¿Cuál es la teoría del Big Bang?

La historia del universo se inició con el Big Bang. Mil millones de años después del Big Bang, los átomos de hidrógeno fueron misteriosamente destrozados en una sopa de iones. Crédito: grandunificationtheory.com

¿Cómo se creó nuestro Universo? ¿Cómo llegó a ser el lugar tan aparentemente infinito que conocemos hoy en día? ¿Y qué será de él, que pasará a partir de ahora? Estas son preguntas que han sido desconcertantes para filósofos y estudiosos desde el comienzo de los tiempos, y dieron lugar a algunas teorías bastante curiosas e interesantes. Hoy en día, el consenso entre los científicos, astrónomos y cosmólogos es que el Universo como lo conocemos se creó en una explosión masiva que no sólo creó la mayor parte de la materia, sino las leyes físicas que gobiernan nuestro cosmos en constante expansión.

Esto se conoce como la Teoría del Big Bang. Durante casi un siglo, el término ha circulado por los académicos y no académicos por igual. Esto no debería ser una sorpresa, ya que que es la teoría más aceptada de nuestros orígenes. 

Pero, ¿qué significa? ¿Cómo fue nuestro universo concebido en forma de una explosión masiva, ¿qué prueba hay de esto, y qué es lo que la teoría dice sobre el futuro a largo plazo para nuestro Universo?

Los fundamentos de la teoría son bastante simples. En resumen, la hipótesis del Big Bang afirma que toda la materia actual y pasada en el universo llegó a existir al mismo tiempo, hace aproximadamente 13.8 mil millones de años. En ese momento, toda la materia se compactó en una bola muy pequeña, con una densidad infinita y calor intenso llamado Singularidad. De repente, la Singularidad comenzó a expandirse, y el universo tal como lo conocemos empezó.

Si bien esta no es la única teoría moderna de cómo el universo llegó a existir - por ejemplo, existe la teoría del estado estacionario o la teoría del universo oscilante - que es la más ampliamente aceptada y popular. No sólo el modelo explica el origen de toda la materia conocida, las leyes de la física, y la estructura a gran escala del Universo, sino que también da cuenta de la expansión del Universo y una amplia gama de otros fenómenos.

Línea de tiempo:

Si vamos hacia atrás en el tiempo desde el estado actual del Universo, los científicos han teorizado que debe tener su origen en un punto de densidad infinita y que el tiempo finito comenzó a expandirse. Después de la expansión inicial, la teoría sostiene que universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de partículas subatómicas, y más tarde átomos simples. Más tarde nubes gigantes de estos elementos primordiales se unieron a través de la gravedad para formar estrellas y galaxias.

Todo esto comenzó hace aproximadamente 13.8 mil millones años, y por lo tanto se considera que esa es la edad del universo. A través de las pruebas de principios teóricos y experimentos que involucran a los aceleradores de partículas y los estados de alta energía, y estudios astronómicos que han observado el universo profundo, los científicos han construido una línea de tiempo de eventos que comenzó con el Big Bang y ha llevado a la situación actual de la evolución cósmica.

Sin embargo, los primeros tiempos del Universo - que duraron de aproximadamente 10 -43 a 10 -11 segundos después del Big Bang - son objeto de una amplia especulación. Dado que las leyes de la física, se sabe que no podrían haber existido en ese momento, es difícil imaginar cómo podría haber sido dirigido el Universo. Es más, aún no se han llevado a cabo experimentos que pueden crear los tipos de energías involucradas. Aún así, muchas teorías prevalecen en cuanto a lo que sucedió en este instante inicial en el tiempo, muchos de los cuales son compatibles.

Singularidad:

También conocida como la Época de Planck (o era Planck ), este fue el período más antiguo conocido del Universo. En este momento, toda la materia se condensó en un solo punto de densidad infinita y calor extremo. Durante este período, se cree que los efectos cuánticos de la gravedad dominaron las interacciones físicas y que no había otras fuerzas físicas de igual fuerza que la gravitación.

Este período de tiempo de Planck se extiende desde el punto 0 a aproximadamente 10 -43 segundos y se llama así porque sólo se puede medir en tiempo de Planck. Debido al extremo calor y la densidad de la materia, el estado del universo era altamente inestable. Por lo tanto, comenzó a expandirse y enfriarse, lo que lleva a la manifestación de las fuerzas fundamentales de la física.

Aproximadamente 10 -43 segundo y 10 -36, el universo comenzó a experimentar temperaturas de transición. Es aquí donde se cree que las fuerzas fundamentales que gobiernan el Universo se comenzaron a separar la una de la otra. El primer paso en esta era la fuerza de la gravitación se separó de las fuerzas medibles, que representan la fuerza nuclear fuerte y débil y el 

electromagnetismo.

Luego, a partir de 10 -36 a 10 -32 segundos después del Big Bang, la temperatura del universo era lo suficientemente baja (1028 K) para que las fuerzas del electromagnetismo (fuerza fuerte) y las fuerzas nucleares débil (interacción débil) fueran capaces de separarse así, formando dos fuerzas distintas.

Época de inflación:

Con la creación de las primeras fuerzas fundamentales del universo, la Época de la inflación comenzó, con una duración de 10 -32 segundos en tiempo de Planck a un punto desconocido. La mayoría de los modelos cosmológicos sugieren que el Universo en este punto se llenó de forma homogénea con una densidad de alta energía, y que las increíblemente altas temperaturas y presiones dieron lugar a una rápida expansión y enfriamiento.

