domingo, 12 de febrero de 2012

El misterioso “flujo oscuro” observado a más profundidad en el Universo

Un nuevo estudio ha estudiado un movimiento colectivo —al que se le ha puesto el nombre de “flujo oscuro”— al doble de la distancia que se conocía antes

Misteriosamente, lejanos cúmulos de galaxias se deplazan a millones de kilómetros por hora siguiendo un camino que se centra aproximadamente en las constelaciones boreales de Centauro e Hydra.

Un nuevo estudio,dirigido por Alexander Kashlinsky del Goddard Space Flight Center de NASA, ha estudiado este movimiento colectivo —al que se le ha puesto el nombre de “flujo oscuro”— al doble de la distancia que se conocía antes.

“Esto no es algo que estuviésemos buscando, pero tampoco lo podemos hacer desaparecer”, comenta Kashlinsky. “Ahora vemos que persiste a distancias mucho mayores, tan lejos como 2.500 millones de años-luz”. El nuevo estudio aparece en el ejemplar del 20 de marzo de The Astrophysical Journal Letters.

Los cúmulos parecen estar moviéndose a lo largo de una línea que se extiende desde nuestro Sistema Solar hacia Centauro / Hydra, pero la dirección de este movimiento es menos segura. La evidencia indica que los grupos se dirigen hacia el exterior a lo largo de este camino, lejos de la Tierra, pero el equipo aún no puede descartar el flujo opuesto. “Detectamos movimiento a lo largo de este eje, pero nuestros datos no nos dejan afirmar ahora con la firmeza que nos gustaría que los grupos están llegando o saliendo”, dijo Kashlinsky.

El flujo oscuro es controversial debido a que la distribución de la materia en el universo que observamos no explica esto. El hecho de que exista indica que una estructura más allá del universo visible —fuera de nuestro “horizonte”— está tirando de la materia en nuestra vecindad.


Las bolitas de colores son las agrupaciones en uno de los cuatro rangos de distancia. Los colores más rojos indican mayor distancia. Las elipses de color muestran la dirección del movimiento principal de los grupos del color correspondiente. También se muestran imágenes de grupos representantivos de galaxias ubicados a cada una de las distancias . Crédito: NASA / Goddard / A. Kashlinsky, et al



Los cosmólogos toman el fondo de microondas —lo que queda de un destello de luz emitido 380.000 años después de que el universo se formó— como marco de referencia cósmica. En relación a éste, todos los movimientos a gran escala no deberían mostrar una dirección preferida.

El gas caliente emisor de de rayos X dentro de un cúmulo de galaxias dispersa los fotones del fondo cósmico de microondas (CMB). Debido a que los cúmulos de galaxias no siguen con precisión la expansión del espacio, el cambio de las longitudes de onda de los fotones dispersados refleja, en algún modo, el movimiento individual de cada agrupación.

Esto resulta en un pequeño cambio en la temperatura del fondo de microondas en la dirección del cúmulo. El cambio, que los astrónomos llaman efecto cinemático Sunyaev-Zel’dovich (KSZ), es tan pequeño que nunca se había observado en un cúmulo de galaxias individual.

Pero en el 2000, Kashlinsky, trabajando con Fernando Atrio-Barandela en la Universidad de Salamanca, España, demostraron que era posible extraer la sutil señal de ruido del ruido de medición mediante el estudio de un gran número de agrupaciones.

En el 2008, armados con un catálogo de 700 grupos reunidos por Harald Ebeling de la Universidad de Hawai y Dale Kocevski, ahora en la Universidad de California, Santa Cruz, los investigadores aplicaron la técnica a los datos aportados durante tres años por el WMAP. Fue entonces cuando el primer movimiento misterioso salió a la luz.

El nuevo estudio se basa en el anterior, usando el resultados de cinco años de WMAP y duplicando el número de cúmulos de galaxias.

“Se requiere, en promedio, alrededor de una hora de tiempo de telescopio para medir la distancia hasta cada grupo con que trabajamos, por no mencionar los años necesarios para encontrar estos sistemas, en primer lugar”, dice Ebeling. “Este es un proyecto que requiere un considerable seguimiento”.

Según Atrio-Barandela, que se ha centrado en comprender los posibles errores en el análisis del equipo, el nuevo estudio proporciona evidencia mucho más fuerte de que el flujo oscuro es real. Por ejemplo, los grupos más brillantes en las longitudes de onda de rayos-X tienen la mayor cantidad de gas caliente que distorsiona los fotones del CMB. “Cuando se los procesa, estos mismos grupos también muestran la señal más fuerte de KSZ, algo poco probable si el flujo oscuro fuese simplemente una casualidad estadística”, dijo.

Además, el equipo, que ahora también incluye a Alastair Edge en la Universidad de Durham, Inglaterra, ordenó el catálogo de cúmulos en cuatro “porciones” que representan diferentes rangos de distancia. Examinaron entonces la dirección de flujo preferido para los grupos dentro de cada porción. Si bien el tamaño y la posición exacta de esta dirección muestra algunas variaciones, la tendencia general entre las porciones muestra una notable coincidencia.

