Dossier cosmos – descubrimientos


AGUJERO NEGRO

– Científicos encuentran los primeros indicios de antimateria en el Universo

– Detectan un gran número de «partículas extrañas» cerca de la Tierra

– Captan un agujero negro que se despierta después de décadas para ‘comer’

– Investigadores descubren cómo se forman las galaxias espirales

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Científicos encuentran los primeros indicios de antimateria en el Universo

Por medio de un detector de partículas los expertos han encontrado antielectrones, elementos claves en la existencia de la antimateria.

03/04/2013 – Latercera

Un equipo de científicos de la Nasa han anunciado el día de hoy que un gran detector de partículas ha descubierto los primeros indicios de la existencia de la materia oscura, elemento que todavía no se ha logrado ver directamente.

El detector, llamado Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), se encuentra instalado en la Estación Espacial Internacional desde el 2011, y es capaz de medir partículas de rayos cósmicos en el espacio. Luego de detectar y estudiar estas partículas por más de un año, el AMS registró una señal que podría ser de la materia oscura, sustancia oculta que compone más del80% de la materia del universo.

Según los expertos, luego de más de un año de análisis, el AMS detectó alrededor de 400.000 antielectrones, las partículas elementales de la antimateria. La energía de estos antielectrones sugiere que podrían haber sido creados cuando las partículas de materia oscura colisionaron y se destruyeron entre sí.

De acuerdo a Samuel Tig, físico ganador de un Nobel, esperan obtener resultados más conclusivos en los próximos meses, pero este es un gran inicio. “En los próximos meses, el AMS nos podrá decir de manera concluyente si estosantielectrones son una señal de la materia oscura, o si tienen otro origen“, explicó.

“Es una novela detectivesca de ochenta años y nos acercamos al final” señaló por su parte el físico Michael Turner, quien formó parte de la investigación, “Es una pista tentadora y más resultados del AMS podrían finalizar este cuento”.

Según explican los expertos, una identificación de la composición de esta materiapodría abrir nuevas áreas de investigación, incluyendo la posibilidad deuniversos paralelos y otras dimensiones.

La materia oscura, la cual rodea las galaxias alrededor del universo, es invisible porque no refleja la luz. Su presencia se ha establecido por la gravedad que ejerce en los planetas y estrellas.

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Detectan un gran número de «partículas extrañas» cerca de la Tierra

JOSÉ MANUEL NIEVES / MADRID
Día 03/04/2013 –  ABC.es

Justo al lado de nuestro propio planeta, el espacio parece bullir debido a una gran cantidad de partículas de antimateria de alta energía

Investigadores del CERN, el gran centro europeo de física de partículas, acaban de anunciar durante un seminario los primeros resultados del detector AMS (Alpha Magnetic Spectometer), instalado en mayo de 2011 a bordo de la Estación Espacial Internacional y cuya misión principal es la de encontrar antimateria y materia oscura. Y resulta que, justo al lado de nuestro propio planeta, el espacio parece bullir debido a una gran cantidad de lo que parecen ser partículas de antimateria de alta energía. De hecho, muchas más de las que cabría esperar encontrar. Los investigadores, que publicarán estos resultados enPhysical Review Letters, creen que este exceso de positrones detectados (las antipartículas de los electrones) podrían ser en realidad señales que indicaran la presencia de materia oscura.

Sea como fuere, lo cierto es que, por ahora, los científicos no están seguros de cuál es la naturaleza de lo que han visto. Lo que sí tienen claro es que los resultados demuestran con creces la utilidad del detector AMS, uno de los experimentos de física más complejos y costosos jamás enviados al espacio. De hecho, y desde su privilegiada posición a 350 km. de altura, el AMS podría estar a punto de proporcionar la clave que permita explicar de qué está hecha la materia oscura.

En estos momentos, sin embargo, los responsables del experimento se afanan por comprender a qué se debe exactamente el exceso de positrones detectados cerca de la Tierra. Para Samuel Ting, uno de los «padres» del instrumento, podríamos estar ante un «nuevo tipo de fenómeno de la Física». Durante su intervención en el seminario del CERN, el físico afirmó que «este experimento es el primero que prueba en detalle la naturaleza de este exceso (en el número de positrones). Hemos observado muchos fenómenos nuevos y pronto, el origen de esos fenómenos será comprendido».

Podríamos estar a punto de conocer de qué está hecha la materia oscura

Desde que fue instalado a bordo de la estación espacial en mayo de 2011, el AMS ha detectado más de 30.000 millones de rayos cósmicos. Y ha calculado con gran detalle la proporción que existe entre los electrones y sus antipartículas, los positrones, lo que podría ser una forma de detectar la presencia de materia oscura. A caballo de los rayos cósmicos, que proceden de estrellas que explotan y otras fuentes muy energéticas y que bombardean continuamente la Tierra viajan, como se esperaaba, un gran número de electrones de alta energía. Pero los positrones deberían ser mucho más escasos de los que AMS ha conseguido detectar.

