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Confirman que el universo se expandió hace millones de años

BICEP2 sunset

Hace unos 14,000 millones de años el universo que habitamos irrumpió en la existencia a partir de un evento extraordinario llamado Big Bang.

Esto viene a colación porque, esta semana, investigadores del observatorio BICEP2, que se encuentra en la Antártida, anunciaron la primera evidencia de la llamada inflación del universo, un periodo en el que éste se expandió de forma precipitada en cuestión de segundos y a una velocidad más rápida que la de la luz.

Los datos obtenidos por este telescopio también dan cuenta, comprueban, la existencia de las ondas de gravedad, las cuales fueron propuestas por Albert Einstein en su teoría General de la Relatividad en 1915. Estas ondas han sido descritas como los primeros tremores de la Gran Explosión.

Finalmente, la información recabada confirma la profunda conexión entre la mecánica cuántica y la Teoría de la Relatividad, ya que ambas teorías parecen coincidir en el momento mismo en el que nació el Universo.

Early Universe

Esta imagen, que fue tomada por el observatorio BICEP2 que está en la Antártida, muestra fluctuaciones de temperatura, indicada por variaciones en el color, en la Radiación de Fondo de Microondas. La polarización de la radiación se muestra con líneas o flechas que apuntan a diferentes posiciones. Los cambios en un tipo particular de polarización, indicada aquí, es producto de los efectos que tuvieron las ondas de gravedad en aquellos primeros instantes.

Para muchos de los investigadores que participaron en este descubrimiento, el hecho de detectar estas señales provenientes de la radiación de fondo de microondas es uno de los más importantes objetivos de la cosmología actual.

Hay que mencionar también que los resultados de este estudio han sido posibles gracias a las observaciones realizadas por el telescopio BICEP2 de la Radiación de Fondo de Microondas, que es la luz que ha dejado esta Gran Explosión, donde pequeñas fluctuaciones de esta radiación les otorga a los astrónomos importantes pistas sobre las condiciones que prevalecían en estos primeros instantes.

Por ejemplo, pequeñas diferencias en temperatura a lo largo del cielo muestra partes donde el universo es más denso que en otras. En las partes más densas hubo la suficiente condensación para formar cúmulos de galaxias.

Debido a que la radiación de fondo de microondas es una forma de luz, exhibe las mismas propiedades de ésta, incluyendo el fenómeno de la polarización el cual se manifiesta también en la Tierra cuando la luz es dispersada por la atmósfera. En el espacio, la radiación de fondo es dispersada por los átomos y electrones.

Por otro lado, las ondas de gravedad tienden a estrujar el espacio mientras viajan. Y este estrujamiento o presión produce un patrón específico en la radiación de fondo. En este sentido, las ondas de gravedad tienen una tendencia hacia la izquierda o la derecha, tal y como lo hace la luz.

“El patrón de modo B que pudimos observar es una huella única de la existencia de las ondas gravedad por seguir ese patrón de ir a la izquierda o la derecha”, afirma Chao-Lin Kuo, uno de los co autores del estudio.

En conclusión podemos afirmar que este importantísimo descubrimiento no solamente demuestra que existen las ondas de gravedad, sino que, además, y tal vez esto sea lo más importante, que el universo surgió a partir de una Gran Explosión a partir del cual se formó toda la materia que conocemos.

Eso sí, aún quedan muchas preguntas por responder como: ¿Qué fue aquello que impulsó o activó la Gran Explosión? ¿Por qué las partículas viajaban más rápido que la luz y después dejaron de hacerlo? ¿Cómo es que, a partir de este evento se, se crearon la materia y la energía oscura?, etc.

En el siguiente vídeo se puede apreciar la reacción del físico Andrei Linde, uno de los teóricos del universo inflacionario, ante la confirmación de que sí hubo una gran explosión:

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Phys.org

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La prueba definitiva de la existencia de las ondas de gravedad es inminente

andromeda_hd_by_2curiouz-d48f9keDespués de casi 100 años de que Albert Einstein predijera por prima vez la existencia de las ondas de gravedad, una red de observatorios que se dedica a medir estas ondas está muy cerca de detectar lo que podría ser un nuevo y gran descubrimiento en nuestro universo: las ondas de gravedad, las cuales son ondulaciones u olas generadas en el espacio por eventos cósmicos de gran magnitud como la colisión de estrellas, los agujeros negros y las explosiones de supernovas, que contienen una gran cantidad de energía que viaja a la velocidad de la luz.

David Blair es profesor de la Universidad del Oeste de Australia y encabeza a un gran equipo de científicos que recientemente han anunciado la puesta en marcha de una nueva técnica llamada “estrujar lo cuántico” que permite a los detectores de ondas de gravedad incrementar su sensibilidad.

“Ésta es la primera vez que la barrera de medición cuántica ha sido rota a través de un detector de ondas de gravedad”, afirma el profesor Blair. “Esto es similar a romper la barrera del sonido: algunas personas pensaron en su momento que sería imposible. Romper estas barrera probó que los vuelos supersónicos eran posibles y hoy sabemos que, en realidad, esto ya no es una barrera”.