Esto comenzó a los 10 -37 segundos en la transición de fase que causó la separación de fuerzas y también condujo a un período en que el universo creciera exponencialmente. Fue también en este punto en el tiempo que ocurrió la bariogénesis, que se refiere a un evento hipotético donde las temperaturas eran tan altas que los movimientos aleatorios de partículas se produjeron a velocidades relativistas.

Como resultado de esto, los pares de partícula-antipartícula de todo tipo estaban siendo creadas y destruidas en colisiones, lo que se cree que llevaron al predominio de la materia sobre la antimateria continuamente en el universo actual. Después de que la inflación se detuviera, el universo consistía en un plasma de quarks y gluones, así como todas las otras partículas elementales. Desde este punto en adelante, el Universo comenzó a enfriarse y la materia se unió y formó.

Época de Enfriamiento:

A medida que el universo continuó disminuyendo en densidad y temperatura, la energía de cada partícula comenzó a disminuir y las transiciones de fase continuaron hasta que las fuerzas fundamentales de la física y de las partículas elementales se transformaron en su forma actual. Las energías de las partículas hubieran caído a valores que pueden ser medidos por los instrumentos de física de partículas. Desde este período en adelante está sujeto a menos especulación.

Por ejemplo, los científicos creen que cerca de 10 -11 segundos después del Big Bang, las energías de las partículas se redujo considerablemente. A unos 10.6 segundos, quarks y gluones se combinaron para formar bariones tales como protones y neutrones, y un pequeño exceso de quarks sobre antiquarks llevaron a un pequeño exceso de bariones y más antibariones.

Dado que las temperaturas no eran lo suficientemente altas como para crear nuevos pares de protón-antiprotón (o pares de neutrones anitneutron), inmediatamente siguió a este proceso una aniquilación masiva , dejando sólo uno de cada 10 10 de los protones y neutrones originales y ninguno de sus antipartículas. Un proceso similar ocurrió en aproximadamente 1 segundo 

después del Big Bang para los electrones y positrones. Después de estas aniquilaciones, el resto de los protones, neutrones y electrones ya no estaban en movimiento relativista y la densidad de energía del universo estaba dominada por fotones - y en menor medida, los neutrinos.

A los pocos minutos de la expansión, también comenzó el período conocido como nucleosíntesis del Big Bang. Gracias a temperaturas que descendieron a mil millones de grados kelvin y las densidades de energía que cayeron en aproximadamente el 

equivalente del aire. Entonces neutrones y protones comenzaron a combinarse para formar primero el universo de deuterio (un isótopo estable de hidrógeno) y los átomos de helio. Sin embargo, la mayoría de los protones del Universo quedaron sin combinar como núcleos de hidrógeno.

Después de unos 379.000 años, los electrones combinados con estos núcleos formaron átomos (de nuevo, sobre todo de hidrógeno), mientras que la radiación se separó de la materia y continuó expandiéndose a través del espacio, en gran parte sin obstáculos. Esta radiación es ahora conocida por ser lo que constituye el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), que hoy es la luz más antigua del Universo.

A medida que el CMB se expandió, fue perdiendo densidad y energía, y se estima actualmente que tiene una temperatura de 2,7260 ± 0,0013 K (-270.424 ° C / -454.763 ° F) y una densidad de energía de 0.25 eV / cm 3 (o 4.005 × 10 -14 J / m 3; 400-500 fotones / cm 3). El CMB se puede ver en todas las direcciones a una distancia de aproximadamente 13,8 mil millones años luz, pero las estimaciones de su lugar real en la distancia es de unos 46.000 millones de años luz desde el centro del Universo.

Estructura Época:

A lo largo de los miles de millones de años que siguieron, las regiones ligeramente más densas de la materia casi uniformemente distribuida del Universo comenzaron a ser atraídas gravitacionalmente entre sí. Por lo tanto, crecieron aún más en densidad, formando nubes de gas, estrellas, galaxias y otras estructuras astronómicas que observamos habitualmente hoy día.

Esto es lo que se conoce como la estructura de Época, ya que fue durante este tiempo que el Universo moderno comenzó a tomar forma. Esta consiste en la materia visible distribuida en las estructuras de diferentes tamaños, que van desde las estrellas y los planetas a las galaxias, cúmulos de galaxias y supercúmulos - donde se concentra la materia - que está separada por grandes extensiones de espacio que contienen pocas galaxias.

Los detalles de este proceso depende de la cantidad y tipo de materia en el universo, con la materia oscura fría, la materia oscura caliente, la materia oscura caliente y materia bariónica siendo los cuatro tipos sugeridos. Sin embargo, el modelo de Materia Lambda Oscura Fría (Lambda-CDM), en el que las partículas de materia oscura se movían lentamente en comparación con la velocidad de la luz, es el considerado como el modelo estándar de la cosmología del Big Bang, ya que mejor se ajusta a los datos disponibles.

En este modelo, el frío de la materia oscura se estima que representa alrededor del 23% de la materia / energía del universo, mientras que la materia bariónica constituye alrededor del 4,6%. El Lambda se refiere a la constante cosmológica, una teoría propuesta originalmente por Albert Einstein que intentó demostrar que el balance de masa-energía en el universo era estático. 

En este caso, se asocia con la energía oscura, que sirvió para acelerar la expansión del universo y mantener su estructura a gran escala en gran medida uniforme.

Las predicciones a largo plazo:

La hipótesis de que el Universo tuvo un punto de partida da naturalmente lugar a preguntas sobre un posible punto final. Si el Universo comenzó como un punto de densidad infinita que comenzó a expandirse desde lo diminuto, ¿significa que seguirá expandiéndose indefinidamente? ¿O será un día se queda sin fuerza expansiva, y comenzará a retraerse hacia el interior hasta que toda la materia se junte de nuevo en una pequeña bola?

