TECNOLOGÍA Y CIENCIA |
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Continuando nuestro recorrido semanal por las noticias de ciencia más recientes para estar al día, aprender y entretenernos, hoy nos centraremos en el apasionante y enigmático mundo del espacio que nos rodea. ¿Dónde está la materia que falta? Si os gusta la astronomía, desde luego una de las noticias más impactantes de las últimas semanas podría ser posiblemente la respuestas a una pregunta que lleva intrigando a la comunidad física y astronómica desde hace mucho tiempo, donde al parecer dos equipos de científicos trabajando separadamente, uno en la Universidad de Edimburgo y el otro en el Instituto de Astrofísica Espacial en Orsay, Francia, han encontrado una evidencia indirecta, pero convincente acerca de la mitad de la ‘materia perdida’ del universo. Sin duda uno de los problemas más apasionantes de la astronomía en los últimos tiempos es que al parecer falta por encontrar el 90% de la materia ordinaria del universo. Ahora puede que los astrónomos hayan detectado cerca de la mitad de este contenido perdido por primera vez, un descubrimiento que se lleva esperando hace mucho tiempo. El problema surgió inicialmente a causa de las mediciones de radiación que dejó el Big Bang, esto permitió a los científicos calcular cuánta materia existe en el universo y qué forma toma, así que se observo que aproximadamente el 5% de la masa en el universo se presenta en forma de materia ordinaria y el resto se debía explicar como materia y energía oscura. Ahora bien, la materia oscura nunca ha podido ser observada directamente y la naturaleza de esta supuesta energía oscura es un misterio. Los astrónomos han buscado todos los objetos observables en el cielo, es decir: estrellas, planetas o galaxias y solo han podido encontrar entre un 5% a un 10% de lo que debería haber. A esta materia ausente se le conoce como el “problema del barión perdido”, donde los bariones son partículas subatómicas ordinarias como protones y neutrones.
Entonces… ¿Dónde se ha metido toda esa materia que falta? Como ya sabemos el universo es enorme pero la distribución de las galaxias en el universo sigue un patrón similar a una red y los científicos han pensado que quizás estos bariones escurridizos podrían estar flotando en filamentos y láminas gaseosas difusas conectando grupos de galaxias en la red cósmica. Los cálculos sugieren que estos hilos de materia gaseosa, también conocidos como medio intergaláctico cálido o Whims, no podrían ser vistos por telescopios ordinarios de la Tierra, pero podrían absorber cantidades significativas de luz que lo atraviesan. Así que ambos equipos usaron enfoques similares para establecer la presencia de materia bariónica en el espacio entre las galaxias, pero en lugar de mirar el espacio entre un par de galaxias, miraron el espacio entre cada par de galaxias al mismo tiempo. Cada equipo usó datos sobre pares de galaxias y después de clasificar los pares de galaxias en función de su orientación relativa, los investigadores los apilaron para reforzar cualquier patrón débil que pudieran compartir. Luego al agregar cientos de miles de imágenes juntas, amplificaron la señal increíblemente débil de los filamentos, para hacerlas lo suficientemente brillantes como para detectarlas, descubriendo que no solo existen bariones, sino que podría haber tanta masa oscura como se predice teóricamente, así que es muy probable que estemos más cerca de lo que se piensa de solucionar uno de los grandes problemas de la cosmología. Confirmando las ondas gravitacionales anticipadas por Einstein Hace unos días conocimos a los ganadores del Premio Nobel de Física de este año: Rainier Weiss, Barry Barish y Kip Thorne. La razón fueron sus contribuciones decisivas al detector LIGO y la observación de ondas gravitacionales. Confirmándose como uno de los grandes eventos de la historia de la astronomía. Pues encajando con este galardón por primera vez, los astrónomos han observado tanto ondas gravitacionales como radiación electromagnética procedentes de un mismo suceso. Esto resultó posible gracias a la rápida reacción de las instalaciones de ESO (Observatorio Europeo Austral) y otras instalaciones internacionales.
Antes que nada debemos recordar un poquito que son las ondas gravitacionales: ondas que se producen en el tejido del espacio-tiempo, creadas por masas en movimiento, las cuales a mayor masa, mayor amplitud de estas ondas. Pues bien, la quinta detección de este tipo de ondas sucedió el pasado 17 de agosto cuando el detector LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) y el Interferómetro VIRGO detectaron una secuencia de ondas gravitacionales que fue bautizada como GW170817, dos segundos más tarde, los telescopios espaciales Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA e INTEGRAL (INTErnational Gamma Ray Astrophysics Laboratory) de la ESA, detectaron un breve estallido de rayos gamma (GRB) en la misma región del cielo, concretamente una zona austral con un área de unos 35 grados cuadrados que contiene varios millones de estrellas. Muchos telescopios a partir de ese momento en la zona del hemisferio adecuado comenzaron a explorar esa área del firmamento buscando nuevos eventos. Los Telescopios VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy), REM (Rapid Eye Mount), DECcam o VST (VLT Survey Telescope), se unieron a la búsqueda. En un momento dado la detección se produjo primero con el telescopio Swope en una zona muy próxima a la galaxia lenticular NGC 4993, mientras y casi al mismo tiempo, VISTA aportó información de la fuente en el infrarrojo, continuando luego los telescopios Pan-STARRS y Subaru en Hawai. A partir de ese momento telescopios, tanto de ESO como de sus colaboradores, observaron el objeto durante las siguiente. El VLT (Very Large Telescope), el NTT (New Technology Telescope), el VST (VLT Survey Telescopey otros 70 observatorios de todo el mundo, incluyendo telescopio espacial Hubble (NASA/ESA), también lo observaron. ¿Qué hacemos ahora con toda esta información? Tanto la fuente de ondas gravitacionales GW170817 y la galaxia NGC 4993 son equidistantes, concretamente unos 130 millones años luz de la Tierra, así que se trataba por tanto uno de los eventos de ondas gravitacionales y de explosión de rayos gamma más cercanos detectados hasta ahora y todo hacia pensar que la fuente era un sistema binario de estrellas de neutrones que habían llegado a fusionarse. Estos fenómenos en teoría generarían ondas gravitacionales más débiles que la fusión de agujeros negros y era la causa -probablemente- de las primeras cuatro detecciones de ondas gravitacionales y es justo la cercanía del evento lo que había hecho posible su detección. Para comprender bien que estaba sucediendo es importante comprender que son las estrellas de neutrones, pues son núcleos extraordinariamente densos de estrellas muy masivas (estas son en realidad los cadáveres de estrellas que han colapsado sobre sí mismas y por ello son extremadamente densas, hasta el punto que en su interior solo hay neutrones) y que colapsan tras explotar como supernovas. De hecho, son los objetos más densos del universo, aunque su masa es mucho más grande que la de nuestro Sol, su diámetro suele rondar tan solo los 25 km!
