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Graficando la lenta muerte del Universo

Un equipo internacional de astrónomos, estudiando más de 200.000 galaxias, ha medido la energía generada dentro de una enorme zona del espacio con una precisión nunca antes alcanzada. Se trata de la evaluación más completa de la emisión de energía del universo cercano. El equipo confirma que la energía producida hoy en una sección del Universo es sólo la mitad de lo que era hace dos mil millones de años y ha revelado que esta disminución tiene lugar en todas las longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano. El Universo está muriendo lentamente.

El estudio incluye observaciones de muchos de los telescopios más potentes del mundo, entre ellos los telescopios de sondeo de ESO, VISTA y VST, en el Observatorio Paranal (Chile). Se realizaron observaciones de soporte con dos telescopios espaciales en órbita operados por la NASA (GALEX y WISE) y con otro que pertenece a la ESA, Agencia Espacial Europea (Herschel) [1].

La investigación forma parte del proyecto GAMA (Galaxy And Mass Assembly), el mayor sondeo conjunto en múltiples longitudes de onda hecho hasta ahora.

«Utilizamos todas las instalaciones terrestres y espaciales a nuestro alcance para medir la emisión de energía de más de 200.000 galaxias en cuantas longitudes de onda nos fue posible«, afirma Simon Driver (ICRAR, Universidad de Australia Occidental), que dirige el gran equipo de GAMA.

Los datos del sondeo, dados a conocer hoy a los astrónomos de todo el mundo, incluyen las medidas de la emisión de energía de cada galaxia en 21 longitudes de onda, desde el ultravioleta hasta el infrarrojo lejano. Este conjunto de datos ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se forman y evolucionan los diferentes tipos de galaxias.

Toda la energía del universo fue creada en el Big Bang, con parte de la misma en forma de masa. Las estrellas brillan porque transforman su masa de nuevo en energía, tal y como describe la conocida ecuación de Einstein E=mc2 [2]. El estudio de GAMA propone modelar y crear un mapa de toda la energía generada dentro de un gran volumen de espacio actualmente y en diferentes momentos en el pasado.

«Mientras que la mayoría de la energía que se encuentra dispersa alrededor del Universo surgió después del Big Bang, la energía adicional es generada de manera constante por las estrellas a través de la fusión de elementos como hidrógeno y helio juntos», afirma Simon Driver. «Esta nueva energía es, o bien es absorbida por el polvo que viaja por la galaxia anfitriona, o bien escapa hacia el espacio intergaláctico y viaja hasta que choca con algo, como otra estrella, un planeta o, muy ocasionalmente, un espejo de telescopio«.

El hecho de que el Universo se esté apagando lentamente se conoce desde finales de los 90, pero este trabajo muestra que está ocurriendo en todas las longitudes de onda, desde el ultravioleta al infrarrojo, lo cual representa la evaluación más completa de la emisión de energía del universo cercano.

«De aquí en adelante, el Universo irá decayendo, envejeciendo lentamente. Básicamente, el Universo se ha sentado en el sofá, se ha tapado con una manta y está a punto de dar una cabezada para echarse una siesta eterna«, concluye Simon Driver.

El equipo de investigadores pretende ampliar el trabajo con el fin de obtener un mapa de la producción de energía a lo largo de toda la historia del Universo, utilizando para ellos nuevas instalaciones, como el radiotelescopio más grande del mundo, el Square Kilometre Array, que se construirá en Australia y Sudáfrica durante la próxima década.

El equipo presentará este trabajo en la XXIX Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional (IAU), que tendrá lugar en Honolulu (Hawaii) el lunes, 10 de agosto de 2015.

Notas

[1] Los telescopios y sondeos utilizados, en orden de tamaño de longitud de onda, han sido: GALEX, SDSS, VST (KiDS survey), AAT, VISTA (VIKING survey)/UKIRT, WISE, Herschel (PACS/SPIRE).

[2] Gran parte de la producción de energía del Universo proviene de la fusión nuclear en estrellas, que lentamente convierte masa en energía. Otra fuente importante son los discos muy calientes que hay alrededor de los agujeros negros que se encuentran en los centros de las galaxias, donde la energía gravitatoria se convierte en radiación electromagnética de cuásares y otros núcleos galácticos activos. Hay radiaciones de longitudes de onda mucho más largas que provienen de las enormes nubes de polvo que irradian de nuevo la energía de las estrellas de su interior.

Información adicional

Este trabajo de investigación se presenta en el artículo científico titulado «Galaxy And Mass Assembly (GAMA): Panchromatic Data Release (far-UV-far-IR) and the low-z energy budget», por S. Driver et al., enviado a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. También será objeto de una charla y una rueda de prensa en la Asamblea General de la IAU (Unión Astronómica Internacional) que tendrá lugar en Hawaii el 10 de agosto de 2015.

