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EXPLICAN LA EXPANSION ACELERADA DEL UNIVERSO

(18 Marzo, 2005 Spacedaily - CA) Cuatro físicos teóricos plantean que la solución a uno de los mayores misterios de la cosmología, como es la expansión acelerada del Universo, ha estado siempre frente a nuestras narices.

La historia del descubrimiento de que el Universo se expande revela el drama que significa generalmente para los científicos pasar de un paradigma a uno nuevo. Luego que Albert Einstein revelara al mundo su Mecánica Gravitacional (Teoría de la Relatividad General) en 1915, otros científicos se abalanzaron sobre ella para estrujarle sus secretos.

Entre ellos, el físico ruso Alexander Friedman, que en 1922 consigue demostrar que según estas ecuaciones, el Universo se puede contraer o expandir. Einstein, horrorizado, decide cambiar sus ecuaciones agregándoles un término que el llamó constante cosmológica (Escrita con la letra griega capital lambda: ?) destinada a estabilizar el Universo y hacerlo estático.

Este nuevo término, representaba una densidad de energía del espacio vacío que generaba la expansión del Universo con una velocidad siempre creciente, oponiéndose a la gravedad.

Pero cuando en 1929, Edwin Hubble probó a través de las observaciones de los espectros de galaxias lejanas, que el Universo de hecho está en expansión, Einstein se apresuró en repudiar su constante cosmológica, llamándola "la mayor metida de pata de mi vida".

Sin embargo, observaciones realizadas en supernovas lejanas durante la década del 90, utilizando los resultados de las observaciones sobre supernovas realizadas por el "Proyecto Calán-Tololo" diriguido poe el astrónomo chileno Mario Hamuy, condujeron al extraordinario descubrimiento que el Universo ha estado aumentando su velocidad de expansión desde al menos la mitad de su existencia, que fuera publicado el año 1998.

La constante cosmológica fue así resucitada por los físicos teóricos y repuesta en las ecuaciones de la gravitación para describir este fenómeno. Aunque sus causas no se conocen completamente, se atribuyeron a una posible Energía Oscura, que representaría nada menos que el 73 por ciento de la masa del Universo.

Respecto al resto, cerca del 23 por ciento parece estar en la forma de otro componente misterioso, la Materia Oscura; mientras que solo un 4 por ciento estaría en la forma de Materia Ordinaria o Bariónica, compuesta de los mismos quarks, protones, neutrones y electrones de los que estamos hechos nosotros y las galaxias (donde la mayor parte es materia no luminosa, agujeros negros y gas intergaláctico, y solo el 0,4% es Materia Visible: estrellas, planetas y gases calientes).

Ahora los físicos teóricos, Edward W. Kolb del U.S. Department of Energy's Fermi National Accelerator Laboratory, Chicago (USA); Sabino Matarrese de la Universidad de Padova; Alessio Notari de la University of Montreal (Canada); y Antonio Riotto del INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) de Padova (Italia), han aparecido con una nueva solución a este astronómico acertijo, donde han probado suerte los mejores cerebros de la humanidad.

Su estudio fue enviado recientemente a la revista Physical Review Letters. Y allí explica Antonio Riotto que: "La hipótesis de la energía oscura es extremadamente fascinante, pero tiene el problema que ningún modelo teórico, ni los más modernos, como la supersimetría o la teoría de las cuerdas, es capaz de explicar la presencia de la misteriosa materia oscura en las cantidades que necesitan las observaciones.

"Si la energía oscura tuviese el tamaño que predicen las teorías, el Universo se habría expandido a una velocidad tan fantástica que hubiese sido imposible la existencia de nada de lo que conocemos en nuestro cosmos."

Para reconciliar esta cantidad de energía oscura con las leyes conocidas de la naturaleza algunos físicos han propuesto todo tipo de explicaciones exóticas: incluyendo nuevas fuerzas, nuevas dimensiones del espacio tiempo y nuevos tipos de partículas elementales.

El grupo de Riotto sin embargo resuelve el puzzle sin acudir a nada nuevo, atribuyendo la actual aceleración de la expansión del Universo a una consecuencia del modelo cosmológico estándar del Universo temprano: la inflación.

"Nuestra solución a la paradoja de la aceleración del Universo", dice Riotto, "descansa en la llamada teoría inflacionaria, desarrollada el año 1981. De acuerdo a esta, apenas ocurrida una pequeñísima fracción de un Segundo después del Big Bang, el Universo habría experimentado una expansión increíblemente rápida.

