« La Física de partículas y la Cosmología

Descubren extrañas partículas que parecen emanadas desde el Centro Galáctico están bombardeando la Tierra. Desde el Departamento de Física de la Universidad de  California se confirma que poderosos rayos Gamma están llegando  a nuestro planeta desde el mismo centro de la Galaxia.

Existen argumentos más que fundados para creer que, en el Centro de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, habita un enorme Agujero Negro que según las observaciones y  mediciones efectuadas, puede tener 4 millones de veces la masa del Sol. Así lo avalan los 16 años de investigación y estudio de 28 estrellas allí situadas y, sobre todo, el comportamiento de la estrella designada con el nombre S2 de cuyo comportamiento al órbitar el Centro Galáctico, se han deducido estos números increíbles. Se utilizaron telescopios y cámaras muy sofisticadas que hicieron el seguimiento de S2, y, cuando estaba a 1 día-luz del Centro, pudieron comprobar de manera muy convincente los resultados de los efectos Gravitatorios que se produjeron en las cercanías de influencia del Agujero Negro Súpe-rmasivo que, aunque invisible para nuestros aparatos, no lo es en cuanto a la Gravedad que genera se refiere.

Es un verdadero triunfo técnico el poder conseguir, desde una distancia de 27 000 a.l., el poder hacer comprobaciones como esta que nos dan las respuestas esperadas de ese lugar que hasta hace relativamente muy poco tiempo nos era totalmente misterioso.

                                  Credit: ESO , Stefan Gillessen ( MPE ) En el Centro de la Galaxia

La Imagen nos muestra la acumulación de estrellas que existe en un radio de tres años-luz del centro de la Vía Láctea. Estamos contemplando una región altamente activa y donde están presentes enormes energías y ocurren sucesos que por nuestras latitudes no podemos contemplar como, por ejemplo,  fuertes emisiones de rayos X y Gamma como consecuencia del material que cae dentro del Agujero Negro y se produce la radiación Hawking.

En algunos lugares he podido leer que algo grande está pasando en aquel lugar, algo que los Astrónomos no alcanzan (aún) a explicar. El Fermi, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma de la NASA que, pudo descubrir allí dos gigantes burbujas de energía en erupción con la fuente en el mismo Centro de la Galaxia. ¿Qué fuerzas se están generando allí? ¿Qué vientos estelares no se producirán para que surjan esas burbujas?

El origen de las burbujas es,  de momento misterioso, y el Jefe del equipo que estudia el fenómeno ha declarado que las burbujas se extienden a 25.000 años-luz hacia arriba y abajo de cada lado de la Galaxia y contiene energías equivalentes a 100.000 explosiones de supernovas.

Los efectos que pueden provocar las supernovas, no se limitan a su entorno cercano y, a muchos liles de millones de kilómetros del lugar de la explosión, se pueden llegar a sentir y sufrir sus efectos devastadores.

Se piensa que dichas burbujas energéticas han podido surgir como consecuencia de una ola de nacimientos de estrellas jóvenes y masivas de intensa radiación ultravioleta. Otra opción que barajan los expertos es que pueden tener su origen en un erupto gigantesco del Agujero Negro super masivo ubicado en el mismo Centro Galáctico.

Está claro, como declaró algún miembro del equipo que estudio el acontecimiento que, el Universo, “nos tiene reservadas muchas sorpresas” que no podemos ni imaginar.

Como siempre suele ocurrir en estos casos, cuando no tenemos la certeza de dar una explicación coherente, algunos acuden a la “materia oscura” para tratar de explicar lo que, de momento, no tiene explicación. Nuestra Galaxia, la Vía Láctea, ha dado lugar a escritos que podrían llenar una gran Biblioteca y, desde los tiempos más remotos, sabios que gustaban de la contemplación de los cielos, dejaron sus impresiones escritas de una u otra manera. Mirando por ahí encuentro el párrafo siguiente:

