En muchos de los temas que aquí  hemos tratado, ha sido la protagonista la “hipotética” materia oscura que, según algunos modelos, junto con la energía oscura supone el 90% de la materia que compone el universo. El tema ha dado pie a opininiones y algún debate que principalmente han llevado adelante Kike, Fandila y otros visitantes del foro que, con sus indudables conocimientos y formas de aplicar la lógica, nos llevan de la mano, con alguna metáfora incluída, a que podamos comprender mejor son las cosas que, no siempre, coinciden con la realidad que algunos nos dibujan. Y, nuestra obligación, aunque el cuadro resultante sea hermoso, armonioso y hasta placentero, hasta que no existan pruenbas, tenemos que desconfiar, y, tomarlo, tan sólo como algo posible, algo que podría ser pero que de momento no es. Acordaos de aquel sabio que nos dijo: Todas las cosas son”. Con aquella sencilla  frase, elevó a las “cosas” a la categoría de ser. que las cosas a las que se refería estaban allí y podíamos contemplarlas. Por el contrario, la “materia oscura” nadie la vio nunca, es algo imaginario y supuesto que, al parecer, nos señalan algunos indicios observados, por lo demás, nada podemos concretar de ella.

Nuestro Universo es tan complejo que, seguramente, todo lo que hemos podido saber de él, es sólo una pequeñísima parte de lo que es. Quizá el inmenso trabajo y esfuerzo, el ingenio de muchos, la intuición de algunos, la genialidad de unos pocos, el avance, costoso avance en el campo de las matemáticas, todo ello unido como un todo, nos ha traído hasta aquí, un en el que, se podría decir sin temor a equivocarnos que estamos en la línea de partida para comenzar el camino hacia más los más grandes logros. Creerse más que eso, sería engañarnos a nosotros mismos, dado que, la cruda realidad es que sabemos menos de lo que creemos y decimos que sabemos.

Arriba contemplamos la conocida y familiar imagen de una Galaxia y, si alguien nos preguntara como pudieron formarse las galaxias, la verdad sería que no tendríamos contestación para esa pregunta. ¿Cómo es posible eso a estas alturas? Pués porque lo que podemos resumir de la moderno visión del universo se podría limitar a dos breves afirmaciones: Primera; el universo ha expandiéndose desde que se formó, y en el proceso ha evolucionado desde las estructuras simples a las complejas. Segunda: la materia visible en el universo está organizada jerárquicamente: las estrellas agrupadas en galaxias, las galaxias en cúmulos y los cúmulos en supercúmulos. El problema al que nos enfrentamos por tanto, es comprender como un universo  cuya evolución está dominada por la primera afirmación, puede llegar a tener la estructura descrita en la segunda afirmación.

El problema de es explicar la existencia de la galaxias ha resultado ser uno de los más espinosos de la cosmología. Con todo derecho no deberían estar ahí y, sin embargo, ahí están. Es difícil comunicarl el abismo de frustración que este simple hecho produce entre los científicos. Una y otra vez han surgido nuevas revelaciones y ha parecido que el problema estaba resuelto. vez la solución se debilitaba, aparecían nuevas dificultades que nos transportaban al punto de partida.

Cada pocos , la American  Physical Society, la Asociación Profesional  de físicos, tienen una sesión en una de sus reuniones en la que los Astrofísicos hablan de los más nuevos métodos de afrontar el problema de las galaxias. Si te molestar en asistir a varias de esas reuniones, dos son las sensaciones contradictorias que te embargan: Por una parte sientes un gran respeto por la ingenuidad de algunas propuestas que son hechas “de corazón” y, desde luego, la otra sensación es la de un profundo excepticismo hacia las ideas que proponían, al escuchar alguna explicación de cómo las turbulencias de los agujeros negros, las explosiones la formación de galaxias, los neutrinos pesados y la materia oscura fría resolvía todos aquellos problemas.

Lo cierto es que, a pesar de lo que se pueda leer en la prensa en comunicados oficiales, todavía no tenemos ese “bálsamo milagroso” que nos permita responder a una pregunta simple: ¿Por qué está el cielo lleno de galaxias?