Esto explica por qué nuestro universo parece ser tan homogéneo. Recientemente los experimentos Boomerang y WMAP, que han medido las pequeñas fluctuaciones de la radiación de fondo originada en el Big Bang, habrían confirmado esta teoría, que aun tiene importantes detractores.

Se cree que durante esta temprana inflación se generaron pequeñas ondas en la estructura del espacio tiempo, tal como predice la Teoría general de la Relatividad de Einstein.

Estas ondas se estiraron con la expansión del universo y se extienden actualmente más allá de nuestro horizonte cósmico, esto es sobre una región mucho mayor que nuestro Universo observable, a unos 15 mil millones de años luz.

"Nos dimos cuenta que si consideramos estas ondas como un ingrediente fundamental, las ondas del espaciotiempo generadas durante la época de la inflación, a las ecuaciones de la Relatividad General para explicar por qué el Universo está acelerando hoy día", dice Riotto.

La solución al enigma de la aceleración incorpora al universo más allá de nuestros horizontes, sin acudir a la misteriosa energía oscura. Se trataría de la solución más conservadora posible, imaginada hasta el momento.

Más sobre El Universo.

Sorpresa Cósmica:

DESCUBREN REMOTO CUMULO GALÁCTICO

En el recuadro el cúmulo descubierto. (4 Marzo, 2005 ESO - CA) Combinando observaciones realizadas con diferentes telescopios e instrumentos, tanto del Very Large Telescope de la ESO en Chile, como del telescopio espacial de Rayos X XMM-Newton de la ESA en la órbita terrestre, un grupo de astrónomos ha descubierto la estructura lejana más masiva encontrada hasta ahora en el Universo.

Se trata de un lejano cúmulo de galaxias, con una masa equivalente a varios miles de galaxias como nuestra Vía Láctea, ubicado a unos 9 mil millones de años luz de distancia. Esto es cuando el Universo tenía el 34% de su edad.

Imagen Arriba: En el recuadro el cúmulo descubierto, al centro la galaxia activa NGC 7314.

Las imágenes de VLT muestran que contiene galaxias elípticas enrojecidas y antiguas. Es además interesante ver que el cúmulo parece estar en un estado avanzado de desarrollo. Por lo que debe haberse formado cuando el Universo tenía menos de un tercio de su edad actual.

Ha sido toda una sorpresa descubrir una estructura tan compleja y madura a tan temprana edad.

Los cúmulos de galaxias son estructuras gigantescas que contienen entre cientos y miles de galaxias, constituyendo las estructuras fundamentales del Universo, por lo que su estudio aporta información sobre la arquitectura básica del Universo como un todo.

Cerca de una quinta parte de la masa de los cúmulos está formada por un gas difuso muy caliente cuya temperatura alcanza a decenas de millones de grados. Este gas, que no es visible para los telescopios ópticos, lo es para los telescopios de Rayos X, ya que emite una potente radiación en esa frecuencia. Por ello, la mejor forma de encontrar cúmulos galácticos, es buscándolos con observatorios de Rayos X. Como este tipo de luz de alta energía, es afortunadamente bloqueada por la atmósfera terrestre, esto sólo es posible hacerlo desde el espacio.

Actualmente hay dos grandes observatorios de rayos X funcionando en la órbita terrestre: el Chandra de la NASA, de Estados Unidos, y el XMM-Newton de Europa. Un equipo internacional de astrónomos iniciaron una búsqueda de cúmulos lejanos en los archivos del XMM-Newton, buscando entre las imágenes tomadas con otros fines y donde por casualidad podrían haberse detectado cúmulos galácticos.

Es así como encontraron, en el fondo de las imágenes dedicadas al estudio de la galaxia activa cercana NGC 7314, evidencias de un lejano cúmulo galáctico, hoy bautizado como XMMU J2235.3-2557. Se veía muy extenso y extraordinariamente débil, apenas 280 fotones de rayos X fueron recibidos en las 12 horas de observación.

UN CÚMULO QUE MADURÓ TEMPRANO

Sabiendo donde buscar, los astrónomos lo observaron mediante el telescopio Very Large Telescope (VLT) de Cerro Paranal (Chile), del Observatorio Euroeo Austral, para tener imágenes en la región visible de la luz. Confirmaron la naturaleza del cúmulo y lograron identificar 12 galaxias en la imagen.

Las galaxias se ven muy enrojecidas y son del tipo elíptico. Están formadas por estrellas rojas y antiguas. Lo que indica que éstas galaxias ya tenían varios miles de millones de años de edad. El cúmulo mismo tiene una forma esférica, otro signo de sus características avanzadas..

