cada 10 000 años; uno de 1000 metros cada 500 000 a 1 millón de años; uno mayor de 1000 cada 1 millón a 300 millones de años en promedio.

Entonces, es interesante mirar las consecuencias de su impacto: Un terremoto magnitud 6 libera 15 kilotones, la roca de 17 a 20 metros que explotó sobre Chelyabinsk -Rusia- en 2012 fue como una explosión de 0.5 megatones; el de Tunguska sobre Siberia en 1908 que medía de 30 a 40 metros tuvo una fuerza de 3 a 10 megatones; la erupción del volcán Hunga Tonga en 2022 liberó una energía de 60 megatones; el que cayó en Chicxulub hace 66 millones de años y desencadenó la extinción de los dinosaurios medía de 10 a 15 kilómetros y liberó energía de100 millones de megatones.

¿Hay rayos en Marte?

El micrófono en la parte superior del robot Perseverance capturó el sonido de las descargas eléctricas. Foto NASA

¿Caen rayos en Marte? Parece que sí. Los escucharon, mas no los vieron. ¿Cómo así? Se escuchan gracias al micrófono del explorador Perseverance de la NASA, una señal que hace mucho esperaban los científicos dedicados al tema marciano, aunque es una señal que en un futuro deberá confirmarse.

Los investigadores, un equipo francés, documentó 55 de lo que denominaron mini rayos a lo largo de dos años marcianos, en particular en tormentas de polvo y los conocidos demonios de polvo (especie de tornados), casi todos en el día.

De solo unos centímetros de tamaño, los arcos eléctricos se presentaron a dos metros del micrófono en la parte superior del robot, parte del sistema que examina rocas por medio de cámara y láseres. Los destellos de las descargas eléctricas -semejantes a la electricidad estática acá en la Tierra- se escuchan con claridad entre el ruido de las ráfagas de viento y las partículas de polvo golpeando el micrófono.

La detección, para Baptiste Chide, autor principal, del Institute for Research in Astrophysics and Planetology en Toulouse, Francia, "Abre un campo completamente nuevo de investigación en la ciencia de Marte", mencionando los posibles efectos químicos de las descargas eléctricas.

La evidencia es clara, pero proviene de un solo instrumento. Además, se escucharon, no se vieron las descargas, por eso se requerirán estudios futuros que confirmen si los rayos hacen parte de la atmósfera marciana. 

La evidencia se presentó en un artículo en Nature.

Nuestro Sistema Solar se está moviendo tres veces más rápido

Ilustración, no a escala de objetos en nuestro Sistema Solar. Imagen NASA

La Tierra gira a alta velocidad sobre sí, a 1670 kilómetros por hora, pero también se mueve a gran velocidad alrededor del Sol, a 107 280 kilómetros por hora. Y nuestro Sistema Solar con nosotros ahí se mueve alrededor del centro de la galaxia, la Vía Láctea.

Bueno, un nuevo estudio sugiere que el Sistema no se mueve a la velocidad creída, de 828 000 kilómetros por hora, sin al menos tres veces más, más de 2.5 millones de kilómetros por hora.

Es la conclusión de un estudio de investigadores de la Universidad Bielefeld en Alemania, publicado en Physical Review Letters. Y esa conclusión, según los autores, desafía al modelo estándar de la cosmología.

Lo desafía porque la velocidad de nuestro Sistema alrededor del centro galáctico tiene implicaciones para la velocidad de rotación de la galaxia toda. Y si nuestra galaxia gira más rápido de lo previsto, sugiere que otras galaxias también lo hacen.

Pero, ¿cómo se mide la velocidad del Sistema Solar? Los astrónomos en el estudio se enfocaron en radio galaxias. mEstas producen señales muy fuertes en longitudes de onda de radio. Las ondas de radio pueden pasar a través del polvo en el espacio, que la luz visible no puede.

Encontraron que esas radio galaxias no están distribuidas de manera uniforme en el universo, como se deprendería del modelo cosmológico. Esa distribución desigual tiene una desviación frente a lo que se esperaba encontrar, de 5 sigma, es decir algo que es muy significativo estadísticamente y no es asunto del azar.