Es cierto, el cielo está lleno de cúmulos de galaxias y nosotros, tratándo de saber de su presencia allí, hemos llegado a conseguir eliminar muchas de las respuestas equivocadas. Podemos estar ahora mucho más cerca de la verdad de lo que lo estábamos antes. Pero, de ninguna manera sería bueno que nos dejémos adormecer por la credulidad de los postulados modernos que parecen “sacados de la manga” del jugador cosmológico, para que la partida salga redonda. que, una cierta dosis de excepticismo no implica que no podamos aceptar como probables y ciertas, algunas de las ideas generales implícitas en las soluciones propuestas que podrían, al final de todo el camino, ser parte de la solución que buscamos.

Formalmente podríamos exponer aquí al cinco razones para tratar de justificar el por qué, las galaxias, no deberían estar ahí presentes.

1º) Las Galaxias no pueden haberse formado antes que los átomos. No es un asunto trivial. muchisimos años se estuvo tratando de entender este proceso, comezando con ideas magicas, hasta que a principios del siglo 19 se empezo a a comprender como funcionan las estrellas y el Universo.

Es un proceso algo complicado, por eso se tardo tanto en reconocerlo. En este la mejor teoria que explica el Universo es que comenzo con el Big-Bang, la explosion inicial que dio origen a todo. En la explosion, de origen todavia incierto, habia pura energia, y al expandirse se fue enfriando, como lo haria cualquier gas. Al llegar a un nivel de energia un poco mas bajo del inicial, se pudieron condensar de la energia las primeras particulas elementales (protones, neutrones, etc). Esto ocurrio en los primeros . La famosa ecuacion de Einstein E = mc al cuadrado, implica que se puede transformar materia en energia, como en un reactor nuclear, y tambien la energia puede condensarse en materia, como en este caso. A los 300 mil años, el nivel de energia fue lo suficientemente bajo como  permitir la formacion de los primeros atomos.

La existencia protones, electrones y neutrones dispersos, que se juntaron fue para formar los elementos quimicos mas elementales: Hidrogeno, Helio y algo de litio. Nada mas se formo, en la proporcion de 75% de hidrogeno, casi 25% de helio, y trazas de los otros elementos.

Aquella primera “sopa de plasma primordial” posibilitó que se juntaran protones y neutrones formar el elemento más simple del Universo: El Hidrógeno,

Así, podemos partir de la base cierta de que, donde sabemos, podemos pensar en el Universo durante aquellas primeras etapas de la expansión de Hubble estaba formado por dos únicos constituyentes: materia y radiación. La materia sufrió una serie de congelaciones al construir  gradualmente  estructuras más y más complejas. A medida que tienen lugar estos cambios en la formación de la materia, la manera en que interaccionan, materia y radiación cambian radicalmente. Esto, a su vez, desempeña un papel fundamental en la formación de galaxias.

La luz y otros tipos de radiación interaccionan fuertemente con partículas libres eléctricamente cargadas, del de las que existían en el plasma que constituía el universo de que los átomos se formara. A causa de esta interacción, cuando la radiación se mueve por este plasma, colisiona con partículas, rebotando y ejerciendo una presión del mismo modo que las moléculas de aire, al rebotar sobre las paredes de un , mantienen el neumático inflado. Si se diese el caso de que una conglomeración de materia del tamaño de una galaxia tratase de formarse antes de la congelación de los átomos, la radiación que traspasaría el material habría destruído el conglomerado, y, la radiación tendería a quedar atrapada dentro de la materia. Si tratase de salir, sufriría colisiones y rebotaría.

2º) Las galaxias no tuvieron tiempo de formarse. La Gravedad es la gran fuerza desestabilizadora del Universo, Nunca lo abandona del todo; siempre está actuando tratando de unir trazos de materia, En cierto sentido, la historia entera del Universo se pensar como un último y futil intento de superar la Gravedad.

Sería asombroso, dada la naturaleza universal de la fuerza gravitatoria, que no hubiera desempeñado un papel importante en la formación de las galaxias. Escribir sobre este apartado nos llevaría a tener que explicar muchas implicaciones que están presentes en la dinámica del universo en relación a la materia. De todas las maneras que la queramos mirar, la sensación que percibimnos es la de que, en aquellos primeros momentos, podía existir “algo” (no sabemos qué) que generaba también, la materia bariónica normal, fuerza gravitatoria.