Para determinar la distancia al cúmulo, y con ello su edad, Christopher Mullis, del ESO utilizaron el espectrómetro FORS del VLT en su forma “multimodo”. El resultado fue espectacular, las galaxias del cúmulo están a z (corrimiento al rojo) 1.4, lo que indica una distancia a nosotros de 9.000 millones de años luz, 500 millones de años luz más lejos que el cúmulo galáctico más lejano conocido.

El cúmulo debió de haberse formado cuando el Universo tenía un tercio de su edad actual: 13.700 millones de años.



DESCUBIERTA LA MATERIA PERDIDA DEL UNIVERSO

Mkn 421(9 Febrero, 2005 NASA - CA) Utilizando el Telescopio de Rayos X Chandra de la NASA, un grupo internacional de astrónomos asegura haber descubierto la materia perdida del Universo. Como se sospechaba, se encuentra formando extensas nubes de difuso gas intergaláctico caliente. Allí se encontraría cerca de la mitad de los átomos y iones del Universo.

Anteriormente se habían descubierto estas grandes nubes rodeando nuestra galaxia y las galaxias vecinas

Imagen: La ilustración muestra la absorción de los rayos X del cuasar Mkn 421 por dos nubes intergalácticas de gas caliente difuso obtenida por el Observatorio Chandra, y una parte del espectro en rayos X del cuasar. El espectro evidencia que hay tres nubes diferentes de gas caliente filtrando, o absorviendo los rayos X del Mkn 421. Imagen: Chandra/NASA

El inventario actual del Universo, de acuerdo a los primeros resultados del Observatorio WMAP; a estudios sobre la actual distribución de los cúmulos de galaxias y a la forma como ha variado la velocidad de expansión del Universo, es la siguiente:

  • Materia Bariónica Caliente o Materia Ordinaria.
    • Materia Visible, estrellas, planetas y gases calientes: 0,4 por ciento.
    • Materia No Luminosa, agujeros negros y gas intergaláctico: 3,6 por ciento.
  • Materia Oscura Fría, de características desconocidas: 23 por ciento.
  • Energía Oscura de origen desconocido: 73 por ciento.

Se supone que existe una Materia Oscura Fría, debido a que la materia observada no es suficiente para explicar el movimiento observado por las galaxias en los cúmulos galácticos. Aunque no la vemos se detecta por sus efectos gravitacionales producidos por materia que no vemos y que no interactúa con nuestra materia, salvo a través de la gravedad. En cuanto a la Energía Oscura, se le atribuye ser la causa de la aceleración en la velocidad de expansión del Universo.

Por Materia Bariónica se conoce a toda la que está formada por núcleos atómicos, construidos de protones y neutrones, que pertenecen al grupo de partículas subatómicas conocidas como bariones. Se le llama también Materia Ordinaria

Las nubes descubiertas son la primera evidencia de la vasta red de gas caliente que contiene la largamente buscada materia faltante, y que constituyen aproximadamente la mitad de todos los átomos y iones del Universo.

PERDIDA DESPUES DEL BIG BANG

Diversas mediciones dan una buena estimación de la densidad de masa que deben haber tenido los bariones en el Universo hace 10 mil millones de años atrás. Sin embargo ésta densidad de masa no es observada actualmente, revelando que en el tiempo transcurrido se perdió alrededor de la mitad de la material bariónica (también llamada materia ordinaria, para distinguirla de la materia oscura y la energía oscura).

“El inventario de todos los bariones, que se pueden encontrar en las estrellas y el gas dentro y fuera de las galaxias es poco más de la mitad de los bariones que existían poco después del Big Bang," explica Fabrizio Nicastro del Centro para la Astrofísica Harvard-Smithsonian, y autor principal del artículo aparecido en el número del 3 de Febrero 2005 de la revista Nature, donde describe esta investigación. "Hemos encontrado el lugar donde posiblemente se esconden los bariones perdidos".

Guiados por simulaciones computacionales sobre la formación de las galaxias y los cúmulos galácticos, sabían donde buscar. Estas simulaciones revelan que los bariones perdidos deben de estar en un sistema de redes extremadamente difuso de nubes de gas, a partir de las que se formaron las galaxias y los cúmulos galácticos.

A pesar de su inmenso tamaño, las nubes habían pasado desapercibidas debido a su gran temperatura, que va desde unos cientos de miles a un millón de grados Celsius, y a su densidad extremadamente baja. Ya se habían encontrado nubes similares de este “material intergaláctico tibio-caliente” (WHIM en inglés) alrededor de nuestra Galaxia y en el Grupo Local de galaxias al que pertenecemos, pero la falta de evidencias de WHIM fuera de nuestra vecindad, impedía realizar una estimación de la densidad de masa de los bariones contenidos en ella.

