jueves, 26 de junio de 2014

Unos misteriosos Rayos X intrigan a los astrónomos

Misteriosa señal en el cúmulo de galaxias de Perseo. Crédito: NASA
Gracias a los observatorios de alta energía de la ESA y de la NASA, los astrónomos han descubierto una prometedora pista que podría estar relacionada con uno de los ingredientes más enigmáticos de nuestro Universo: la materia oscura.

Aunque en principio la materia oscura es invisible, ya que no emite ni absorbe luz, se puede detectar a través de su influencia gravitatoria sobre el movimiento y la apariencia de otros objetos del Universo, como las estrellas o las galaxias.

Basándose en estas medidas indirectas, los astrónomos calculan que la materia oscura es el tipo de materia más abundante en el Universo – y aún así sigue siendo una gran desconocida.

Al estudiar los cúmulos de galaxias, las mayores estructuras cósmicas cohesionadas por gravedad, se puede haber encontrado una nueva pista.

Los cúmulos de galaxias están formados por cientos de galaxias y por una enorme cantidad de gas caliente que rellena el espacio entre ellas.


Sin embargo, al estudiar los efectos gravitatorios de estos cúmulos se ha descubierto que las galaxias y el gas apenas constituyen una quinta parte de su masa total – se piensa que el resto es materia oscura.

El gas, principalmente hidrógeno, alcanza temperaturas de más de 10 millones de grados Celsius, lo que provoca que emita rayos X. Las trazas de los otros elementos imprimen ‘líneas’ adicionales en su espectro, a determinadas longitudes de onda.

Al estudiar las observaciones de 73 cúmulos de galaxias realizadas con los telescopios espaciales XMM-Newton de la ESA y Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto una enigmática línea en el espectro a una longitud de onda en la que normalmente no había nada.

“Si esta extraña señal estuviese relacionada con un elemento químico conocido, debería haber dejado otras líneas en el espectro, a las longitudes de onda habituales, pero no hay nada más”, explica la Dra. Esra Bulbul del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, autora principal del artículo que presenta estas conclusiones.

“Tuvimos que buscar una explicación más allá del reino de la materia ordinaria”.

Los astrónomos piensan que esta enigmática emisión pudo haber sido provocada por el decaimiento de un tipo exótico de partícula subatómica conocida como ‘neutrino estéril’, predicha por la teoría pero que todavía no se ha detectado.

Los neutrinos ordinarios son partículas de muy baja masa que apenas interactúan con la materia, sólo a través de la fuerza nuclear débil o de la gravedad. Se piensa que los neutrinos estériles serían un tipo especial al que sólo afecta la gravedad, por lo que podrían ser uno de los componentes de la materia oscura.

“Si la interpretación de nuestras observaciones es correcta, al menos una parte de la materia oscura en los cúmulos de galaxias podría estar formada por neutrinos estériles”, comenta Bulbul.

Los cúmulos estudiados se encuentran a una distancia de entre cien millones de años luz y unos pocos miles de millones de años luz. La misteriosa señal fue detectada al combinar distintas observaciones de estos cúmulos, y en una imagen individual del Cúmulo de Perseo, una estructura masiva en nuestro vecindario cósmico.

Este descubrimiento podría tener grandes repercusiones, pero los investigadores prefieren ser cautos. Hará falta realizar nuevas observaciones de más cúmulos con telescopios de alta energía como XMM-Newton o Chandra para poder confirmar si realmente existe una conexión con la materia oscura.

“El descubrimiento de esta singular línea en el espectro de rayos X fue posible gracias al gran archivo de XMM-Newton y a la capacidad del observatorio para recoger rayos X a distintas longitudes de onda”, explica Norbert Schartel, Científico del Proyecto XMM-Newton para la ESA.

“Sería muy emocionante poder confirmar que XMM-Newton nos ha ayudado a encontrar la primera señal directa de la materia oscura”.

“Todavía falta mucho para llegar a ese punto, pero por el camino vamos a aprender mucho sobre el contenido de nuestro extravagante Universo”.



Enlace original: NASA.

