lunes, 8 de agosto de 2016

Cosmo Noticias 08-08-16





Posted: 08 Aug 2016 09:00 AM PDT
Ilustración artística de un agujero negro. Crédito: CSIC.
Uno de los grandes problemas que se plantean cuando se estudia un agujero negro es que las leyes de la física dejan de tener sentido en sus regiones más profundas. Ese lugar, en el que se concentran grandes cantidades de masa y energía, recibe el nombre de “singularidad”, y en él el espacio-tiempo se curva hasta el infinito destruyendo toda la materia.
O tal vez no, según se desprende del trabajo presentado por un grupo de científicos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València.
Estos físicos proponen analizar la singularidad de estos objetos como si se tratase de una imperfección en la estructura geométrica del espacio-tiempo, resolviendo así el problema del infinito en el centro del agujero negro.
La investigación analiza los agujeros negros utilizando teorías más allá de la relatividad general, la teoría de Einstein que describe la gravedad y predice la existencia de estos objetos. El nuevo enfoque aplica estructuras geométricas similares a las de un cristal o una lámina de grafeno.
“Este tipo de geometrías se adapta mejor a lo que sucede en un agujero negro. Igual que los cristales tienen defectos e imperfecciones en su estructura microscópica, la zona central de un agujero negro se puede interpretar como una anomalía del espacio-tiempo, lo que requiere nuevos elementos geométricos para poder dar una descripción más precisa”, explica Olmo. “Exploramos todas las opciones posibles y nos inspiramos en hechos observados en la naturaleza”, justifica.
Al unir la gravedad con este tipo de geometrías, los investigadores obtienen una descripción de los agujeros negros donde el punto central se convierte en una superficie esférica de área mínima que interpretan como la existencia de un agujero de gusano –un atajo a través del espacio y el tiempo– dentro del propio agujero negro.
“Así resolvemos el problema de la singularidad, puesto que existe una ‘puerta’ en el centro del agujero negro, el agujero de gusano, por la que espacio y tiempo pueden continuar”, afirma Olmo.
Escapar del agujero
Representación de un astronauta volviéndose ‘espagueti’ al caer hacia un agujero negro. Crédito: Cosmocurio (Wikimedia Commons).
Los investigadores trabajan con uno de los tipos más sencillos de agujero negro, que no gira pero tiene carga eléctrica. El agujero de gusano que predicen las ecuaciones en su centro es más pequeño que un núcleo atómico, pero es mayor cuanto mayor sea la carga que almacena el agujero negro. Así, un hipotético viajero que entrase en un agujero negro de este tipo sufriría un fortísimo estiramiento al acercarse al centro que le daría un aspecto similar a un espagueti y le permitiría entrar en el agujero de gusano y escapar del agujero negro.
Vistas desde fuera, estas fuerzas de estiramiento y compactación parecerían infinitas, pero el propio viajero, al vivirlo en primera persona, sólo experimentaría fuerzas extremadamente intensas sin llegar a ser infinitas.
Es improbable que el protagonista de Interstellar pudiera sobrevivir a un viaje así, pero, según el modelo propuesto por los investigadores del IFIC, la materia no terminaría perdida dentro de la singularidad del agujero negro, sino que sería expulsada a otra región del universo por el agujero de gusano de su centro.
Menos ciencia-ficción
Otro problema que se resuelve con esta interpretación, según Olmo, es la necesidad de usar fuentes de energía exóticas para generar agujeros de gusano. En la teoría de la gravedad de Einstein, estas puertas solo aparecen en presencia de materia con propiedades inusuales –una presión o densidad de energía negativas– que nunca ha sido observada.
“En nuestra teoría, los agujeros de gusano aparecen a partir de materia y energía ordinarias, como puede ser un campo eléctrico”, asegura el investigador.
El interés en los agujeros de gusano para la física teórica va más allá de generar túneles en el espacio-tiempo para conectar dos lugares del Universo. También ayudarían a explicar fenómenos como el entrelazamiento cuántico o la naturaleza de las partículas elementales.
Gracias a esta nueva interpretación, la existencia de estos objetos podría ser un poco más de este universo y un poco menos de ciencia-ficción.
