SE ENCONTRÓ EL PRIMER TIPO DE MOLÉCULA DEL UNIVERSO

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Los científicos han anunciado que el primer tipo de molécula que se formó en el universo se detectó en el espacio por primera vez, después de décadas de búsqueda. 

Un artículo sobre el descubrimiento fue publicado el 17 de abril de 2019 en la revista Nature, revisada por pares.

La molécula, el hidruro de helio, o HeH+, se formó justo después del Big Bang hace casi 14 mil millones de años, según científicos del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Alemania.

Los investigadores descubrieron la firma de la molécula en nuestra propia galaxia Vía Láctea utilizando el observatorio SOFIA aerotransportador de la NASA, mientras el avión volaba por encima de la superficie de la Tierra y apuntaba sus instrumentos hacia el espacio.

SOFIA (Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy - Observatorio Estratosférico para la Astronomía Infrarroja) se eleva sobre las montañas nevadas de Sierra Nevada con la puerta de su telescopio abierta durante un vuelo de prueba. SOFIA es un avión Boeing 747SP modificado. Imagen a través de la NASA / Jim Ross .

Cuando el universo aún era muy joven, solo existían unos pocos tipos de átomos, principalmente helio e hidrógeno. Los científicos creen que alrededor de 100,000 años después del Big Bang, el helio y el hidrógeno se combinaron para crear una molécula por primera vez. Los científicos han inferido que el hidruro de helio fue esta primera molécula primordial. El problema, sin embargo, es que los científicos no pudieron encontrar hidruro de helio en el espacio. Rolf Guesten, del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, es el autor principal del artículo. Guesten dijo en un comunicado :

La falta de evidencia de la existencia misma de hidruro de helio en el espacio interestelar fue un dilema para la astronomía durante décadas.

SOFIA encontró hidruro de helio moderno en una nebulosa planetaria , un remanente de lo que alguna vez fue una estrella parecida al sol. Ubicada a 3.000 años luz de distancia, cerca de la constelación de Cygnus, la nebulosa, llamada NGC 7027 , tiene condiciones que permiten que se forme esta misteriosa molécula.Harold Yorke es director del SOFIA Science Center, en Silicon Valley, California. Yorke dijo en un comunicado:"Esta molécula estaba al acecho, pero necesitábamos los instrumentos adecuados para hacer las observaciones en la posición correcta, y SOFIA pudo hacerlo perfectamente".

Imagen de la nebulosa planetaria NGC 7027 con ilustración de moléculas de hidruro de helio. En esta nebulosa planetaria, SOFIA detectó hidruro de helio, una combinación de helio (rojo) e hidrógeno (azul), que fue el primer tipo de molécula que se formó en el universo temprano. Esta es la primera vez que se encuentra hidruro de helio en el universo moderno. Imagen a través de NASA / ESA / Procesamiento de Hubble: Judy Schmidt.

El hidruro de helio es una molécula delicada, dicen los investigadores. Esto se debe a que el helio en sí mismo es un gas noble , por lo que es muy poco probable que se combine con cualquier otro tipo de átomo. Pero en 1925, los científicos pudieron crear la molécula en un laboratorio al convencer al helio para que compartiera uno de sus electrones con un ion hidrógeno.

Luego, a fines de la década de 1970, los científicos que estudian la nebulosa planetaria llamada NGC 7027 pensaron que este ambiente podría ser el adecuado para formar hidruro de helio. Pero sus observaciones no fueron concluyentes. Y aunque las investigaciones posteriores indicaron que podría estar allí, los telescopios espaciales utilizados no tenían la tecnología para detectar la señal de hidruro de helio de todas las demás moléculas de la nebulosa.

En 2016, los científicos recurrieron a SOFIA. El avión, que vuela hasta 45,000 pies (13,700 metros) para hacer observaciones sobre la atmósfera de la Tierra, tiene un beneficio que los telescopios espaciales no tienen: regresa después de cada vuelo. Eso significa que los científicos pueden cambiar los instrumentos e instalar la última tecnología. Una reciente actualización a uno de los instrumentos de SOFIA agregó el canal específico para hidruro de helio que los telescopios anteriores no tenían. El instrumento funciona como un receptor de radio. Los científicos sintonizan con la frecuencia de la molécula que están buscando, similar a sintonizar una radio FM a la estación correcta.