Los científicos detectaron estas sutiles nubes de gas en forma indirecta, analizando el espectro de Rayos X de un cuasar ubicado a 400 millones años luz de distancia. La luz del cuasar resultó filtrada por dos grandes y nubes de hidrógeno caliente que dejaron su impronta en el espectro del cuasar.

Se trata del cuasar Mkn 421, que fue observado durante su episódico aumento de brillo en rayos X, que comenzó en Octubre del 2002. Gracias a estas observaciones, que se prolongaron hasta Julio del 2003, se obtuvieron excelentes espectros de rayos X. La información mostró que su luz había atravesado dos nubes de gas caliente ubicadas a 150 millones y 370 millones de años luz de la Tierra, que absorvieron rayos X de Mkn 421.

La información de Rayos X muestra que, además de los iones de hidrógeno, allí existen iones de carbón, nitrógeno, oxígeno, y neón, y que la temperatura de las nubes es de cerca de 1 millón de grados Celsius. Combinando esta información con observaciones realizadas en las frecuencias de ultravioleta, permitió que el equipo pudiera estimar el grosor de las nubes (unos 2 millones de años luz) y su densidad de masa.

Asumiendo que el tamaño y distribución de las nubes es representativo, Nicastro y sus colegas pudieron realizar la primera estimación confiable del promedio de la densidad de masa de los bariones presentes en estas nubes a través del Universo. Encontraron que los resultados son semejantes a los de la densidad de masa de la masa bariónica perdida.

LOS CUASARES

Se supone que son galaxias activas, con centros muy brillantes, que aparecen en las imágenes del cielo tomadas en la luz visible, como objetos con aspecto de estrellas. Se supone que este fenómeno es producido por un agujero negro con una masa equivalente a millones de soles, que existiría en su centro, y que estaría atrayendo gas de la galaxia. En los vórtices que produce la materia al caer, se forman poderosos campos magnéticos que generan chorros perpendiculares al disco, por donde escapa radiación sincrotrónica. El chorro es muy brillante en luz de Rayos X y luz visible, opacando toda la demás luz de la galaxia. Es por eso que la vemos brillar como una estrella.

Un mapa de la primera luz del Universo, abarcando todo el cielo. Crédito: NASA/WMAP (12/Feb./03 WMAP - CA) Mediante un avanzado telescopio espacial de microondas, ubicado en una lejana órbita alrededor del segundo Punto de Lagrange, o "L2", de nuestro planeta, a un millón y medio de kilómetros de la Tierra en la dirección contraria al Sol. Un equipo científico de la NASA, ha obtenido la mejor imagen del Fondo Cósmico de Microondas conseguida hasta el momento.

Es el resultado de doce meses continuados de observaciones de todo el cielo y contiene detalles asombrosos, que luego que comiencen a ser analizados podría llegar a ser el descubrimiento científico más importante de los últimos años.

Este retrato cósmico fue obtenido con la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) de la NASA.

Imagen: Un mapa oval de todo el cielo, de la primera luz del Universo, abarcando todo el cielo. El rojo indica zonas más "cálidas" y las azules más "frías".

Los resultados del WMAP vienen a confirmar las teorías del Big Bang y de la Inflación, que indican que del contenido total del Universo sólo un 4% son átomos de materia ordinaria, 23% de algún tipo desconocido de "materia oscura", y un 73% de una misteriosa "energía oscura". Las nuevas mediciones permitirán arrojar alguna luz sobre esta "energía oscura" que actúa como un tipo de anti-gravedad.

Una de las mayores sorpresas que ha entregado la nueva información, es que la primera generación de estrellas en encenderse en el Universo lo hizo sólo 200 millones de años después del Big Bang, mucho antes de lo que muchos científicos habían esperado.

Además el Nuevo retrato del Universo, permite calcular su edad con precision: 13,7 mil millones de años, con un pequeño margen de error de sólo un 1 por ciento.

La luz fotografiada ha viajado 13 mil millones de años y se generó sólo 380 mil años después del Big Bang. Las zonas de diferentes colores, que representan variaciones de un millonésimo de grado por sobre y debajo de los 2,73 grados sobre el cero absoluto, que es la temperatura con la que hoy recibimos esta luz, que en su origen tuvo una temperatura de unos 10.000 grados.

Comparación entre la imagen del COBE, de 1990 y la imagen WMAP del MAP del 2002Comparación entre la imagen del COBE, de 1991 y la imagen WMAP del MAP.