El equipo está formado por Simon P. Driver (ICRAR; Universidad de Australia Occidental, Crawley, Western Australia; Australia [ICRAR]; Universidad de St Andrews; Reino Unido); Angus H. Wright (ICRAR); Stephen K. Andrews (ICRAR); Luke J. Davies (ICRAR); Prajwal R. Kafle (ICRAR); Rebecca Lange (ICRAR); Amanda J. Moffett (ICRAR); Elizabeth Mannering (ICRAR); Aaron S. G. Robotham (ICRAR); Kevin Vinsen (ICRAR); Mehmet Alpaslan (Centro de Investigación Ames de la NASA, Mountain View, California, EE.UU.); Ellen Andrae (Instituto Max Planck de Físina Nuclear, Heidelberg, Alemania [MPIK]); Ivan K. Baldry (Universidad de Liverpool John Moores, Liverpool, Reino Unido); Amanda E. Bauer (Observatorio Astronómico Australiano, North Ryde, NSW, Australia [AAO]); Steve Bamford (Universidad de Nottingham, Reino Unido); Joss Bland-Hawthorn (Universidad de Sydney, NSW, Australia); Nathan Bourne (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); Sarah Brough (AAO); Michael J. I. Brown (Universidad Monash, Clayton, Victoria, Australia); Michelle E. Cluver (Universidad de Western Cape, Bellville, Sudáfrica); Scott Croom (Universidad de Sydney, NSW, Australia); Matthew Colless (Universidad Nacional Australiana; Canberra; ACT; Australia); Christopher J. Conselice (Universidad de Nottingham; Reino Unido); Elisabete da Cunha (Universidad Macquarie; Sídney NSW; Australia); Roberto De Propris (Universidad de Turku; Piikkiö; Finlandia); Michael Drinkwater (Universidad Queensland de Tecnología; Brisbane; Queensland; Australia); Loretta Dunne (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); Steve Eales (Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); Alastair Edge (Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); Carlos Frenk (Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); Alister W. Graham (Universidad Macquarie, Sydney NSW, Australia); Meiert Grootes (MPIK); Benne W. Holwerda (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); Andrew M. Hopkins (AAO) ; Edo Ibar (Universidad de Valparaíso, Valparaíso, Chile); Eelco van Kampen (ESO, Garching, Alemania); Lee S. Kelvin (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido); Tom Jarrett (Universidad de Ciudad del Cabo, Rondebosch, Sudáfrica); D. Heath Jones (Universidad Macquarie, Sídney; NSW; Australia); Maritza A. Lara-López (Universidad Nacional Autónoma de México, México); Ángel R. López-Sánchez (AAO); Joe Liske (Observatorio de Hamburgo, Universidad de Hamburgo, Hamburgo, Alemania); Jon Loveday (Universidad de Sussex, Falmer, Brighton, Reino Unido); Steve J. Maddox (Instituto de Astronomía; Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido; Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); Barry Madore (Observatorios de la Institución Carnegie de Washington, Pasadena, California, EE.UU. [OCIW]); Martin Meyer (ICRAR) ; Peder Norberg (Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); Samantha J. Penny (Universidad de Portsmouth, Portsmouth, Reino Unido); Stephen Phillipps (Universidad de Bristol, Bristol, Reino Unido); Cristina Popescu (Universidad de Lancashire Central, Preston, Lancashire); Richard J. Tuffs (MPIK); John A. Peacock (Instituto de Astronomía, Universidad de Edimburgo, Real Observatorio, Edimburgo, Reino Unido); Kevin A.Pimbblet (Universidad Monash, Clayton, Victoria, Australia; Universidad de Hull, Hull, Reino Unido); Kate Rowlands (Universidad de St Andrews, Reino Unido); Anne E. Sansom (Universidad de Lancashire Central, Preston, Lancashire); Mark Seibert (OCIW); Matthew W.L. Smith (Universidad Queensland de Tecnología, Brisbane, Queensland, Australia); Will J. Sutherland (Universidad Queen Mary de Londres, Londres, Reino Unido); Edward N. Taylor (Universidad de Melbourne, Parkville, Victoria, Australia); Elisabetta Valiante (Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido); Lingyu Wang (Universidad de Durham, Durham, Reino Unido; SRON Instituto de Investigación Espacial de Países Bajos, Groningen, Países Bajos); Stephen M. Wilkins (Universidad de Sussex, Falmer, Brighton, Reino Unido) y Richard Williams (Universidad John Moores de Liverpool, Liverpool, Reino Unido).