“La Vía Láctea ha fascinado a muchos más. Se han tejido mitos y leyendas a su alrededor.  Los antiguos la conocieron por muchos nombres.  Anaxágoras y Aratos ( 500 a. de C. ) le llamaban To Gala : La Rueda Brillante  ¿Rueda?  ¿De dónde? A mí me pareció una sola franja.  Resulta que esa franja continuaba por debajo de mis pies (del otro lado de la Tierra) hasta cerrarse. Esa parte invisible para mí esa noche aparecería en las madrugadas de otoño.  ¡Vaya que los primeros astrónomos eran buenos observadores!  Y también tenían imaginación, una imaginación a veces predictiva: Demócrito, el padre del átomo, sugirió que La Vía Láctea estaba formada por una multitud de estrellas … ¡En el año 430 a. de C.! Eratóstenes, quien midió la circunferencia de la Tierra la llamó  “El círculo de la Galaxia” ó “ Círculo Galáctico “ ¡Wow! ¡Que avanzados! ¿Cómo sabían que la Vía Láctea era una Galaxia? No lo sabían.  Su interpretación del término “Galaxia”  era distinto a la actual.  Galaxia sólo había una y se refería a la lechosa luz que cruzaba  el cielo nocturno ( Nótese la similitud entre los términos Lácteo y Galaxia ) Hoy, cuando escuchamos la palabra “Galaxia” nos imaginamos un gran remolino de estrellas, nubes y polvo, con un centro brillante.  En aquel entonces “Galaxia” no era otra cosa que el nombre propio de nuestra Vía Láctea.  En al año 175 a. de C. Hiparco la llamó simplemente “La Galaxia”. Aún hoy, cuando vemos la palabra Galaxia -con mayúscula- sabemos que se refiere a la nuestra.”

 

En la Otros veían la Galaxia como un gran río. Le llamaban “El Río del Cielo”.  Los árabes la conocían simplemente como “El Río”, los hebreos “El Río de Luz” Job la llamaba “La Serpiente Tortuosa”. Los chinos y japoneses veían también un río.  Los chinos la llamaban le llamaron “Tien Ho” es decir “El Río Celestial o Plateado”, y tenían una creencia muy singular (A mí me parece simpática).  Ellos decían que cuando los peces del río (las estrellas) veían aproximarse el anzuelo (una delgada Luna creciente) se ocultaban Los armenios y los sirios le llamaban “El gran Vendaje”.  Los romanos (Plinio), al estilo de Erastótenes, le llamaban el “Círculo Lácteo” además de “El Cinturón Celestial” “Vía Celeste Regia”  y Vía Láctea”,  

¿De dónde salió tanta leche? Los indios norteamericanos y algunos pueblos de Noruega decían que la Vía Láctea era “El camino de los Fantasmas” por donde ascendían los espíritus de héroes y guerreros.  Los espíritus se detenían a descansar de vez en Los esquimales y algunos pueblos africanos veían en ella “El camino de las cenizas” que se elevaba sobre una gran pira.

En México nuestros abuelos o en los pueblitos la conocen   

“El camino de Santiago de Compostela es una peregrinación famosa en todo el mundo que lleva siglos haciéndose. Dicen que el Camino se encuentra directamente debajo de la Vía Láctea, y que sigue líneas que reflejan la energía de los sistemas estelares suspendidos encima de él… El Camino de Santiago ha sido recorrido durante cientos de años por santos, pecadores, militares, inadaptados, reyes y reinas. El 

Muchas son las Rutas que nos pueden llevar a Santiago, allí los peregrinos ven algo que les llena de paz. Todos los que han ido dicen que la experiencia es única y, así, llegan de todas partes del mundo. Pero vamos a lo que nos traemos Lo cierto es que, “En 1961 el radio-astrónomo Frank Drake, presidente del SETI (Instituto  

Bueno, la Galaxia es grande, el Universo mucho más, y, si en nuestra pequeña Tierra está presente la vida Inteligente, ¿Qué  

                                          Frank Drake

Él nos dejó su fórmula que es la siguiente: N = R * fp * ne * fl * fi * fc * L

Donde

• R es el (la fórmula ha sido refinada y mejorada)

En Astronomía todavía se trabaja mucho por aproximación, y se dice, por ejemplo: “… está situada Por ejemplo, sabemos más o Pero la mayoría de los demás Suponer que conocemos las reglas y las probabilidades de un hecho que solo ha podido ser observado una única vez es algo pretencioso y con toda seguridad equivocado. El método científico exige que podamos observar un fenómeno numerosas veces y en distintas  

El INTEGRAL detectó al extraño objeto, el 29 de enero de 2003, y se le denominó como IGRJ16318-4848. Aunque los astrónomos no sabían su distancia, estaban seguros que se hallaba en nuestra galaxia. También, y después de estudiar y analizar las evidencias que había recogido el satélite, los investigadores concluyeron que el neutrones o un agujero negro, acompañado orbitalmente por una muy masiva estrella  objeto podría ser un sistema binario que abarcaba un objeto compacto, tal como una estrella de neutrones o un agujero negro, acompañado orbitalmente por una muy masiva estrella  compañero.”

                                Nuestro Centro Galáctico, ¡ese lugar misterioso!