El artículo “Impact of curvature divergences on physical observers in a wormhole space–time with horizons” fue publicado en la edición del 9 de junio de 2016 de la revista Classical and Quantum Gravity.
Fuente: SINC
Logran simular el crecimiento de los agujeros negros más antiguos
Posted: 04 Aug 2016 09:00 AM PDT
Simulaciones de la formación de agujeros negros.
Mediante simulaciones computacionales, dos científicos del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile recrearon cómo crecieron algunos de los primeros agujeros negros del Universo. La investigación fue realizada por el investigador post-doctoral Joaquín Prieto junto al profesor Andrés Escala, ambos del Departamento de Astronomía de FCFM de la Universidad de Chile e investigadores del Centro de Astrofísica CATA.
Para Prieto el objetivo del estudio fue “entender cómo crecieron los agujeros negros dentro de las primeras galaxias que se formaron en el Universo” y de paso dilucidar cómo pudieron crecer tan rápido los primeros agujeros negros super-masivos, es decir, aquellos que se desarrollaron durante los primeros mil millones de años del cosmos.
Una de las principales conclusiones alcanzadas fue que “el gas puede moverse desde el borde de las galaxias hacia su centro debido a los efectos de la gravedad y principalmente a las turbulencias –movimientos muy violentos– que dominan el gas”. Lo anterior se debe a que el “transporte de masa permitiría que los agujeros negros, ubicados en la zona central de las galaxias, crezcan convirtiéndose luego en los agujeros negros super-masivos que hoy se observan como cuásares (objetos muy luminosos y lejanos)”, concluye el astrofísico.
Cómo lo lograron
Para alcanzar sus resultados, los científicos utilizaron simulaciones computacionales que recrearon “el movimiento de volúmenes gigantescos de gas, donde se pudo visualizar cómo se movía la materia en las primeras galaxias”, explica Prieto.
Las simulaciones se realizaron en las instalaciones de Centro de Modelamiento Matemático (CMM) FCFM de la Universidad de Chile, donde se encuentran los laboratorios nacionales de computadores de alto rendimiento (NLHPC) que alojan a Leftraru, el clúster o conjunto de computadores más poderoso de país.
Los resultados fueron analizados en el clúster de Computadores Geryon2, alojado en el Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica de Chile.
Prieto cuenta que “se realizaron 3 simulaciones computacionales y cada una tardó entre 2 y 3 semanas sumando un total de casi 2 meses de cómputo utilizando 240 procesadores del clúster Leftraru, esto equivale a unos 40 años de cómputo en un computador personal standard. Además el proceso de análisis tardó unos 5 meses sumando un total de aproximadamente 7 meses de trabajo”, detalla.
Tras estos primeros resultados, ambos investigadores planean continuar realizando simulaciones con el fin de incluir otros procesos astrofísicos necesarios para poder entender qué pudo ocurrir durante la formación de las primeras galaxias para dar origen a los agujeros negros supermasivos que se observan.
El artículo “Multiscale mass transport in z 6 galactic discs: fuelling black holes” será publicado en la edición del 21 de agosto de 2016 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente: CATA
Posted: 02 Aug 2016 09:00 AM PDT
Posted: 01 Aug 2016 09:00 AM PDT
Nubes de Magallanes sobre los moáis de Rapa Nui.
Acercar a la comunidad de Rapa Nui a los últimos avances científicos que se están realizando en astronomía es uno de los principales objetivos de la serie de actividades de divulgación que se están organizando en la isla en el marco de la conferencia internacional “Supernovae Through the Ages: Understanding the past to prepare for the future”, que se llevará a cabo en Rapa Nui entre el 8 y el 13 de agosto de 2016.
Esta conferencia reunirá por una semana a expertos internacionales en el estudio de las supernovas, quienes discutirán acerca de los nuevos desafíos que enfrentan en la era de los grandes volúmenes de datos y una nueva generación de instrumentos astronómicos capaces de explorar grandes regiones del cielo de forma muy eficiente. En ese contexto, se desarrollará un amplio programa de extensión, organizado con la colaboración del Museo Antropológico Sebastián Englert, que reunirá a la comunidad local con especialistas de la talla de Brian Schmidt, Premio Nobel de Física 2011 y Mario Hamuy, Premio Nacional de Ciencias Exactas 2015 y actual presidente de la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT).