Responder a esta pregunta ha sido debate importante de los cosmólogos sobre cuál es cuál modelo del Universo en los inicios es el correcto. Con la aceptación de la teoría del Big Bang, pero antes de la observación de la energía oscura en la década de 1990, los cosmólogos habían llegado a un acuerdo sobre dos escenarios más probables del futuro de nuestro Universo.

En el primero, conocido comúnmente como el escenario de "Big Crunch", el universo alcanzará un tamaño máximo y luego comenzará a colapsar sobre sí mismo. Esto sólo será posible si la densidad de la masa del Universo es mayor que la densidad crítica. En otras palabras, siempre que la densidad de la materia se mantenga en o por encima de un cierto valor (1-3 × 10 -26 kg de materia por m 3), el Universo eventualmente se contraerá.

Alternativamente, si la densidad en el universo fuera igual o inferior a la densidad crítica, la expansión sería más lenta, pero nunca se detendría. En este escenario, conocido como el "Big Freeze", el Universo continuaría hasta que la formación de estrellas, finalmente cesaría con el consumo de todo el gas interestelar en cada galaxia. Mientras tanto, todas las estrellas 

existentes se quemerían y se convertirían en enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros.

Muy poco a poco, las colisiones entre estos agujeros negros darían lugar a la acumulación de masa en agujeros negros más grandes y más grandes. La temperatura media del universo se acercaría al cero absoluto, y los agujeros negros se evaporarían después de emitir la última de su radiación de Hawking. Por último, la entropía del universo se incrementaría hasta el punto en que ninguna forma organizada de energía podría ser extraída de ella (a escenarios conocidos como "muerte térmica").

Observaciones modernas, que incluyen la existencia de la energía oscura y su influencia en la expansión cósmica, han llevado a la conclusión de que más y más del universo actualmente visible pasará más allá de nuestro horizonte de sucesos (es decir, la CMB, el borde de lo que podemos ver) y llegará a ser invisible para nosotros. El resultado final de esto no se conoce actualmente, pero la "muerte térmica" se considera también un punto final probable en este escenario.

Otras explicaciones de la energía oscura, llamadas teorías de la energía fantasma, sugieren que en última instancia, de los clusters de galaxias, estrellas, planetas, átomos, núcleos, y la materia en sí será destrozada por la creciente expansión. 

Este escenario es conocido como el "Big Rip", en el que la expansión del Universo mismo con el tiempo será su perdición.

Historia de la Teoría del Big Bang:

Los primeros indicios de la gran explosión (Big-Bang) se produjo como resultado de observaciones del espacio profundo realizadas en el siglo 20. En 1912, el astrónomo estadounidense Vesto Slipher realizó una serie de observaciones de las galaxias espirales (que se cree que son nebulosas) y midieron su efecto Doppler Redshift. En casi todos los casos, se observaron que las galaxias espirales se están alejando de la nuestra.

En 1922, el cosmólogo ruso Alexander Friedmann desarrolló lo que se conoce como las ecuaciones de Friedmann, que se derivan de las ecuaciones de Einstein de la relatividad general. Contrariamente a Einstein en aquellos tiempos estaba defendiendo su constante cosmológica. El trabajo de Friedmann demostró que el universo era probable que estuviera en estado de expansión.

En 1924, la medición de Edwin Hubble a gran distancia de la nebulosa espiral más cercana mostró que estos sistemas eran de hecho otras galaxias. Al mismo tiempo, el Hubble comenzó a desarrollar una serie de indicadores de distancia utilizando el telescopio Hooker 2,5 m  en el Observatorio Monte Wilson. Y en 1929, Hubble descubrió una correlación entre la distancia y la 

velocidad de recesión - que ahora se conoce como la ley de Hubble.

Y luego, en 1927, Georges Lemaitre, un físico belga y sacerdote católico, deriva de forma independiente los mismos resultados que las ecuaciones de Friedmann y propuso que la recesión inferida de las galaxias se debió a la expansión del universo. En 1931, fue más allá, en un tiempo el Universo sería el más pequeño. El padre vino y se fue. En algún momento en el pasado, 

según él, toda la masa del universo se habría concentrado en un único punto desde que se originó la trama misma de espacio y tiempo.

Estos descubrimientos provocaron un debate entre los físicos a lo largo de la década de 1920 y años 30, con la mayoría defendió que el universo estaba en un estado de equilibrio. En este modelo, la nueva materia se crea continuamente a medida que el universo se expande, preservando así la uniformidad y la densidad de la materia en el tiempo. Entre estos científicos, 

la idea de un Big Bang parecía más teológica que científica, y las acusaciones de sesgo se hicieron contra Lemaitre basada en su experiencia religiosa.

La historia del Universo, desde el Big Bang hasta la época actual. Crédito: bicepkeck.orgThis

Otras teorías se defendieron durante este tiempo, así como el modelo de Milne y el modelo Universo oscilante. Ambas teorías se basaban en la teoría de la relatividad general de Einstein (siendo esta última de la aprobación Einstein), y sostuvo que el universo sigue, ciclos autosustentables infinitos o indefinidos.

Después de la Segunda Guerra Mundial, el debate llegó a un punto entre los defensores del modelo del Estado Estacionario (que habían llegado a ser formalizados por el astrónomo Fred Hoyle) y los defensores de la teoría del Big Bang - que fue creciendo en popularidad. Irónicamente, fue Hoyle quien acuñó la frase "Big Bang", durante un programa de la BBC Radio 3 1949, la cual fue considerada por algunos como una desestimación peyorativa (que Hoyle negó).