Guesten estaba a bordo de SOFIA cuando la señal de hidruro de helio finalmente llegó fuerte y clara. El dijo :

“Fue tan emocionante estar allí, viendo hidruro de helio por primera vez en los datos. Esto trae una larga búsqueda a un final feliz y elimina las dudas sobre nuestra comprensión de la química subyacente del universo primitivo”

Conclusión: Por primera vez, los científicos han detectado la señal del primer tipo de molécula que se formó en el universo, el hidruro de helio, en el espacio

Fuente: Detección astrofísica del ion hidruro de helio HeH +.a travez de NASA

Fuente: Earth Sky Publicado por Eleanor Imster en el ESPACIO

24 de abril de 2019

Traducción libre de Soca

EL UNIVERSO Y SU EVENTUAL EXPANSIÓN OSCILANTE

La imagen muestra el concepto del artista de un universo oscilante o 'sonar'. Crédito Imagen: NASA, Universidad del Sur de Mississippi 

Dos físicos de la Universidad del Sur de Mississippi - Lawrence Mead y Harry Ringermacher – anunciaron  hoy 26 de junio de 2015 de que nuestro universo podría no solamente estar en expansión hacia el exterior desde el Big Bang, sino que también sea oscilante o "timbre "al mismo tiempo. The Astronomical Journal publicó el documento en el mes de abril.

Como muchos saben, los científicos creen hoy que nuestro universo - todo el espacio, el tiempo y la materia - comenzó con el Big Bang hace unos 13,8 mil millones de años. Desde entonces, el universo se ha expandido al tamaño que es hoy. Sin embargo, el universo en su conjunto tiene su propia gravedad, con la que trata de sacar toda la materia - todas las estrellas, el gas, las galaxias y la misteriosa materia oscura - de nuevo juntos. Esta fuerza gravitacional interna frena la expansión del universo. 

Mead dijo en un comunicado en Southern Miss: “EL nuevo hallazgo sugiere que el universo se ha ralentizado y acelerado, no sólo una vez, sino 7 veces en los últimos 13,8 mil millones de años, en emular el  promedio - la materia oscura en el proceso. El sonido ha estado decayendo y ahora es muy pequeño, es  como golpear un vaso de cristal y oírlo sonar bajo”.

Ringermacher y Mead dijeron que han decidido que “Esta oscilación no es un onda en movimiento a través del universo, tal como una onda gravitacional, sino más bien se trata de una 'onda' del universo ese es lo que el universo, en su conjunto, está haciendo”.

Ilustración que muestra una comparación artística del actual  universo  sin oscilación con la imagen superior. Crédito: NASA.

Leer más: http://bit.ly/1e8KqgL y Ringermacher 

Fuente: Fantastique Cosmique

INVESTIGADORES DICEN QUE LA GRAVEDAD PUEDE HABER SALVADO EL UNIVERSO DESPUÉS DEL BIG BANG

Imagen: Línea del Tiempo del Universo. Crédito: NASA WMAP equipo/Ciencia

Una nueva investigación efectuada por un equipo de físicos europeos, podría explicar por qué el Universo no se derrumbó inmediatamente después de la Gran Explosión (Big Bang).

Los estudios de la partícula de Higgs - descubiertas en el CERN en 2012 y responsable de dar masa a todas las partículas - sugieren que la producción de partículas de Higgs durante la expansión acelerada del universo temprano (inflación) debería haber dado lugar a la inestabilidad y al colapso.

Los científicos han estado tratando de averiguar por qué esto no ocurrió, lo que les lleva a las teorías de que debe haber alguna nueva física que ayudará a explicar los orígenes del universo la cual aún no ha sido descubierta. 

Los físicos del Imperial College de Londres, y las universidades de Copenhague y Helsinki, sin embargo, creen que hay una explicación mucho más simple.

La Revista Physical Review Letters, ha publicado el nuevo estudio presentado por el equipo de físicos europeos, que describe cómo la curvatura del espacio-tiempo - en efecto, la gravedad - proporciona la estabilidad necesaria mediante el cual el universo sobrevive la expansión en ese temprano período. El equipo investigó la interacción entre las partículas de Higgs y la gravedad, teniendo en cuenta la forma en que podría variar con la energía.

Ellos muestran que incluso una pequeña interacción habría sido suficiente para estabilizar el universo contra el decaimiento. 

"El Modelo Estándar de la física de partículas, que los científicos utilizan para explicar las partículas elementales y sus interacciones, hasta el momento no ha proporcionado una respuesta de por qué el universo no se derrumbó tras el Big Bang", explica el profesor Arttu Rajantie, del Departamento de Física de la Imperial College de Londres. "Nuestra investigación explora el último parámetro desconocido en el Modelo Estándar -. La interacción entre la partícula de Higgs y la gravedad.  Este parámetro no se puede medir en los experimentos con aceleradores de partículas, pero tiene un gran efecto en la inestabilidad del Higgs durante la inflación Incluso un valor relativamente pequeño es suficiente para explicar la supervivencia del universo sin ninguna nueva física! "

El equipo planea continuar su investigación con observaciones cosmológicas con el propósito de ver esta interacción con más detalle y explicar el efecto que habría tenido en el desarrollo desde el principio del universo . En particular, se utilizarán los datos de las actuales y futuras misiones de la Agencia Espacial Europea que miden la radiación del Fondo Cósmico de Microondas y de las Ondas Gravitacionales.

