Un agujero gusano en el patio cósmico

Un equipo de astrofísicos en Italia nos dice que existe la posibilidad de que haya un túnel de gusano en la Vía Láctea que tenga el tamaño de la galaxia misma y que la materia oscura sea otra dimensión

Por Glenys Álvarez

En definitiva, algunas investigaciones en cosmología y astrofísica son sobrecogedoras y difíciles aún de imaginar. Sin embargo, los agujeros gusanos, también llamados Puentes Einstein-Rosen, son populares entre los amantes de la ciencia ficción debido a las posibilidades que su mera existencia presentan. Ahora, precisamente, con la película Interestelar, estos agujeros se han convertido nuevamente en una tendencia, a pesar de que los investigadores en el área llevan mucho tiempo estudiando las probabilidades de su existencia.

Un equipo de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados en Trieste (SISSA), nos presenta en esta ocasión un mapa del universo que asegura la presencia de estos intrigantes túneles gusanos en, nada más y nada menos, que nuestra propia galaxia, la colosal Vía Láctea.

“Si combinamos el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el más reciente modelo del Big Bang para explicar el universo junto a la hipótesis de la existencia de túneles en el espacio-tiempo, lo que obtenemos es que nuestra galaxia podría contener realmente uno de estos túneles y que el túnel podría incluso ser del tamaño de la propia galaxia. Pero hay más. Podríamos incluso viajar a través de este túnel, ya que, sobre la base de nuestros cálculos, podría ser navegable”, explica Paolo Salucci, astrofísico de SISSA. “Claramente, esta investigación la hicimos mucho antes que Interestelar”, expresó bromeando.

Precisamente, la película Interestelar propone un agujero gusano en la Vía Láctea que es utilizado por los protagonistas para buscar otro planeta fuera del Sistema Solar donde la especie humana pueda sobrevivir. Por supuesto, esta afirmación extraordinaria requiere de evidencias extraordinarias que la demuestren de forma experimental. Los físicos no están seguros cuándo eso será posible.

“En un principio, podríamos demostrarlo comparando dos galaxias, nuestra galaxia con otra que esté cercana, como la Nube de Magallanes, por ejemplo, pero todavía estamos muy lejos de cualquier posibilidad real de hacer una comparación de este tipo”.

El equipo liderado por Salucci combinó las ecuaciones de la relatividad general en un mapa detallado sobre la distribución de la materia oscura en la Vía Láctea, las propuestas a las que llegan con sus resultados son realmente sorprendentes pues ofrecen una alternativa al neutralino, que ha sido presentado como una de las partículas candidatas para conformar la materia oscura. Sin embargo, esta partícula es aún hipotética, igual que el neutrino estéril, protagonista de una investigación anterior por el doctor Alexey Boyarsky, profesor de física en la Universidad Leiden en los Países Bajos, quien publicó los resultados de análisis de una señal que piensan fue originada por la aniquilación o desintegración del neutrino estéril, un proceso que libera rayos X.

"Este pequeño exceso (de varios cientos de fotones adicionales) se ha interpretado como procedente de decaimientos muy raros de partículas de materia oscura", explicó Boyarsky. "Aunque la señal es muy débil, ha pasado varios 'chequeos de sanidad' que nos dicen se trata de una señal de la descomposición de materia oscura".
Pero a lo mejor no se trata de un neutrino sino de un umbral por el cual podemos manejar y arribar a otras dimensiones. Eso realmente sería una noticia de otro mundo.

“Los científicos siempre han tratado de explicar la materia oscura a través de la hipótesis del neutralino el cual, sin embargo, nunca ha sido identificado en el CERN ni observado en el universo. Pero también existen teorías alternativas que no dependen de la partícula, y tal vez es hora de que los científicos tomen este asunto más en serio. La materia oscura podría ser otra dimensión, tal vez incluso un importante sistema de transporte galáctico. En cualquier caso, lo que realmente necesitamos es comenzar a preguntarnos qué es”.

El equipo obtuvo el mapa que utilizaron de un estudio hecho en el año 2013. Por supuesto, Salucci explica que no están afirmando que exista un agujero de gusano en nuestra galaxia, pero sí están diciendo que existe esa posibilidad y que quizá sea más probable de lo que imaginamos.

"Más allá de la hipótesis de la ciencia ficción, nuestra investigación es interesante porque propone una más compleja reflexión sobre la materia oscura".

