Un bosón es una partícula elemental (o estado ligado de partículas elementales, por ejemplo, un núcleo atómico o átomo) con espín entero, es decir, una partícula que obedece a la estadística de Bose-Einstein (estadística cuántica), de la cual deriva su nombre. Los bosones son importantes para el Modelo estándar de las partículas. Son bosones vectoriales de espín uno que hacen de intermediarios de las interacciones gobernadas por teorías gauge.

En física se ha sabido crear lo que se llama el Modelo estándar y, en él, los Bosones quedan asociados a las tres fuerzas que lo conforman, el fotón es el Bosón intermediario del electromagnetismo, los W^+, w^– y Zº son bosones gauge que transmiten la fuerza en la teoría electrodébil, mientras que los gluones son los bosones de la fuerza fuerte, los que se encargan de tener bien confinados a los Quarks conformando protones y neutrones para que el núcleo del átomo sea estable. La Gravedad, no se ha dejado meter en el modelo y, por eso su bosón no es de gauge. El gravitón que sería la partícula mediadora de la gravitación sería el hipótetico cuanto de energía que se intercambia en la interacción gravitacional.

Ejemplos de los Bosones gauge son los fotones en electrodinámica cuántica (en física, el fotón se representa normalmente con el símbolo , que es la letra griega gamma), los gluones en cromodinámica cuántica y los bosones W y Z en el modelo de Winberg-Salam en la teoría electrodébil que unifica el electromagnetismo con la fuerza débil. Si la simetría  gauge de la teoría no está rota, el bosón gauge es no masivo. Ejemplos de bosones gauge no masivos son el fotón y el Gluón.

Si la simetría gauge de la teoría  es una simetría rota el bosón gauge tiene masa no nula, ejemplo de ello son los bosones W y Z . Tratando la Gravedad, descrita según la teoría de la relatividad general, como una teoría gauge, el bosón gauge sería el gravitón, partícula no masiva y de espín dos.

Diagrama de Feynman mostrando el intercambio de un fotón virtual (simbolizado por una línea ondulada y ) entre un positrón y un electrón. De esta manera podemos llegar a comprender la construcción que se ha hecho de las interacciones que están siempre intermediadas por un Bosón mensajero de la fuerza.

En el modelo estándar, como queda explicado,  hay tres tipos de bosones de gauge: fotones, bosones W y Z y gluones. Cada uno corresponde a tres de las cuatro interacciones: fotones son los bosones de gauge de la interacciones electromagnética, los bosones W y Z traen la interacción débil, los gluones transportan la interacción fuerte.  El gravitón, que sería responsable por la interacción gravitacional, es una proposición teórica que a la fecha no ha sido detectada. Debido al confinamiento del color, los gluones aislados no aparecen a bajas energías.

Aquí, en el gráfico, quedan representadas todas las partículas del Modelo estándar, las familias de Quarks y Leptones que conforman la materia y los bones que intermedian en las interacciones o fuerzas fundamentales que están presentes en el Universo. La Gravedad no ha podido ser incluida y se ha negado a estar unida a las otras fuerzas. Así el bosón que la transnmite, tampoco está en el modelo que es incompleto al dejar fuera la fuerza que mantiene unidos los planetas en los sistemas solares, a las galaxias en los cúmulos y nuestros pies unidos a la superficie del planeta que habitamos. Se busca una teoría que permita esta unión y, los físicos, la laman gravedad cuántica pero… ¡no aparece por ninguna parte!

Llegados a este punto tendremos que retroceder, para poder comprender las cosas, hasta aquel trabajo de sólo ocho páginas que publicó  Max Planck  en 1.900 y  lo cambió todo. El mismo Planck se dio cuenta de que, todo lo que él había tenido por cierto durante cuarenta años, se derrumbaba con ese trabajo suyo que, venía a decirnos que el mundo de la materia y la nergía estaba hecho a partir de lo que el llamaba “cuantos”.