Se debilita campo magnético de la Tierra: implicaciones

Auroras sobre la Antártida muestran el campo magnético de la Tierra en planea acción. Foto ESA

El campo magnético que protege la vida en la Tierra y los satélites en el espacio continuó su proceso de debilitamiento, en particular en una región donde hace más de 10 años se encontró debilitado: el Océano Atlántico del Sur.

Pero además se encogió en una zona sobre Canadá donde era muy fuerte. Solo encima de Siberia ha crecido.

¿Qué implica esto y a qué se debe?

Primero digamos que el estado actual se determina con las mediciones de el trío de satélites Swarm de la Agencia Espacial Europea (ESA), lanzados en 2014 para monitorear las señales magnéticas del núcleo de la Tierra y el manto, así como de ionosfera y la magnetosfera.

El campo magnético de nuestro planeta se genera por el núcleo giratorio de hierro derretido, a unos 2900 kilómetros bajo nuestros pies.

El área débil sobre el océano Atlántico del Sur creció en un equivalente a la mitad del continente europeo. Su intensidad es de 22 094 nanoteslas, 336 menos que en 2014. En la región de campo magnético fuerte se encontró que la intensidad se redujo a 58 031 nanoteslas y su área se redujo 0.65 % del área de la superficie terrestre. En Siberia aumentó en área 0.42 % y también su intensidad.

Vale decir que el campo magnético de la Tierra es relativamente débil comparado con otras formas de magnetismo: va de 22 000 a 67 000 nanoteslas, mientras que el de un imán de una nevera es de unos 10 millones de nanoteslas.

La disminución de la intensidad del campo magnético puede afectar la seguridad de los satélites, pues su acción se extiende hasta el espacio cercano. Y los astronautas podrían recibir mayor radiación y por eso podrían sufrir alteraciones en su ADN.

Los hallazgos fueron publicados en un artículo en el journal Physics of the Earth and Planetary Interiors.

No, el universo no puede ser una simulación

La nueva investigación matemática sugiere que es imposible que nuestro universo sea una simulación. Imagen con inteligencia artificial tomada de UBC

Parece ciencia ficción y de eso se han aprovechado charlatanes, pero lo cierto es que es una hipótesis lanzada por diversos investigadores de la cosmología y la física. Sugieren que vivimos en un universo que solo es una gran simulación que se ejecuta en un supercomputador de una civilización avanzada.

¿Es eso posible? Si juzgamos por esos espacios que han hecho como propia esa insinuación y la han presentado de manera llamativa,, sí. Pero si nos vamos a las matemáticas, no.

Es que una investigación de UBC Okanagan (University of British Columbia) ha demostrado matemáticamente que eso no solo es improbable sino que es imposible.

Mir Faizal, profesor en la Facultad de Ciencias en UBC, y sus colegas internacionales Lawrence M. Krauss, Arshid Shabir y Francesco Marino, demostraron que la naturaleza fundamental de la realidad opera en una forma que ningún computador podría jamás simular.

Los hallazgos, publicados en el Journal of Holography Applications in Physics, van más allá de sugerir simplemente que no estamos viviendo en un mundo simulado como The Matrix. Ellos probaron algo más profundo: el universo está construido en un tipo de entendimiento que está más allá del alcance de cualquier algoritmo.

El PH D. Faizal lo explica con claridad, diciendo que "Se ha sugerido que el universo podía ser simulado. Si tal simulación fuera posible, el universo simulado podría por sí mismo generar vida, que a su vez podría crear su propia simulación. Esta posibilidad recursiva hace parecer altamente improbable que nuestro universo sea el original, antes que una simulación albergada en otra simulación". Comentó que "Se pensó alguna vez que esta idea estaba más allá del alcance de la investigación científica. Sin embargo, nuestra reciente investigación ha demostrado que sí se puede, de hecho, ser asumida científicamente".

La investigación se basa en una fascinante propiedad de la realidad misma. La física moderna ha trascendido con creces la 'materia' tangible de Newton, que rebotaba en el espacio. La teoría de la relatividad de Einstein remplazó la mecánica newtoniana. La mecánica cuántica transformó nuestra comprensión, una vez más. La teoría de la vanguardia actual -la gravedad cuántica- sugiere que ni siquiera el espacio y el tiempo son fundamentales. Surgen de algo más profundo: información pura.