Imagen: SISSA (Salucci)
Los resultados de este estudio fueron publicados en el diario Annals of Physics: http://www.sciencedirect.com/science/journal/00034916
Enlace de SISSA: http://www.sissa.it/
Edición: www.editoraneutrina.com

Menos Materia Oscura alrededor de la Vía Láctea

Nuevas y detalladas mediciones nos regalan interesantes descubrimientos, como que sólo hay la mitad de materia oscura de lo que se pensó alrededor de nuestra galaxia y que se necesita una velocidad de 550 kilómetros por segundo para salir de ella

Por Glenys Álvarez

No sabemos qué la conforma pero sabemos que está ahí. Muchas medidas en astronomía son indirectas, conocemos la existencia de exoplanetas y otros objetos debido a que podemos medir sus efectos gravitatorios en otros objetos cercanos. De la misma forma, los astrónomos descubrieron que materia y energía oscura están mucho más presentes en el universo que la materia visible misma. De hecho, uno de los extraordinarios descubrimientos en física fue conocer que la materia visible, esa que reacciona a la luz, sólo conforma un poco más del 4% de todo el Cosmos local. Todo lo demás es atribuido a esas dos damas oscuras y enigmáticas: la materia y la energía; 26.8 y 84.5 % respectivamente, dice Wikipedia.

Sabemos que existen porque hemos medido sus efectos gravitatorios indirectos en la materia visible, la radiación y la estructura del universo a gran escala. Así, los astrónomos saben que cada galaxia está rodeada por un engorroso e invisible halo de materia oscura mucho más grande y más esférico que la galaxia luminosa en su centro. Investigadores elaboraron simulaciones informáticas en el 2006, demostrando que el halo es sorprendentemente grumoso, con concentraciones relativamente densas de materia oscura gravitacionalmente unidas a 'subhalos' dentro del halo. Aquel estudio, que fue publicado en Astrophysical Journal, mostraba una subestructura mucho más amplia que cualquier estudio anterior.

Ahora, sin embargo, la cantidad de materia oscura alrededor de nuestra galaxia parece ser la mitad de lo que se pensaba. De hecho, de acuerdo a investigaciones elaboradas por un equipo en la Universidad de Australia Occidental liderado por el científico nepalés, Prajwal Kafle, el peso de la materia oscura en nuestra galaxia es de 800 000 000 000 (o 8 x 1,011) veces la masa del Sol.

“Hace mucho que sabemos que la mayor parte del universo está oculto”, expresó Kafle, “pero esta es la primera vez que se toman medidas tan detalladas, mirando bien de cerca las fronteras de la Vía Láctea, a unos cinco millones de billones de kilómetros de la Tierra”.
¡Inimaginable!

El equipo también estudió la velocidad de las estrellas en la galaxia y para ambas investigaciones utilizaron una técnica inventada hace ya casi un siglo por el astrónomo británico James Jean, en 1915, conocida como la longitud de Jean y otras mediciones.

Pero los investigadores en Australia tienen otras cartas bajo la manga, una de ellas descubre la realidad sobre las galaxias satélites alrededor de la Vía Láctea.

“La idea actual de la formación y evolución de galaxias, llamada la teoría de la Materia Oscura Fría Lambda, predice que debe haber un puñado de grandes galaxias satélites alrededor de la Vía Láctea, las que deben ser visibles a simple vista, pero no vemos eso” dijo Kafle. “Al utilizar nuestra medición de la masa de la materia oscura la teoría predice que solamente debería haber tres galaxias satélites, que es exactamente lo que vemos, la Gran Nube de Magallanes, la Pequeña Nube de Magallanes y la galaxia enana de Sagitario”.

Es decir, que con la nueva medición de la masa de la materia oscura alrededor de la galaxia, no necesitaremos proponer otras galaxias satélites que no vemos. Sobre esto, el astrofísico de la Universidad de Sydney, profesor Geraint Lewis, quien participó en la investigación, dijo que este problema de los satélites había sido “una espina en el lado cosmológico durante casi 15 años”.

Pero la materia oscura no es la única protagonista en el estudio. Otras medidas permitieron evaluar cosas bien interesantes, además de obtener un modelo holístico de nuestra galaxia. Precisamente, gracias a este modelo, hoy también conocemos la velocidad que necesita una nave para abandonar la Vía Láctea.

“Prepárate para acelerar a 550 kilómetros por segundo si quieres escapar de las garras gravitacionales de nuestra galaxia", dijo Kafle.
Eso es mucho si tenemos en cuenta que para salir del planeta sólo se necesitan 11 kilómetros por segundo.

La imagen es una impresión artística de la Vía Láctea y su halo de materia oscura (que se muestra en azul aunque en realidad es invisible).
Crédito de imagen: ESO / L. Calçada.

El súper veloz 'Bang' en el Big Bang

La velocidad de la luz nos afecta más de lo que pensamos pues nos ayuda a entender la diferencia entre causa y efecto, sin embargo, el movimiento del espaciotemporal mismo puede hacer que la velocidad de la luz parezca una tortuga.