Supuso el nacimiento de la Mecánica Cuántica (MC), el fin del determinismo clásico y el comienzo de una nueva física, la Física Moderna, de la que la Cuántica sería uno de sus tres pilares junto con la Relatividad y la Teoría del Caos. Más tarde, ha aparecido otra teoría más moderna aún por comprobar, ¿las cuerdas…?

@ricksanchezesp

La teoría de cuerdas sostiene que toda la materia en el universo está compuesta por un filamento vibrante. #TeoríaDeCuerdas #Átomos #Universo #RickSanchez

♬ som original – Rick sanchez ☄️

El universo según la teoría de las cuerdas sería entonces una completa extensa polícroma SINFONIA ETERNA de vibraciones, un multiverso infinito de esferas, cada una de ellas un universo independiente causalmente, en una de esas esferas nuestra vía láctea, en ella nuestro sistema solar, en él nuestro planeta, el planeta tierra en el cual por una secuencia milagrosa de hechos se dió origen a la vida autoconsciente que nos permite preguntarnos del cómo y del por qué de todas las cosas que podemos observar y, también, de las que intuimos que están ahí sin que se dejen ver.

Claro que, cuando nos adentramos en ese minúsculo “mundo” de lo muy pequeño, las cosas difieren y se apartan de lo que nos dicta el sentido común que, por otra parte, es posible que sea el menos común de los sentidos. Nos dejamos guiar por lo que observamos, por ese mundo macroscópico que nos rodea y, no somos consciente de ese otro “mundo” que está ahí formando parte del universo y que, de una manera muy importante incide en el mundo de lo grande, sin lo que allí existe, no podría existir lo que existe aquí.

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Ptolomeo, Aristarco de Samos, Copérnico…

Siempre hemos tratado de saber donde estamos pero… ¿Lo hemos conseguido?

Mentes privilegiadas, miembros especiales de nuestra especie, a lo largo de la Historia nos han ido señalando el camino, nos dijeron (o al menos trataron de hacerlo), de donde pudimos partir, y, hacia donde podemos llegar.

Claro que, eso sí, Cuando hablamos de todo esto: La Velocidad de la Luz, la Materia, el Espacio Tiempo, las Fluctuaciones de vacío, la evolución de las estrellas y de cómo crean elementos complejos a partir de otros más simples, la existencia de agujeros negros, estrellas de neutrones y enanas blancas…

Antes de todo eso… ¡Hay que hablar y tratar de saber lo que el TIEMPO es!

Bueno, si lo pensamos detenidamente, el Tiempo quizás sea lo más importante del Universo, sin Tiempo… ¿Qué podría existir!

Emilio Silvera Vázquez

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Y, como decía aquel gran pensados:

“… Con el paso de los Eones, hasta la muerte morirá”.

Pero, pensándolo bien ¿Quién querría ser inmortal?

Vivir en ausencia de nuestros seres queridos, de nuestro entorno familiar… ¡Yo, paso!

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Lis números del Universo… ¡No son humanos!

Estrellas super-gigantes-

Distancias inalcanzables.

Partículas infinitesimales.

Una química increíble. formadoras 

Partículas infinitesimales formadoras de materia mezcladas en la debida proporción.

Lo más sorprendente de todo… ¡Especies vivas en un planeta azul, minúsculo en el contexto de la Galaxia y mucho menos en el del Universo. Sin embargo, ahí estamos, hablando de todo esto que… Si tenemos que ser sincero, no siempre comprendemos.

¡!Qué Grandeza! ¡Qué diversidad! ¡Cuantas maravillas!

Lo más maravilloso de toda esta grandeza es, que nosotros, podemos hablar de todo ello.

Emilio Silvera Vázquez

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Imagen de Eridani 51 b, un exoplaneta que orbita a 20.000 millones de kilómetros de su estrella, tomada por el telescopio espacial James Webb. / NASA / ESO.