Película animada (6,32 MB) de la evolución del Universo, desde la emisión de la Primera Luz en el Fondo Cósmico de Microondas, tras el Big Bang, y lo que hoy vemos a nuestro alrededor. Muestra cómo las estructuras del Universo evolucionaron desde lo que se aprecia en la imagen del MAP. Primero se formaron aglutinaciones de materia bajo la influencia de la gravedad, luego se encendieron las primeras estrellas, y finalmente se formaron las estructuras de las galaxias. Crédito: NASA/WMAP.

Reportaje especial sobre el Fondo Cósmico de Microondas.

¡EXTRAORDINARIO!
 TELESCOPIO CHANDRA DESCUBRE "RIOS DE GRAVEDAD" QUE MOLDEAN EL UNIVERSO

Rios de materia oscura, detectados por el Observatorio Espacial de Rayos X Chandra (5 Agosto 2002 - Chandra/NASA) Observando cuasares distantes con el Observatorio Espacial de Rayos X Chandra, cuatro equipos de astrónomos, han detectado sutiles nubes de gas intergaláctico con temperaturas entre 300.000 a 5 millones de grados Celsius.

La ilustración muestra cómo los rayos X de un cuasar distante, son filtrados al pasar por una nube de gas intergaláctico. Midiendo la cantidad de la disminución de la luz debido al oxígeno y otros elementos presentes en la nube los astrónomos pudieron estimar la temperatura, densidad y la masa de la nube de gas - puede ver el espectro del cuasar PKS 2155-304 al ampliar la imagen haciendo click aquí.

Los astrónomos han descubierto así, parte de una gigantesca red intergaláctica de gas caliente y materia oscura que "CONTIENE LA MAYOR PARTE DE LA MATERIA DEL UNIVERSO". Al no ser visibles en el rango de la luz visible a nuestros ojos, este gas caliente, que se distribuye como niebla en canales esculpidos por ríos de gravedad, había estado oculto a la vista desde los tiempos en que se formaron las galaxias. Esta red, contiene más materia que todas las estrellas del Universo.

"Las observaciones realizadas con el Chandra, junto a otras realizadas en el rango ultravioleta, son un avance mayor en nuestra comprensión de cómo el Universo evolucionó en los últimos 10 mil millones de años", dijo Fabrizio Nicastro, jefe del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (CfA) en Cambridge, Mass., EEUU y líder de uno de los grupos de descubridores.

"Teníamos la convicción, debido al modelo del Big Bang y las observaciones del Universo temprano que este gas aun existía, pero como un avión stealth, había eludido nuestra detección", dijo Claude Canizares del Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge, líder de otro de los grupos.

Este gas caliente, detectado por el Chandra puede ser utilizado para rastrear la presencia de otros componentes más masivos de la materia oscura. El descubrimiento del gas caliente podría eventualmente permitir a los astrónomos cartografiar la distribución de materia oscura en el Universo y tal vez comprender su origen.

Complementariamente telescopios ultravioletas han detectado los componentes más fríos de este sistema de nubes de gas, pero debido a su alta temperatura la mayor parte es sólo detectable con telescopios de rayos X extremadamente sensibles.

Las observaciones de los cuasares PKS 2155-304 por los grupos del MIT y de Harvard-Smithsonian, y H5821+643 por un grupo del Estado de Ohio, permitieron revelar diversas secciones de este sistema de gas. Una de éstas parece ser un filamento donde están sumergidas las galaxias Vía Láctea y Andrómeda, mientras que otras secciones detectadas están a distancias de varios miles de millones de años luz de la Tierra.

Anteriormente los astrónomos Joel Bregman y Jimmy Irvin , observaron la absorción de la luz de rayos X emitida por estas nubes de gas producida por una galaxia en primer plano.

Durante sus primeros miles de millones años, cerca del 20 por ciento de la materia se agrupó bajo la influencia de la gravedad para formar las galaxias y los cúmulos de galaxias. Las teorías predicen que la mayor parte de la materia normal y la materia oscura formaron una inmensa red de filamentos que conecta los grupos y cúmulos de galaxias. Se había predicho que era tan caliente que sería invisible para los telescopios ópticos, infrarrojos y de radio.

"Simulaciones de computador nos habían estado diciendo desde hace años que el gas 'perdido' en el Universo debía estar en filamentos calientes", dijo Smita Mathur, líder del equipo del Estado de Ohio. "Finalmente, al parecer estamos detectando sus sombras", agregó.