"Nuestro objetivo es medir la interacción entre la gravedad y el campo de Higgs utilizando datos cosmológicos", dice el profesor Rajantie. "Si somos capaces de hacer eso, habremos suministrado el último número desconocido en el Modelo Estándar de la física de partículas y estar más cerca de responder a las preguntas fundamentales acerca de cómo todos estamos aquí”.

El trabajo investigativo: “Spacetime Curvature ans the Higgs stability During Inflation”  se encuentra en Physical Review Letters , publicado en línea el 17 de noviembre 2014 - journals.aps.org/prl/abstract/... ysRevLett.113.211102; y en Arxiv :arxiv.org/abs/1407.3141

Fuente: Physics Org / 

LA INFLACIÓN CÓSMICA

Crédito de la ilustración: Sandbox Studio, Chicago

La teoría dice que una fracción de segundo después del Big Bang (unos 13.800 millones de años antes del presente),   a los 10-34 de segundo (diez millonésimos de una trillonésima de una trillonésima de segundo),  el universo creció en forma exponencial empezando a “inflarse” a una tasa que amplia de tal manera pequeñas fluctuaciones, las cuales se estiran en lo que serán las semillas de galaxias enteras, fue la Era Inflacionaria que termina a los 10-33 de segundo.

Nuestro universo probablemente nunca creció tan rápidamente como lo hizo en ése periodo, es como si un área del tamaño de un átomo pasara de pronto al tamaño de un pomelo.

Los científicos creen que esta expansión fue impulsada por la energía potencial del campo de inflación, un nuevo campo que apareció justo después del Big Bang.

El apoyo a la Teoría Inflacionaria, viene del CMB (Cosmic Microwave Background o Fondo Cósmico de Microondas en español), un patrón de luz liberada cuando el universo temprano se había enfriado lo suficiente para permitir que las partículas viajaran libremente a través de él.

Aunque casi uniforme, el CMB contiene ondas. Los investigadores creen que estas fueron causadas por las fluctuaciones cuánticas diminutas, las cuales se amplificaron en gran escala por la inflación cósmica.

La inflación cósmica es estudiada mediante los experimentos en telescopios, como igualmente en el satélite Planck y el BICEP2 ubicado en el polo sur; estos experimentos miden los elementos de la CMB en busca de las huellas de la inflación.

Cuando terminó la inflación, la expansión del universo comenzó a disminuir; pero entonces otra influencia apareció, empujando todo de nuevo a un ritmo acelerado. 

Los científicos piensan que esta influencia es la energía oscura.

Fuente: Symmetry 24.10.2014

ECOS DEL "BIG BANG" - BICEP2

Observatorio BICEP2 en el Polo Sur. crédito:ESA

Los científicos están cada vez más cerca que nunca a la comprensión de los orígenes del Universo. Por primera vez, ellos vislumbran lo que hay detrás del anuncio que hizo en relación al  "Big Bang" el Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization – BICEP2 [Imágenes y antecedentes de la Polarización Cosmica Extragaláctica en español] desde el Polo Sur,  cuando informó haber visto las huellas de algo que se conoce como “ondas gravitacionales primordiales”. Estas ondas pueden ser un signo de confirmación relacionada con la Teoría de la Inflación Cósmica cuando fue el comienzo del Universo. Para los que estudian “La Gran Explosión o Big Bang, es una buena noticia. 

Enlace en español del Vídeo: Echoes from the Big Bang

Paul McNamara, científico de la ESA en la Misión LISA [Antena Espacial de Interferometría Láser] ha dicho: “BICEP2, ha encontrado la firma de la ondas gravitacionales primordiales; para mí esta es una de las grandes cuestiones sin respuesta de toda la ciencia de ¿Hubo Inflación? Parece que la respuesta es Sí”.

Einstein ya predijo que las ondas gravitacionales, una especie de ondas en el espacio-tiempo, tenían que existir, los descubrimientos en el Polo Sur parecen confirmar su teoría.

Tanto BICEP2 como la Misión Planck, han estudiado la radiación reliquia del Big Bang, que conocemos como el Fondo Cósmico de Microondas; Jan Tauber del Proyecto Planck ha comentado querme fuerza de la señal que encontraro:”El anuncio de BICEP2 fue sorprendente; no solo para los equipos del Planck sino para todos los grupos de trabajo. Fue sorprendente por la enorme fuerza de la señal que encontraron”.