“Queremos generar una oportunidad para compartir distintas visiones cósmicas, y generar una instancia de conversación a partir de la inspiración y asombro que genera la observación del cielo”, señaló Hamuy.
Para Francisco Förster, astrónomo y encargado del programa de extensión que se realizará en Rapa Nui, este vínculo con la comunidad local es de gran importancia, no sólo para acercar la ciencia a todos los rincones de Chile, sino también para relevar la conexión entre la astronomía y las tradiciones y cosmovisión de la isla.
“Estas actividades están muy conectadas con Rapa Nui y toda la Polinesia. Los polinésicos fueron sin duda los mejores navegantes del planeta, gracias a su profunda comprensión del cielo y otros fenómenos naturales, conocimiento que ha sido rescatado y puesto en práctica de forma espectacular por la Sociedad de Navegación Polinésica y su catamarán Hokulea. Entre las charlas que dictaremos a los colegios se incluirán algunas relacionadas con la navegación polinésica y durante la conferencia se incluirá una sesión cultura, donde expertos locales dictarán charlas acerca de la historia de Rapa Nui y la Polinesia”, explica Förster.
Actividades astronómicas gratuitas para la comunidad
Las actividades de divulgación comenzarán el día lunes 8 de agosto, día en que astrofísicos visitarán cuatros colegios de la isla, realizarán charlas y donarán telescopios y libros a la comunidad escolar. Posteriormente, el miércoles 10, Brian Schmidt dictará la charla “The Universe from beginning to end” (“el Universo desde el principio al fin” y que contará con traducción al español) y el viernes 12, Mario Hamuy conversará con los asistentes acerca de “Una excursión por un Universo en expansión”. Ambas charlas se realizarán en el colegio Lorenzo Baeza Vega a las 19:30 horas.
El mismo viernes, y si las condiciones meteorológicas lo permiten, se realizará un “star party”, observaciones del cielo con telescopios y astrónomos profesionales desde las 21:00 horas. Todo con el hermoso escenario de Ahu Tahai (la actividad se realizará en el estacionamiento norte Ahu Tahai, sector guardería).
Para terminar, el domingo 14 de agosto es el turno de los más pequeños, ya que se realizarán talleres de astronomía para niños mayores de 7 años en el Museo Antropológico Sebastián Englert a partir de las 10:00 de la mañana.
Supernovae through the ages: Understanding the past to prepare for the future”, es un evento organizado por el Instituto Milenio de Astrofísica MAS, que forma parte de la Iniciativa Científica Milenio. Es a la vez auspiciado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Universidad de Chile, la Universidad Católica de Chile, Universidad Andrés Bello, Universidad Diego Portales, Conicyt, Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Carnegie, Cassaca, AURA, Fundación Imagen de Chile y el Museo Antropológico Sebastián Englert de Rapa Nui.
Ilustración artística de un planeta joven alrededor de una estrella fría.
Se puede observar una mezcla de ingredientes prebióticos alrededor de las bases de las rocas. Crédito: NASA.
En la carrera de tres caballos para probar que la biología no es solo una rareza terrestre, hay un caballo de batalla que mucha gente ignora: el análisis del aire de planetas lejanos para ver si contienen los gases de la vida, o biofirmas en la jerga de los astrobiólogos.
Todos –o al menos la mayoría– conoce a los otros dos caballos:
  1. Encontrar biología en el Sistema Solar enviando misiones a Marte o alguna de las lunas de Júpiter.
  2. Expandir los experimentos de SETI para intentar “escuchar” las señales de radio o “ver” los pulsos láseres producidos por seres inteligentes que habitan mundos lejanos.
El primer caballo tiene la ventaja de que, si los microbios han surgido en algún lugar del Sistema Solar, podemos ser capaces de traerlos de vuelta a nuestro planeta, vivos o muertos. Tendríamos extraterrestres en la Tierra, una idea que emociona a los astrobiólogos.
El segundo –SETI– intenta descubrir la variedad más interesante de vida extraterrestre, es decir, aquella que es tecnológicamente avanzada. Pero una dificultad para las búsquedas SETI es que se necesita estar apuntando los telescopios en dirección de las señales mientras llegan directamente en dirección de nuestro planeta, ni antes ni después. Y allí tenemos un problema de sincronía.