RESUELVEN EL MISTERIO DE LOS CUASARES BRILLANTES LEJANOS, LENTES GRAVITACIONALES AUMENTAN SU LUMINOSIDAD

La masa del cúmulo de galaxias Abell 2218 sirve de lente para hacernos llegar la imagen distorcionada de un cuasar distante

(29 junio 2002) De la misma forma como el enorme cúmulo de galaxias Abell 2218, ubicado en la constelación de Draco a unos 2 mil millones de años de la Tierra, desvía hacia nosotros y aumenta los rayos luminosos de un objeto que está más de cinco veces más lejos, y que vemos en esta imagen como líneas luminosas curvadas, al deformar el espacio a su alrededor, millones de cúmulos semejantes distorcionan la luz de los cuasares más distantes aumentando su luminosidad.

Esto viene a explicar el brillo inusual de los cuasares de alto "corrimiento al rojo - redshift (z)", originados cuando el Universo tenía apenas un mil millones de años.

En un reciente artículo en la revista Nature, el Dr. Abraham Loeb Profesor de Astronomía de la Universidad de Harvard, ha demostrado que los cuasares con brillos de hasta z =6,28 recientemente descubiertos, ven su luminosidad aumentada hasta en un 10 por ciento, debido a lentes gravitacionales producidos en el largo camino que debe recorrer su luz para llegar hasta nosotros.

En su artículo Loeb afirma que "se piensa que la energía de los cuasares proviene de la caída de gas dentro de un agujero negro supermasivo ubicado al centro de una galaxia. Su máxima luminosidad es proporcional a la masa del agujero negro, por lo que estos cuasares brillantes deben tener masas de más de varios miles de millones de soles. La existencia de estos agujeros negros masivos, supone un desafío a los modelos de la formación de las estructuras en el universo temprano, ya que se necesita que el agujero negro adquiera esta enorme masa en menos de un mil millones de años después del Big Bang".

"En nuestro artículo hemos demostrado que al menos un tercio de los cuasares conocidos con z cercano a 6 (cuya luz ha viajado 13 mil millones de años para llegar hasta nosotros) tendrán su flujo luminoso magnificado por un factor de 10 o más, a través de los lentes gravitacionales producidos por las galaxias que están en la línea de visión. Esto hace que la abundancia y la luminosidad de estos cuasares esté sustancialmente sobrestimada".

Con el objeto de aclarar algunas dudas respecto a este descubrimiento, hemos tomado contacto con el Dr. Loeb, que ha accedido a responder estas preguntas:

¿Cuan lejos, en años luz, es z =6,28 ?

La edad del Universo a un "corrimiento al rojo" de 6 es cerca de un mil millones de años. La edad actual del Universo es de 14 mil millones de años, por lo que una fuente que tiene un "corrimiento al rojo" de 6 está a 13 mil millones de años de distancia (la luz de la fuente debe viajar durante todo ese tiempo para llegar hasta nosotros).

¿De qué color vemos un objeto tan distante?

Un cuasar emite radiación en todas las longitudes de onda (desde radio hasta los rayos gamma) por lo que pueden ser observados en todos ellos. Los cuasares más lejanos se descubren generalmenbte en el infrarrojo, debido a que su notable emisión en luz visible tiene un "corrimiento al rojo" en ese régimen de radiación (luz).

¿Cual es la línea espectral más destacada que se detecta en los cuasares?

La línea espectral más destacada es la Lyman-alfa (la primera transición del hidrógeno). Además vemos otras líneas, emitidas por otros elementos.

¿Son los cuasares galaxias activas? ¿Estas galaxias podrían ser similares a la Vía Láctea?

Efectivamente los cuasares son galaxias activas. Suponemos que cada galaxia ha pasado por una fase de cuasar, debido a que encontramos agujeros negros en los centros de casi todas las galaxias del universo local universe. Estos agujeros negros estuvieron alguna vez activos, durante la época en que crecian en masa y atraían gas. Se cree que la fase de cuasares brillantes ha durado mucho menos que la edad del Universo; Esto explica porqué sólo observamos que una pequeña fracción de todas las galaxias están activas, en cualquier época del cosmos.

Me gustaría hacer además una aclaración. Cuando se hacen los cálculos, se encuentra que estos cuasares distantes (sobre z =6) deben tener agujeros negros con masas de algunos miles de millones de soles (semejantes a los agujeros negros más masivos conocidos en el universo actual). Surge aquí una pregunta interesante: ¿Cómo se formaron estos agujeros negros tan masivos tan temprano en la evolución del Universo?

