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Pequeños agujeros negros podrían crear materia oscura

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Los científicos siguen debatiendo el verdadero origen de la materia oscura, que es la encargada de que las galaxias permanezcan unidas. La pregunta que se hacen es si ésta materia esta hecha de partículas microscópicas o, por el contrario, de cuerpos macroscópicos.

Desde la perspectiva macroscópica, la materia oscura podría estar formada por agujeros negros muy pequeños que pudieron haberse creado en el universo temprano. Si esto es cierto, los astrónomos podrían detectar estos agujeros negros primordiales.

Pero lo más probable es que la materia oscura estaría formada por un nuevo tipo de partículas llamadas WIMP, las cuales interactuarían de forma muy débil con las fuerzas físicas que gobiernan las partículas a excepción de la gravedad, de tal suerte que la existencia de esta materia oscura solamente podría ser detectada indirectamente a partir de su efecto sobre la fuerza de gravedad (que es con la única fuerza con la que interacciona de manera más fuerte).

En este sentido, con la finalidad de detectar materia obscura, los científicos han utilizado una gran cantidad de aceleradores de partículas como el Fermi, el LHC (que se encuentra en Ginebra) y el Ice Cube (que está en la Antártida) y hasta el momento no se ha podido producir en los laboratorios.

Mediante estos aceleradores de partículas, se pretende saber cómo estos agujeros negros primordiales podrían ser candidatos potenciales de materia oscura. Hasta el momento, y utilizando el telescopio Kepler de la NASA, que se utiliza también para detectar planetas fuera del Sistema Solar, no se han podido detectar agujeros negros primordiales.

Durante 4 años, el investigador Kim Griest y sus colegas de la Universidad de California, han monitoreado aproximadamente 150,000 estrellas a una distancia de unos 3,200 años luz. Si un agujero negro primordial pasara en frente de una de estas estrellas, el astro pasaría a ser un poco más brillante de lo normal debido al afecto conocido como “lentes gravitacionales”, el cual fue descrito por Albert Einstein en su teoría de la Relatividad y el que hace referencia al hecho de que la luz tiende a curvarse cuando pasa enfrente de un objeto con gravedad.

Hasta el momento, con la tecnología actual, es difícil detectar estos pequeños agujeros negros que podrían tener el tamaño de la Tierra, pero se espera que en el año 2020, la Agencia Espacial Europea lance al espacio la nave Euclid, que se encargará de develar los misterios que aún existen sobre la aceleración del universo y la existencia de la energía y materia oscura.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy. 

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¿Es el bosón de Higgs la fuente de la energía oscura? Un nuevo estudio dice que sí

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Uno de los grandes misterios de la física de partículas y de la cosmología actual es saber por qué la energía oscura, que domina toda la energía del universo, tiene un valor que es de casi cero. Este valor es tan pequeño que probablemente tenga 120 órdenes de magnitud menos de lo que se esperaría en física fundamental. Este problema, llamado problema de la constante cosmológica, ha traído de cabeza a los científicos durante mucho tiempo.

Pero ahora, dos físicos reconocidos en el mundo, Lawrence Kauss de la Universidad Estatal de Arizona y James Dent de la Universidad de Louisiana, han sugerido que el recientemente descubierto Bosón de Higgs podría explicar algunos de los atributos de la enigmática energía oscura y podría ayudar a resolver el problema de la constante cosmológica,

Krauss y Dent exploran la posibilidad de una conexión entre la partícula de Higgs y una nueva partícula que podría estar asociada con lo que comúnmente se conoce como la Teoría de la Gran Unificación que posee una escala de, quizá, 16 órdenes de magnitud menor al tamaño de un protón, y en la que convergerían las 3 grandes fuerzas de la naturaleza (electromagnetismo, la fuerza nuclear débil y la fuerte) pero exceptuando a la gravedad. La unificación de estas tres fuerzas resultaría en la existencia en un nuevo campo que se añadiría al actual campo Higgs y que contribuiría como densidad de energía para el espacio vacío o para corregir la actual densidad de energía,

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El físico estaoduninde Lawrence Krauss, uno de los autores del estudio. /Crédito: hyeroglyph.edu

En este sentido, las actuales observaciones del universo muestran que se expande a una velocidad acelerada. Pero esta aceleración no puede ser producto únicamente de la presencia de materia, ya que poner energía en el espacio vacío produce una fuerza de gravedad repulsiva que es opuesta a la fuerza producida por la materia, incluyendo a la materia oscura que domina la masa de todas las galaxias, pero que no puede interactuar con la luz y de la que solamente se puede conocer su existencia por la influencia de su gravedad.