Al sintonizar hacia el centro de la Vía Láctea, los radio-astrónomos exploran un lugar complejo y misterioso donde está SgrA que…¡Esconde un Agujero Negro descomunal! Las observaciones astronómicas utilizando la técnica de Interferometría de muy larga base, a longitudes de onda milimétricas proporcionan una resolución angular única en Astronomía. De este modo, observando a 86 GHz se consigue una resolución angular del orden de 40 microsegundos de arco, lo que supone una resolución lineal de 1 año-luz Y, a todo esto, yo me pregunto: Si esas emisiones de rayos Gamma que llegan a la Tierra provienen del Centro de la Galaxia, habrá que deducir que, salieron de allí hace emilio silvera

 

Galaxia M51, o del remolino, situada a unos 23 millones de años luz de la Tierra, fotografiada con la PAUcam el 6 de junio de 2015. / PAU

 

 

 

La gran sorpresa que supuso para los científicos el descubrir, hace más de 15 años, que la expansión del universo no se está ralentizando, como se esperaba, sino que se está acelerando, ha merecido ya un premio Nobel de Física, en 2011 (Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam Riess) por el hallazgo en sí. Pero sigue siendo una incógnita la naturaleza de esa aceleración, llamada energía oscura, que hace que las galaxias se separen unas de otras cada vez más deprisa. Y para atacar el problema expertos en todo el mundo idean y preparan experimentos y observaciones que puedan arrojar luz sobre el fenómeno. El último que se ha estrenado es español: una cámara astronómica especial, denominada PAU,  diseñada y construida en España que acaba de abrir sus ojos por primera vez al cielo, lo que se llama primera luz, y con total satisfacción para sus responsables. Esta instalada en el telescopio William Herschel, de espejo principal de 4,2 metros de diámetro, del Observatorio de El Roque de los Muchachos, en Canarias, y podría proporcionar información científica significativa a partir del año que viene, cuando empiecen las observaciones sistemáticas de millones de galaxias lejanas.

 

 

La PAU (siglas en inglés de Física del Universo Acelerado), a partir de ahora, “compite y colabora”, como dice el coordinador del proyecto Enrique Fernández, con media docena de instrumentos científicos en el mundo específicos para intentar averiguar qué es la energía oscura. “Cada técnica de observación te aporta parte de la información y cuando combinas la información ves que todo cuadra”, señala Fernández, catedrático de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) e investigador del IFAE (Instituto de Física de Altas Energías). Así que toca competir para ser los primeros en descubrir algo y colaborar a la vez para avanzar en este intrincado problema científico.

 

“La primera luz ha ido muy bien, hemos tenido cinco noches de observación y ya hemos hecho la puesta a punto de la cámara; en septiembre u octubre tendremos cinco noches más del telescopio para tomar datos”, explica Fernández a EL PAÍS. “Luego, hemos solicitado un centenar de noches en 2016 y 2017 y después del primer año esperamos tener ya resultados relevantes”. El tipo de trabajo que hará la PAU, de rastreo de millones de objetos celestes, exige muchas horas de observación, a diferencia de los estudios que se centran en una galaxia o una estrella concretas, añade el científico.

 

La cámara PAU montada en el foco primario del telescopio William Herschel en Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, Canarias. / PAU

 

El Universo a partir del Big Bang está en expansión; las galaxias y los cúmulos de galaxias se alejan unos de otros. Eso se sabe desde hace décadas. Cabía esperar que, a medida que pasa el tiempo, la atracción gravitacional entre galaxias hiciera que esa expansión se fuera haciendo cada vez más lenta, por lo que resultó una enorme sorpresa comprobar, en los años noventa, que en realidad se está acelerando, que las galaxias se están separando unas de otras más rápido que antes.

Como no se comprende, el fenómeno se ha venido a llamar energía oscura y siempre que se habla de ella se recuerda que el sensacional hallazgo puede convertir en certero lo que Einstein consideró su mayor error. En pocas palabras: Einstein pensaba que el universo era estático, pero como la resolución de sus ecuaciones daba un cosmos dinámico el físico alemán introdujo la que llamó Constante Cosmológica para frenarlo. Cuando poco después Edwin Hubble descubrió que las galaxias se alejan unas de otras y que lo hacen a mayor velocidad cuanto más lejos están, resultó que el universo era dinámico, surgió la teoría del Big Bang y Einstein calificó de su “mayor error” esa Constante Cosmológica que lo estabilizaba. Décadas después, al descubrirse al expansión acelerada, se desempolvó dicha constante para intentar explicarla. Básicamente la idea es que la energía oscura es una fuerza repulsiva que domina sobre la fuerza gravitatoria atractiva y que hace que las galaxias se distancien cada vez más deprisa.