El sondeo GAMA (Galaxy and Mass Assembly Survey), es una colaboración de casi 100 científicos de más de 30 universidades ubicadas en Australia, Europa y los Estados Unidos.

ICRAR es una empresa conjunta en la que participan la Universidad de Curtin y la Universidad de Australia Occidental con el apoyo y la financiación del gobierno del estado de Australia Occidental.

 

 

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser «el ojo más grande del mundo para mirar el cielo».

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

Fuente: ESO. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Nuevo modelo cósmico favorece el "Big Rip" en el fin del universo

Durante décadas los cosmólogos han tenido problemas para conciliar la noción clásica de la viscosidad en función de las leyes de la termodinámica con la teoría general de la relatividad de Einstein. Sin embargo, un equipo de la Universidad de Vanderbilt ha llegado con una formulación matemática del problema totalmente nueva que parece llenar este vacío de larga data

La nueva matemática tiene algunas implicaciones importantes para el destino final del universo. Tiende a favorecer a uno de los escenarios más radicales que los cosmólogos han llegado con conocida como el «Big Rip» («Gran Desgarro»). También puede arrojar nueva luz sobre la naturaleza básica de la energía oscura.

El nuevo enfoque fue desarrollado por el profesor Asistente de Matemáticas Marcelo Disconzi en colaboración con los profesores de física Thomas Kephart y Robert Scherrer, y se describe en un documento publicado en la revista Physical Review D .

En la década de los 90 del siglo pasado, la comunidad de la física se sorprendió cuando las mediciones astronómicas mostraron que el universo se está expandiendo a un ritmo cada vez más acelerado. Para explicar esta aceleración imprevista se vieron obligados a formular la hipótesis de la existencia de una forma desconocida de energía repulsiva que se extiende por todo el universo. Debido a que sabían tan poco de ella, se la etiquetó como «energía oscura«.

La mayoría de las teorías de energía oscura hasta la fecha no han tomado en cuenta la viscosidad cósmica, a pesar del hecho de que tiene un efecto repulsivo sorprendentemente similar al de la energía oscura. «Es posible, pero no es muy probable, que la viscosidad pudiese ser responsable de toda la aceleración que se ha atribuido a la energía oscura», dice Disconzi. «Es más probable que una fracción significativa de la aceleración podría ser debido a esta causa, más prosaica. Como resultado, la viscosidad puede actuar como una limitación importante en las propiedades de la energía oscura».

Otro resultado interesante implica el destino final del universo. Desde el descubrimiento de la expansión desbocada del universo, los cosmólogos han ofrecido una serie de escenarios dramáticos de lo que podría significar para el futuro.

Un escenario, conocido como el «Big Freeze» (Gran Congelamiento»), predice que después 100.000.000.000.000 años, o algo así, el universo habrá crecido tanto que los suministros de gas se harán demasiado tenues para que se formen estrellas. Como resultado, las estrellas existentes se quemarán gradualmente, dejando sólo los agujeros negros que, a su vez, se evaporarán lentamente a medida que el espacio mismo se pone más y más frío.

 

 

Un escenario aún más radical es el «Big Rip» («Gran desgarramiento»), basado en un tipo de energía oscura «fantasma» que se hace más fuerte con el tiempo. En este caso, el ritmo de expansión del universo se vuelve tan grande que en más o menos 22.000 millones años los objetos materiales comienzarán a desmoronarse y los átomos individuales a desmontarse a sí mismos en partículas elementales no consolidadas y en radiación.

En un tiempo, no quedaría nada reconocible.

Fuente: Universidad de Vanderbilt. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Resuelto un frío misterio cósmico

Los astrónomos descubren lo que podría ser la estructura más grande conocida en el universo cuya huella se observa en la radiación de fondo cósmico de microondas, o CMB = Cosmic Microwave Background)

En el 2004, al examinar los astrónomos un mapa de la radiación remanente del Big Bang (el fondo cósmico de microondas descubrieron un sector frío, una zona en el cielo inusualmente fría, mayor a lo esperado. La física que involucra la teoría del Big Bang predice lugares más cálidos y más fríos, de distintos tamaños, en el universo primitivo, pero un lugar tan grande y tan frío resultó inesperado.

Ahora un equipo de astrónomos liderado por el Dr. István Szapudi del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa puede haber encontrado una explicación para la existencia de este sector frío, que Szapudi dice puede ser «la mayor estructura individual que haya identificado la humanidad».