Los investigadores están trabajando ahora para ampliar su catálogo de cúmulos, a fin de rastrear el flujo oscuro a más o menos el doble de la distancia actual.
Un mejor modelado del gas caliente en los cúmulos de galaxias ayudará a perfeccionar velocidad, eje y dirección del movimiento.

El plan para el futuro es comprobar las conclusiones con los datos más recientes publicados por el proyecto WMAP y la misión Planck de la Agencia Espacial Europea, que también está cartografiando hoy el fondo de microondas.

Axxon



viernes, 3 de febrero de 2012

El físico teórico Roger Penrose afirma haber atisbado partes de un universo antes del Big Bang

Patrones circulares dentro del fondo de microondas cósmico sugieren que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang sino que nuestro universo está, de hecho, en un ciclo continuo a lo largo de una serie de “eones”

Ésta es la fantástica afirmación que realiza Roger Penrose, físico teórico de la Universidad de Oxford, que dice que los datos recopilados por el satélite WMAP de la NASA apoyan su idea de una “cosmología cíclica conforme“.

Esta afirmación será discutida, sin embargo, debido a que se opone al modelo ampliamente aceptado de lacosmología inflacionaria.

De acuerdo con la teoría inflacionaria, el universo empezó en un punto de densidad infinita, conocido como Big Bang, hace aproximadamente 13.700 millones de años, se expandió de manera extremadamente veloz durante una fracción de segundo y ha continuado expandiéndose más lentamente desde entonces, y en este tiempo han surgido planetas, estrellas y, finalmente, los humanos. Se cree ahora que esta expansión se está acelerando y se espera que dé como resultado un universo frío, uniforme y sin rasgos.

Penrose, sin embargo, está en desacuerdo con la imagen inflacionaria y, en particular, cree que no puede explicar el bajísimo estado de entropía en el que se cree que estaba el universo al nacer, un grado de orden extremadamente alto que hizo posible la materia compleja. El no cree que el espacio y el tiempo comenzaran a existir en el momento del Big Bang, sino que el Big Bang fue, de hecho, sólo uno entre una serie de muchos, y que cada uno marcó el inicio de un nuevo “eón” en la historia del universo.


El Big Bang una y otra vez

La idea de que en el futuro lejano el universo se convertirá, en cierto sentido, en algo muy similar a lo que era en el Big Bang es clave en la teoría de Penrose. Él dice que en estos puntos la forma, o geometría del universo, era y será muy lisa, en contraste con la forma actual, muy despareja. Esta continuidad de forma, sostiene, permitirá una transición desde el final del actual eón, cuando el universo se haya expandido hasta hacerse infinitamente grande, hacia el inicio del siguiente, cuando de nuevo se hace infinitamente pequeño y estalla, produciendo el siguiente Big Bang. Crucialmente, dice, la entropía en esta etapa de transición será extremadamente baja, debido a que los agujeros negros, que destruyen toda la información que absorben, se evaporan mientras el universo se expande, y al hacerlo eliminan la entropía del universo.

Penrose ahora afirma que ha encontrado evidencias que sostienen esta teoría en el fondo de microondas cósmico, la radiación de microondas que impregna todo y que se cree que fue creada cuando el universo tenía apenas 300.000 años, y que nos dice las condiciones que había en esa época. Las evidencias las obtuvo Vahe Gurzadyan del Instituto de Física Yerevan en Armenia, quien analizó los datos de microondas de siete años del WMAP, y también los datos del experimento con el globo BOOMERanG en la Antártida. Penrose y Gurzadyan dicen que han identificado con claridad unos círculos concéntricos en los datos, regiones en el fondo de microondas en los que el rango de temperatura de la radiación es notablemente menor que en el resto.

Viendo a través del Big Bang

De acuerdo con Penrose y Gurzadyan, estos círculos nos permiten “ver” a través del Big Bang el eón que habría existido antes. Los círculos, dicen, son marcas dejadas en nuestro eón por las ondas esféricas de las ondas gravitatorias que se generaron cuando los agujeros negros colisionaron en el eón anterior. Y ellos dicen que estos círculos plantea un problema para la teoría inflacionaria, porque esta teoría dice que la distribución de las variaciones de temperatura en el cielo debería ser gaussiana, o aleatoria, en lugar de tener estructuras discernibles en su interior.

Julian Barbour, profesor visitante de la Universidad de Oxford, dice que esos círculos serían “notables sin son reales, y sensacionales si confirman la teoría de Penrose”. Según dice, “éstos acabarían con la descripción estándar inflacionaria”, que, añade, fue aceptada ampliamente como un hecho científico por muchos cosmólogos. Pero cree que el resultado será
“muy discutido” y que otros investigadores observarán los datos muy críticamente. Él dice que hay muchos aspectos cuestionables en la teoría, incluyendo el abrupto cambio de escala entre eones, y la suposición, clave en la teoría, de que todas las partículas pierden su masa en el futuro lejano. Él señala que, por ejemplo, no hay pruebas de que los electrones se desintegren.

El artículo se describe en arXiv: 1011.3706.

Fuente: Physics World. Aportado por Eduardo J. Carletti