El asunto de ahora es confirmar si las ondas gravitacionales proceden realmente de los primeros instantes del Universo, correspondientes al periodo conocido como Inflación o vienen desde otro lugar. Incluso algunos científicos han insinuado que BICEP2 pudo verse afectado por interferencias.

Una de las formas que permite evitar los ruidos de la Tierra, es realizar los experimentos en el espacio; para este efecto, la Misión de la ESA llamada LISA [Laser Interferometry Space Antenna], prevista para dentro de 20 años, colocará espejos ampliamente separados para mejorar la sensibilidad de las mediciones. Paul McNamara explica: “LISA es una constelación de 3 satélites que están a una distancia de un millón de kilómetros; medimos la distancia entrre dos de los brazos, muy parecidos la de la Tierra y comparando la longitud de los brazos medimos las señales de las ondas gravitacionales”.

 Este trío de satélites, conectados por un rayo láser perfectamente alineado, seguirá a la Tierra a una distancia calculada que permita equilibrar las fuerzas gravitacionales.

Tanto BICEP2 como PLANCK, han estudiado la radiación remanente del Big Bang.

Fuente: ESA

Enlaces afines:

Planck registra la huella magnética de nuestra galaxia.

BICEP2 Y LA ERA INFLACIONARIA

La semana recién pasada, la noticia científica preponderante, que incluso apareció en noticieros de la Televisión, se referían al rumor, que de confirmarse,  significaría varias cosas, entre las cuales, estaría la evolución del Universo tras la Gran Explosión o Big Bang como se conoce en inglés,  en que solo determinados modelos inflacionarios tras el Big Bang serían correctos, abriendo así la posibilidad a una nueva física  y una nueva forma de explorar el origen del Universo cuando a los 10-34 [diezmillonésimos de una trillonésima de una trillonésima de segundo], es la Era Inflacionaria y el CMB  [Cosmic Microwave Background–CMB en inglés/Fondo Cósmico de Microondas en español] está polarizado con un nivel de unos cuantos microkelvins. La  polarización se puede presentar en dos tipos de polarización, llamados Modos E y B. El Modo-E presenta una analogía con la electrostática en el campo eléctrico E, teniendo una rotación evanescente; mientras que el campo magnético B tiene una divergencia evanescente.

Los Modo-B no han sido medidos y se piensa que tienen una amplitud de aproximadamente 0,1 uK y que no se producen únicamente a partir del plasma; son una señal de la Inflación Cósmica y se determinan a partir de la densidad de las ondas gravitacionales primigenias, es la polarización del Fondo Cósmico de Microondas (CMB).

Resumiendo, los Modos permiten verificar la existencia de las ondas gravitacionales primordiales producidas durante el Big Bang, mediante una señal indirecta que dejan en el CMB, en concreto, en la polarización de dicha radiación. El campo vectorial de polarización se puede descomponer en los dos modos ya indicados, el E de nula rotación y el B de nula divergencia. Este último no puede ser producido por perturbaciones escalares, como el inflatón, campo responsable de la inflación, por lo cual, su detección es una indirecta señal de las ondas gravitacionales primordiales.

Todo esto, está relacionado con un pequeño telescopio, el BICEP2, que escanea el cielo y escudriña el CMB, el cual  habría logrando detectar la energía fósil del BIG BANG.

Imagen: Azotea del edificio donde esta montado BICEP2- en azul - en el cual se estudia la polarización de la CMB. La gran apertura en forma de embudo proporciona protección contra la  interferencia terrestre. El Telescopio real se encuentra en el centro del embudo y en la presente foto aún no esta montado. A la derecha el Telescopio polo Sur con su espejo de 10 metros. Todo el complejo se encuentra a 500 metros de la Estación Admunsen-Scott en la Antartica y sirve a la exploración del Fondo Cósmico de Microondas. Crédito: Glenn Grant . Fundación Nacional para la Ciencia

BICEP2 [Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization – Imágenes de Polarización Extragaláctica  del Fondo Cósmico de Microondas - en español], se basa en el diseño de apertura del pequeño telescopio BICEP1, pero aumenta en gran medida el número de detectores que permite aumentar la velocidad de mapeo.

Los detectores de BICEP2 son bolómetros sensibles a la polarización hecha de un par de sensores de bordes de transición, acoplados en forma ortogonal a redes de antenas en fase. Los sensores de bordes de transición proporcionan una sensibilidad de un limitado-fondo en la frecuencia de observación de 150 GHz, mientras que las redes de antenas mejorar  la escalabilidad del diseño.

El BICEP2 ha estado ubicado en la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur y sustituyó al BICEP1 desde enero de 2010 hasta diciembre de 2012. En el presente año 2014, se esta construyendo la tercera generación de  este instrumento, el cual une  al BICEP1, BICEP2 y la matriz de Keck, en la versión BICEP3.