Con el tiempo, la evidencia observacional comenzó a favorecer al Big Bang sobre el estado estacionario. El descubrimiento y la confirmación de la radiación cósmica de fondo de microondas en 1965 aseguraron el Big Bang como la mejor teoría del origen y evolución del universo. Desde finales de los 60 hasta la década de 1990, astrónomos y cosmólogos hicieron más caso al Big Bang mediante la resolución de algunos problemas teóricos que planteaba.

Estos trabajos presentados por Stephen Hawking y otros físicos, mostraron que las singularidades eran una condición inicial inevitable de la relatividad general y un modelo del Big Bang de la cosmología. En 1981, el físico Alan Guth teorizó sobre un período de rápida expansión cósmica (aka. La Época "La inflación") que resolvió otros problemas teóricos.

La década de 1990 también vio el ascenso de la energía oscura como un intento de resolver las cuestiones pendientes en la cosmología. Además de proporcionar una explicación de la masa faltante del universo (junto con la materia oscura, propuesta originalmente en 1932 por Jan Oort), sino que también proporciona una explicación de por qué el universo se sigue acelerando, además de ofrecer una resolución para la constante cosmológica de Einstein.

Se hizo un progreso significativo gracias a los avances en los telescopios, satélites y simulaciones por ordenador, que han permitido a los astrónomos y cosmólogos ver más del universo y obtener una mejor comprensión de su verdadera edad. La construcción de los telescopios espaciales - como el Cosmic Background Explorer (COBE), el Telescopio Espacial Hubble, WMAP  (WMAP) y el Observatorio de Planck - también han sido de un valor incalculable.

Hoy en día, los cosmólogos obtienen mediciones bastante precisas y exactas de muchos de los parámetros del modelo del Big Bang, por no hablar de la edad del Universo mismo. Y todo comenzó con la observación señalada de que objetos estelares masivos, a muchos años luz de distancia, se movían lentamente lejos de nosotros. Y aunque todavía no estamos seguros de cómo va a terminar todo, sí sabemos que en una escala cosmológica, no va a ser por un largo, largo tiempo!

Fuente: UniverseToday

Nuevos Datos de la sonda New Horizons de Plutón y sus lunas

Nuevas fotos de Plutón: Estas imágenes de alta resolución de una zona de Plutón (derecha) está barrida de llanuras cráteres, al oeste del hemisferio se ven numerosas fallas prominentes, rozando el margen oriental oscuro, está la región informalmente conocida como Cthulhu Regio y, finalmente, pasamos sobre la curiosa montaña posiblemente criovolcánica "Wright Mons", antes de llegar a la línea de terminación de día-noche. Entre los muchos detalles notables que se muestran se ven hielos relativamente suaves y brillantes en la zona de Sputnik Planum (en el borde del mosaico) y el borde oscuro de Cthulhu. Las imágenes de este mosaico fueron tomadas por el reconocimiento de imágenes de Largo Alcance (LORRI) con el espectrómetro de LEISA, de la New Horizons. Tomado poco antes del 14 de julio en su máxima aproximación de New Horizons a Plutón. se pueden ver detalles tan pequeños como a 500 metros. NOTA: Crédito: NASA / Johns Hopkins de Física Aplicada / Instituto de Investigación del Suroeste Laboratorio Universidad.





Cinco meses después de que la nave espacial New Horizons de la NASA sobrevolara Plutón tomó las primeras imágenes y midió este mundo helado y su sistema de satélites. Continuamos recibiendo datos de la sonda para conocer mejor Plutón.

Nuevos miembros del equipo Horizons están poniendo de relieve los últimos resultados de este sobrevuelo a Plutón en la Unión Geofísica Americana de esta semana (AGU) en San Francisco . Entre los aspectos más destacados son sobre conocimientos de la geología y la composición de Plutón, así como nuevos detalles sobre la neblina inesperada en la atmósfera de Plutón y su interacción con el viento solar.

"Todavía no nos han llegado ni la mitad de datos sobre el sistema de Plutón  y ya tenemos una amplia variedad de nuevos resultados científicos", dijo el investigador principal de la New Horizons, Alan Stern, del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado.

Se ha encontrado evidencia geológica en el pasado y en el presente generalizada por la actividad glacial, incluyendo la formación de redes de valles erosionados, algunos de los cuales son "valles colgantes. Plutón ha superado con creces nuestras expectativas en la diversidad de formas de relieve y su geología activa," dijo Alan Howard, de la Universidad de Virginia, Charlottesville, colaborador científico de la New Horizons 'Geología, Geofísica y equipo de imagen.

La actividad en Plutón es clave para comprender la capa profunda de nitrógeno sólido y otros hielos volátiles que llenan la parte izquierda de una cuenca de más de 1000 kilómetros de ancho, informalmente llamada Sputnik Planum. Nuevos modelos numéricos de convección térmica dentro de esta capa de hielo no sólo explican las numerosas características de hielo poligonales vistas en la superficie del Sputnik Planum, sino que también indican que esta capa puede ser de hasta unas pocas millas de espesor. La evaporación de este nitrógeno y la condensación en la más alta del terreno circundante conduce al flujo de los glaciares de vuelta hacia la cuenca; modelos numéricos adicionales de flujo de hielo de nitrógeno muestran cómo el paisaje de Plutón ha sido y está siendo transformado.