Inmensas turbulencias que generaban fuerzas eléctricas y moldeaba la materia y todo el entorno

3º) La turbulencia tampoco nos vale. El Impulso a travgés de la turbulencia es una idea simple, cuyas primeras versiones fueron aireadas alrededor de 1950. El postulado es: cualquier proceso tan violento y caótico las primeras etapas del Big Bang no será como un río profundo y plácido, sino como una corriente de montaña, llena de espuma y turbulencias. En este flujo caótico podemos esperar encontrar remolinos y vórtices de gas. Lo cierto es que, en este maremagnun, era de todo punto imposible que las galaxias se pudieran formar.

4º) Las Galaxias no han tenido tiempo para formar cúmulos. Quizá estamos encontrando dificultades porque consideramos el problema de las galaxias desde un punto de vista muy estrecho. Quizá lo que deberíamos es ver las cosas en una escala más grande y esperar que si entendemos como se forman los cúmulos de galaxias, la génesis de las galaxias individuales, se resolverá por sí misma. La idea nos conduce naturalmente a la cuestión de cómo se pueden haber formado concentraciones muy grandes de masa al comienzo de la vida del universo. Una de las ideas más sencillas sobre como puede haber sido el universo cuando los átomos se estaban formando es que no importa lo que estuviese pasando, la temperatura era la misma en todas partes. Este se llama modelo isotérmico.

Explicar aquí las implicaciones matemáticas a que nos llevaría explicar el modelo isotérmico, estaría bien pero, no parece imprescindible finalizar este trabajo que, de manera sencilla, sólo trata de explicar que, las galaxias no se pudieron formar conforme a lo que hemos observado y sabemos del Universo, algo nos falta por saber y, alguna fuerza “oculta” debería haber estado allí presente para evitar que, la materia se dispersara con la expansión de Hubble y las galaxias se pudieran formar.

5º) Si la radiación marcha junto con la materia y la materia con las galaxias, la radiación de microondas cósmicas sería contradictoria. Si la radiación no se hubiera dispersado uniformemente, con independencia de la materia del universo, ¿dónde hubiera ? siguiendo el procedimiento normal de la física teórica, consideraremos a continuación la tesis opuesta.

Supongamos que en el comienzo del universo materia y radiación estaban unidas. Si era así, allí donde se encontrara una concentración de masa, habría una concentración de radiación. En la jerga de la Física se dice que esta situación es “adiabática”. Aparece siempre que tienen lugar en las distribuciones del gas cambios tan rápidos que la energía no puede transferirse fácilmente de un punto al siguiente.

Sabemos que,  para hacer galaxias,  la materia del universo tuvo que estar muy bien distribuída en agregados cuando se formaron los átomos. Pero, todo este resultado choca con uno de los hechos más notables del universo que conocemos. Si consideramos la radiación de microondas, que llega nosotros desde la dirección del Polo Norte de la Tierra, y luego nos volvemos y miramos la radiación que viene  del Polo Sur, encontramos que son casi completamente idénticas. De esta notable uniformidad se deduce que cuando la radiación se despareja de la materia deberá de estar muy uniformemente distribuida por todo el universo.

      Sí, el entorno de microondas que ahora podemos observar, hace creíble el Universo del Big Bang que ahora tenenmos

El resultado final es : lo que el proceso de formación de galaxias requiere del entorno de microondas y lo que observamos de su uniformidad son cosas diametralmente opuestas. Lo primero requiere radiación para ser reunida con la materia; así, si la materia estuviera agrupada cuando los átomos se formaron, habría trazas de esa agrupación en el fondo cósmico de microondas de hoy.

Por otra parte, la uniformidad observada en el entorno de microondas implica que la radiación nunca podría haber estado tan agrupada; si lo hubiera estado, hoy no sería uniforme. Cuando se hacen detallados cálculos núméricos, los astrofísicos encuentran que es imposible conciliar estas dos exigencias en conflicto. La radiación de microondas no ser uniforme y no uniforme al mismo tiempo.

Todos los razonamientos anteriores nos llevan a pensar y demuestran muy claramente que, no podemos dar por supuesto un universo lleno de galaxias y, si de hecho lo está, debemos buscar la causa real que lo hizo posible. Explicar ese universo ha sido mucho más difícil de lo que muchos llegaron a pensar y, como se dice en el título de este , no tenemos una explicación, ni las razones de peso que justifiquen la presencia de las galaxias.