Nuestro artículo demuestra que a estas enormes distancias se debe tomar en cuenta la distorción de las imágenes de los cuasares debido al material que se encuentra en el camino de su luz. Es posible que una fracción de estos cuasares a z =6 (entre 10-30%) sean fuertemente magnificados por galaxias que se encuentran en la línea de visión, las que actuan como lentes gravitacionales. Ya se conocían cuasares magnificados de esta manera, pero su número era menos del uno por ciento en las investigaciones anteriores sobre cuasares ubicados a "corrimientos al rojo" mucho menores. La fracción de cuasares magnificados gravitacionalmente aumenta a muy grandes distancias /corrimientos al rojo) por dos razones: (i) al aumentar la distancia del trayecto al cuasar distante, es mayor la posibilidad de encontrar una galaxia en la línea de visión; y (ii) los cuasares brillantes, son muy raros en esas épocas cósmicas tempranas (con muy altos corrimientos al rojo) por lo que los escasos eventos de magnificación de numerosos cuasares débiles puede de todos modos influir dramaticamente en la cantidad de cuasares muy brillantes detectados (que tienen una alta probabilidad de estar siendo magnificados gravitacionalmente). Este último efecto es llamado el `magnification bias'.

USAN GALAXIAS COMO LENTES PARA DESCUBRIR GALAXIA PRIMITIVA



IMÁGENES OBTENIDAS DESDE CHAJNANTOR, CHILE, REVELAN LAS SEMILLAS DE LAS GALAXIAS EN EL FONDO COSMICO DE MICROONDAS

El telescopio milimétrico Cosmic Background Imager - CBI

(NSF-CBI, 27 de Mayo) Astrónomos, operando en la Cordillera de los Andes, desde el desolado llano de Chajnantor a 5 mil metros de altura, en la Región de Antofagasta, en Chile, han realizado las mejores imágenes obtenidas hasta el momento, de la luz más antigua emitida por el Universo, entregando con ello una confirmación a las teorías actuales sobre el origen de la materia y la energía.

Empujando hasta el límite las tecnologías actualmente disponibles, el Cosmic Background Imager (CBI), un conjunto de 13 telescopios sensibles a la radiación de microondas, construido y operado por el California Institute of Technology (Caltech) de Estados Unidos y financiado por la National Science Foundation (NSF) de ese país, observó minúsculas variaciones en el Fondo Cósmico de Microondas, la radiación (luz) fósil que ha viajado 14 mil millones de años antes de llegar hasta nosotros y que hoy nos llega con una temperatura de unos de 2,7 grados (-270,3° C).

Fluctuaciones de temperaturas obtenidas por el CBI, aparecen las semillas de futuros cúmulos de galaxias

En el extraordinario mapa de estas fluctuaciones obtenido por el CBI, aparecen por primera vez las semillas de materia y energía que posteriormente evolucionarían hacia cúmulos de galaxias (marcada con el círculo en la imagen). Las mediciones entregaron además evidencias observacionales independientes de la largamente debatida teoría de la Inflación, que sostiene que el Universo sufrió una violenta expansión (dentro de la explosión) en sus primeros micromomentos, cuando era aún de una densidad y una temperatura casi infinita. Este proceso habría generado las variaciones de densidad que posteriormente darían lugar a las grandes estructuras que hoy conocemos.

El modelo de la Gran Explosión (Big Bang), describe que pasados 300.000 años, el universo ya se había enfriado lo suficiente como para que los fotones pudiesen liberarse, permitiendo que la luz pudiese atravesarlo. El CBI observó los remanentes de esta temprana luz.

Analizando el mapa obtenido, que hemos publicado en nuestra página web, los científicos han podido conocer y analizar la fuerza llamada "energía oscura", que parece desafiar a la gravedad y obligar al Universo a acelerar su expansión en un ritmo cada vez más acelerado. La Directora del NSF, Rita Colwell, afirmó que: "Cada nueva imagen del Universo temprano mejora nuestro modelo de cómo comenzó todo".

Por su parte el líder del equipo de astrónomos de Caltech, Anthony Readhead, agregó que "por primera vez hemos visto en estas imágenes, las semillas que darían lugar a un cúmulo de galaxias, dándole así una base observacional a las teorías sobre la formación de las galaxias. Estas extraordinarias observaciones, de alta resolución, son un conjunto de pruebas para la cosmología, entregando nuevas evidencias que el Universo es plano y que está dominado por la materia y la energía oscuras".

Las medidas tomadas por Readhead, en conjunto con sus colegas del Caltech, del Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, y de las Universidades de Chicago y de Chile, obtuvieron sus resultados midiendo variaciones de temperaturas del orden de los 10 millonésimos de grado, en el FCM, la distribución de estas variaciones apoyan la idea que en sus primeros 10E-32 segundos el Universo tuvo una rápida inflación. Esta reciente observación respalda la realizada entre 1999 y el 2000, por el equipo Boomerang, en la Antártica, que utilizó un globo para alcanzar una zona de la atmósfera libre de vapor de agua y observó en una frecuencia diferente del CBI.