“Esta nueva demostración abre nuevas posibilidades para crear detectores cada vez más sensibles”.

Con la nueva técnica de “estrujar lo cuántico”, los físicos serán capaces de detectar fuentes más distantes.

Actualmente los detectores de ondas de gravedad han sido probados y podemos decir que son los instrumentos más sensibles para detectar este tipo de ondas jamás creados, ya que pueden medir el movimiento a una escala realmente increíble: en atómetros que es un millón de un millón de un millón de un metro. Los movimientos que detectan son minúsculos y pueden ser comparados con el hecho de medir el movimiento de un protón.

Gracias a las nuevas técnicas los físicos podrán llegar a mayores niveles de sensibilidad. Esto permitirá a la humanidad, por primera vez, “escuchar” estas ondas de gravedad  que permean todo el universo y que se mueven constantemente a la velocidad de la luz.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Ondas gravitatorias de agujeros negros agonizantes revelan nuevos secretos

Imagen artística del agujero negro supermasivo Sagitario A que, según los astrónomos, reside en el centro de la Vía Láctea / http://www.wikipedia.org

Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo donde la gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar y muchos de los que viven en solitario, ni siquiera son capaces de emitir radiación. Sin embargo, los agujeros negros que se deforman producto del choque con otros agujeros o con estrellas, sí que son capaces de emitir un nuevo tipo de radiación llamada ondas de gravedad, las cuales son muy difíciles de detectar y que Albert Einstein predijo hace ya más de un siglo.

En los últimos años, se han construidos varios interferómetros láser que miden varios kilómetros de longitud y que han sido construidos en Estados Unidos, Europa, Japón e India, con la finalidad de detectar tan esquivas ondas que provienen de las colisiones de agujeros negros y otros eventos cósmicos. Dichos interferómetros son tan sensibles a las ondas de gravedad que pueden ser comparados con los micrófonos que se utilizan para detectar ondas de sonido.

Hay que hacer notar que dos agujeros negros orbitando uno alrededor de otro emiten ondas de gravedad y al mismo tiempo pierden energía; eventualmente llegan a chocar para producir un agujero negro más grande que inicialmente está altamente deformado. Ahora bien: las ondas de gravedad de un agujero negro deformado florecen no solamente en un solo tono sino en varios, y es un fenómeno que podría ser equiparado  con los tonos que produce una campana, los cuales agonizan y pierden fuerza luego de ser propagados por el medio ambiente (en el caso de las ondas de los agujeros negros, a través del espacio).

Pero ahora, científicos de la Universidad de Cardiff han descubierto una nueva propiedad de los agujeros negros: que sus tonos podrían revelar el “crash” cósmico que los producen.

En este sentido, la frecuencia y la velocidad en que cada tono decae, depende solamente de dos parámetros que caracterizan a un agujero negro: su masa y con qué tanta rapidez gira.

Imagen aérea del Observatorio por Interferometría Láser en Hanford Estados, Unidos / http://www.sciencedaily.com

Y  lo que hicieron Ionnis Kamaretsos, Mark Hannam y B. Sathyaprakash de la Universidad de Cardiff fue realizar un gran número de simulaciones por computadora de un par de agujeros negros que chocaban, encontrando que estos diferentes tonos nos dicen muchas otras cosas. Y como lo explica Kamaretsos: “comparando la fuerza de los diferentes tonos, es posible no solamente aprender sobre las propiedades del gran agujero negro que se forma, sino también sobre las propiedades de los dos agujeros negros que tomaron parte en el choque”. También apunta: “es excitante poder observar cómo los los detalles de la colisión emergen y están impresos en las ondas del agujero negro final. Y si la teoría General de la Relatividad es correcta, podremos ser capaces de poner en claro de una vez por todas cómo los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias le han dado forma a la evolución galáctica”.

Por otro lado, Mark Hannam, otro de los investigadores, ha dicho que “nunca imaginamos que sería posible pesar dos agujeros negros después de haber colisionado y emergido. Incluso podríamos utilizar estos resultados para probar la Teoría General de la Relatividad de Einstein, ya que podríamos comparar las ondas que observamos de los dos agujeros negros que colisionaron con aquellas ondas que produce el agujero final, y poder revisar así si son consistentes”.

También opina al respecto el profesor B. Sathyaprakash: “Es bastante notable. Como en cualquier investigación nueva, nuestro descubrimiento abre interrogantes como por ejemplo: ¿Con qué precisión podemos medir los parámetros del sistema binario progenitor?”

En definitiva, esta investigación abre un nuevo camino para el estudio de las propiedades del sistema binario de hoyos negros que produjeron el agujero negro final. Sistema binario que, desafortunadamente, ya no es visible para un detector de ondas gravitatorias. En este sentido, los futuros detectores de estas ondas deben de ser capaces de estudiar agujeros negros mucho más grandes y pesados de lo que hasta ahora ha sido posible.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia:  The Daily Galaxy.