En los últimos meses, la New Horizons también ha enviado una multitud de datos en color y el ángulo de fase en la notable niebla atmosférica que rodea a Plutón, que aumenta de cientos de kilómetros por encima de la superficie. Además de evaluar sus propiedades ópticas, el equipo científico está haciéndose preguntas acerca de la extensa niebla de Plutón: donde se origina, por qué forma capas, y cómo varía espacialmente alrededor de Plutón.


"Como casi todo en Plutón, la neblina es mucho más complicada de lo que pensábamos", dijo Andy Cheng, co-investigador de la Universidad Johns Hopkins Laboratorio de Física Aplicada, Laurel, Maryland. "Pero con los excelentes datos de la New Horizons, esperamos que pronto tengamos una mejor comprensión de este fenómeno."

La New Horizons también ha encontrado una atmósfera con varias capas en la luna más grande de Plutón, Caronte. Por otra parte, los científicos que estudian las observaciones espectrales infrarrojas de Caronte con el instrumento LEISA abordo de la New Horizons reportan evidencia de que la absorción del amoníaco (NH3) se produce en un nivel bajo a través de una gran parte de la superficie de Caronte, no sólo con altas concentraciones locales que ya se habían detectado previamente en unos pocos lugares. Uno de ellos, el llamado informalmente cráter Organa , había sido señalado como especialmente rico en NH3. Todavía no se sabe lo que controla la distribución de NH3 en Caronte, o si se trata del interior de Caronte o de una fuente externa.

Científicos de la New Horizons también están presentando conclusiones sobre cómo Plutón y sus lunas interactúan con el viento solar, un flujo constante de partículas y el plasma que fluye desde el Sol y sigue viajando a 1,4 millones de kilómetros por hora en Plutón. Este ambiente en Plutón proporciona una fuente de átomos neutros que pueden intercambiar electrones con los átomos del viento solar con carga positiva de oxígeno (O), carbono (C) y nitrógeno (N). Observaciones desde la Tierra en órbita con el Observatorio de Rayos X Chandra  durante la máxima aproximación contribuyeron a la comprensión científica de los procesos en este trabajo. Los miembros del equipo buscaron emisiones de rayos X cerca de Plutón para ayudar a determinar la velocidad a la que la atmósfera de Plutón se está perdiendo al espacio, de modo igual que las emisiones de rayos X se utilizan para caracterizar la salida de material de los cometas.

La New Horizons, viaja a toda velocidad por el espacio profundo a más de 32.000 millas por hora, está aproximadamente a 185 millones de kilómetros más allá de Plutón y 5200 millones de kilómetros de la Tierra. Todos los sistemas de la nave están sanos y funcionando normalmente.

Se encuentran concentraciones mucho más elevadas de sílice que indican considerable actividad de agua

La vista desde Marias Pass en el cráter Gale de Marte, donde los científicos encontraron altas concentraciones de sílice en el lecho de roca de tonos más claros como se ve en la mitad inferior de la imagen. El agujero de perforación Buckskin donde se detectó el mineral tridimita es visible en la parte inferior izquierda de la imagen. El Monte Sharp (Aolis Mons), la montaña en el centro del cráter Gale se ve al fondo, y la rueda delantera derecha del rover Curiosity se ve a la derecha en la imagen. La imagen se compone de una serie de imágenes más pequeñas por la cámara montada en el brazo del Curiosity. Crédito: NASA / JPL-Caltech / MSSS






Nuevos hallazgos del Mars rover Curiosity de la NASA. Un grupo de científicos, entre ellos uno del Laboratorio Nacional Los Alamos, reveló que el rover Curiosity encontró concentraciones mucho más elevadas de sílice en algunos sitios que el rover ha investigado en los últimos siete meses. Más que en cualquier otro que haya visitado desde el aterrizaje en Marte hace 40 meses. El Sílice tiene una composición en nueve décimas partes en algunas de las rocas.

"El alto índice de sílice fue una sorpresa", dijo Jens Frydenvang del Laboratorio Nacional Los Alamos y la Universidad de Copenhague, también miembro del equipo científico Curiosity. "Aunque todavía estamos trabajando con varias hipótesis sobre cómo el sílice es tan enriquecido, todas estas hipótesis requieren una considerable actividad de agua, y en la Tierra los depósitos alta sílice se asocian a menudo con los entornos que proporcionan un excelente soporte para la vida microbiana.

Debido a esto, el equipo científico decidió investigar más ".

El primer descubrimiento fue como el Curiosity se acercó a la zona "Marias Pass," y usó sus instrumentos de actividad geológica. ChemCam, un instrumento láser del rover para comprobar la composición de la roca desde la distancia y así detectó sílice en abundancia en algunos sitios mientras el rover pasaba por la zona. El instrumento ChemCam fue desarrollado en Los Alamos, en colaboración con el laboratorio IRAP Francés en Toulouse y la Agencia Espacial Francesa.


La información proporcionó las pistas del sílice era importante en las operaciones de Rover en un tiempo de cuatro meses y una distancia recorrida de alrededor medio kilómetro. Esto implica muchas más lecturas del instrumento ChemCam, además de mediciones de la composición elemental de la partículas de rayos X Alfa y el Espectrómetro (APXS) además de la identificación de las muestras de roca en polvo perforadas analizados por (CheMin), instrumento que analiza la Química y Mineralogía en el interior del vehículo.