Esta información existe en lo que los físicos denominan un reino platónico: un fundamento matemático más real que el universo físico que experimentamos. Es de este reino de donde emergen el espacio y el tiempo.

Sigue lo interesante: El equipo demostró que incluso este fundamento basado en información no puede describir completamente la realidad solo mediante cálculos. El equipo empleó poderosos teoremas matemáticos -incluido el teorema de incompletitud de Gödel- para probar que una descripción completa y coherente de todo requiere lo que denominan "comprensión no algorítmica".

Se puede pensar así: una computadora sigue instrucciones paso a paso, sin  importar su complejidad. Pero algunas verdades solo pueden comprenderse mediante una comprensión no algorítmica, una comprensión que no se deriva de ninguna secuencia de pasos lógicos. Estas 'verdades gödelianas' son reales, pero imposible de demostrar mediante cálculos.

Este es un ejemplo básico con la afirmación "Esta afirmación verdadera no es demostrable". Si fuera demostrable, sería falsa, lo que generaría inconsistencias lógicas. Si no es demostrable, entonces es cierto, pero eso hace que cualquier sistema que intente demostrarlo sea incompleto. En cualquier caso, el cálculo falla.

Nota: con información proporcionada por UBC 

Detectan fusión de agujeros negros gigantes

El choque de los dos agujeros negros generará uno enorme en el centro de la galaxia donde se produce el evento. Imagen de referencia de otros agujeros observados en colisión. Foto Wikipedia

Mediante ondas gravitacionales detectadas por el observatorio Ligo, físicos detectaron la más grande fusión de dos agujeros negros supermasivos, dos agujeros negros con masas tan grandes que es difícil explicarlo mediante las leyes de la física. 

El evento, denominado GW231123, es causado por dos agujeros negros con masas entre 100 y 140 veces más grandes que las del Sol. Al final de la fusión generarán un solo agujero negro con 225 masas solares. Estas masas sugieren que cada uno de esos agujeros tuvo otra fusión hace miles de millones de años.

Modelos de los agujeros negros sugieren que están rotando demasiado rápido, unas 40 veces por segundo, cerca del límite de la teoría general de la relatividad formulada por Einstein. La masa y el giro entrega información sobre cómo crecen los agujeros.

La detección se hizo en noviembre de 2023, pero el artículo, con todos los análisis, se publicó ahora en Nature.

LUCA es mucho más viejo

Representación digital de LUCA atacado por virus hace 4200 millones de años.

Todos los seres vivos en este planeta tenemos un mismo origen, un único ancestro común y la pregunta resulta obvia: ¿cuándo apareció?

Pero apareció quién. Se trata de LUCA, o Last Universal Common Ancestor, un ancestro común a partir del cual la vida celular moderna, desde organismos de una célula como bacterias hasta los árboles gigantes y las enormes ballenas, así como los humanos, descienden.

LUCA representa la raíz del árbol de la vida antes de su división en los grupos reconocidos hoy: Bacteria, Arquea y Eucariota.

La vida moderna evolucionó de LUCA por distintas fuentes: los mismos aminoácidos usados para construir proteínas en todos los organismos celulares, la corriente de energía compartida de la célula, la presencia de maquinaria celular como el ribosoma, y otros asociados con elaborar proteínas de la información almacenada en el ADN. 

Los investigadores, en un artículo aparecido en Nature Ecology & Evolution, compararon todos los genes en los genomas de especies vivas, contando las mutaciones que han ocurrido dentro de sus secuencias en el tiempo desde que compartían un ancestro, LUCA. 

El tiempo de separación de algunas especies se conoce por el registro fósil y el grupo usó un equivalente genético de una ecuación usada para calcular velocidad en física para determinar cuándo existió LUCA.

La respuesta es sorprendente: hace 4200 millones de años existía este ancestro común de todos nosotros, solo 400 millones de años después de la formación de la Tierra y nuestro Sistema Solar.

Estudio sugiere que el universo se evaporará

El nuevo estudio sugiere que el universo se evaporará en algún momento, será de apoco y en muchísimo tiempo. Imagen Nasa/JPL/Caltech

Un estudio  confirmó una teoría del célebre fallecido astrofísico Stephen Hawking, pero fue mucho más lejos: concluye que el universo se evaporará algún día. Sí, todo lo que hay en él.