Pero son teorías, y en ciencia hay que demostrar las cosas con observaciones y experimentos. Lo que ya se sabe es que la energía oscura supone el 68,3% del universo.

La cámara PAU va a medir la distancia a muchas galaxias determinando el llamado corrimiento al rojo de cada una. Al expandirse el universo, la luz que emiten las galaxias llega a la Tierra desplazada a longitudes de onda mayores que en las que se emitió, es decir, se desplaza hacia la parte roja del espectro electromagnético. “Es el equivalente del cambio de tono de la sirena de una ambulancia cuando se aleja de nosotros”, explican los científicos de la colaboración PAU. “El corrimiento al rojo se mide con técnicas fotométricas, donde se fotografía el mismo objeto celeste múltiples veces a través de filtros de diferentes colores”, continúan. “El innovador diseño de la PAUcam incorpora 40 filtros, mientras que habitualmente son media docena, lo cual permite una precisión sin precedentes en la medida del corrimiento al rojo”, y de ahí la distancia a las galaxias.

“La cámara permite hacer estudios amplio y precisos de la expansión del universo”, señala Cristóbal Padilla, investigador del IFAE. “Gracias a los 40 filtros incorporados y su gran campo de visión, la cámara puede conseguir en una sola noche de observación los espectros de luz, de baja resolución, de unos 50.000 objetos celestes de forma simultánea. La PAUcam es pionera en algunos aspectos, tanto en técnicas de observación como en temas puramente tecnológicos”, afirma.

“Para investigar la energía oscura se necesita cubrir mucho volumen, para lo cual se requieren cámaras de gran campo que cubran una gran área en el cielo y que estén instaladas en telescopios con gran poder colector para ir profundo y poder observar a alto corrimiento al rojo (a distancias lejanas)”, explica Francisco Javier Cantander, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC/IEEC) a EL PAIS por correo electrónico desde Lausana (Suiza). Allí participa en una reunión de la futura misión Euclid, de la Agencia Europea del Espacio (ESA), precisamente dedicada a explorar la energía oscura y podría aprovechar la experiencia de la PAUcam.

No es este proyecto español el único diseñado para afrontar experimentalmente este gran y difícil reto de la cosmología del siglo XXI. Castander cita hasta siete cámaras más instaladas ya en observatorios en Chile, Hawai y Arizona (EEUU). Y otras están en preparación. “Pero ninguna de ellas dispone de un sistema de filtros como el de la PAUcam, que permite obtener corrimientos al rojo fotométricos precisos”, puntualiza Castander. Incluso en una de ellas, la DECcam estadounidense, que lleva ya dos años tomando datos, la aportación del equipo español de PAU ha sido notable: toda la electrónica del instrumento, apunta Fernández.

La cámara española va a permitir medir la distancia con un error relativo de solo un 0,3% para una gran cantidad de galaxias lejanas, destacan los miembros del proyecto en un comunicado.

“De la energía oscura lo que hacemos es medir su efectos, y eso se hace de varias maneras, como los estudios de supernovas, la estructura a gran escala del universo…. cada técnica te dice algo, de ahí la necesidad de cooperar y competir”, comenta Fernández. “Nosotros vamos a concentrarnos en medir correlaciones entre distribuciones de galaxias a distintas distancias, algo que podemos hacer muy bien”.

La cámara española ha sido diseñada y construida en seis años por especialistas de varias instituciones españolas: IFAE, ICE, el Puerto de Información Científica (PIC), el Ciemat y el Instituto de Física Teórica (IFT-UAM-CSIC). Su coste, en material, asciende a unos tres millones y medio de euros, que sería el doble si se suma el coste de personal de las distintas instituciones que integran el proyecto, señala Fernández. La cámara pesa 270 kilos y destaca su “revolucionaria estructura de fibra de carbono” desarrollada en España, con la indudable ventaja de su reducción de peso, señala la colaboración.

“Ahora tenemos que analizar los datos obtenidos durante la fase de commissioning [ensayos iniciales de funcionamiento]”, explica Castander. “El análisis rápido que hicimos en el observatorio, nos dio la impresión de que no necesitamos más tiempo de prueba; de hecho, conseguimos realizar todos los test y tareas que teníamos programadas más rápido de lo previsto y, en las dos últimas noches, pudimos tomar datos para hacer la verificación científica”, continúa.

Para la fase de posibles descubrimientos científicos habrá que esperar un poco.