El rover Curiosity de la NASA Mars utiliza su cámara de navegación (NavCam) para capturar este punto de vista hasta la mitad hacia detrás por una pendiente que subía hacia la "Marias Pass" visto en la parte inferior está el Monte Sharp. Crédito: NASA / JPL-Caltech







El equipo científico de Curiosity está trabajando con dos hipótesis principales para explicar los recientes hallazgos en el Monte de Sharp, los cuales requieren de agua. El agua que es ácida tendería a llevar otros ingredientes a distancia y dejar el sílice después. Agua neutra o Alcalina podrían traer disuelto el Sílice que se depositaría a partir de la solución. Además de todos estos enigmas sobre la historia de la región donde Curiosity está trabajando, los hallazgos recientes en el Monte de Sharp tienen zonas muy interesantes, quizá más que cualquier otro rover. El otro rover Spirit encontró signos de acidez sulfúrico.

Algunos compuestos de sílice se encuentran en rocas que contienen en un mineral llamado tridimita, que se encuentra en la toba Bandelier, común en Nuevo México, pero rara vez en otras partes, y nunca antes visto en Marte. El origen habitual de la tridimita en la Tierra implica altas temperaturas en las rocas ígneas o metamórficas, pero las rocas sedimentarias finamente estratificadas examinados por Curiosity ha sido interpretado como depósitos lacustres.


Curiosity ha estado estudiando las capas geológicas del monte Sharp, empezando desde abajo, desde 2014, tras dos años de trabajo productivo en las llanuras que rodean las montañas. La misión consiguió pruebas en su primer año que los lagos en la zona de hace millones de años ofrecieron condiciones favorables para la vida, si alguna vez vivieron microbios en Marte. Se estudiaron las sucesivas capas de material y así sucesivamente hasta las laderas del monte de Sharp. En laa misión se está investigando cómo las antiguas condiciones ambientales evolucionaron de los lagos, ríos y deltas a la dura aridez de Marte de hoy.


Buckskin fue la primera de tres rocas donde se recolectaron muestras perforadas durante ese período. La identificación que hizo el instrumento CheMin de tridimita llevó al equipo a dar más explicaciones sobre ello: "Podríamos resolver el enigma si la tridimita en el sedimento proviene de una fuente volcánica o tiene otro origen", dijo Liz Rampe, de Aerodyne Industrias Espacial Johnson de la NASA. "Muchos de nosotros estamos en nuestros laboratorios tratando de ver si hay una manera de hacer tridimita sin una temperatura tan alta".

Esta imagen del instrumento (ChemCam) del rover Curiosity en Marte muestra la textura detallada de una roca llamada "Elk" en el 'Monte Sharp, revelando texturas que están presentes en gran parte del Monte de Sharp. Crédito: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / IRAP / LPGNantes / CNRS / IAS






Más allá de la zona Marias Pass, las lecturas de ChemCam y APXS mostraron un patrón de alto índice de sílice en zonas más claras a lo largo de fracturas en la roca, que se une el enriquecimiento de sílice en zonas de alteración por los líquidos que fluyen a través de las fracturas y impregnaron en la roca. CheMin analizó y perforó el material de un objetivo llamado "Big Sky" en el lecho de roca de una zona llamada "Greenhorn".


"Greenhorn" de hecho tiene mucho más de sílice, pero ya no en forma de tridimita. Gran parte de ella está en forma de ópalo no cristalino, que puede formar en muchos tipos de ambientes, incluyendo aguas termales, lixiviación ácida y otros entornos húmedos.

"Lo que estamos viendo en el Monte Sharp es drásticamente diferente de lo que vimos en los dos primeros años de la misión", dijo el científico del proyecto Curiosity Ashwin Vasavada de JPL. "Hay mucha variabilidad en distancias relativamente cortas. El sílice es un indicador de cómo ha cambiado la química. Se trata de un descubrimiento tan polifacético y curioso, que vamos a necesitar un tiempo en comprenderlo."

Extrañas características simétricas detectadas alrededor de una joven estrella doble

Imágenes de alto contraste ámbito de AK Sco. Todas las imágenes muestran los dos brazos del disco del que se habla en la noticia. Crédito: Markus Janson et al. 2015





Un equipo internacional de astrónomos, liderado por Markus Janson, de la Universidad de Estocolmo en Suecia, ha descubierto misteriosos rasgos simétricos afilados alrededor una joven estrella doble, llamada AK Sco. El descubrimiento es desconcertante según los científicos, ya que todavía no están seguros acerca de la naturaleza de estas características, y reflexionan sobre las posibilidades de que son anillos excéntricos o dos brazos espirales separados en el disco alrededor de la estrella. Por otra parte, estas características pueden haber sido causadas por planetas circumbinarios que interactúan con el disco. Los resultados fueron publicados el 14 de diciembre de la revista arXiv.

AK Sco, situada a unos 460 años luz de la Tierra, es una estrella binaria espectroscópica en la asociación estelar Upper Centaurus-Lupus (UCL). Es un sistema relativamente joven, por lo menos en términos astronómicos. Los científicos estiman que es de 10 a 20 millones de años de antigüedad. Las binarias espectroscópicas son sistemas en los que las estrellas están tan juntas que aparecen como una sola estrella, incluso en un telescopio. La única evidencia de una estrella binaria viene del efecto Doppler en la luz emitida. Desplazamientos Doppler periódicos en las longitudes de onda se pueden observar en el espectro, así se ve como las estrellas mueven a través de sus órbitas.

Janson y sus colegas hicieron el descubrimiento utilizando el Telescopio del Observatorio Europeo Austral Muy Grande (VLT), ubicado en Chile. Las observaciones se realizaron en abril de 2015, como parte de la búsqueda del programa planetas de Dos Estrellas (MANCHAS) en órbita. Los científicos hicieron uso del Spectro-Polarimétrico de alto contraste (ESFERA), instrumento recientemente instalado en el VLT. ESFERA es un potente buscador de planetas y su objetivo es detectar y estudiar nuevos exoplanetas gigantes que orbitan estrellas cercanas usando un método conocido como imagen directa.