Aunque ambas constituyen un gran misterio para la Física actual, es necesario no confundir antimateria y materia oscura. La primera es la imagen especular de la materia ordinaria: cada partícula tiene, de hecho, su correspondiente antipartícula, que es exactamente igual a ella excepto por la carga eléctrica, que es la opuesta. Cuando una partícula ordinaria entra en contacto con su antipartícula (por ejemplo, un electrón con un positrón, o un protón con un antiprotón) ambas se aniquilan en una explosión de energía. Los modelos teóricos actuales nos dicen que durante el Big Bang se creó la misma cantidad de materia que de antimateria, pero todo lo que podemos observar hasta los confines del espacio está, aparentemente, hecho de materia. ¿Dónde está, pues, la antimateria que falta?

Por otra parte, la materia oscura tiene ese nombre precisamente porque no emite radiación (ni luminosa ni de otro tipo) y por lo tanto no podemos detectarla con los instrumentos actuales. Sabemos que existe por la acción gravitatoria que ejerce sobre la materia que sí podemos ver, y a partir de ahí se calcula su cantidad. Según los últimos datos de la misión Planck, publicados hace apenas unos días, la materia ordinaria, de la que están hechas las galaxias, las estrellas y los planetas, solo da cuenta del 4,9% del total de la masa del Universo. Del resto, un 26,8% es materia oscura y un 68,3 energía oscura, que podría ser la responsable del hecho de que el Universo se esté expandiendo cada vez más deprisa.

Pero volvamos a los positrones detectados por el AMS. Otros experimentos ya habían sugerido un exceso similar en el número de estas antipartículas, pero ninguno de ellos pudo corroborarlo con datos lo suficientemente fiables y, lo que es peor, hasta ahora nadie había podido aventurar lo que significan. «Los físicos teóricos -dijo Ting a sus colegas del CERN- tendrán ahora una excelente ocasión para jugar con estos nuevos datos».

«He invertido cerca de 18 años para producir estos resultados»

Los científicos creen que la materia oscura podría estar formada por un extraño tipo de partículas a las que llaman WIMPs (weakly interacting massive particles o partículas masivas de interacción débil). Cuando dos WIMPs chocan, se destruyen mutuamente y sólo dejan tras de sí una pareja de partículas, un electrón y un positrón. La masa de estas dos partículas depende de la que tuvieran los WIMPS originales y de su energía en el momento de la colisión. Por eso, encontrar positrones en un determinado rengo de energía podría ser una señal de esas aniquilaciones de partículas de materia oscura y, por lo tanto, delatar su esquiva presencia en la región del Universo que nosotros ocupamos.

El problema, por supuesto, es que los positrones también pueden proceder de otras fuentes, como los púlsares, que los expulsarían en todas direcciones debido a su rápida rotación. Desde un punto de vista puramente matemático no debería de existir ningún positrón, porque todos tendrían que haberse aniquilado con sus correspondientes partículas de materia ordinaria tras el Big Bang. Pero los datos son tozudos, y demuestran que, contra tóda lógica, están ahí, y en un número muy superior al que cabría esperar. Ahora, los investigadores esperan que los nuevos datos del AMS ayuden a encontrar una respuesta.

Fueron necesarias varias décadas de lucha para convencer a la NASA de la necesidad del AMS. Y casi veinte años de investigación y trabajo para diseñar, construir y llevar finalmente el AMS a la estación espacial. El detector es el instrumento científico más preciso y sofisticado jamás enviado al espacio y su coste se acerca a los 2.000 millones de dólares. Pesa siete toneladas y funciona de un modo parecido a los aceleradores de partículas del CERN, con una serie de magnetos enfriados criogénicamente y que capturan las partículas procedentes del espacio. La forma en que esas partículas curvan su trayectoria revela su carga y también su naturaleza. Gracias a los nuevos datos, la Física podría estar a punto de resolver algunos de los misterios sobre la composición y evolución del Universo en que vivimos.

«Recuerden -dijo Ting a sus colegas- que he invertido cerca de 18 años para producir estos resultados».

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A 47 MILLONES DE AÑOS LUZ

Captan un agujero negro que se despierta después de décadas para ‘comer’

AGUJERO NEGRO

Foto: ESA

MADRID, 2 Abr. (EUROPA PRESS) –

   Un equipo internacional de científicos ha observado cómo un agujero negro se despertó de un letargo de décadas para alimentarse de un objeto de masa baja, aunque no se sabe si se trata de una estrella enana marrón o un planeta gigante, que pasaba ‘demasiado’ cerca.