R 8799, un sistema de varios planetas orbitando alrededor de una estrella a 130 años luz de distancia de la Tierra.

Estas observaciones, que aparecen esta semana en The Astrophysical Journal,proporcionan evidencias sólidas de que los cuatro planetas gigantes de este sistema se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno, mediante la acumulación lenta de núcleos sólidos. También confirman que el James Webb puede hacer algo más que inferir la composición atmosférica a partir de mediciones de la luz estelar, como se ha hecho habitualmente. El Telescopio Espacial puede analizar directamente la química de las atmósferas de los exoplanetas.

Los cuatro planetas gigantes de HR 8799 se formaron de manera similar a Júpiter y Saturno, mediante la acumulación lenta de núcleos sólidos

HR 8799: el descubrimiento de un sistema multiplanetario

Créditos: C. Marois et al., NRC Canada

“¿Cómo de frecuentes son los sistemas planetarios semejantes a nuestro Sistema Solar? Desde 1996, se han llegado a identificar más de 300 posibles sistemas planetarios en órbita alrededor de estrellas cercanas. Sin embargo, ninguno de ellos ha sido observado directamente; muy pocos ofrecen evidencia de tener múltiples planetas; y muchos de ellos tienen un planeta del tamaño de Júpiter en una órbita más pequeña que la de Mercurio.

Las cosas cambiaron la semana pasada, cuando, junto con las primeras imágenes de Fomalhaut b, también se publicó la imagen superior. Esta imagen muestra un sistema planetario múltiple en órbita alrededor de una estrella lejana pero semejante al Sol. Esta estrella, catalogada como HR 8799, tiene la masa aproximada de 1,5 Soles, y se encuentra a unos 130 años-luz de nosotros –una distancia similar a la de muchas estrellas visibles a simple vista. En esta ocasión, el telescopio Keck (de diez metros e instalado en Hawai) oscureció artificialmente el disco de la estrella para poder captar una imagen infrarroja de tres planetas en órbita. El telescopio de ocho metros Gemini North también ha podido capturar una imagen similar. Cada planeta es varias veces más masivo que Júpiter, pero el más cercano a HR 8799, denominado d, orbita a una distancia similar a la de Neptuno.

Aunque el sistema planetario HR 8799 tiene diferencias significativas con respecto a nuestro Sistema Solar, su descubrimiento constituye una clara prueba de que el universo contiene otros sistemas planetarios múltiples, en los cuales puede concebiblemente existir un planeta similar a la Tierra.”

 

“Al detectar las características del dióxido de carbono, hemos demostrado que hay una fracción considerable de elementos más pesados, como el carbono, el oxígeno y el hierro, en las atmósferas de estos planetas”, dijo William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins (EEUU) e investigador principal. “Dado lo que sabemos sobre la estrella que orbitan, eso probablemente indica que se formaron mediante acreción de núcleo, lo cual, para los planetas que podemos ver directamente, es una conclusión emocionante”.

HR 8799 es un sistema joven, de aproximadamente 30 millones de años, una pequeñísima parte de los 4 600 millones de años de nuestro propio sistema solar. Aún calientes por su violenta formación, los planetas del HR 8799 emiten grandes cantidades de luz infrarroja que proporcionan a los científicos datos valiosos sobre cómo su formación se compara con la de las enanas marrones, un cuerpo celeste a medio camino entre el planeta y la estrella.

 

Entender nuestro propio sistema solar

Los planetas gigantes pueden formarse de dos maneras: acumulando lentamente núcleos sólidos que atraen gas, como en nuestro sistema solar, o colapsando rápidamente a partir del disco de enfriamiento de una estrella joven. Saber qué modelo es más común puede dar pistas a los científicos para diferenciar los tipos de exoplanetas en otros sistemas.