La detección de los rasgos afilados en imágenes en el infrarrojo cercano del disco de AK Sco fue una sorpresa para los científicos, ya que esperaban encontrar más exoplanetas en esa zona. Sin embargo, lo que encontraron, no podrían ser planetas en absoluto.

"Presentamos el descubrimiento cuando se resolvió la emisión de luz dispersada por el disco circumbinario alrededor de la joven estrella doble bien estudiada AK Sco. La morfología de sus rasgos tan agudos es sorprendente, dado el buen aspecto del disco en su distribución de energía espectral," escribieron los astrónomos een el artículo.

Los investigadores han notado que el centro de la estrella binaria tiene un semieje mayor de aproximadamente 0,16 unidades astronómicas o UA y que el disco parece tener un hueco con un borde interno de 0,58 UA. Las imágenes de AK Sco obtenidas por el instrumento ESFERA revela que el sistema tiene "brazos" que se extienden desde cada lado de la estrella central casi simétricamente. Los científicos también descubrieron que estas características constituyen radiación dispersa de materiales fuera del eje en el disco circumbinario.

Los misteriosos rasgos afilados podrían representar un anillo excéntrico de material que rodea el hueco. Los científicos señalan que tales estructuras se encuentran a menudo en los discos que contienen anillos de material con huecos en su interior. Sin embargo, otras observaciones realizadas por el observatorio ALMA no apoyan esta teoría.

Otra explicación tenida en cuenta por Janson y sus colegas es que estas estructuras son brazos espirales que podrían ser inducidos a través de la inestabilidad gravitatoria o a través de la influencia de un planeta o compañera binaria. Estos dos brazos espirales se enrollan en direcciones opuestas y uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario. Pero el hecho de que las características son tan aparentemente simétricas, va en contra de esta hipótesis.

Lo que vale la pena notar, es que ninguno de estos escenarios se mencionó anteriormente, así que puede ser posible que haya exoplanetas circumbinarios en el disco. Las características podrían ser creadas por uno o varios planetas que interactúan con el disco.

Sea cual sea el escenario propuesto, los autores del estudio destacan la importancia de los sistemas de óptica adaptativa de nueva generación - como el que está instalado en el instrumento ESFERA - que observa los discos alrededor de estrellas. Tienen la esperanza de que estas características se detecten con más frecuencia en un futuro próximo, como resultado de la implementación de la nueva tecnología de observaciones.

El Hubble capta por primera vez una estrella al instante de su explosión

Esta imagen compuesta muestra la búsqueda de la supernova, apodada Refsdal, utilizando el telescopio espacial Hubble.
La imagen de la izquierda muestra una parte del campo de observación profunda del cúmulo de galaxias MACS J1149.5 + 2223 desde el programa Frontier. El círculo indica la posición prevista de la reciente aparición de la supernova. En la parte inferior derecha se ve "La cruz Einstein" desde finales de 2014. La imagen en la parte superior derecha muestra las observaciones del Hubble de octubre del 2015, tomadas al inicio de la observación para detectar la aparición más reciente de la supernova. La imagen en la parte inferior derecha muestra el descubrimiento de la Supernova Refsdal, el 11 de diciembre de 2015, según las predicciones por varios modelos diferentes. Crédito: NASA y la ESA y P. Kelly (Universidad de California, Berkeley)





El telescopio espacial Hubble ha capturado la imagen de la explosión de una supernova por primera vez. La reaparición de la supernova Refsdal se calculó a partir de diferentes modelos del cúmulo de galaxias cuya gravedad inmensa deformó la luz de la supernova.

Muchas estrellas terminan sus vidas con una con una explosión, pero sólo unas pocas de estas explosiones estelares han sido sorprendidas en el momento exacto de su explosión. Cuando se pueden "cazar al instante, es todo un éxito y de suerte. 

El 11 de diciembre de 2015 los astrónomos no sólo fotografiaron a la supernova en acción, si no que la vieron cuando y donde predijeron que ocurriría.

La supernova, apodada Refsdal, ha sido vista en el cúmulo de galaxias MACS J1149.5 + 2223. Mientras que la luz de la agrupación ha necesitado unos cinco mil millones de años en llegar hasta nosotros, la propia supernova explotó mucho antes, hace casi 10 mil millones de años.

La historia de Refsdal comenzó en noviembre de 2014, cuando los científicos detectaron cuatro imágenes separadas de la supernova en una disposición rara conocida como "Cruz de Einstein" alrededor de una galaxia dentro MACS J1149.5 + 2223. La ilusión óptica cósmica se debió a la masa de una sola galaxia dentro de la deformación del clúster y magnificó la luz de la explosión estelar distante en un proceso conocido como lente gravitacional.

"Si bien en el estudio de la supernova, nos dimos cuenta de que la galaxia en la que explotó es una galaxia que pertenece a un cúmulo de galaxias", explica Steve Rodney, co-autor, de la Universidad de Carolina del Sur. "La supernova de la galaxia nos aparece en al menos tres imágenes distintas causadas por los medios de deformación del cúmulo de galaxias."

Estas múltiples imágenes de la galaxia presentan un raro acontecimiento. A medida que la materia en el cúmulo - tanto oscura y visible - se distribuye de manera desigual, la luz de cada una de estas imágenes toma un camino diferente, con una longitud diferente. Por lo tanto, las imágenes de la galaxia de la supernova son visibles en diferentes momentos.