Cuando dos estrellas de neutrones comienzan a orbitar una alrededor de la otra, su fuerza gravitatoria hace que empiecen a acercarse cada vez más hasta que colisionan. Al orbitar dos de estas estrellas entre sí en lo que llamamos un sistema binario, donde pierden energía en forma de ondas gravitacionales, pero digamos que de forma más débil. Pero lo más interesante sucede cuando la masa del remanente de estas estrellas se transforma en energía y esto ocurre cuando chocan provocando un violento estallido de ondas gravitacionales. Y esto fue justo lo que sucedió con las detecciones del pasado 17 de agosto, donde todo indica según las teorías que a este tipo de eventos le sigue una explosión llamada kilonova. (El nombre hace referencia a que sucedería una explosión 1.000 veces más brillante que la de una nova). Al detectarse de manera casi paralela ondas gravitacionales y rayos gamma nos hace suponer que lo sucedido fue una kilonova nada menos. Lo mejor de todo esto radica en que el estudio de los datos de estas observaciones grupales, se acercar muchísimo a las predicciones teóricas y por fin se podría decir por primera vez que habríamos presenciado por primera vez un gran evento como este. El color de esta posible kilonova cambió de muy azul a muy rojo durante los siguientes días posteriores, convirtiéndose en el cambio más rápido observado en explosiones estelares. El estudio de los datos recogidos hace pensar que las estrellas de neutrones expulsaron durante la explosión cesio y telurio, elementos que coincidirían con los planteamientos teóricos. Con todo lo que os hemos contado, podemos decir que estamos ante un momento histórico de la astronomía, donde por primera vez se ha conseguido relacionar un evento de ondas gravitacionales con un estallido de ondas gamma, cosa que aunque os pueda sonar como “una más” dentro de la continua sucesión de descubrimientos os garantizamos que no lo es, sin duda alguna. El estudio de este fenomenal evento que logró captar por primera vez las ondas gravitacionales, así como los de rayos gama generados por la colisión de estas dos estrellas de neutrones, ha dado lugar a una cantidad de información, hallazgos y confirmación de teorías realmente espectacular como este último que os vamos a comentar para hacernos una idea Por un lado esta explosión a 130 millones de años luz no solo confirma las ondas gravitacionales que predijo Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad, sino que también demostraba que, gracias a ellas se produjeron elementos tales como el oro, platino, uranio y otros metales pesados. Hasta ahora los astrónomos lo suponían tan sólo en la teoría y gracias a esta kilonova pudieron corroborarlo con una observación directa por primera vez en la historia.
Este choque violento como ya os hemos contado libera una inmensa cantidad de neutrones que con las temperaturas extremas generadas por la colisión, bombardean a los átomos y forman elementos pesados, los cuales salen disparados y se dispersan en el gas de las galaxias, pasando a formar parte de las estrellas y los discos planetarios alrededor de las estrellas, donde más tarde se aparecerán los planetas. Por un lado los elementos más ligeros de la tabla periódica, como el hidrógeno o el helio, fueron creados durante el Big Bang, luego surgieron elementos más pesados, como el oxígeno o el carbono, como consecuencia de la fusión dentro del corazón de las estrellas. Luego, más tarde algunos elementos más pesados fueron creados por una supernova, la cual se produce cuando una estrella grande envejece, se queda sin combustible y colapsa en una implosión. Ahora bien, para crear elementos más pesados todavía, se necesitaba una explosión todavía más poderosa como la de dos estrellas de neutrones detectada en agosto. Gracias a los telescopios de infrarrojos que participaron en el seguimiento de este gran acontecimiento, los científicos analizaron la composición química de la colisión y encontraron que el chorro lanzado por el choque contenía elementos pesados recién formados, incluyendo oro, plata y platino. Ahora, LIGO, el laboratorio que detectó las primeras señales de la colisión, está en proceso de renovación y dentro de un año tendrá el doble de sensibilidad para observar el espacio. Los investigadores esperan que con las mejoras y todo lo aprendido hasta el momento, la detección de agujeros negros o estrellas de neutrones se volverán algo común en el futuro, incluso quizás objetos que ahora ni siquiera podemos imaginar…
Francisca Aguilar
Temas relacionados: Divulgación científica, Biomedicina Reconocimientos y más información sobre la obra gráfica ADVERTENCIA: En este foro, no se admitirán por ninguna razón el lenguaje soez y las descalificaciones de ningún tipo. Se valorará ante todo la buena educación y el rigor sobre el tema a tratar, así que nos enorgullece reconocer que rechazaremos cualquier comentario fuera de lugar.
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