¿Qué había y estaba presente en el comienzo del Universo, que nosotros desconocemos que, hizo posible que las galaxias se pudieran formar?

Yo no lo se.

Estamos de en el punto de siempre: Nuestros conocimientos son limitados. Nuestra ignorancia…

Infinita!

emilio silvera

 « De la Nanociencia a la Nanotecnología. 1ª parte

 

“Otra fuente de explosión gamma sin identificar observada por debajo del plano galáctico, está probablemente más allá de los límites de la Vía Láctea, su naturaleza continúa siendo un misterio.”

Queda expresada nuestra enorme ignorancia sobre los muchos secretos que el Universo nos esconde, y, sin embargo, también ha quedado que, cada día, desvelamos algunos de esos innumerables secretos como lo demuestran el sin fin de misiones de todo tipo que en los últimos 10 años han sido puestas en marcha hacia el espacio para saber lo que en él ocurre. El Fermi es otro proyecto que se sumará a esos otros muchos que nos facilitan e información valiosa para desentrañar esos misterios y tener respuestas a muchas preguntas que no han podido ser contestadas.

Fermi  nos revela imágenes de las primeras observaciones y el telescopio espacial nos dirá dónde están las fuentes de rayos gamma. El telescopio más nuevo de la NASA, anteriormente conocido GLAST, una vez que pasó exitosamente su verificación orbital, comenzó una misión destinada a explorar el violento e impredecible universo de los rayos gamma.

El telescopio comenzó la misión con un nombre. La NASA decidió que a GLAST se le asignara un nuevo nombre: Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, en honor al profesor Enrico Fermi (1901 – 1954), un pionero en el campo de la física de alta energía.

Enrico Fermi fue la primera persona que sugirió la en la cual las partículas cósmicas podrían ser aceleradas a grandes velocidades. Su teoría proporciona los fundamentos para entender el nuevo fenómeno que su telescopio homónimo descubrirá.

Los científicos esperan que Fermi, mediante la observación de rayos gamma energéticos, descubra muchos nuevos pulsares, revele el funcionamiento de los agujeros negros súper masivos y ayude a los físicos a buscar nuevas leyes de la naturaleza.

dos meses después del despegue de la nave espacial, el 11 de junio de 2008, los científicos pusieron a prueba y calibraron sus dos instrumentos, el Telescopio de Gran Área (LAT) -por su sigla en idioma inglés- y el Monitor de Destellos del GLAST (GBM), por el mismo motivo.

Como hemos podido saber, el equipo del Telescopio Espacial de Gran Área nos mostrará una imagen del cielo donde se aprecia el gas brillante de la Vía Láctea, pulsares parpadeantes y una brillante galaxia ubicada a miles de millones de años luz. El mapa combina 95 de las primeras observaciones llevadas a cabo por el instrumento:

Se tardó varios años para crear una imagen similar, producida por el desaparecido Observatorio de Rayos Gamma Compton. Con la sensibilidad superior de Fermi, seguramente surgirán nuevos descubrimientos.

El Telescopio Espacial de Gran Área de Fermi explora el cielo completo cada tres horas cuando funciona bajo el “modo de reconocimiento”, tarea que ocupó la mayor parte del tiempo de observación del telescopio su primer año de operaciones. Estas fotografías instantáneas permiten a los científicos monitorear cambios rápidos en las características del violento universo de rayos gamma. El telescopio es sensible a los fotones con energías que varían en un rango de 20 MeV (Megaelectronvoltios) por encima de 300 GeV (Gigaelectronvoltios). El límite más alto de este rango, el cual corresponde a energías que son 5 millones de veces más grandes que los rayos X dentales, está muy poco explorado.

Justo crees que sabes todo acerca de una galaxia, algo nuevo aparece. O algo viejo, recién descubierto. El Telescopio Espacial Fermi de rayos gamma, que ha estado barriendo todo el cielo cada tres durante los últimos dos años y un trimestre desde su lanzamiento, ofrece la mejor vista de la emisión de rayos gamma el espacio de un observatorio de rayos gamma aún en marcha. Un análisis cuidadoso de los datos obtenidos por el Telescopio de Gran Area (LAT) de Fermi ha puesto de manifiesto una cosa sorprendente: dos burbujas bastante simétricas de la emisión de rayos gamma alrededor del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

                                     Erupciones de rayos gamma con origen en agujeros negros

El instrumento secundario de la nave espacial, el GBM, identificó 31 explosiones conocidas erupciones de rayos gamma solamente durante su primer mes de operaciones. Estas explosiones de alta energía ocurren las estrellas masivas mueren o cuando las estrellas de neutrones que están orbitando se mueven juntas en de espiral y se fusionan.