Haciendo uso de otras lentes gravitacionales en galaxias dentro de la agrupación y su combinación con el descubrimiento del evento "Cruz de Einstein" en 2014, los astrónomos fueron capaces de hacer predicciones precisas para la reaparición de la supernova. Sus cálculos también indican que la supernova apareció una vez en una tercera imagen de la galaxia en 1998, un evento no observado por ningún telescopio. Para hacer estas predicciones tenían que utilizar algunas técnicas de modelado muy sofisticadas.

"Utilizamos siete modelos diferentes de la agrupación para calcular cuándo y dónde iba a aparecer la supernova en el futuro. 

Fue un gran esfuerzo por parte de la comunidad para reunir los datos de entrada necesarios utilizando el Hubble, VLT-MUSE y Keck y construir los modelos de lentes", explica Tommaso Treu, autor principal del artículo de la Universidad de California en Los Ángeles, EE.UU. "Y los siete modelos predijeron aproximadamente el mismo marco de tiempo para cuando aparecería la nueva imagen de la estrella en explosión".

Desde finales de octubre 2015 el Hubble ha estado observando periódicamente en MACS J1149.5 + 2223, con la esperanza de observar la repetición única de la explosión y probar que los modelos son correctos. El 11 de diciembre Refsdal finalmente confirmó su predicción.

"El Hubble ha mostrado el método científico moderno en su mejor momento", comenta Patrick Kelly, autor principal del descubrimiento. "Probar las predicciones a través de observaciones proporciona poderosos medios de mejorar nuestra comprensión del cosmos."

La detección de la reaparición de Refsdal fue una oportunidad única para que los astrónomos probaran sus modelos de cómo la masa - en especial la de la misteriosa materia oscura - se distribuye dentro de este cúmulo de galaxias. Los astrónomos ahora están ansiosos por ver qué otras sorpresas se hallarán con el programa Frontier/ Hubble.

Planeta supergigante en danza orbital con dos estrellas

Recreación artística del planeta gigante que orbita de forma muy excéntrica dos estrellas



Un equipo científico del instituto Carnegie ha descubierto un sistema planetario muy inusual compuesto por una estrella similar al Sol, una estrella enana roja, y un enorme planeta intercalado en el medio.


El planeta, descubierto por primera vez en 2011 orbita una estrella llamada HD 7449, y es de alrededor de ocho veces la masa de Júpiter y tiene una de las órbitas más excéntricas que se han encontrado. Una órbita excéntrica es la que se desvía de ser 

perfectamente circular. La más alejada de un círculo es, más excéntrica. Una gran excentricidad también puede indicar que un planeta está siendo afectado por otros objetos cercanos. Pero para el planeta de HD 7449, la gran excentricidad es un indicio de que pasa algo más, algo más grande perturba su órbita.

"La pregunta era: ¿es un planeta o una estrella enana?" dijo el autor principal, Timothy Rodigas. Para responder a la pregunta, Rodigas y su equipo utilizaron el Magellan suite de óptica adaptativa (Magao) que es un instrumento para captar directamente la imagen del misterioso objeto.

Magao, desde el 2013, permite a los astrónomos tomar imágenes de muy alta resolución, dándoles un aspecto más preciso en el cielo nocturno.

"En el telescopio, vimos el objeto en cuestión de segundos, y nos dijo que tenía que ser una estrella enana", añadió Rodigas.

Un equipo de científicos ha descubierto un sistema planetario muy inusual compuesto de una estrella similar al Sol, una estrella enana, y un planeta enorme "baila" en el medio.

La estrella enana y el planeta se han influído por la gravedad mutuamente durante millones de años. Específicamente, la excentricidad del planeta  y la inclinación orbital, es decir, su ángulo con respecto al plano ecuatorial de la estrella primaria, han ido oscilando adelante y hacia atrás en un proceso conocido como oscilaciones Kozai - y continuará previsiblemente en el futuro. Las oscilaciones se ilustran en este video. Crédito: Timothy Rodigas





Esta estrella es pequeña, sólo el 20 por ciento de la masa del Sol, y su posición orbital está cerca de la estrella primaria, HD 7449A, a sólo 18 unidades astronómicas (UA) de distancia. (1 UA es la distancia de la Tierra al Sol) Para la comparación, Neptuno orbita alrededor del Sol a 30 UA.

No hace mucho, se pensaba que las binarias (dos estrellas orbitando) ​​eran incapaces de tener planetas, pero en los últimos años el número de planetas circumbinarios detectado no ha dejado de crecer. Este sistema, sin embargo, este uno de los pocos que consta de una estrella similar al Sol, una estrella enana y un planeta gigante de gas en el medio, todo dentro de 20 UA. 

Es más, entre ellos, el planeta HD 7449Ab es, con mucho, el más masivo y el que tiene la órbita más excéntrica.

Los autores creen que la estrella enana y el planeta se han unido gravitacionalmente durante millones de años. En concreto, la excentricidad y la inclinación orbital del planeta, es decir, su ángulo con respecto al plano ecuatorial de la estrella primaria, han oscilando hacia atrás y adelante en un proceso conocido como oscilaciones Kozai y continuará haciéndolo previsiblemente en el futuro.

"Es difícil de visualizar lo que sucede con el planeta en el futuro, pero se puede decir que es un 'baile' entre las dos estrellas", dijo Rodigas.

El equipo continuará monitoreando el sistema en los próximos años utilizando tanto la técnica de velocidad radial (que mide cómo las estrellas se tambalean cuando los planetas giran alrededor de ellas), y de imagen directa. Tienen la esperanza de determinar cómo se podría haber formado un sistema tan extraño.