6 comentarios:

  1. Hola Verónica.
    Estoy totalmente de acuerdo, en que vamos aprender muchas cosas por el camino, que lleva al conocimiento, de nuestro querido y maravillosos Universo, Y eso seguramente lo vamos hacer nosotros, unos seres extravagantes que habitan y forman parte del mismo Universo.
    Referente a las otras partes del artículo, les deseo mucha suerte. Seguramente nos queda mucho camino por recorrer y muchos descubrimientos “extravagantes” por encontrar y entender, antes de poder encontrar o tan solo entender la materia oscura.
    Nos quedan muchas cosas por entender. Tan solo hemos empezado a comprender pequeñas partes de lo que significa la gravedad, algo que ni somos ni capaces de detectar y que lo único que conocemos son dos leyes que nos proporcionan una cierta seguridad en la forma de realizar cálculos sobre los efectos que causa esa fuerza, pero que va mucho más allá de eso.
    Hay muchas preguntas que resolver, antes de entender lo que es la materia oscura. Tal vez el camino pase por re entender la Gravedad.
    Un saludo.
    Josep

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    1. Todavía estar por ver si se han detectado realmente las ondas gravitatorias, ya que hay dudas al respecto. Pronto lo sabremos con certeza. Tampoco debemos olvidar que el proyecto LISA está en marcha. Con estas sondas aprenderemos mucho más sobre la gravedad. Y los conocimientos que adquiramos tal vez nos ayuden a comprender mejor la misteriosa materia oscura.

      Un saludo!

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  2. Hola Verónica.
    Gracias por tu respuesta.
    LISA. , LIGO… y hasta el famoso experimento de Michelson y Morley, todos tienen una característica en común, todos ellos utilizan las ondas electromagnéticas, posiblemente todos ellos obtendrán el mismo resultado.
    El problema, no está en lo que no detectamos, está en la interpretación que hacemos, de los resultados obtenidos. Confiamos demasiado, que nuestra interpretación de la gravedad es totalmente correcta y en parte lo es, pero nos esconde algunos secretos más.
    Sí ya puede resultar difícil medir lo que no conocemos, peor aún es, si lo hacemos con un patrón de medidas, del cual algunas de las características que conocemos no son del todo ciertas y las que no conocemos determinan su carácter. Sí, es cierto que la velocidad de la luz, (diríamos en el vacío, pero eso seguramente no sea del todo cierto), es constante y que nada que posea masa puede viajar a esa velocidad. ¿Si preguntamos por qué es constante y exactamente esa velocidad y no otra cualquiera? No obtendremos respuesta. Hay que tener esa respuesta y entenderla, para poder entender y encontrar la materia oscura.
    El problema, estaba en cómo debemos reinterpretar la gravedad, sin modificarla en la parte que conocemos. Reconozco que Einstein lo encontró, pero no lo pudo interpretar correctamente debido a las circunstancias de su época y a no entender la correcta interpretación de algunos resultados obtenidos en su época.
    Es poco ético hacer estas afirmaciones, sin dar una buena respuesta, como tampoco seguramente lo sería, dar respuestas sin antes estar bien contrastadas.
    Me podríais ayudar a ponerme en contacto con algún equipo que se dedique a la investigación de la gravedad.
    Gracias.
    Un saludo.
    Josep

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    1. Podrías hecharle un vistazo a esta tésis:

      http://www.fis.puc.cl/~jalfaro/tesis/palma.pdf

      Un saludo!

