Una nova es una estrella que aumenta enormemente su brillo de forma súbita y después palidece lentamente, pero puede continuar existiendo durante cierto tiempo. Una supernova también, pero la explosión destruye o altera a la estrella. Las supernovas son mucho más raras que las novas, que se observan con bastante frecuencia en las fotos.

Un equipo internacional de científicos resuelve el porqué se conoce la materia y no se puede encontrar la antimateria del Universo

 

Un equipo internacional de científicos, aunados en un proyecto denominado «T2K», han observado un nuevo fenómeno físico que podría ser clave para resolver el enigma de la composición del Universo, según ha adelantado Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

Se trata de un tipo de transformación de neutrinos de tipo muón en neutrinos de tipo electrón, un fenómeno «clave» para resolver el enigma de por qué del Universo se conoce la materia y no se puede encontrar la antimateria, dado que, según la teoría científica, en origen, el Universo estaba compuesto a partes iguales por materia y antimateria.

Esta conclusión ha sido presentada este viernes en la conferencia de la Sociedad Europea de Física (EPS-HEP2013), celebrada en Estocolmo. En «T2K» participan más de 400 físicos de 11 países, entre ellos España, representada por el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV).

En 2011, «T2K» presentó los primeros indicios de este nuevo modo de oscilación del neutrino, y ahora, con 3,5 veces más datos acumulados, «el indicio ha dejado paso a la evidencia científica», según explica el CPAN: «La probabilidad de que el fenómeno observado sea fruto del azar (una fluctuación estadística) es menor que una en un billón». Así, subraya que «T2K» se convierte en el «primer experimento» en observar de forma explícita la aparición de neutrinos de diferente tipo a los producidos originalmente.

Un haz de neutrinos

El experimento «T2K» consiste en un intenso haz de neutrinos de tipo muón y un complejo sistema de detectores que, situados a diferentes distancias, son capaces de medir la transformación en vuelo de los neutrinos iniciales. El haz de neutrinos se produce en el laboratorio J-PARC (Japan Proton Accelerator Complex), en Tokai (costa este de Honshu, la mayor isla de Japón).

Las propiedades iniciales del haz se miden en varios detectores cercanos al punto de producción. Tras recorrer 295 kilómetros, los neutrinos alcanzan la costa oeste de la isla y son detectados por Super-Kamiokande, un gigantesco detector de 50 kilotoneladas instalado a un kilómetro de profundidad en una antigua mina de zinc. El análisis de los datos recogidos por Super-Kamiokande muestra un número de neutrinos de tipo electrón (28 en total) muy superior al que se esperaría en ausencia del nuevo fenómeno de oscilación (4,6).

Según el CPAN, la oscilación del neutrino constituye la manifestación a nivel macroscópico de interferencias cuánticas causadas por la diferencia entre la masa entre los diferentes tipos de neutrinos. Es más, señala que la observación de este nuevo modo de oscilación posibilita el estudio de otro fenómeno, «todavía más relevante»: la violación de la simetría carga-paridad (CP), responsable de los mecanismos que distinguen el comportamiento entre materia y antimateria.

«La violación de la simetría CP, observada hasta la fecha solo en quarks (lo cual valió los premios Nobel de 1980 y 2008), se acepta en la actualidad como la teoría más probable para explicar por qué el Universo actual está dominado por materia, con contribuciones insignificantes de antimateria. Este constituye uno de los misterios más excitantes de la ciencia, puesto que en el Big Bang debieron crearse en iguales cantidades», según explica.

En busca de más diferencias

Una vez que T2K ha establecido de forma concluyente la existencia de un nuevo modo de oscilación que es sensible a la violación de CP, el CPAN indica que la búsqueda de este fenómeno se convierte en uno de los objetivos científicos «más relevantes» de la década, «y T2K está en posición de liderar la búsqueda», añade. «T2K» espera recoger 10 veces más datos en los próximos años, incluyendo aquellos obtenidos con un haz de antineutrinos para buscar diferencias en las oscilaciones de materia y antimateria que permitan medir la violación de la simetría CP.