Por Glenys Álvarez

Hay muchas cosas extrañas en el universo. A veces hasta está de más decirlo; recuerdo la primera vez que escuché que era probable que las estrellas que veía en el cielo ya estuvieran muertas, de hecho, a veces lees de estrellas que parecen ser más viejas que el Cosmos mismo. Pensar en ese viaje prolongado de la luz me producía vértigo. Luego me enteré que los fotones tienen un límite de velocidad, y no sólo eso, nadie más puede ir más rápido que ellos, es imposible, una de esas reglas que debe detener cualquier asomo de neutrinos llegando primero a la meta, como una vez dijeron los italianos. Sin embargo, eso es relativo, veamos por qué.

Primero nos enfrentamos a que la velocidad de la luz no es relativa. No importa quién la mida o dónde la mida o cómo la mida, si está moviéndose si está estático (¿recuerdan el ejemplo del tren?), será siempre la misma: 300,000 kilómetros por segundo en el vacío, una constante universal. Eso es tan rápido que no basta la palabra. Pero también es constante, ¿no? No puedes medir la velocidad de otro carro si estás en movimiento, de hecho, por eso es que los policías deben permanecer estacionados mientras miden la velocidad de los carros, sino van a tener la velocidad de ellos y del carro mezclada, las leyes de física del mundo macro, nos explicaba Einstein, son relativas a muchas variables como esas. Pero algo que no parece cambiar es la constancia de la velocidad de la luz.

Sin embargo, ahora que el nacimiento del universo anda navegando por todas las noticias del globo, escuchamos un dato que rompe esta ley y la encontramos en la súper veloz inflación del cosmos. Primero, intentemos imaginar la billonésima parte de un segundo. Esa fue la duración del primer explosivo instante inflacionario, y voló, nos dicen, en ese picosegundo el estallido cósmico le echó gasolina al fuego, eso hizo a la explosión en la Gran Explosión mucho más explosiva, valgan las redundancias, cambiamos de pensamiento cuando descubrimos que el universo no sólo se expandía sino que había nacido de un Bang inflacionario y que en vez de una expansión lineal, experimentó un crecimiento exponencial. Y que, en ese picosegundo, la explosión fue más veloz que la luz.

Pero, ¿cómo es eso posible? ¿Una ocasión especial?
La velocidad de la luz nos afecta más de lo que pensamos pues nos ayuda a entender la diferencia entre causa y efecto. Si las cosas se movieran más rápido que la luz nuestras experiencias serían realmente extrañas. Por ejemplo, si vas a atrapar una bola de béisbol que viaja más rápido que la luz, sentirás que llegó a tu guante mucho antes de ver que fuera lanzada. Sería el efecto antes de la causa. Sin embargo, la velocidad de la luz es sólo un límite para objetos, como pelotas de béisbol mientras se mueven a través del espacio.
El movimiento del espaciotemporal mismo, sin embargo, puede hacer que la velocidad de la luz parezca una tortuga.

Lo que ocurre es que el universo se expande y se acelera. Los investigadores indican que el universo se expande más rápido que la velocidad de la luz, y, quizás lo más sorprendente, algunas de las galaxias que podemos ver en estos momentos se están alejando a velocidades más rápidas que la luz, muchas de ellas las dejaremos de ver para siempre. Pero es aquí donde debemos detenernos un poco y explicar la diferencia entre movimiento y expansión. Cuando hablamos de lo primero, nos referimos a un objeto que cambia de posición en el espaciotemporal, cuando hablamos de la expansión del espaciotemporal, obviamente, no podemos referirnos a lo mismo, la velocidad de la luz es una restricción para los objetos que existen en el espaciotemporal, no para el espaciotemporal mismo.

Así que en ese picosegundo de inflación, donde todo el universo era del tamaño de un electrón, la explosión movió materia más rápido que un fotón y lo sigue haciendo hasta entre algunas lejanas galaxias, pues el espacio anda acelerándose (culpan a una aún indeterminable energía oscura). Así que agárrense, que el proceso es veloz y, aparentemente, no hay límite de velocidad.