“Nuestra esperanza con este tipo de investigación es entender nuestro propio sistema solar, la vida y a nosotros mismos en comparación con otros sistemas exo-planetarios, para así contextualizar nuestra existencia”, explicó Balmer en un comunicado. “Queremos tomar imágenes de otros sistemas solares y ver en qué se parecen o diferencian del nuestro. A partir de ahí, podemos tratar de entender cuán extraño o normal es realmente nuestro sistema solar”.

Podemos tratar de entender cuán extraño o normal es realmente nuestro sistema solar

William Balmer, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins

Webb Obtiene Imágenes Directas de un Exoplaneta Frío a 12 Años Luz de Distancia.

Esta imagen del exoplaneta gigante gaseoso Epsilon Indi Ab fue tomada con el coronógrafo del Telescopio Espacial James Webb MIRI (Instrumento de Infrarrojo Medio) de la NASA. Un símbolo de estrella marca la ubicación de la estrella anfitriona Epsilon Indi A, cuya luz ha sido bloqueada por el coronógrafo, lo que da como resultado el círculo oscuro marcado con una línea blanca discontinua. Epsilon Indi Ab es uno de los exoplanetas más fríos jamás fotografiados directamente. A la luz de 10,6 micras se le asignó el color azul, mientras que a la luz de 15,5 micras se le asignó el color naranja. Credits: NASA, ESA, CSA, STScI, E. Matthews (Max Planck Institute for Astronomy)

Muy pocos exoplanetas han sido fotografiados directamente, ya que los planetas distantes son miles de veces más tenues que sus estrellas. Al capturar imágenes directas en longitudes de onda específicas solo accesibles con Webb, el equipo está allanando el camino para observaciones más detalladas que determinen si los objetos que ven orbitando otras estrellas son verdaderamente planetas gigantes o enanas marrones, que se forman como estrellas pero no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión nuclear.

 

“Tenemos otras líneas de evidencia que apuntan a que estos cuatro planetas de HR 8799 se formaron mediante este método, de abajo a arriba”, dijo Laurent Pueyo, astrónomo del Space Telescope Science Institute y coautor del estudio. “¿Cómo de común es esto para los planetas que podemos observar directamente? Aún no lo sabemos, pero estamos proponiendo más observaciones con Webb, inspiradas en nuestro diagnóstico de dióxido de carbono, para responder a esa pregunta”.

Revelar mundos ocultos

Este logro fue posible gracias a los coronógrafos de Webb, que bloquean la luz de estrellas brillantes, como ocurre en un eclipse solar, para revelar mundos que de otro modo permanecerían ocultos. Esto permitió al equipo buscar luz infrarroja en longitudes de onda que revelan gases específicos y otros detalles atmosféricos.

Los coronógrafos de Webb bloquean la luz de estrellas brillantes, como ocurre en un eclipse solar, para revelar mundos que de otro modo permanecerían ocultos

Además de este importante descubrimiento, el equipo de investigadores del que formaba parte la astrofísica gallega Raquel Rebollido acabó encontrando otro feliz hallazgo. Por primera vez detectaron dos planetas (8799 e y 51 Eridani b), demostrando la sensibilidad del telescopio Webb para observar objetos tenues cerca de estrellas brillantes.

Ahora, estos científicos esperan usar los coronógrafos de Webb para analizar más planetas gigantes y comparar su composición con modelos teóricos.

“Estos planetas gigantes tienen implicaciones bastante importantes“, dijo Balmer. “Pueden alterar, proteger o hacer un poco de ambas cosas con planetas como el nuestro. Por lo tanto, comprender más sobre su formación es un paso crucial para entender la formación, supervivencia y habitabilidad de planetas similares a la Tierra en el futuro”.

Referencia:

JWST-TST High Contrast: Living on the Wedge, or, NIRCam Bar Coronagraphy Reveals CO2 in the HR 8799 and 51 Eri Exoplanets’ Atmospheres. The Astrophysical Journal, 2025

Fuente: 

ESA

Derechos: Creative Commons.

Nitaa: Simplemente añadir que se añadieron algunas mejoras al reportaje.

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