«Este descubrimiento ha sido posible gracias al esfuerzo del personal de J-PARC y de su dirección, que han procurado un haz de neutrinos intenso y de alta calidad a «T2K», especialmente después del devastador terremoto de marzo de 2011, que causó severos daños al complejo de aceleradores de J-PARC y que interrumpió de forma brusca la toma de datos del experimento T2K», sostiene.

Europa Press y ABC Ciencia.es

Después de más de una década de desarrollo, el sistema, que ya se está empleando de formar regular en el Gemini South Telescope de Chile, está enviando datos ultra afinados a los científicos de todo el mundo, aportándoles un nuevo nivel de detalle en sus estudios del universo. Las imágenes recientemente hechas públicas muestran el poderoso descubrimiento científico que supone el GeMS (término derivado de la denominación Gemini Multi-conjugate adaptative optics System), que utiliza una potente combinación de múltiples lásers y espejos deformables para eliminar las distorsiones atmosféricas (nublados) a partir de unas imágenes con base terrestre.

A diferencia del sistema previo AO, el GeMS utiliza una técnica llamada de ‘multi ópticas adaptativas conjugadas’ (multi conjugate adaptive optics), que no sólo toma más detalles del cielo en un solo disparo (entre diez y veinte veces más área de cielo registrada en cada una de las fotografías), sino que también forma agudísimas imágenes uniformes de todo el espacio incluido en la toma, desde arriba hasta el fondo y de lateral a lateral.

Esto convierte al espejo de 8 metros del Gemini en entre diez y veinte veces más eficiente, otorgando a los astrónomos la posibilidad de hacer una exposición más profunda, o de explorar el universo de forma más efectiva con un rango más amplio de filtros, lo que les permitirá extraer detalles más sutiles sobre la estructura del universo, nunca contemplados antes de la aparición de este nuevo ingenio técnico.

“Cada imagen cuenta una historia sobre el potencial científico del GeMS”, cuenta Benoit Neichel, que lidera el dispositivo de trabajo del GeMS en Chile. De acuerdo con Neichel, los objetivos han sido seleccionados para demostrar que la variedad de su instrumental va descubriendo el espacio, al mismo tiempo que produce imágenes impactantes que podrían hacer que los científicos no sólo las reclamen para sus estudios, sino que también abran nuevas vías de investigación a partir de ellas.

Resolución extrema

Los primeros datos obtenidos por el GeMS están generando una auténtica conmoción entre los astrónomos que forman parten de las asociaciones internacionales de Gemini. Tim Davidge, un astrónomo del Canada’s Dominion Astrophysical Observatory, que trabaja con fondos del Canadian National Research, estudia la población de estrellas dentro de las galaxias que estás más allá de la Vía Láctea. Su trabajo requiere de una resolución extrema para poder ver cada una de esas estrellas que están situadas a millones de años luz de distancia.

“El GeMS fija la nueva tendencia en las ópticas adaptativas –afirma Davidge-. Su llegada abre una amplísima variedad de posibilidades científicas para el Gemini, y al mismo tiempo muestra cuáles son los requerimientos tecnológicos que la próxima generación de mega telescopios terrestres necesitarán. Con el GeMS estamos entrando en una era radicalmente nueva y apasionante para la astronomía óptica de base terrestre”.

También anticipa el potencial del GeMS para sus investigaciones Stuart Ryder, miembro del Australian Astronomical Observatory, financiado con fondos del Australian Research Council, cuyo trabajo requiere imágenes nítidas de galaxias distantes para revelar la explosión de estrellas (supernovas). Pero, sobre todo, confiesa estar impresionado por la nueva tecnología implicada.

“Fui bastante afortunado al poder ser testigo del funcionamiento del GeMS, y me quedé sobrecogido por el espectáculo del rayo del láser amarillo-naranja perforando la clara noche de luna –cuenta Ryder-. Cuando se tienen en cuenta todos los factores que tienen que trabajar conjuntamente, desde el cielo despejado hasta la corriente continua de meteoritos ardientes en la parte alta de la atmósfera esparciendo la cantidad suficiente de átomos de sodio para que sean excitados por el láser, es maravilloso comprobar cómo todos los elementos se dan al mismo tiempo y permiten que el proceso funcione con éxito”.

Rodea a una joven estrella que está empezando a formar su sistema solar a 175 años luz de la Tierra

 

 

Un grupo internacional de astrónomos acaba de obtener, por primera vez en la historia de la exploración planetaria, la imagen de la cota de nieve alrededor de una joven estrella que está empezando a formar su propio sistema solar. El logro ha sido posible gracias a los instrumentos del telescopio ALMA (Atacama Large Millimiter/submillimeter Array), en Chile. Se cree que esa “frontera de hielo” juega un papel esencial en la formación y en el “maquillaje químico” de los planetas que se forman alrededor de estrellas muy jóvenes. Los resultados de esta investigación acaban de publicarse en Science Express.

Aquí, en la Tierra, las cotas de nieve se encuentran en las zonas más altas, donde las bajas temperaturas hacen que la humedad atmosférica se congele. De la misma forma, se piensa que las cotas de nieve también se forman alrededor de las estrellas jóvenes, en las regiones más alejadas del disco de material a partir del cual esas estrellas se formaron. Sin embargo, si la distancia es la adecuada, algunas de las moléculas presentes pueden congelarse y convertirse en auténticos copos de nieve.

Lo primero en congelarse es el agua, seguida por otros gases, como el metano o el dióxido de carbono, que se van distribuyendo en círculos concéntricos alrededor de la estrella en forma de anillos de motas de polvo congeladas, la materia prima a partir de la cual se forman después los planetas.

Los astrónomos creen que las cotas de nieve juegan un destacado papel en la formación de nuevos sistemas planetarios. De hecho, ayudan a los granos de polvo, cubriéndolos con una coraza helada y evitando que se destruyan en múltiples y pequeñas colisiones entre ellos. En lugar de eso, el hielo actúa como una suerte de “pegamento” que favorece su unión y que, por lo tanto, incrementa la cantidad de materiales sólidos disponibles, algo que acelera la posibilidad de formación de nuevos mundos.

Y dado que existen, como hemos visto, diferentes cotas de nieve dependiendo de cuál sea el material dominante, el proceso también hace que, en cada círculo, se formen diferentes tipos de planetas. Alrededor de una estrella como el Sol, por ejemplo, la cota de nieve del agua corresponde a la órbita de Júpiter y la del monóxido de carbono a la de Neptuno.

Una imagen insólita

Lo que ALMA ha podido ver es algo insólito y jamás detectado hasta el momento: la línea de nieve alrededor de TW Hydrae, una joven estrella a 175 años luz de la Tierra. Los investigadores creen que este sistema solar en formación tiene características muy similares a las de nuestro propio sistema en su infancia, cuando apenas tenía un puñado de millones de años de edad.

“ALMA nos ha dado la primera imagen en tiempo real de una cota de nieve alrededor de una estrella joven -afirma Chunhua “Charlie” Qi, investigador del Centro de astrofísica Harvard-Smithsonian en Cambridge, Massachussetts-, lo cual es extremadamente emocionante porque nos habla sobre un periodo muy temprano de la formación de nuestro propio Sistema Solar. Ahora podemos ver detalles que antes estaban ocultos sobre las zonas de hielo de otro sistema solar, uno que es muy parecido al nuestro cuando apenas tenía diez millones de años de edad”.

Hasta ahora, la presencia de estas cotas de nieve solo se conocía por su “firma” en el espectro electromagnético, pero nunca se había podido obtener una imagen directa, por lo que su posición exacta y extensión eran desconocidas. La razón principal de no poder verlas es que las cotas de nieve se forman solo en la estrecha franja central de los discos protoplanetarios. Por encima y por debajo de esa región concreta, la radiación de la estrella calienta los gases y evita que se forme hielo.

De esta forma, la zona helada queda oculta a la observación por un envoltorio de gas caliente. Sin embargo, en esta ocasión los astrónomos han conseguido, gracias a una nueva técnica, detectar directamente una molécula que se forma únicamente en los lugares en que el monóxido de carbono se congela. Esa molécula, llamada diazenylium (N2H+) brilla en una pequeña región milimétrica del espectro y puede, por lo tanto, ser detectada por un radiotelescopio.