El anuncio de los informes del trabajo logrado  mediante BICEP2 fue hecho el 17 de marzo de 2014 desde el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica anunciando que había detectado el Modo-B a nivel de r = 0,20 o 0,07 -0.05 desfavoreciendo la hipótesis nula  (r=0) en el nivel de 7 sigma.

Esta noticia primeramente corrió  como un rumor, pero a medida que pasaron los días, el  Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica, confirmó que se han detectado rastros de la radiación cósmica de fondo, procedentes de ondas gravitacionales muy tempranas, huellas que arrojan luz de que sucedió en las primeras fracciones de segundo después del Big Bang.

En el primer instante de la historia de nuestro Universo, hace unos 13.800 millones de años, ocurrió algo extraordinario y maravilloso: Surgió el espacio-tiempo  expandiéndose a una velocidad superior a la de la luz, todo esto sucedió a los 10^-34 segundos, periodo que hemos llamado Era Inflacionaria, el cual esta marcado por las fluctuaciones cuánticas de las ondas gravitatorias generadas en el Big Bang.

De acuerdo a los modelos estándar de la cosmología, el universo se expande, significando, entre otras cosas, que las galaxias se están alejando más y más lejos a medida que pasa el tiempo.

Enlace al vídeo

Hace 13.800 millones de años todo estaba más cerca, la densidad del Universo estaba llena de una mezcla elemental extremadamente densa y caliente, fue la fase de Big Bang.

Unos 380.000 años más tarde, al enfriarse el plasma caliente, surge la Radiación de Fondo Cósmico – CMB en inglés,  que desde entonces, si miramos cualquier parte del cielo, se observa de forma uniforme.

La huella que dejaron las ondas gravitatorias primigenias en este CMB es lo que han observado mediante el telescopio BICEP2, los Científicos del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, de EE.UU. desde la Antártica.

La última luz del primer período del universo, todavía podemos hoy verla, ¿Por qué es así? Se debe a que los astrónomos buscan siempre en el pasado, todo lo que vemos, es pasado, nunca podremos ver algo en forma inmediata.

Nuestro Sol,  está tan lejos de nuestro planeta que su luz tarda 8 minutos en llegar a nosotros, por lo cual, siempre veremos a nuestra estrella, como era hace 8 minutos y nunca en la forma que está en un mismo instante. La luz de la Galaxia de Andrómeda, requiere 2,5 millones de años en llegar hasta la Tierra, por lo tanto, vemos ésa galaxia como era hace 2,5 millones de años atrás.

En relación al descubrimiento de BICEP2, John Ellis, físico teórico del CERN y profesor en el King’s College de Londres ha dicho: “¡Es un gran hallazgo!, es la primera detección directa de las ondas gravitatorias o gravitacionales, pero mucho más que eso, es su origen intrínsicamente cuántico, así que estamos viendo gravedad cuántica a escala cosmológica” y continúa diciendo: “Además, el hecho de que su magnitud sea relativamente grande, significa que tenemos una ventana al universo temprano cuando las energías eran de unos 10¹⁶ gigaelectronvoltios (GeV), muchas ordenes de magnitud más allá de lo que alcanzará el LHC  (que opera a 14.000 GeV como máximo) o cualquier acelerador de partículas que podamos imaginar”.

Para Enric Verdaguer, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Barcelona (UB), el nuevo descubrimiento es comparable al del Higgs en el año 2012: “Así como el bosón de Higgs era la última robusta predicción del modelo estándar de partículas, la existencia de radiación gravitacional generada por un período inflacionario, es la última predicción fuerte del modelo inflacionario que todavía no se había observado”.

El catedrático explica que lo que realmente se ha medido en la radiación de fondo cósmico, es el Modo-B, un tipo de polarización con aspecto rotacional o de rizo muy característico, que solo pueden producir las ondas gravitacionales. “Estas son de escalas gigantescas y no se conoce ningún otro mecanismo que las pueda producir, mas que la amplificación que produce inflación”, comenta.

La astrofísica y profesora de la Universidad  UB Pilar Ruiz, del Instituto de Física Fundamental (CSIC) "Nos está diciendo que la inflación aquella brutal expansión que tuvo lugar prácticamente después del Big Bang, corresponden a las energías predichas por Teoría de la Gran Unificación de la Fuerza; estaríamos viendo huellas de la Era de la Gravitación Cuántica, algo realmente emocionante ¿no?"

Desde el otro lado del Atlántico, el científico Scott Dodelson del Fermilab de EE.UU., coincide en comparar el hallazgo con el Higgas y destaca también emocionado, sus grandes posibilidades: “Esto abre una nueva ventana a toda nuestra área de investigación. Las altas energías de la época inflacionaria, permiten comprobar algunas ideas de la Teoría de Cuerdas, que muchos asumieron que no iban a poder testar. Es una nueva zona de juegos donde todo el mundo podrá empezar a poner a prueba sus teorías”.