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  3. Hola Verónica.
    El problema es más de fondo, que el que esta analizado en la tesis.
    No hay una gravedad para la Ley Universal de la Gravitación de Newton, diferente de la gravedad de la Relatividad General, ni para una Gravedad Cuántica. Hay sin embargo una relación de unidades y marcos diferentes unidos por unos nexos. Cada teoría es restringida a su marco y unidades.
    Debemos entender que las tres teorías, Ley Universal de la Gravitación, Relatividad General y la que sea o resulte como Gravedad Cuántica. En realidad son instrumentos que sirven para calcular los efectos producidos por una hipotética fuerza o aceleración a la que llamamos Gravedad.
    No debemos olvidar lo que Newton dijo sobre la gravedad. Él dijo que no hacia ninguna hipótesis sobre la Esencia de la propia Gravedad, solamente había creado un instrumento de cálculo, para poder calcular sus efectos
    Tenemos que entender las tres teorías como esos tipos de instrumentos. Si les preguntamos a las tres que es en esencia la Gravedad, no obtendremos una respuesta coherente, y no por ello dejan de funcionar como instrumentos de cálculo cada una en su respectivo marco.
    Para la Ley Universal de la Gravedad de Newton.
    La gravedad no deforma el espacio, que necesariamente tiene que ser continuo.
    La velocidad de la luz se entiende que es instantánea.
    Este es el marco de la de la Ley Universal de la Gravedad. Las velocidades en aquella época eran las que eran y la luz se entendía como se entendía.
    Con la llegada de la Relatividad Especial, se rompe el marco de la Ley Universal de la Gravedad. La velocidad de la luz, deja de ser instantánea y se transforma en una velocidad constante con un límite.
    Aparece la Relatividad General, y para ella el marco debe ser.
    La equivalencia entre masa y energía.
    La gravedad curva el espacio tiempo, pero necesariamente debe continuar siendo un espacio homogéneo e isótropo, con el tiempo homogéneo
    Y la velocidad de la luz es limitada, y por eso relativiza el movimiento y el tiempo en el espacio.
    No debemos olvidar que la Relatividad General en principio, era entendida para un Universo estacionario.
    En la época y el marco en el que está inscrita la Relatividad General, hay una velocidad máxima, la de la luz, y todas las demás velocidades son relativamente pequeñas comparadas con la velocidad de la luz, hasta el

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  4. momento que se entra en el mundo subatómico, donde podemos encontrar muchas velocidades próximas a la de la luz.
    Este es el límite del marco de la Relatividad General y la Mecánica Clásica
    El límite clásico de la teoría de la relatividad especial o general, donde el parámetro especial es la velocidad de la luz y su valor clásico es infinito: .
    El límite clásico de la mecánica cuántica, donde el parámetro especial es la constante de Planck y su valor clásico es 0: .
    La Mecánica Clásica podríamos decir que es determinista y este el punto donde suponemos que deja de funcionar y tenemos que sustituirla por la Mecánica Cuántica, otra maravillosa teoría donde aparentemente no encaja la Gravedad.
    Para la Mecánica Cuántica, intentar hoy por hoy definir un marco tal como lo entendemos en las teorías Clásicas, como comprenderás es casi imposible por no decir imposible.
    Pero el punto que nos interesa entender en este momento es el límite entre la Mecánica Clásica y la Mecánica Cuántica.
    En ese punto, donde parece que se termina, por decirlo de alguna manera, el universo determinista. Quiero introducir una Preposición totalmente determinista., modificada y adaptada a nuestra época.
    PREPOSICIÓN: DE “AQUILES” DE ZENÓN. DE ELEA.
    Toda teoría física, que pretenda servir para calcular sistemas físicos en movimiento o en reposo, en la cual en sus sistemas de cálculo, aparezca un infinito, conlleva en su interior, una incompatibilidad en sus unidades o en su estructura.
    Cuidado, no corras, piénsalo bien. Cuidado con la segunda Ley de Termodinámica.
    Esta Preposición, es como la hermana determinista Del Entrelazamiento Cuántico.
    En este Universo es imposible cargarse algo, como mucho lo podemos transformar, o dicho de otra forma reinterpretar para que encaje mejor.
    Este paso, es necesario para entender que la Relatividad General es una teoría restringida y que posee ciertas incompatibilidades en su estructura, igual que en su tiempo le sucedió a la Ley Universal de la Gravitación. Las dos teorías funcionan podríamos decir perfectamente en sus respectivos marcos.
    Esta es la llave que abre la puerta para entender la Velocidad de la Luz y la Gravedad, pero no como instrumentos de cálculo, si no en su propia esencia.
    Y aquí es donde comienza lo realmente bonito de la física. Donde no hay que cambiar una sola cosa, si no muchas para que no cambie nada.
    Un saludo.
    Josep

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