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6 dic. 2017

Descubierto el agujero negro más lejano nunca antes observado por la humanidad

Un equipo de astrónomos, incluyendo dos del MIT, han descubierto el agujero negro supermasivo más lejano nunca antes observado por la humanidad. 

Ilustración sobre el hallazgo del agujero negro más lejano encontrado hasta ahora. Crédito: Robin Dienel (Carnegie Institution for Science).
 
¿Cómo creció el Universo después del Big Bang? ¿Por qué y cómo aparecieron las galaxias y las estrellas? La mejor forma de contestar a estas preguntas es coger un telescopio muy potente, cuanto más mejor, y tratar de mirar muy lejos. Desde allí llega la luz que el Universo liberó en el pasado, hace miles de millones de años, y que por eso permite ver una «diapositiva» de cómo era el Cosmos cuando apenas estaba dando sus primeros pasos. Siempre que los telescopios lo permitan, el límite está en el punto en que en el Universo aún no había aparecido la luz.

Una investigación dirigida por Eduardo Bañados, investigador de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia, ha descubierto el agujero negro supermasivo más distante alguna vez observado. El objeto está situado a una distancia inimaginable, de más de 13.000 millones de años luz. De hecho, la luz estudiada por Bañados fue emitida cuando el Universo apenas tenía el 5 por ciento de la edad actual: es decir, unos 690 millones de años después del Big Bang. El hallazgo se ha publicado recientemente en la revista Nature.

Si, a pesar de la distancia, los astrónomos han podido detectar este objeto, es porque es extremadamente brillante. Para empezar, el agujero negro tiene una masa aproximada de 800 millones de soles (unas 200 veces más que Sagitario A, el agujero negro del centro de la Vía Láctea). Además, en el momento en que emitió la luz que ahora ha llegado a la Tierra, este agujero negro estaba absorbiendo enormes cantidades de materia en el centro de su galaxia, lo que le convertía en un cuásar, una fuente emisora de rayos X, luz visible y otras longitudes de onda y que está entre los objetos más brillantes del Universo.

Lo interesante de esta mole tragona de materia es, para Bañados, que supone un reto para las teorías que explican el nacimiento y evolución de los agujeros negros supermasivos: «Reunir toda esa masa (800 millones de soles) en menos de 690 millones de años (la edad del Universo cuando el objeto emitió la luz que ha llegado ahora a la Tierra) es un reto enorme para las teorías del crecimiento de agujeros negros», ha asegurado el astrofísico.

La respuesta a este dilema, la presencia de moles tan pesadas que en teoría requieren mucho tiempo para formarse en un Universo recién nacido, es que al comienzo las condiciones era distintas a las actuales. Por eso, en la actualidad podría ser imposible que se formaran agujeros negros mayores a la docena de masas solares.

Cuando el Universo era una sopa oscura

Después del Big Bang, el Universo era parecido a una gran sopa oscura de partículas extremadamente energéticas que se expandía y enfriaba a gran velocidad. Unos 400.000 años después de la gran explosión, las partículas se reunieron en torno a átomos de hidrógeno gaseoso neutral. Todo era oscuro hasta que la gravedad permitió que el hidrógeno se concentrara en algunos puntos hasta tal punto que la presión y la temperatura permitieron activar reacciones de fusión nuclear: y así nacieron estrellas y galaxias.

Estas comenzaron a liberar energía suficiente como para excitar el hidrógeno de los alrededores ionizarlo (al robarle un electrón), durante la llamada época de la reionización. Gracias a esto, poco a poco el Universo se hizo transparente a la luz, y los fotones pudieron viajar libremente por el espacio.

Apenas 690 millones de años después de que ocurriera esto, en plena época de la reionización, el agujero negro supermasivo observado por Eduardo Bañados alcanzaba los 800 millones de soles. ¿Cómo es posible, entonces, que en tan poco tiempo un objeto así acumulara tanta materia? ¿Hay algo que se esté pasando por alto?

Aún no hay forma de saberlo, per los autores han encontrado que los alrededores de este cuásar están plagados de hidrógeno neutral, ese tipo de gas anterior a la era de la reionización, y que indica que los astrónomos están ante un objeto muy antiguo.

Este agujero negro ha sido detectado gracias a unos instrumentos de los telescopios Magallanes de la Institución Carnegie para la Ciencia y la distancia se ha calculado gracias al desplazamiento hacia el rojo, un efecto que ocurre como consecuencia de la expansión del Universo y que recuerda a lo que ocurre cuando la sirena de una ambulancia se aleja o se acerca a nosotros: las ondas del sonido se desplazan hacia los graves o hacia los agudos; en este caso, la luz emitida por el cuásar se desplaza hacia el rojo porque se está alejando. Tanto que alcanza un desplazamiento en el rojo de 7,54, que equivale a alrededor de 13.000 millones de años luz de distancia.

Tal como ha explicado Xiaohui Fan, coautor del estudio e investigador en la Universidad de Arizona (EE.UU.), este orden de distancais hace que los cuásares sean extremadamente débiles en el cielo. «Hasta ahora solo se conocía un cuásar con un desplazamiento hacia el rojo mayor a siete, a pesar de la exhaustiva búsqueda».