Publicado en Physical Review Letters, realizado por Michael Wondrak, Walter van Suijlekom y Heino Falcke de la Universidad de Radboud en Países Bajos, confirma la validez de la teoría de la radiación de los agujeros negros de Hawking, que sostiene que estos acabarán evaporándose.

Pero no solo ellos, el estudio sugiere que todo lo que está en el universo se evaporará de modo gradual.

Fue en 1974 cuando Hawking, que dedicó mucho de su trabajo a los agujeros negros, propuso que se evaporan al perder lo que se conoce como la radiación de Hawking, una especie de drenaje gradual de energía en forma de partículas de luz que surgen alrededor de campos gravitacionales inmensamente poderosos de los agujeros negros.

De acuerdo con el estudio, la radiación de Hawking no solo se genera al robar energía de los agujeros negros sino también de cualquier objeto con suficiente masa.

Mediante física cuántica y la gravedad de Eisntein, el astrofísico británico argumentó que la creación y aniquilación espontánea de pares de partículas debe producirse cerca del horizonte de sucesos (el punto más allá del cual no hay escapatoria a la fuerza gravitacional de un agujero).

Una partícula y su antipartícula se crearían brevemente por el campo cuántico, pero se aniquilarían con igual rapidez. Pero habría una excepción: si una partícula cae al agujero la otra escaparía. Esto provoca la evaporación de los agujeros.

En el nuevo estudio los investigadores combinaron técnicas de física, matemáticas y astronomía. Demostraron que también pueden crearse nuevas partículas más allá del horizonte de sucesos. Es decir, existe otra forma de radiación, como explicó Wondrak. El horizonte no es necesario para que exista esa radiación.

"Eso significa que los objetos sin horizonte de sucesos, como los restos de estrellas muertas y otros grandes objetos del universo, también tienen este tipo de radiación. Y tras un periodo muy largo, eso llevaría a que todo en el universo acabara evaporándose, igual que los agujeros negros. Esto cambia no solo nuestra comprensión de la radiación de Hawking, sino también nuestra visión del universo y su futuro", expresó en un comunicado Falcke, autor principal, y profesor de astrofísica en aquella universidad.

Extraño objeto desafía las leyes de la física

Una estrella de neutrones tiene una gravedad tan alta que resulta casi inimaginable. Imagen Nasa/JPL-Calthec

Brilla demasiado, No se entiende bien qué sucede , porqué y cómo lo hace. Tal es su brillo que desafía las leyes de la física, según expertos. Lo cierto es existe, es real y no cuadra con el conocimiento actual.

Son fuentes ultraluminosas de rayos X, que liberan cerca de 10 millones de veces más energía que el Sol, quebrando el límite de Edington, que determina cómo puede ser de brillante algo de determinado tamaño. Y si supera ese límite, se esperaría que se rompiera en pedazos. Sin embargo, de acuerdo con un informe de Nasa, esos ULX exceden el límite de 100 a 500 veces.

Nuevas observaciones, detalladas en un artículo en The Astrophysical Journal, hechas con el Nuclear Spectroscopic Telescope Array de Nasa (NuSTAR), que ve al universo en rayos X, confirman que una fuente, M82 X-2, es en realidad demasiado brillante. Algunas explicaciones sugerían que esos brillos tan extremos deberían ser una ilusión.

Se creía que eran agujeros negros, pero M82 X-2 es una estrella de neutrones, el residuo de estrellas como el Sol, pero con una gravedad 100 billones más fuerte que la terrestre, es decir cualquier material que caiga sobre ella generaría una explosión.

Si cayera un masmelo sobre su superficie, generaría una explosión con una energía como la de 1000 bombas atómicas.

Ese objeto consume cada año material como el de 1.5 Tierras, chupándoselo a una estrella compañera y cuando cae genera el brillo observado. Pero algo debe estar ocurriendo para que rompa el límite de Edington. Podría ser que el intenso campo magnético de la estrella de neutrones cambiara la forma de sus átomos, permitiéndole permanecer intacta y con cada vez mayor brillo.