   Se trata de un agujero negro en la galaxia NGC 4845, a 47 millones de años luz de distancia de la Tierra. Se ha podido observar gracias al telescopio XMM-Newton del Observatorio Espacial Integral de la Agencia Espacial Europea (ESA), el Swift de la NASA y el telescopio de rayos X MAXI de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA).

Según han explicado los autores del trabajo, publicado en ‘Astronomy & Astrophysics’, estaban estudiando una galaxia diferente cuando notaron una brillante llamarada de rayos X proveniente de otra ubicación en el mismo campo de visión. Fue entonces cuando, usando XMM-Newton, se estableció el origen de ese brillo en NGC 4845, una galaxia en la que nunca antes se había detectado altas energías.

“La observación fue completamente inesperada, ya que era una galaxia que ha estado tranquila durante, al menos, 20-30 años”, ha explicado uno de los investigadores, Marek Nikolajuk.

Mediante el análisis de las características de la erupción, los astrónomos pudieron determinar que la emisión provenía de un halo de materia alrededor del agujero negro central de la galaxia, que desgarró un objeto de entre 14 y 30 masas de Júpiter y lo engulló. Este rango de tamaño se corresponde con las enanas marrones, objetos subestelares que no son lo suficientemente masivas para fusionar hidrógeno en su núcleo y encenderse como estrellas.

Sin embargo, los autores señalan que podría haber tenido una masa aún más baja, sólo un par de veces la de Júpiter, situándose en el rango de los planetas gaseosos gigantes. Por su parte, el agujero negro en el centro de NGC 4845 se estima que tiene una masa de alrededor de 300.000 veces la del Sol.

Estudios recientes han sugerido que la libre flotación de masa planetaria, de objetos de este tipo, se puede producir en grandes cantidades en las galaxias. Serían objetos expulsados de sus sistemas solares padres por las interacciones gravitacionales.

“Esta es la primera vez que hemos visto la interrupción de un objeto subestelar por un agujero negro”, ha añadido otro de los autores, Roland Walter. El investigador ha explicado que se estima que “sólo las capas exteriores del objeto fueron devoradas por el agujero negro, lo que asciende a cerca del 10 por ciento de la masa total del cuerpo. Mientras, su núcleo, más denso, se ha quedado en órbita alrededor del agujero negro.

Los expertos han señalado que se espera un evento como este en el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, tal vez este año. Si bien no hay enanas marrones o planetas en el ‘menú’ en esta ocasión. Los científicos han explicado que una nube de gas compacto, que asciende a unas pocas veces la masa terrestre, se ha visto en espiral hacia el agujero negro y se prevé que llegue su destino en breve.

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Investigadores descubren cómo se forman las galaxias espirales

Por medio de simulaciones por computador, los científicos lograron descifrar el proceso de formación de nuestra galaxia y sus brazos en espiral.

03/04/2013 – Latercera
© NASA/ESA/Hubble Heritage Team.

Nuevas simulaciones por computador han demostrado cómo las galaxias espiralcomo La Vía Láctea forman y mantienen sus brazos.

Las galaxias espiral son comunes en el universo. Los expertos calculan que el 70% de nuestras galaxias vecinas son en forman de espiral, planas y con discos rotativos con brazos de estrella, gas y polvo espacial curvándose hacia su centro.

Los investigadores han debatido por mucho tiempo si es que los brazos de este tipo de galaxia van y vienen con el tiempo, o si el material del que están hechos provoca que quede “fijo” por los efectos de la gravedad.

Para resolver esta interrogante, un equipo de científicos de la Universidad de Wisconsin utilizó un poderoso software para simular la formación de galaxias y seguir hasta 100 millones de partículas estelares hipotéticas siendo afectadas por la gravedad y por otras fuerzas astrofísicas. La simulación permitió a los investigadores crear una animación de la evolución de una galaxia espiral y así ver la formación de sus brazos.

“Logramos demostrar por primera vez que los brazos en espiral no son una característica transitoria, como había sido señalado hace décadas” señalóElena D’Oghia, astrofísica de la universidad.

El equipo de científicos descubrió que las grandes nubes moleculares muchas veces están a cargo de crear estrellas, y pueden iniciar la formación de los brazos de la espiral. De acuerdo a los investigadores, estas nubes puede ayudar a mantener los brazos de una espiral de manera indefinida.

“Las teorías anteriores señalaban que los brazos desaparecían si estas nubes eran removidas, pero ahora podemos ver que una vez formados, los brazos se auto-preservan, incluso si las perturbaciones de nube son removidas” señaló D’Oghia. “También indica que una vez que los brazos han sido formados por medio de estas nubes, pueden existir por mucho más tiempo de lo pensado gracias a la gravedad, incluso en los extremos cuando las nubes ya no están”.

Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista The Astrophysical Journal.

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