Los astrónomos calculan que debe de haber entre 20 y 100 cuásares tan brillantes y lejanos como el descubierto por el equipo de Bañados en todo el cielo, por lo que esta investigación es realmente muy importante para explicar qué ocurría en el Universo cuando era extremadamente joven. La próxima generación de telescopios, como el TMT o el Gran Telescopio de Magallanes, ayudarán mucho a este tipo de búsquedas.

10 feb. 2015

El Universo podría no tener inicio

El Universo puede haber existido desde siempre, de acuerdo con un nuevo modelo que aplica términos de corrección cuántica para complementar la teoría de la relatividad general de Einstein. El modelo también puede explicar la materia oscura y la energía oscura, la resolución de varios problemas a la vez.

La edad ampliamente aceptada del universo, según las estimaciones de la relatividad general, es de 13, 800 millones de años. En un principio, se pensó que todo lo que existe pudo haber ocupado un único punto infinitamente denso, o singularidad. Sólo después de este punto comenzó a expandirse en un "Big Bang", que hizo que el universo comenzase oficialmente.

Aunque la singularidad del Big Bang surge directa e inevitable de las matemáticas de la relatividad general, algunos científicos lo ven problemático porque las matemáticas sólo pueden explicar lo que sucedió inmediatamente después, no antes o en la singularidad.

La singularidad del Big Bang es el problema más grave de la relatividad general, porque las leyes de la Física parecen romperse ahí abajo", dijo a Phys.org Ahmed Farag Ali, de la Universidad de Benha en Egipto.

Ali y Saurya Das de la Universidad de Lethbridge en Alberta, Canadá, han mostrado en un artículo publicado en Physics Letters B que la singularidad del Big Bang puede ser resuelta por su nuevo modelo, en el que el universo no tiene principio ni fin.

Estos físicos enfatizan que sus términos de corrección cuántica no se aplican 'ad hoc' en un intento de eliminar específicamente la singularidad del Big Bang. Su trabajo se basa en las ideas por el físico teórico David Bohm, quien también es conocido por sus contribuciones a la Filosofía de la Física. A partir de la década de 1950, Bohm exploró reemplazar geodesias clásicas (el camino más corto entre dos puntos de una superficie curva) con trayectorias cuánticas.

En su artículo, Ali y Das aplican estas trayectorias de Bohm a una ecuación desarrollada en la década de 1950 por el físico Amal Kumar Raychaudhuri, en la Universidad Presidency en Calcuta, India. Raychaudhuri fue también maestro de Das cuando era un estudiante universitario de esta institución en los años 90.

Usando la ecuación de Raychaudhuri cuánticamente corregida, Ali y Das derivan ecuaciones de Friedmann cuánticamente corregidas, que describen la expansión y evolución del universo (incluyendo el Big Bang) en el contexto de la relatividad general. Aunque no es una verdadera teoría de la gravedad cuántica, el modelo contiene elementos tanto de la teoría cuántica como de la relatividad general.

20 sept. 2012

El Hubble capta la galaxia más lejana jamás vista

Los científicos estiman que se formó 200 millones de años después del 'Big Bang'.

 Es la primera vez que el telescopio espacial escudriña la frontera de la conocida como edad oscura del cosmos, cuando el universo en expansión pasó de ser un gran vacío a agruparse en galaxias, estrellas y gigantescos cúmulos gaseosos.

Washington. (EFE).- El telescopio espacial Hubble ha fotografiado a la galaxia más lejana jamás observada, un viaje en el tiempo de 13.700 millones de años luz cuando nuestro universo tenía solo 500 millones de años, informó hoy la agencia espacial NASA.

La galaxia, una mancha roja en medio de un gigantesco grupo de galaxias más jóvenes, representa la primera vez que el Hubble escudriña la frontera de la conocida como edad oscura del cosmos, cuando el universo en expansión pasó de ser un gran vacío a agruparse en galaxias, estrellas y gigantescos cúmulos gaseosos.
"Esta galaxia es el objeto más distante que jamás hemos visto con un alto grado de confianza", indicó Wei Zheng, uno de los investigadores que han estudiado la imagen y científico de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore.

Zheng aseguró que este tipo de imágenes permitirán estudiar cómo se pasó de la era oscura del cosmos a otra en la que los materiales originados en el Big Bang formaron cuerpos celestes.

La ventana abierta por el Hubble, que ha contado con la ayuda del telescopio de infrarrojos Spitzer, muestra una galaxia joven cuya luz ha viajado más de 13.000 millones de años hasta llegar a los sensores de estos dos observatorios orbitales de la NASA.

Ese haz de luz es una galaxia cuando el universo contaba con apenas un 3,6 por ciento de su edad actual.
Para detectar una galaxia tan lejana, cuyas ondas en el espectro electromagnético van ampliando su longitud hasta ser difícilmente detectables, los científicos se han ayudado del efecto de lente gravitacional, por el cual un cuerpo masivo interpuesto entre objeto y observador desvía y concentra la luz incidente.

Este efecto, que predijo Albert Einstein, ha sido posible debido a la presencia de un cúmulo de galaxias entre la Tierra y la lejana luz detectada, que gracias a este fenómeno se ha magnificado 15 veces.

Los investigadores creen que lo que ahora se puede ver en la Tierra es una galaxia que tenía 200 millones de años y representaba solo un 1 por ciento de la masa de la Vía Láctea, debido a que existía en los primeros estadios del universo, cuando apenas había luz.
 

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