Debido a ese fenómeno, y debido a lo que actualmente podemos saber del universo, se piensa que la llamada energía oscura contribuye con más del 70 por ciento de toda la densidad de energía que hay en el universo. La materia observable solamente contribuye con el 5% y el restante 25% proviene de la materia oscura.

“Nuestra investigación hace progresos en uno de los aspectos de este problema. Ahora que se ha descubierto el Bosón de Higgs, abrimos una nueva puerta para analizar la física a escalas de energía mucho más altas, donde podríamos encontrar nuevos campos escalares que operarían en estas nuevas dimensiones”, afirma Lawrence Krauss.

“Lo que hemos demostrado es que donde se mezcla lo más simple, que está relacionado con las proporciones en las que opera la física electrodébil, y posiblemente también la fuerza de Gran Unificación, se produce energía en el vacío que corregiría el orden de magnitud o la cantidad de energía oscura existente.

En otras palabras: la teoría de Krause y su colega pretende comprender el origen de la energía y el autor afirma que su constructo teórico es solamente un paso en la dirección para comprender este misterio. Resolverlo significaría unificar todas las cuatro teorías sobre el Universo, algo así como el Santo Grial de la física.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy. 

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El efecto de mareas gravitatorias de las enanas blancas podrían producir las estrellas nova

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Físicos teóricos de la Universidad de Cornell podrían haber encontrado una nueva manera de explicar la formación de las estrellas nova que son astros que de forma inesperada se vuelven muy brillantes.

En el corazón de la teoría para explicar este fenómeno hay un par de viejas y densas estrellas llamadas enanas blancas, que orbitan una alrededor de la otra de forma tan cercana que sus fuerzas gravitacionales crean violentos maremotos de plasma que se despedazan cerca de la superficie de las estrellas. El fenómeno es lo que los investigadores han bautizado como una marea inducida nova.

Si la teoría es correcta, representaría un gran paso para la astrofísica, comentó uno de los investigadores principales, Jim Fuller, quien además dijo que “es un problema importante porque hay muchas enanas blancas que se encuentran en forma de estrellas binarias.

En este sentido, el tipo de enanas blancas que Fuller y Lai han estado investigando orbitan tan rápido que son capaces de dar una vuelta completa en menos de media hora. Debido a que las enanas blancas son tan densas, la fuerza gravitacional que generan es tan poderosa que es capaz de empujarlas una hacia la otra en una espiral que se va apretando cada vez más. La gravedad deforma de manera tan poderosa a ambas estrellas, que increíblemente dejan de tener la tradicional forma esférica para pasar a tener forma ovalada y la fricción causada por dicha fuerza también genera un calor tan enorme, que es muchísimo más fuerte que el del Sol.

Por otra parte, ambos investigadores han teorizado también en el sentido de que el calor generado es depositado en la pequeña capa de hidrógeno que rodea a una enana blanca. Este elemento químico tan sólo representa el 0.01 por ciento de la masa de una enana blanca. Y debido a que el hidrógeno es volátil, es capaz de generar una poderosa reacción nuclear producto de la fricción entre las dos estrellas. Tal reacción nuclear desencadena a su vez una serie de explosiones atómicas. Estas reacciones se aceleran hasta que todo el hidrógeno es quemado y lo que vemos de ese proceso de combustión es el destello de una nova.

Eventualmente las novas dejan de producir reacciones nucleares, pero las enanas blancas continúan orbitando en espiral una conjunto a la otra durante mucho tiempo.

Hay que decir que tomará algo de tiempo probar que la teoría es correcta, debido a que las enanas blancas son notoriamente oscuras y por lo tanto difíciles de ver. El efecto de mareas gravitatorias que se produce entre enanas blancas y que, por consiguiente, genera una explosión nova ocurre solamente una vez cada cada muchas décadas y dura muy pocos días, “por lo que tenemos que observar en el lugar correcto en el tiempo correcto y tener suerte de ver una”, afirmó Fuller.

La investigación ha aparecido publicada en el último número de la revista Astrophysical Journal Letters y los investigadores que la llevaron acabo han tenido el apoyo de la Fundación Nacional para la Ciencia de Estados Unidos y la NASA.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Physorg