No se sabe a ciencia cierta qué sucede. Misterios de un universo del que todavía no se conocen todos sus secretos y que hacen trastabillar la mente de astrónomos y astrofísicos.

Nota: con datos de Live Science.

Posible hallazgo pone a tambalear el modelo estándar

Laboratorio Fermi donde se hizo el experimento sobre el bosón W. Está a 50 kilómetros de Chicago (Estados Unidos). Foto Departamento de Energía

Por vez primera, el modelo estándar de la física de partículas podría sufrir un quiebre. Aunque se sabe que es incompleto, parece que hay en camino un hallazgo que no cuadra bien con él.

Un experimento que terminó hace muchos años tiene resultados que han sido analizados por 10 años por científicos y parece que hallaron algo extraño: el bosón W, una partícula fundamental que porta la fuerza débil, es mucho más pesado de lo que la teoría predice.

La diferencia entre la teoría y lo observado es de apenas 0,09 %, mucho más que el margen de error que es de 0,01 %.

Los hallazgos fueron reportados en Science por  la colaboración que desarrolló el experimento en el laboratorio de aceleración Fermi en Estados Unidos.

Los datos obtenidos generan expectativa entre los físicos, pero para darlos por ciertos y entonces sugerir que hay que reformar algo del modelo o que faltan piezas por descubrir, habrá que confirmar los hallazgos en nuevos experimentos.

Desde su descubrimiento en 1985, se ha calculado que el bosón W debe pesar unos 85 protones, pero ha sido un reto calcular su masa con exactitud, recordó un análisis en Nature.

Junto al bosón Z, el W está involucrado en la mayoría de las reacciones nucleares, incluida la fusión que generan las estrellas.

La algarabía que genera es entendible. "La masa del bosón Wes el lugar perfecto para buscar una nueva física y desviaciones del modelo estándar", dijo a ese medio Sven Heinemeyer, físico teórico del Instituto de Cantabria, en España.

Una explicación, para él, es que la discrepancia es la supersimetría, un modelo que predice la existencia de una pareja más pesada por cada partícula del modelo estándar. 

Otra explicación tiene que ver con el bosón de Higgs, descubierto en 2012: si las propiedades de este difieren de las teorizadas, sería una partícula compuesta y no una elemental o si existen múltiples versiones afectaría la masa del bosón W.

 Hoy en el Gran Colisionador de Partículas en Suiza, el experimento CMS trabaja en su propia medición del bosón W. Un trabajo que requiere, junto con el análisis de los datos, mucho tiempo.

El Modelo Estándarde la Física de Partículas es una teoría desarrollada entre 1970 y 1973 y describe la estructura de la materia y el vacío, y dice la enciclopedia que "considerando las partículas elementales como entes irreductibles cuya cinemática está regida por las cuatro interacciones fundamentales conocidas, exceptuando la gravedad, que no encaja con este modelo, que es cuántico.

Se considera hoy la existencia de 17 partículas elementales.

Un modelo que nos explcia y explica en el universo en el que vivimos.

Hay revuelo: ¿falló el modelo estándar de partículas?

El anillo del Fermilab donde se hace el experimento Muón g -2. Foto Wikipedia

¿Hay una nueva física? ¿Hay otras partículas para descubrir? ¿Tambalea el modelo estándar de la física y se abre una nueva rama desconocida?

Eso es una posibilidad hoy. Físicos hallaron señales de algo que no concuerda con el modelo. Es decir, podría haber partículas elementales que no han sido detectadas.

¿A qué se debe el revuelo? El momento magnético del muón es más grande de lo esperado. Eso sugiere el artículo publicado en Physical Review Letters, que había sido dado a conocer en videoconferencia.

El cuento es este: un experimento en Estados Unidos confirmó que esas partículas, masivas e inestables, son más magnéticas de lo que se esperaba. Si se sostienen los resultados, forzarían grandes cambios en la física teórica y revelarían la existencia de nuevas partículas fundamentales.

Fue un trabajo de la colaboración Muón g -2. Corroboró una señal detectada en 2001 en un experimento en el Brookhaven National Laboratory en Upton, Nueva York.