El GBM es sensible a rayos gamma energéticos que el Telescopio Espacial de Gran Área, lo cual ofrece una visión complementaria del extenso espectro de rayos gamma. Trabajando juntos, los dos instrumentos pueden finalmente desentrañar algunas de las muchas fuentes de rayos Gamma que exisdten en nuestro Universo.

Una potencia excepcional difícil de explicar.

Después de la alerta, varios instrumentos terrestres apuntaron a este objeto, entre ellos se encuentra el VLT (Telescopio Muy Grande) en Chile. El mismo Swift accionaba sus detectores de rayos—X y rayos ultravioleta. Un equipo polaco (Pi of the Sky) pudo filmar el acontecimiento. La contrapartida visible alcanzó una magnitud de 5 a 6. Es el límite de una luminosidad localizable a simple vista. Si alguien, teniendo por encima de él un cielo despejado y de alta calidad, hubiera levantado la mirada en ese instante la constelación de Bouvier, podría haber visto un destello minúsculo. Pero cuatro minutos más tarde, tal como lo midió el grupo polaco Pi of the Sky, la luminosidad descendía bruscamente, la magnitud cayó hasta 11 (la magnitud indica el inverso de la luminosidad).

Durante algunos minutos, la luminosidad era 2,5 millones de veces mayor que la más luminosa de las surpernovas observadas ese día. ¡Sin embargo, los instrumentos en el suelo como el VLT, indicaban una diferencia hacia el rojo de 0,94, lo que se corresponde a una distancia de 7,5 mil millones de años luz, es decir la mitad del radio del universo observable! La energía liberada por el astro generador de esta explosión debió pues ser enorme. Desde muy lejos, durante algunos minutos del estallido, GRB 080319B fue el más lejano de los astros visibles a simple vista. A modo de comparación, el objeto más lejano que nuestros ojos pueden ver es la galaxia del Triángulo (M33), con una magnitud de 5,7 y situada a 2,9 millones de años de luz de distancia.

el Fermi ha descubierto un nuevo tipo de Púlsar. Aproximadamente tres veces por segundo, un cadáver estelar de 10.000 de antigüedad lanza un haz de rayos gamma en dirección a la Tierra. El objeto, llamado pulsar, fue recientemente descubierto por el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, de la NASA, y es el primero que “parpadea” en rayos gamma puros.

Les queda ahora a los astrónomos explicar la potencia excepcional de esta emisión. Es posible por ejemplo, que la Tierra hubiera estado situada por casualidad, precisamente en el centro del haz de radiación emitido por el astro que estalló. No hay duda que actualmente, numerosos astrofísicos están depurando los datos de todos los instrumentos que captaron a GRB 080319B sus cuatro minutos de celebridad.

No siempre sabemos explicar el origen de las cosas y, a medida que nuevos aparatos tecnológicos nos van desvelando los secretos del Universo, podemos ser más consciente de cómo funciona na Naturaleza y por qué de ciertos sucesos. Sin embargo, y, a pesar de todos esos adelantos, algunos se siguen empeñando en retroceder en el tiempo y participar en rituales conmemoritovs que hoy… ¡tienen poco sentido!

En astronomía, hablamos de contrapartida óptica un objeto ha sido descubierto primero en el campo de los rayos—X, los rayos gamma, o en el campo de radio. El término se utiliza particularmente los estallidos de rayos gamma que son unos destellos muy cortos de fotones muy energéticos. Estos estallidos son detectados en primer lugar por los satélites que operan en rayos—X y gamma, antes de ser observados algunas más tarde ópticamente o en infrarrojo, para luego apagarse.

En fin, seguimos avanzando y, los distintos y misiones de la ESA y la NASA de manera muy destacada sobre otros, nos llevarán al fín a saber sobre, muchas de las incognitas que hoy, aún no podemos resolver. Teniendo en cuenta la vastedad del Universo y los muchos secretos que guarda, el camino será largo y, sobre todo, fascinante.

emilio silvera