La zona de este sector frío reside en la constelación de Eridanus en el hemisferio sur galáctico. Las inserciones muestran el entorno de este sector anómalo del cielo tal como fue mapeado por el equipo de Szapudi usando el PS1 y datos de WISE, y como se observa en los datos de temperatura de fondo de microondas cósmicas tomados por el satélite Planck. El diámetro angular de la gran supervacío alineado con el punto frío, que supera los 30 grados, está marcado por los óvalos blancos. Gráficos por Gergo Kránicz. Crédito de la imagen: Colaboración ESA-Planck

Si el punto frío se originó en el propio Big Bang, podría ser un raro signo de una física exótica no explicada por la cosmología estándar (básicamente, la teoría del Big Bang y la física relacionada). Sí, en cambio, es causada por una estructura ubicada entre nosotros y el Fondo Cósmico de Microondas, sería una indicación de que allí hay una estructura de gran escala extremadamente rara en la distribución de la masa del universo.

Utilizando datos de Pan-STARRS1 de Hawai (PS1) telescopio ubicado en Haleakala, Maui, y el satélite Wide Field Survey Explorer (WISE) de la NASA, el equipo de Szapudi descubrió una gran supervacío, una vasta región 1.800.000.000 de años luz de diámetro, en el que la densidad de galaxias es mucho menor de lo habitual en el universo conocido. Este vacío fue encontrado combinando las observaciones tomadas por el PS1 en longitudes de onda ópticas con las observaciones tomadas por el WISE en longitudes de onda infrarrojas para estimar la distancia a y la posición de cada galaxia en esa parte del cielo.

Los estudios anteriores, realizados también en Hawai, observaron un área mucho más pequeña en dirección del punto frío, pero podrían determinar únicamente que hay una estructura muy distante que está en esa parte del cielo. Paradójicamente, identificar grandes estructuras en las inmediaciones es más difícil que encontrar las lejanas, ya que debemos mapear mayores porciones del cielo para ver las estructuras más cercanas. Los grandes mapas del cielo en tres dimensiones creados a partir del PS1 y el WISE por el Dr. András Kovács (Universidad Eötvös Loránd, Budapest, Hungría) eran, pues, esenciales para este estudio. El supervacío está a sólo alrededor de 3 mil millones de años luz de distancia de nosotros, una distancia relativamente corta en el esquema cósmico de las cosas.

Imagine que hay un enorme vacío con muy poca materia entre usted (el observador) y el CMB. Ahora, piense en el vacío como si fuese una colina. A medida que la luz entra en el vacío, debe subir esta colina. Si el universo no estuviese experimentando una expansión acelerada, entonces el vacío no se desarrollaría de manera significativa, y la luz descendería la colina y recuperaría la energía que perdió a medida que sale del vacío. Pero con la expansión acelerada, la colina se estira de manera mensurable cuando la luz viaja sobre ella. Para el momento en que la luz desciende la colina, la colina se ha vuelto más plana que cuando la luz entró a ella, por lo cual la luz no puede recoger toda la energía que perdió al entrar en el vacío. La luz sale del vacío con menos energía, y por lo tanto con una mayor longitud de onda, que corresponde a una temperatura más fría.

El paso a través de un supervacío puede llevar millones de años, incluso a la velocidad de la luz, por lo que este efecto mensurable, conocido como Efecto Integrado Sachs-Wolfe (SIA), podría proporcionar la primera explicación de una de las anomalías más significativas que se encontraron hoy en el CMB, primero por un satélite de la NASA llamado Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), y más recientemente, por Planck, un satélite lanzado por la Agencia Espacial Europea.

Si bien la existencia del supervacío y su efecto esperado en el CMB no explican totalmente el sector frío, es muy poco probable que el supervacío y el sector frío en el mismo lugar sean una coincidencia. El equipo continuará su trabajo a partir de datos mejoradas del PS1 y desde el Dark Energy Survey, que se está llevando a cabo con un telescopio en Chile para estudiar el sector y el supervacío frío, así como otro gran vacío situado cerca de la constelación de Draco.

El estudio se publicó en línea en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society por la Oxford University Press. Además de Szapudi y Kovács, los investigadores que contribuyeron a este estudio son el alumno Benjamin Granett de UH Manoa (ahora en el Instituto Nacional de Astrofísica, Italia), Zsolt Frei (Eötvös Loránd) y Joseph Silk (Johns Hopkins).

 

 

Fundado en 1967, el Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en Manoa lleva a cabo investigaciones en galaxias, cosmología, las estrellas, los planetas y el Sol. Su Facultad y el personal también participan en la enseñanza de astronomía, las misiones de espacio profundo, y en el desarrollo y gestión de los observatorios de Haleakala y Maunakea. El Instituto opera instalaciones en las islas de Oahu, Maui y Hawaii.

Fuente: Institute for Astronomy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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