Pero como otros científicos, Dodelson sabe que todavía no se puede confirmar el cien por ciento de que los resultados sean los correctos y no se deban a algún artefacto técnico o estadístico; o que la señal pueda proceder de una fuente inesperada: “La gente es escéptica, somos así, por lo que habrá que esperar a que otros instrumentos lo confirmen. Existen al menos media docena de experimentos que continúan buscando la polarización Modo-B, como SPTPol, que es un telescopio del Polo Sur o el ACTPol desde el desierto chileno de Atacama. Sus datos concretarán o refutarán el hallazgo”.

La mayoría de los telescopios e instrumentos que permitirán comprobar el hallazgo, están situados en los polos o en lo alto de las montañas, donde la atmósfera es más limpia y presenta menos interferencias, pero hay un lugar todavía mucho mejor para la realización de de observaciones: El Espacio; y si hay unos resultados que los físicos están deseando conocer, son los del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea [ESA]; el experimento BICEP2 sólo ha analizado un área del firmamento relativamente pequeña, pero Planck ofrecerá los datos de polarización para toda la esfera celeste.

“Este satélite ha efectuado un mapa del CMB durante el tiempo que estuvo operativo, entre 2009 y 2013” explica Pablo Cerda-Durán investigador del departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Valencia, “El análisis de la ingente cantidad de datos generados durante la misión, no ha sido completado, y en particular, falta el de las medidas de la polarización, (las cuales) muy probablemente podrán confirmar o descartar los resultados de BICEP2”.El científico apunta, al igual que otros colegas, en que esta detección será relevante para evidenciar de forma indirecta la existencia de las ondas gravitatorias, tal como predijo Einstein a principios del siglo XX, y la Inflación predicha por Alan Guth en 1980.

Imagen artística  del satélite Planck-crédito: NASA / JPL-Caltech

La investigadora del Instituto de Física Corpuscular [CSIC-Universidad de Valencia] Olga Mena, ha enumerado otros proyectos dedicados a la detección del Modo-B, haciendo notar que cualquiera de ellos también podrán detectar el Modo-B; “Y cuando ocurra, será uno de los mayores descubrimientos en cosmología, sobre todo, por confirmar la inflación y la naturaleza cuántica del espacio-tiempo” dice. “El Satélite Planck debería comunicar sus análisis de datos de polarización, en pocos meses”, dice L-F. Barbón miembro del Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid.CSIC, “de hecho, existe una cierta tensión en las mediciones anteriores de Planck y las de BICEP2, así que hay que ser cautos hasta que el resultado sea confirmado por un segundo instrumento”.

Por su parte, el Profesor Fernando Atrio de la Universidad de Salamanca, recuerda que las ondas gravitacionales  que produzcan la polarización Modo-B, también generan otros efectos: “Como ser, la correlación de las anisotropías (Una cualidad física dependiente de la dirección en que se mide) en temperatura o los denominados espectros de potencia de temperatura”, que también convendría determinar.

Entonces, ¿Que es lo que queda?; queda por conocer los datos del Satélite Planck o de algún otro proyecto que busca el Modo-B, confirmando así lo descubierto por BICEP2. de concretarse afirmativamente la noticia, el resultado cambiará en forma fundamental la física.

Fuente: Spektrum.de / Wikipedia / SINC  / Naukas - L. Morrón / Horizonte de Sucesos / SOCA Compilaciones / Scilogs /  et al. 

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LA TECNOLOGÍA PERMITE VISTAS DEL NACIMIENTO DEL UNIVERSO

Instrumento BICEP2 en primer plano, en el Polo Sur, que ha detectado señales de ondas de los primeros instantes del Universo. Crédito: Steffen University Richter / Harvard

Hoy 17 de marzo de 2014, los astrónomos anunciaron que han adquirido la primera evidencia directa de  las ondas gravitacionales que recorrieron nuestro universo temprano, durante un período explosivo de crecimiento llamado inflación (Que se conoce como Era Inflacionaria).

Esta es la confirmación más fuerte hasta ahora de las teorías de la inflación cósmica, que dicen que el universo se expandía por 100 billones de billones de veces, en menos de un abrir y cerrar de ojos.

Los hallazgos fueron realizados con la ayuda de la tecnología de detección desarrollada por la NASA en el radio-telescopio BICEP2 ubicado en el Polo Sur, en colaboración con la Fundación Nacional de Ciencia. El Telescopio captó una instantánea de las olas a medida que continuaban creando tensión en el Universo hace unos 380.000 años más tarde, cuando las estrellas aún no se habían formado y la materia se seguía esparciendo por el espacio como un caldo de plasma. La imagen  fue vista en el fondo cósmico de microondas (CMB), el resplandor que irradiaba el plasma al rojo vivo a lo largo de millones de años de expansión cósmica se ha  enfriado a nivel de las energías de microondas.