El instrumento utilizado, es un interferómetro de 13 elementos, montado en una plataforma de 6 metros, que opera entre las frecuencias de 26 a 36 GHz (un radiotelescopio milimétrico), observando 44 arcominutos del cielo, aproximadamente una vez y media el diámetro de la Luna con una resolución de 4,5 a 10 minutos de arco. Está ubicado en el Llano de Chajnantor, en el Desierto de Atacama, el más seco de la Tierra, a una altura de 5.080 metros, en un terreno cedido por el Gobierno de Chile a través de su Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, dentro de una gran llanura reservada para la astronomía.

Reportaje por entregas sobre el Fondo de Microondas


OBSERVATORIO ESPACIAL MAP LLEGA A SU LUGAR DE OPERACIONES, EL PL2

Luego de un viaje de tres meses, la Sonda de Anisotropias en Microondas Wilkinson de la NASA – WMAP, por la sigla en inglés – ha llegado a su lugar de trabajo, ubicado a un millón y medio de kilómetros de la Tierra en la dirección contraria al Sol, el Punto 2 de Lagrange – PL2, en torno al cual quedará girando.

El WMAP, que costó unos 95 millones de dólares, está listo para comenzar a obtener las imágenes más precisas jamás obtenidas del Fondo Cósmico de Microondas, el débil primer resplandor luminoso del Universo, generado al formarse los primeros átomos, cuando el Universo tenía entre 300 mil y 500 mil años de edad, hace unos 14 mil millones de años.

"Hay grandes expectativas en la comunidad científica con esta misión, debido a que tiene la posibilidad de darnos las claves fundamentales para conocer, el contenido, la forma, la historia y el destino de nuestro Universo." Dijo el Dr. Charles L. Bennett, investigador principal del MAP. Esto será posible debido a que el MAP entregará imágenes 100 veces más precisas que las entregada por el COBE hace 10 años, cartografiando las leves diferencias de temperatura latentes en este fondo, con una precisión del orden de millonésimas de grado.

Así se verá el MCB con el MAP Así se vió el MCB el COBE en 1991 Vea la trayectoria seguida por la MAP para llegar al PL2
Izquierda: Una simulación de como se verá el Fondo Cósmico de Microondas - CMB por su sigla en inglés en las cartas del MAP a fines del 2002. Al centro, la famosa imagen de las anisotropías del CMB captadas por el COBE EN 1991, con cien veces menos resolución. A la derecha, la trayectoria seguida por la MAP para llegar al PL2. Haga clic en la imagen para agrandar.

Debido a su opacidad a la luz en todas las longitudes este es uno de los pocos métodos imaginados por ahora, para estudiar los primeros momentos del Universo y la forma en que el Universo llegó a ser como es. Estas diferencias de temperaturas fueron producidas por ondas de sonido que recorrían el Universo, que tenía en sus comienzos una densidad tan grande, que las ondas de sonido lo recorrían a velocidades mucho mayores que las que tiene la luz en el vacío. Al momento de emitir la luz que estudiará el MAP, el Universo tenía una temperatura de unos 6 mil grados, más debido a la expansión del Universo y al enorme tiempo transcurrido, esta radiación se ha enfriado y ahora es recibida como un suave resplandor extremadamente frío, de 2,73 grados sobre el cero absoluto (-270º C), y perceptible sólo en la frecuencia de las microondas.

El MAP fue lanzado el 30 de junio en una órbita muy elíptica alrededor de la Tierra, y sus operadores le comandaron una complicada maniobra de gravedad asistida con la Luna, que realizó el 30 de julio y que lo puso en rumbo hacia el PL 2. El MAP es la primera nave espacial en utilizar este punto, recordemos que la nave SOHO ocupa el Punto 1 de Lagrange, ubicado a la misma distancia de la Tierra, pero en dirección opuesta, desde donde estudia el Sol "sin pestañear".

Se ha escogido este lugar ya que está lejos de cualquier interferencia de las emisiones naturales de microondas de la Tierra y la Luna. El MAP escaneará todo el cielo durante dos años, reuniendo información del débil resplandor cósmico en cinco longitudes de onda de luz diferentes (todas de la familia de las microondas) durante dos años. Realizándose un mapa de todo el cielo en cada una de estas frecuencias. Se espera que el primer mapa está terminado en diciembre del 2002. (01/10/01)

(Ver Revista Astronomía 2000 Nº 4 Año 2)

VLT DE PARANAL:
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