Ondas gravitacionales desde el Polo Sur confirman el Big Bang

Investigadores con un telescopio en el extremo sur del planeta afirman haber descubierto pruebas distintivas sobre la inflación del universo después del Big Bang debido a patrones de ondulación en la luz temprana del Cosmos, que pueden ser sólo producidos por ondas gravitacionales

Por Glenys Álvarez

Imagina que dejas caer una bola de boliche sobre un trampolín. Así es, a los físicos les encanta usar bolas para explicar cómo funciona el espacio de acuerdo a la Teoría de la Relatividad de Einstein. De hecho, si te vas a YouTube, encontrarás un sinnúmero de personas alrededor de trampolines, mesas de billar y usando canicas, para explicar la gravedad, las órbitas y esa características de distorsión que tiene el espacio. Precisamente, las distorsiones que son creadas por la bola de boliche al caer sobre el trampolín los astrofísicos las corresponden con ondas gravitacionales (mientras más grande sea la bola mayores serán las ondas), un fenómeno que está ardiendo desde ayer por todos los sectores científicos. La noticia del momento.

Imagina ahora que una pequeña canica daba vueltas en el trampolín antes de que la bola de boliche cayera. ¿Qué pasa cuando cae? Pues la canica es atraída hacia ella por las ondas creadas a su alrededor. Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el espaciotemporal que viajan despedidas por una fuente de origen. Imagina entonces la fuerza de las ondas gravitaciones despedidas por un agujero negro supermasivo. Poderosas, ¿no?

Por otro lado está la radiación del fondo cósmico de microondas. Esto es algo importante porque hasta ahora es una prueba esencial de la existencia de un comienzo para el universo, de una Gran Explosión. Esta radiación aparece por todos lados en el cosmos, en cualquier dirección que mires ahí está, por supuesto, no la podemos ver con nuestros ojos, fue necesario crear un instrumento que las recogiera. Y así fue, de hecho, nos dicen cosas impresionantes sobre esta radiación. Los astrofísicos mirando profundamente en el Universo, que es lo mismo que mirar su pasado, afirman que pueden ver esta radiación 378,000 años después del Big Bang, eso no es mucho tiempo en astrofísica. También nos dicen que antes de que esta radiación fuera producida por la explosión, el universo era un plasma opaco, caliente y denso que contenía materia y energía. Pensar en eso es excepcional.

Antes de tener estas evidencias sobre la Gran Explosión, la teoría del Estado Estacionario decía que la materia siempre era creada en el Universo mientras éste se expandía. Entonces las cosas cambiaron con el fondo, al parecer, el Universo nació de una gran explosión y, aunque existen aún anomalías sobre la radiación, que debería de ser la misma por todo el Cosmos pero no es así, esa evidencia ha mantenido al Big Bang como la teoría primaria para explicar el universo.

Pues bien, ahora han descubierto nuevas pruebas. El responsable ha sido un telescopio en el Polo Sur que andaba midiendo la polarización de la luz en los primeros años del Cosmos, se llama BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2), y fue fundamental para el descubrimiento. El telescopio permitió a los científicos analizar la polarización de la luz que quedó luego del nacimiento cósmico.

Si el descubrimiento se mantiene luego del escrutinio que se espera para confirmarlo, permanecerá como prueba de cómo el universo se expandió rápidamente en menos de una billonésima de segundo después del Big Bang. Lo que es más, los investigadores descubrieron evidencia directa por primera vez de las ondas gravitacionales, que han sido consideradas los “primeros temblores de la Gran Explosión”.
La observación demuestra la inflación que explica “la 'explosión' en la Gran Explosión”, manifestó en un video de la Universidad de Stanford, Chao-Lin Kuo, profesor asistente de física y colaborador en BICEP2. “La inflación explica por qué tenemos todas estas cosas en el universo”.

Precisamente, otro ejemplo que usan los físicos, además de inflar un globo, es imaginar que horneamos un pastel de pasas. Kent Irwin, físico de Stanford, quien trabajó en los sensores y los sistemas de lectura utilizados en el experimento, explica que a medida que “la harina se expande, la distancia entre todas las pasas aumenta. Todo en el universo que vemos ahora, en un momento antes de la inflación, era más pequeño que un electrón. Y luego se expandió durante la inflación, más rápido que la velocidad de la luz”.

Los investigadores en el telescopio buscaban un tipo específico de polarización llamado “modos-B”, que significa un patrón que se ondula o se ensortija en las orientaciones de polarización de la luz del universo antiguo, un patrón que sólo podría ser creado a partir de las ondas gravitacionales, eso fue lo que encontró BICEP2.

Por supuesto, son unos primeros resultados de algo sumamente importante. Por lo tanto, debemos actuar con cautela al respecto, esperar confirmaciones y refutaciones, como ha ocurrido con la radiación del fondo cósmico, por el momento, todos los caminos sugieren un 'Big Bang' y una rapidísima expansión.

“Tengo muchas ganas de ver estos resultados confirmados o refutados por otros experimentos en los próximo años”, expresó David Spergel, profesor de astrofísica en la Universidad de Princeton.