"Funcionamiento de los últimos detectores en los experimentos a bordo de globos y de tierra nos permite madurar estas tecnologías para las misiones espaciales y, en el proceso, hacemos descubrimientos sobre el universo", dijo Paul Hertz, director de la División de Astrofísica de la NASA en Washington.

El telescopio BICEP2 en el Polo Sur utiliza una matriz especializada de detectores superconductores para capturar la luz polarizada de miles de millones de años atrás. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Nuestro Universo inició su existencia mediante una explosión,  evento conocido como el Big Bang  (La Gran Explosión en español) hace 13,800 millones años. Momentos más tarde, el propio espacio destrozado, se expandió de manera exponencial en un episodio conocido como Era Inflacionaria. Los signos reveladores de este capítulo en la historia temprana de nuestro universo están impresas en los cielos, en un resplandor reliquia llamada el fondo cósmico de microondas. Recientemente, esta teoría básica del universo se confirmó una vez más por el satélite Planck, una misión de la Agencia Espacial Europea para que la NASA  que ha proporcionado la última y reciente tecnología, de un detector.

Pero los investigadores han buscado durante mucho tiempo una evidencia más directa de la inflación en forma de ondas gravitacionales, que aprietan y y provocan el estiramiento del espacio.

"Pequeñas fluctuaciones cuánticas fueron amplificados a tamaños enormes por la expansión inflacionaria del universo. Sabemos que esto produce otro tipo de ondas llamadas ondas de densidad, pero queríamos probar si también se producen ondas gravitacionales", dijo el co-líder del proyecto Jamie Bock del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, que desarrolló la tecnología de detectores BICEP2.Bock tiene un nombramiento conjunto con el Instituto de Tecnología de California, también en Pasadena.

Las ondas gravitacionales “swirly” producidas, son  un modelo característico de la luz polarizada, llamado polarización "en modo B". La luz puede polarizarse por la dispersión de las superficies, como un coche o un estanque. Gafas de sol polarizadas rechazan la luz polarizada para reducir el deslumbramiento. En el caso del fondo cósmico de microondas, la luz que es dispersado por los electrones luego se convierten en luz polarizado.

El equipo BICEP2 asumió el reto de detectar el “modo B” de polarización al reunir los mejores expertos en la materia, desarrollando una  tecnología revolucionaria, para lo cual, viajaron al mejor sitio de observación de la Tierra: El Polo Sur. 

La colaboración incluye las principales contribuciones de Caltech, JPL, de la Universidad de Stanford, Stanford, California, la Universidad de Harvard, Cambridge, Mass., y la Universidad de Minnesota, Minneapolis.

Como resultado de los experimentos llevados a cabo desde 2006, el equipo ha sido capaz de producir pruebas concluyentes de que la señal en modo B,  ha sido el apoyo más fuerte hasta ahora de la inflación cósmica. La clave de su éxito fue el uso de detectores superconductores nuevos. Los superconductores son materiales que, cuando está enfriado, permiten que la corriente eléctrica fluya libremente, sin resistencia.

"Nuestra tecnología combina las propiedades de la superconductividad con estructuras pequeñas que sólo se pueden ver con un microscopio. Estos dispositivos se fabrican con el mismo proceso de micro-mecanizado como los sensores en los teléfonos celulares y los controladores de Wii", dijo Anthony Turner, utilizando equipos de fabricación especializada en Microdevices  de los laboratorios  del JPL.

La señal en modo B es extremadamente débil. Con el fin de obtener la sensibilidad necesaria para detectar la señal de polarización, Bock y Turner desarrollaron una gama única de detectores múltiples, similar a los píxeles de las cámaras digitales modernas, pero con la capacidad adicional de detectar dicha polarización. El sistema detector conjunto funciona a una temperatura 0,25 Kelvin, a sólo 0,45 grados centígrados por encima de la temperatura más baja posible del cero absoluto.

"Esta medida extremadamente desafiante requiere una arquitectura completamente nueva", dijo Bock."Nuestro enfoque es como tomar una cámara y la construcción de ésta en una placa de circuito impreso."

El experimento BICEP2 utiliza 512 detectores, que aceleraron observaciones del fondo cósmico de microondas por 10 veces en mediciones anteriores del equipo. Su nuevo experimento, ya la realización de observaciones, utiliza 2.560 detectores.

Estos y los futuros experimentos no sólo ayudan a confirmar que el universo se infla de manera espectacular, y que también están proporcionando las primeras pistas teóricas sobre las fuerzas exóticas que impulsaron el espacio y el tiempo en forma separada.