El modelo estándar de la física de partículas dice, en las unidades correspondientes, que el momento magnético del muón debe ser un número cercano pero no igual a 2. El experimento en Brookhaven midió una pequeña diferencia, denominada g -2, pero encontró que era un poco más grande de lo que predecían los teóricos.

En esta ocasión se reconstruyó el experimento de 2001, que mantiene muones circulando alrededor de un imán en anillo superconductor de 15 metros en el laboratorio Fermilab. En 2018 comenzaron a recoger datos, que fueron presentados ahora. Los resultados confirman la señal de hace dos décadas.

Entre los físicos hay júbilo, pero como en todo, se requieren más experimentos que corroboren el hallazgo sobre la existencia de nuevas partículas.

Los científicos del experimento están analizando nuevos datos y recogiendo más. Esperan que la precisión de sus medidas se multiplique por cuatro.

El modelo estándar que se tiene y ha seguido desde los años 1970 ha pasado hasta ahora todas las pruebas, aunque los físicos saben que es incompleto y el muón podría significar su primer fallo y así habría que buscar esas otras partículas y volver a barajar.

Para algunos, si se confirma este hallazgo sería tan o más importante que el del bosón de Higgs hace casi 10 años.

Tiempos de excitación para la ciencia, considerando además que en marzo físicos del Gran Colisionador de Partículas en Ginebra detectar una señal inusual en sus datos que podría significar una nueva rama de la física.

Hallan otras cuatro partículas

Detalle del Gran Colisionador que ha descubierto decenas de partículas. Foto CERN

Que estamos hechos de materia y todo lo que vemos, también. Pero ¿qué tipo de materia? Mucha se conoce, pero falta.

En este sentido, científicos del CERN, que operan el Gran Colisionador de Partículas (hadrones) anunciaron el descubrimiento de cuatro nuevas partículas con lo que ahora suman 59 halladas por ese enorme dispositivo desde que comenzaron a chocar protones (partículas que componen el núcleo atómico junto a los neutrones) en 2009. Este es el experimento más costoso hoy en marcha que ha permitido conocer muchísimo sobre las partículas, la materia y el universo en el que estamos.

Fue en el Colisionador que se detectó el bosón de Higgs, que faltaba para completar el modelo estándar de la Física que explica el mundo macro, una partícula que permite que la materia como tal exista y esté usted leyendo esta nota en un ordenador o celular.

La meta del GCH es explorar la estructura de la materia en las distancias más cortas y las energías más altas jamás probadas en laboratorio.

Uno de los mayores problemas es la descripción de la fuerza fuerte que mantiene unido el núcleo compuesto de protones y neutrones y cada uno de ellos compuesto a su vez de quarks, de los cuales hay seis clases: arriba, abajo, encantado, extraño, encima y abajo. Si se desactivara por un segundo la fuerza fuerte toda la materia se desintegraría de inmediato en un caldo de quarks amplios, un estado que existió un pequeño instante al comienzo del universo.

La teoría de la interacción fuerte describe cómo los quarks interactúan a través de la fuerza fuerte intercambiando partículas llamadas gluones, análogos al fotón, partícula de la luz y portadora de la fuerza electromagnética.

Pero la manera como los gluones interactúan con los quarks hace que la fuerza fuerte se comporte diferente al electromagnetismo. Mientras esta fuerza se debilita cuando se separan dos partículas cargadas, la fuerza fuerte se fortalece cuando se halan aparte dos quarks. Por eso los quarks están siempre unidos a partículas llamadas hadrones, hechas de dos o más quarks que incluyen protones y neutrones. Esto a menos que se choquen y separen a grandes velocidades como en el  CERN.

Nunca se ha visto un quark solo. Si se logra separar uno del protón la fuerza será muy fuerte para crear un par quark-antiquark y el nuevo quark irá al protón. Queda un protón y un mesón, una partícula de quark y antiquark. '¿Complicado? No es sencillo, más da una idea de todo lo que se da para que exista la materia como tal, las fuerzas que rigen el mundo macro y el micro.

Esto es solo una parte del mundo de la física de partículas.

Lo que anunció el CERN fue el descubrimiento de cuatro partículas, tetraquarks (dos quarks y dos antiquarks componen uno). Son partículas tales como el protón y el neutrón pero no son fundamentales: los quarks y los electrones son los verdaderos bloques de la materia.