Archivo de la categoría: Cosmología

Diminutas estrellas de materia oscura podrían albergar partículas que actúan como una sola

En Star Trek, los miembros de la extraña y siniestra raza conocida como los Borg pronuncian esta amenaza: «Usted será asimilado» hablando como una unidad compuesta de muchos seres. Su comportamiento podría verse reflejada en el espacio si la materia oscura existe en una forma en particular; de ser así, se crearían estrellas al estilo Borg, las que cada partícula está en el mismo estado al mismo tiempo

La materia oscura representa el 80 por ciento de la materia en el universo, pero no podemos observarla directamente y sus componentes permanecen en el misterio.

Una teoría es que la materia oscura podría estar formada de partículas llamadas axiones. A diferencia de los protones, neutrones y electrones que componen la materia ordinaria, los axiones pueden compartir el mismo estado de energía cuántica. También se atraen entre sí gravitacionalmente, por lo que se agrupan.

Juntas, esos dos propiedades significan que existirían agrupaciones que se comporten como un condensado de Bose-Einstein (Bose-Einstein Condensate = BEC), un estado de la materia en la que todas las partículas ocupan el mismo estado cuántico, según los cálculos de Chanda Prescod-Weinstein en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y sus colegas.

«Actúan juntas, como un súper átomo», dice Prescod-Weinstein. Pero esas agrupaciones son propensos a fracturarse, añade. «La configuración de los axiones «necesita» establecerse dentro de un BEC gigante.» En cambio, se separan en grupos más pequeños, que el equipo llama estrellas Bose.

Del tamaño de un asteroide

Se habrían formado cuando el universo tenía apenas 47.000 años de edad y deben haber sobrevivido hasta nuestros días, dice ella. Estas estrellas serían totalmente oscuras y relativamente pequeñas, del tamaño del asteroide Ceres, y cerca de 20 veces más densas.

La materia oscura es difícil de estudiar porque no interactúa mucho con la materia ordinaria, pero la materia oscura axiónica, en teoría, podría observarse en forma de estrellas Bose si están orbitando un púlsar. Bajo las condiciones adecuadas, la interacción entre el púlsar y los axiones podrían producir radiación que podemos detectar, dice Prescod-Weinstein.

Esto sería como una versión en la naturaleza y en el espacio del Experimento Materia Oscura Axiónica (Axion Dark Matter Experiment) en la Universidad de Washington en Seattle, que utiliza un gran imán superconductor para buscar axiones.

«Estoy segura de que los experimentadores podrían expresar cierto escepticismo al respecto», dice ella. «Pero yo tiendo a ser optimista y creo que el universo es más extraño de lo que pensamos que es.»

 

 

«Es un gran artículo, y estamos de acuerdo con sus conclusiones», dice Rohana Wijewardhana en la Universidad de Cincinnati, Ohio, cuyo equipo ha realizado cálculos similares.

Wijewardhana añade que si una estrella de Bose se estrellase en la Tierra, podríamos ser capaces de observar sus efectos. No es algo de lo que tenemos que preocuparnos, en todo caso, porque una estrella Bose interactuaría débilmente con la materia, sólo veríamos pequeños efectos gravitacionales, incluso si toda la cosa pasara a través de la Tierra.

Publicación de referencia: Physical Review D, 10.1103 / PhysRevD.92.103513

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Los astrónomos dan un paso adelante para resolver el misterio de las ráfagas de radio rápidas

Estudiando más de 650 horas de datos de archivo del Telescopio Green Bank de la Fundación Nacional para la Ciencia, un equipo de astrónomos descubrió el registro más detallado sobre una de estas explosiones. Su investigación indica que se originó dentro de una región altamente magnetizada del espacio, posiblemente, vinculada a una supernova reciente o al interior de una nebulosa de formación estelar activa

Las ráfagas de radio rápidas (FRB por sus siglas en inglés de Radio Fast Burst), breves erupciones brillantes de ondas de radio cósmicas, tienen a los astrónomos desconcertados desde su detección hace una década.