Pero el tercer caballo es un competidor que no se ve obstaculizado por el inconveniente de la sincronía. Debemos considerar que la atmósfera de la Tierra tiene aproximadamente un 21% de oxígeno, una consecuencia de miles de millones de años de actividad fotosintética. El oxígeno es un gas liberado por la vida vegetal.
Lo bueno de esto es que la firma del oxígeno en el aire de la Tierra ha estado presente por unos 2.000 millones de años. Durante todo ese tiempo el oxígeno ha estado mostrando su existencia al espacio. Podría ser fácilmente detectado por cualquier civilización extraterrestre avanzada con buenos presupuestos para investigación astronómica, incluso desde grandes distancias. No existe el problema de sincronía, dado que la señal dura muchísimos años.
Esa es una buena razón para apostar por el caballo número 3, y Daniel Angerhausen, investigador del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, ha apostado por él. Angerhausen usó telescopios terrestres y espaciales para buscar las firmas espectrales no solo del oxígeno, sino también de otros “delatores” como el metano.
La manera obvia de hacerlo sería solo apuntar un telescopio hacia un exoplaneta y analizar la luz reflejada por dicho mundo. Este enfoque es demasiado obvio, pero extremadamente difícil debido a que muy pocos de estos planetas pueden ser observados directamente por los instrumentos existentes hoy.
La idea de Angerhausen es observar exoplanetas que pasan regularmente frente a sus estrellas. Cuando lo hacen, causan una ligera disminución de la luz estelar que percibimos. Esta es la técnica usada por el Telescopio Espacial Kepler para descubrir miles de planetas aún invisibles. Kepler detecta mini-eclipses que tienen lugar a cientos de años-luz de distancia.
El truco de Angerhausen es sustraer el espectro de una estrella cuando un planeta no está pasando por el frente o detrás de ella, del espectro tomado cuando sí se da esa situación. ¿Por qué? La mayor parte del tiempo lo que ve un telescopio es una combinación del brillo estelar y la luz reflejada por el planeta. Pero cuando el planeta se encuentra por delante o detrás de la estrella, solo se observa el brillo estelar. Al tomar la diferencia, se elimina la contribución de la estrella y queda el espectro de la atmósfera del planeta.
Es más fácil describirlo que hacerlo. Las estrellas son brillantes y los planetas tenues, así que las mediciones son muy difíciles. Usar un telescopio espacial evita los problemas creados por la agitada atmósfera de la Tierra. Pero los telescopios orbitales son generalmente pequeños y no existe posibilidad de cambiar sus instrumentos.
Debido a esto, Angerhausen intentó otra posibilidad; SOFIA, un telescopio con un espejo de 2,7 metros que viaja a bordo de un Boeing 747. Volando de noche a una gran altitud, este instrumento opera sobre el 90% de la incómoda atmósfera terrestre. Y cuando aterriza es posible cambiar la instrumentación o hacer otras mejoras.
Aun así, no hay indicios de biología extraterrestre.
No obstante, los telescopios más grandes no están en el espacio ni en la estratósfera, sino en las cimas de montañas. Angerhausen ha usado grandes telescopios terrestres y todavía no ha encontrado gases producidos por procesos biológicos en el aire de planetas lejanos, pero tiene una razón para seguir siendo optimista. Él confía en la incansable mejora de la tecnología de telescopios; una tendencia que puede ser proyectada décadas en el futuro con seguridad.
Así que, ¿qué significaría si se encuentra, por ejemplo, oxígeno junto a metano en la atmósfera de otro mundo? Claro, habría que comprobarlo cuidadosamente para asegurarse de que los gases fueran verdaderamente biogénicos. E incluso entonces, solo se puede decir que hay clorofila o su homólogo extraterrestre en ese planeta: en otras palabras, los extraterrestres podrían no ser más que “ingredientes de ensalada”.
Pero si otros mundos pueden hacer surgir lechugas o quizá solo algas, hay al menos alguna posibilidad de que pudieran convertirse en algo un poco más interesante. El caballo número tres puede ser el candidato menos conocido, pero también puede dar la sorpresa.

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