Los resultados de este estudio se han presentado a la revista Nature Bajo el titulo ¿"How Astronomers Saw Gravitational Waves from The Big Bang"? y "Telescope Captures View of gravitational Waves".

Esta imagen muestra uno de los detectores de la NASA del proyecto BICEP2, desarrollado en colaboración con la Fundación Nacional de Ciencia. Los sensores se utilizan para efectuar la primera detección de ondas gravitacionales en la antigua luz de fondo, en los inicios del universo. El descubrimiento proporciona la evidencia más fuerte hasta ahora de un período explosivo en la expansión de nuestro universo conocido como inflación.Los detectores fueron desarrollados y construidos en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, CaliforniaLa imagen fue tomada por un microscopio "haz electrónico de barrido", dando un primer plano, vista 3-D. El detector funciona convirtiendo la luz del fondo cósmico de microondas - radiación fósil del Big Bang - en calor. Este calor se disipa en una película de meandros de oro situado en una isla de material suspendido en el espacio libre por diminutas piernas que fueron hechas por un proceso llamado micro-mecanizado. (La isla es el rectángulo suspendido en el espacio libre en negro.) Una película de titanio superconductor en el detector (lado izquierdo de la isla) sirve como un termómetro sensible para medir el calor.Los sensores se enfrían a tan sólo 0,25 grados por encima del cero absoluto para minimizar el ruido térmico. La isla está diseñada para aumentar aún más la sensibilidad al calor mediante el aislamiento del termómetro del resto de la estructura. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech

 Detectores que permiten ver las ondas gravitacionales del amanecer del Universo; esta imagen muestra una matriz de los 512 detectores superconductores utilizados en el Telescopio BICEPP2 en el Polo Sur. La tecnología ha sido clave para detectar los efectos de las ondas gravitacionales asociadas al principio de la época inflacionaria de nuestro Universo. Toda la tecnología involucrada en los detectores, fue desarrollada y producida por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California. Crédito: NASA / JPL.Caltech

Fuente: JPL-Caltech Marzo 17.2014

EL SONIDO DE "LA GRAN EXPLOSIÓN"

Enlace al vídeo aquí

John G.Cramer un profesor de física de la Universidad de Washington que forma parte de un proyecto de investigación del universo en su estado inicial,  hace unos 10 años, con los datos obtenidos en ése momento por WMAP, ideó una forma de recrear el sonido del Big Bang en sus inicios hace 13.700 millones de años.

 En el comunicado de prensa de la University of Washington, se informa que utilizando los datos logrados por el Observatorio Espacial Planck de la ESA, cuya misión  es el análisis del Fondo Cósmico de Microondas, le permitieron captar con más fidelidad  el Sonido del Big Bang, sonido que es como una huella fósil de la Gran Explosión.

Produjo nuevas grabaciones en frecuencias altas, logrando un sonido más completo; los cuales duran entre 20 segundos a 8 minutos.

En los enlaces que siguen, podemos escuchar en diversas opciones el sonido de los comienzos de nuestro universo.

http://faculty.washington.edu/jcramer/BigBang/Planck_2013/BBSnd20.wav

http://faculty.washington.edu/jcramer/BigBang/Planck_2013/BBSnd50.wav

http://faculty.washington.edu/jcramer/BigBang/Planck_2013/BBSnd100.wav

http://faculty.washington.edu/jcramer/BigBang/Planck_2013/BBSnd200.wav

http://faculty.washington.edu/jcramer/BigBang/Planck_2013/BBSnd500.wav

Crédito de los enlaces: © John G. Cramer-2013

John G. Cramer ha dejado en claro que los antecedentes con los cuales trabajó en 2003, no tenían  una estructura de alta frecuencia, y solamente ahora, gracias a la colaboración internacional de la ESA, se reunieron  datos más completos, que habían sido obtenidos por la Misión del Observatorio Espacial Planck, el cual cuenta con detectores tan sensibles que pueden distinguir variaciones de temperatura de unas pocas millonésimas de grado, en el fondo cósmico de microondas. Esos datos fueron publicados a finales de marzo, y han permitido realizar las nuevas grabaciones. Tuvo de todas maneras, que manejar una complejidad extrema, ya que el sonido es tan bajo, que tuvo que aumentar la frecuencia 100 septillones (100 seguido por 24 ceros) de veces, para conseguir grabaciones situadas en un rango audible para los seres humanos. 

Los antecedentes técnicos completos se encuentran aquí. 

Cramer también es escritor, tiene dos obras de ciencia ficción, ha escrito Twistores y  El Puente de Einstein.

Bibliografía: El Sonido del Big Bang-Versión Planck 2013 / University of Washington / Tendencias Científicas