A pesar de que parecen provenir del universo distante, ninguno de estos acontecimientos enigmáticos ha revelado más que pequeños detalles sobre cómo y dónde se formaron, hasta ahora.

Estudiando más de 650 horas de datos de archivo del Telescopio de Green Bank de la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos, un equipo de astrónomos descubrió el registro más detallado sobre una de estas explosiones. Su investigación indica que se originó dentro de una región altamente magnetizada del espacio, posiblemente, vinculada a una supernova reciente o al interior de una nebulosa de formación estelar activa.

Ahora sabemos que la energía de esta FRB pasó a través de una región densa, magnetizada, poco después de su formación. Esto reduce significativamente el entorno de la fuente y el tipo de evento que desencadenó la explosión», dijo Kiyoshi Masui, astrónomo de la Universidad de British Columbia y el Instituto Canadiense para la Investigación Avanzada.

Con una duración de una fracción de segundo pero albergando una cantidad fenomenal de energía, las FRB son destellos breves de radio de origen desconocido que parecen provenir de direcciones al azar en el cielo. Aunque sólo se han documentado anteriormente un puñado, los astrónomos creen que el Universo observable está sacudido por miles de estos eventos cada día.

Los astrónomos encontraron la FRB recientemente identificada, llamada FRB 110523, mediante el uso de software altamente especializado desarrollado por Masui y su colega Jonathan Sievers, de la Universidad de KwaZulu-Natal, en Durban, Sudáfrica.

El registro de datos en un total de 40 terabytes representó un desafío de análisis sustancial, que se hizo aún más difícil debido a que la señal nítida de frecuencia de una FRB se va «ensuciano» en su viaje a través del espacio.

Estas manchas de la señal de radio, conocidas como retardo de dispersión, a menudo se utilizan para calcular la distancia en radioastronomía: cuanto mayor es la dispersión, más lejos está el objeto de la Tierra. En este caso, la medida de dispersión sugiere que la FRB se originó a unos 6.000 millones de años luz de distancia, que es casi la mitad de la edad del univrso, y muy probablemente no más cerca de 100 millones de años luz.

La dispersión, sin embargo, enmascara la presencia de una FRB dentro de los archivos de datos de radio.

El nuevo software disminuyó el tiempo requerido para analizar los datos al contrarrestar los efectos de la dispersión, que restauraron la FRB a su aspecto original. Aplicando el sistema a todo el archivo de datos, se identificaron 6.000 candidatos al FRB, pero solo una se asoció con una FRB.

Esta señal, sin embargo, era excepcional, y contenía más detalles acerca de su polarización que cualquier otra previamente identificada. Antes de esta detección, solamente se había asociado la polarización circular con una FRB. El nuevo estudio incluye una detección tanto de polarización circular como lineal.

«Oculta dentro de un conjunto de datos muy masivo, encontramos una señal muy peculiar, una que hacía juego con todas las características conocidas de una ráfaga de radio rápida, pero con un elemento de polarización adicional tentador que simplemente nunca hemos visto antes«, dijo Jeffrey Peterson, del Centro Carnegie Mellon de Cosmología.

La polarización es una propiedad de la radiación electromagnética, que incluye la luz y las ondas de radio, e indica la orientación de la onda. Las gafas de sol polarizantes utilizan esta propiedad para bloquear una parte de los rayos solares, y las películas 3D la utilizan para lograr la ilusión de profundidad.

Los investigadores utilizaron esta información adicional para determinar que la luz de radio de la FRB exhibió una rotación de Faraday, unas ondas de radio con torsión en forma de sacacorchos, adquiridas al pasar por un campo magnético potente.

 

 

«Esto nos dice algo sobre el campo magnético que la ráfaga recorrió en su camino hacia nosotros, dando una pista sobre el entorno de la explosión», explicó Masui.

Además, las mediciones de la dispersión de retardo se pueden utilizar para colocar un límite inferior en el tamaño de la región de origen. En este caso, la medida excluye modelos para FRB que implican estrellas de nuestra galaxia y, por primera vez, muestra que la fuente debe tener su origen en otra galaxia.

Un análisis más detallado de la señal revela que también pasó a través de dos regiones distintas de gas ionizado, llamadas pantallas, en su camino a la Tierra. Mediante el uso de la interacción entre las dos pantallas, los astrónomos fueron capaces de determinar sus ubicaciones relativas. Los resultados se publican en la revista Nature.

Fuente: Discover Magazine y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

La Tierra podría estar rodeada de "pelos" de materia oscura

Unas simulaciones en computadora muestran que la Tierra y demás cuerpos de la galaxia podrían estar rodeados de filamentos de materia oscura

Entre los grandes misterios del siglo pasado y principios de este está el asunto de la materia oscura, esa materia distinta a la ordinaria que prácticamente no interacciona con ella, ni siquiera con las ondas electromagnéticas y por eso no emite ni refleja ni oculta la luz, y de la cual sólo hemos obtenido evidencias indirectas por su acción gravitatoria, pero no —hasta el momento— de algún tipo de partícula que la conforme.

Si medidos la masa de una galaxia a partir de su efecto gravitatorio se puede comprobar que la mayor parte de su masa corresponde a materia oscura en una proporción de 6 a 1, ya que la gravedad ejercida por la materia oscura afecta el movimiento de la estrellas e incluso curva el espacio a su alrededor, produciendo lentes gravitatorias.

Cada galaxia está dentro de un halo de materia oscura que pesa como billones de soles y se extiende por cientos de miles de millones de años luz.

Sin embargo, pese a los esfuerzos realizados en los últimos 30 años, todavía no se ha logrado detectar directamente esta materia oscura.

Se cree que la materia oscura es materia oscura fría, es decir, que las supuestas partículas que la forman no se agitan o se mueven en relación a las demás.

Según estudios computacionales de la pasada década, la materia oscura fría en una galaxia debe formar corrientes que se tienen que mover junto a ella. Durante la época de formación de las galaxias, por ejemplo durante la formación de la Vía Láctea, la interacción gravitaría tuvo que formar estas corrientes de materia oscura que se moverían simultáneamente con el gas, polvo y estrellas (hechas de materia ordinaria) de la propia galaxia. Sería como poner en una taza helado de chocolate y de vainilla y removerlo dando vueltas con una cuchara. Incluso al cabo de un tiempo todavía se podrían apreciar los hilos de vainilla dentro del chocolate, aunque sean finos. En el caso de la materia oscura estas corrientes tendrían el ancho del Sistema Solar.

Gary Prézeau (del Jet Propulsion Laboratory) ha realizado simulaciones computacionales para ver cómo se comportan estas corrientes de materia oscura cuando llegan a un planeta como la Tierra o a otros cuerpos.

Según sus resultados, la corriente de partículas de materia oscura se enfoca o concentra debido al campo gravitatorio terrestre para formar un filamento ultradenso o “pelo” de materia oscura, siendo su “raíz” la parte con mayor densidad, miles de millones de veces por encima del promedio. Esta “raíz” para el caso de la Tierra estaría a un millón de kilómetros, aproximadamente, desde la superficie terrestre, y la punta del pelo estaría más lejos, al doble de esa distancia. La Tierra estaría rodeada por una multitud de estos “pelos”.

 

 

Un filamento de estos que atraviese Júpiter produciría raíces aún más densas, del orden de un billón de veces la densidad normal.

Lo interesante de esto es que si de alguna manera se lograra saber en dónde están estas raíces se podría enviar una sonda que contuviera un detector de materia oscura que nos permitiera caracterizar las partículas que componen la materia oscura con una estadística muy elevada. Pero, claro está, lo difícil sería precisamente detectar esas raíces de pelos de materia oscura.

Otra posible aplicación de esto sería que, según los filamentos fueran atravesando un planeta, su estructura iría reflejando las distintas estructuras que cruzase: el manto, núcleo exterior e interior, etc. Sería como hacer una radiografía al planeta o luna en cuestión. Así por ejemplo, se detectaría el océano interior de la luna Europa y se podría caracterizar.

Fuente: Neofronteras. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: