He visto cosas que no creeríais… un agujero negro retorciendo la luz en M87…

Primera imagen real de un agujero negro, situado en el centro de la galaxia M87 ( credito: Event Horizon Telescope)

A 55 millones de años luz se encuentra una galaxia supermasiva que recibe el nombre de M87, y en su centro un colosal agujero negro con la masa equivalente a 6.500 millones de soles.

Esta es la primera fotografía real que obtenemos de un agujero negro, hasta ahora sólo disponíamos de simulaciones realizadas por ordenador y de los cálculos que un físico alemán realizó a principios del siglo XX.

La imagen es pura poesía, una esfera negra rodeada de un halo brillante que parece estar en rotación. La esfera negra es el agujero negro, lo que le rodea es el material atrapado por su enorme gravedad, una gravedad de la que no puede escapar siquiera la luz (por eso solo vemos oscuridad en el centro), una fuerza capaz de destrozar soles y mundos enteros antes de hacerlos desaparecer en un lugar donde las leyes de la física dejan de tener sentido, un lugar al que sólo somos capaces de poner nombre,.. singularidad.

Los aspectos técnicos de cómo se ha conseguido la imagen los tenéis en la web del Event Horizon Telescope. Una enorme red de radiotelescopios, repartidos por todo el mundo que han unido esfuerzos para conseguir una imagen que pasará a los libros de historia.

Pero volvamos un momento al verdadero significado de la imagen. La teoría de la relatividad de Einstein predecía este tipo de objetos, si la masa de un cuerpo era capaz de desviar la luz debido a la fuerza de la gravedad, no era descabellado pensar que podría existir un objeto tan masivo del cual no podría escapar ni la propia luz.

John Archibald Wheeler sintetizó la teoría de la relatividad de Einstein en pocas palabras diciendo: «El espacio dice a la materia como debe moverse; la materia con su gravedad dice al espacio como debe curvarse”.

Solo pensar en esto, la luz es un haz de fotones, estos fotones tienen masa (muy poca, su interacción con el campo de Higgs es mínima), al tener masa es susceptible de ser atraida por la gravedad. Cuerpos muy masivos ejercen fuerzas gravitatorias enormes, tanto que deforman exageradamente el continuo espacio-tiempo que los rodea. Un agujero negro deforma el espacio del tal manera que ni los fotones que forman la luz son capaces de escapar, dentro de él no sabemos lo que pasa, nuestras leyes son incapaces de predecir nada. Sólo vemos lo que ocurre a su alrededor,…

Conocemos cómo actúan tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, la física de nuestros días nos ha explicado como el bosón de Higgs (y el campo que forma) dan masa a las diferentes partículas, nos ha explicado como se mantienen unidos los quarks que forman un proton o un neutron, como se unen estos dentro del núcleo de un átomo, cómo mo funciona la fuerza débil, la fuerte, el electromagnetismo,… pero no tenemos ni la más remota idea de la primera fuerza fundamental de la que tuvimos conocimiento,… la de la gravedad.

Así deforma un agujero negro el tejido espacio-tiempo. El rayo amarillo es la luz curvada por la enorma fuerza gravitatoria.

Para tener una teoría unificada de la física que gobierna nuestro universo necesitamos entender como funciona la gravedad, y hoy estamos un paso más cerca, las ondas gravitacionales y los agujeros negros nos ayudan en nuestro propósito,…

Estamos viendo cómo se deforma el espacio-tiempo que se formó unos instantes después del big-bang, no estamos escribiendo ecuaciones en una pizarra, lo estamos viendo,… y esto sólo es el comienzo,…

Día histórico para la ciencia. LIGO detecta ondas gravitacionales. Einstein tenía razón…

Detección de las ondas gravitacionales vs modelo teorico

Este gráfico pasará a la historia. Un 11 de Febrero nuestros científicos nos contaron cómo y cuándo escucharon por primera vez las ondas gravitacionales predichas por Einstein hace ya 100 años. 

Hace 1.300 millones de años dos agujeros negros se fusionaron, el 14 de septiembre del pasado año el observatorio LIGO pudo captar el resultado de uno de los eventos más estremecedores que puede ocurrir en nuestro universo. La unión de los dos agujeros negros convirtió el equivalente de tres masas solares en energía en una sola fracción de segundo. Las ondas gravitacionales que se generaron deformaron el tejido espacio-tiempo en una magnitud lo suficientemente grande como para que los detectores de LIGO pudieran escribir una página en la historia de la física. 

Las repercusiones de este descubrimiento son enormes. Acaba de empezar una nueva era similar a cuando Galileo empezó a escudriñar el universo con el primer telescopio de la historia. A medida que se vayan perfeccionando los detectores comenzaremos a estudiar el cosmos de una manera que jamás habíamos soñado hace solo unos días. 

A lo largo de estos días iremos viendo más repercusiones de este gran descubrimiento. Aquí dejo dos detalles que dentro de poco serán habituales en cualquier libro de física. La primera es la imagen que los dos detectores LIGO captaron aquel 14 de septiembre. 

  

El segundo detalle estremece. Así se oye al espacio-tiempo retorcerse…

Emily Lakdawalla soundcloud
Nota: que le vayan dando mucho al último post… El que no quiera participar de todo esto ya sabe lo que tiene que hacer…

Fuentes: 

Einstein tenía razón… una vez más…

¿Es nuestro sistema solar un lugar privilegiado para la vida? Llega el antropocentrismo cosmológico

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El antropocentrismo es la teoría que sitúa al ser humano como medida de todas las cosas.

“Así la naturaleza humana, su condición y su bienestar –entendidos como distintos y peculiares en relación a otros seres vivos– serían los únicos principios de juicio según los que deben evaluarse los demás seres y en general la organización del mundo en su conjunto”.

Esta corriente de pensamiento lleva fustigando al ser humano desde el siglo XVI (yo creo que mucho antes, pero es lo que ponen los libros). Los tiempos cambian, las mentes evolucionan y los nuevos científicos del siglo XXI se actualizan en sus doctrinas. ¿Eliminamos el antropocentrismo y el principio antrópico?. No, mejor lo extendemos a todo el universo observable y nos actualizamos ya del todo.

Últimamente abundan los artículos que defienden lo especial que es nuestro rincón del universo y la gran cantidad de leyes físicas dirigidas solamente con el propósito de que el ser humano exista.

Un equipo de científicos de la Universidad de Nueva Gales en Sydney han analizado la luz proveniente de cuásares lejanos usando datos del Very Large Telescope (VLT) y una de las conclusiones que han sacado es que una de las constantes de la naturaleza parece ser diferente en distintas partes del Cosmos, afirmando que nuestro Sistema Solar está situado en una zona del Universo que es propicia para la aparición de la vida.

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La suposición de que una de las constantes de la naturaleza cambia según en el lugar del Cosmos donde nos encontremos va en contra del principio de equivalencia de Einstein y el principio cosmológico que defiende que las leyes de la física son iguales en todos los lugares del Universo.

Lo que se ha encontrado tiene que ver con la constante de estructura fina, una constante física fundamental que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética.

Según John Webb “el hallazgo es una verdadera sorpresa para todos”. Los cambios en esta constante parecen tener una orientación, creando una especie de “eje” que atraviesa el Universo.

“Después de medir alfa (valor de la constante) en 300 galaxias distantes el valor no es el mismo que el obtenido en la Tierra” dice Webb.

“Las implicaciones para nuestro entendimiento de la ciencia serían muy profundas. Si los valores de las leyes físicas pasan a ser locales en vez de generales, significaría que nuestro lugar en el Universo favorece la presencia del ser humano” sigue explicando Webb. “Si estos resultados se verifican claramente necesitamos nuevas teorías de la física que los expliquen”, martillea en mi mente Webb, digo… continua diciendo Webb.

Como defendemos el método científico hay que decir que estos resultados ya se obtuvieron con el telescopio Keck en Hawaii. Los datos sugieren que el valor de alfa es ligeramente menor cuando la luz del cuásar fue emitida, hace 12.000 millones de años, que el valor que actualmente podemos medir en nuestros laboratorios terrestres si usamos los datos del telescopio Keck situado en el hemisferio norte. Ese mismo valor es ligeramente mayor que el obtenido en la Tierra cuando los datos provienen del VLT, situado en el hemisferio sur.

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Cada hemisferio mira hacia un lado opuesto del universo observable. Si los valores obtenidos por ambos telescopios fueran iguales significaría que la constante no varía miremos donde miremos. La existencia de una variación mínima de menos de una parte en cada 100.000 es la raíz del problema, el universo parece tener un alfa mayor en una dirección y una menor en otra.

La Tierra parece situada en algún punto medio de esta gradación, un sitio donde la fuerza de la interacción electromagnética permite las reacciones químicas tal como las conocemos (un crecimiento de alfa de solo un 4%, por ejemplo, no permitiría a las estrellas formar carbono impidiendo que existiera toda nuestra base estructural).

Y vosotros os preguntaréis, ¿cuánto tiempo más va a seguir escribiendo estos resultados y va a perder los modales? Pues ya.

Los resultados hay que ponerlos porque ahí están, son fruto de una investigación desde 2011 y la ciencia se basa en mediciones, y si tienen razón pues yo cojo cierro el blog y sigo con mis quehaceres normales (que varias entradas a la semana durante casi dos años lleva su trabajo, además si hay un poco de suerte no sé si podré mantener este ritmo dentro de un tiempo).

Pero varias datos acuden a mi mente que pueden hacerme sospechar que los datos simplemente son incorrectos. Son cientos (sino miles) los experimentos que han confirmado las teorías de Einstein acerca del principio de equivalencia. Si es verdad que solo en nuestra parte del universo las reacciones químicas son viables ¿qué hacen nuestros radiotelescopios detectando carbono, azúcares y hasta ron en diferentes puntos del cosmos?. ¿Qué hacen todos esos sistemas planetarios orbitando alrededor de todo tipo imaginable de estrellas?, (hasta se forman sin estrellas oye). ¿Qué hacen algunos telescopios detectando en la luz que obtienen de las atmósferas de esos planetas patrones compatibles con la existencia de metano y de silicio?

¿Todas esas mediciones son incorrectas? ¿O puede haber algún factor que hayan pasado por alto a la hora de medir la constante de estructura fina?

Somos una especie única y maravillosamente extraña. Millones de factores han concurrido para que existamos. No hay duda de eso. Pero cuanto más conocemos del universo que nos rodea menos dudas tenemos que esta excepcional singularidad, que es la vida, se repite una y otra vez en todos los lugares del cosmos donde tiene la más mínima oportunidad.

El antropocentrismo tiene una tratamiento muy simple, el tiempo.

“No se si existen o no, pero es todo caso, el Universo es enorme. Y si solo estamos nosotros… ¡¡Cuanto espacio desaprovechado!!” (Contact, Carl Sagan)

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Nuevo mapa en 3D muestra grandes estructuras en el universo de hace 9.000 millones de años

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Un nuevo proyecto ha mapeado el Universo observable tal como era hace 9.000 millones de años.

El mapa creado a través de imágenes del telescopio Subaru muestra numerosas galaxias, aunque lo que más llama la atención es la gran estructura filamentosa que forman los diferentes grupos de galaxias,

La nueva reconstrucción abarca 600 millones de años luz en dirección angular y 2.000 en la radial.

En la imagen generada por el grupo FastSound, los colores de las galaxias indican su tasa de formación estelar y la gradacion en el color de fondo representa la densidad de galaxias.

El mapa presentado hoy es solo una primera versión. El proyecto final medirá con precisión el movimiento de las galaxias y la expansión del Universo a grandes escalas, lo que servirá como test de la teoría general de la relatividad de Einstein (otro más). Una comparación entre esta clase de mapas del universo joven y el actual puede ayudar a que entendamos un poco más acerca de porqué se acelera la expansión del Universo.

Fuente: Universetoday , subaru telescope

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El telescopio espacial Kepler da la razón a Einstein… una vez más

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Una masiva enana blanca curva la luz de su compañera (recreación)

El telescopio espacial Kepler ha sido testigo de como una estrella muerta curva la luz de la estrella que acompaña. El descubrimiento está entre las primeras detecciones de este fenómeno (predicho por la teoría general de la relatividad de Einstein)  en estrellas binarias.

La enana blanca observada tiene aproximadamente el tamaño de nuestra Tierra, aunque una masa parecida a la de nuestro Sol. Su otra compañera de viaje es una enana roja que, aún siendo mayor de tamaño, orbita alrededor de la primera.

Las primeras observaciones llevaron a pensar que se trataba de un gigante gaseoso del tamaño de Júpiter eclipsando la luz de la enana roja. Posteriores mediciones con el telescopio Hale en San Diego descubrieron que la enana roja estaba moviéndose alrededor del supuesto planeta en un movimiento similar al de una peonza, ese movimiento era demasiado grande como para ser causado por un gigante gaseoso. Había que dar otra respuesta para explicar ese baile gravitacional, y la encontraron en forma de una enana blanca muy masiva.

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El gráfico nos muestra las típicas curvas de brillo que usa Kepler para la detección de exoplanetas orbitando alrededor de su estrella madre. La curva de la izquierda es lo que primeramente se interpretó como el paso de un gigante gaseoso por delante de una enana roja, con la típica disminución en la curva de brillo. Realmente lo que se estaba viendo era el eclipse de una enana blanca por parte de su compañera, la disminución del brillo se debía a la gran masa de la estrella restando luz a su menos masiva compañera.

La gráfica de la derecha nos muestra que pasa cuando la enana blanca pasa por delante de la roja. La disminución del brillo es increíblemente sutil debido al pequeño tamaño de la enana blanca (recordemos comparable a nuestra Tierra). Los puntos azules marcan la disminución del brillo acorde con el tamaño de la enana blanca, la línea roja lo que realmente se observa en el tránsito, su masa es enorme, la gravedad curva y magnifica la luz de la enana roja, dando lugar a lo que predijo Einstein, una lente gravitacional.

Esta misión no deja de darnos sorpresas, además de ser una de las mayores fuentes a la hora del descubrimiento de exoplanetas, también nos ayuda a poner imágenes a teorías que hasta ahora solo se mostraban sobre el papel.

Y nos la querían suspender.

Unos neutrinos sobrepasan el límite de velocidad

Sorprendente noticia la que en el día de ayer inundó nuestros “timeline”.

Científicos del CERN enviaron un grupo de partículas subatómicas, llamadas neutrinos, desde el laboratorio suizo al italiano. En total unos 732 km de distancia.

Lo que hubiera sido un experimento más del CERN dejó de serlo cuando constataron que los neutrinos habían llegado una fracción de milmillonésima de segundo antes de lo que hubiera tardado la luz.

Es la primera vez, desde que Einstein puso el límite de velocidad del universo en 299.792.458 m/s (unos 300.000 km/s), que alguien se lo salta.

Aseguran haber repetido unas 15.000 veces las mediciones, aunque ahora queda lo más importante, que el experimento sea reproducido por otros equipos y en otros lugares del mundo.

De ser cierto estaríamos ante un hallazgo que podría cambiar las bases de la física, sustentadas hasta ahora en la teoría de la relatividad de Einstein, la cual deja muy claro que nada puede ir mas rápido que la luz.

Más allá de lo teórico, el descubrimiento tendría otras lecturas.
La estrella más cercana, Próxima Centauri, está a unos 4 años-luz de la tierra, ¿qué implicación tendría en un futuro viaje interestelar?
¿Se abre la veda a los viajes en el tiempo? ¿Qué pasaría con las comunicaciones? ¿Y con las velocidades de nuestros equipos tecnológicos limitadas por la velocidad de la luz?

Dejaré la respuesta a alguno de los blogs que tengo como referencia (soy médico, no físico 🙂 ), (eso sí cuando vuelvan de amazings 2011, porque antes…)

De todas formas habrá que seguir el hallazgo de cerca, si se confirma o no, y qué implicaciones tendría en nuestra forma de ver el universo.

Hasta entonces la distancia a la estrella más cercana seguirá siendo de 4 años-luz…

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Actualización: La velocidad medida sería de 300.006 kilómetros por segundo, es decir, 6 km/s más rápido que la velocidad de la luz.

“Dicho de otra manera, en una carrera de fondo de 730 km, los neutrinos superan la línea de llegada con 20 metros de ventaja” sobre los fotones de la luz, si ésta hubiera recorrido la misma distancia sobre la corteza terrestre.

Resumen de la rueda de prensa de hoy (fuente elmundo.es)

En una abarrotada sala de actos, uno de los firmantes del estudio publicado en ‘High Energy Phisycs’ de la Universidad de Cornell, Dario Autiero, ha presentado el experimento Opera y los resultados que han obtenido. Las mediciones corresponden a tres años de trabajo (2009, 2010 y 2011) en los que se han enviado neutrinos en multitud de ocasiones, según explicó Autiero durante casi dos horas de presentación.

Tras analizar los datos obtenidos, el equipo internacional al que pertenece el investigador italiano de la Universidad Claude Bernard de Lyon pudo sacar una conclusión sorprendente, pero que por más que han intentado refutar repasando toda la metodología, no han conseguido encontrar dónde está el error. Una corriente de neutrinos puede reorrer los 730 kilómetros que separan el CERN del laboratorio subterráneo del Gran Sasso en un tiempo 60 nanosegundos menor que lo que tardaría la luz.

“Hemos estado seis meses analizando los datos observados y que eran inexplicables”, dice Auteiro. “No pretendemos hacer ninguna interpretación teórica de los resultados”, sentenció Autiero al final de la presentación. Como ya dijo un portavoz de la investigación, los resultados son una locura y ponemos nuestros resultados a disposición de los colegas para que alguien nos saque de esta locura.

Link a la web del experimento OPERA http://operaweb.lngs.infn.it/spip.php?rubrique41&lang=en

ACTUALIZACION (24/2/12): Pues al parecer los neutrinos vuelven a la velocidad que les corresponde según la teoría de la relatividad. Esto nos pasa por dudar de Einstein.

A falta de confirmación oficial el fallo ha podido estar en un enlace defectuoso de fibra óptica entre una unidad de GPS y un ordenador. Una vez reparado desaparecen los famosos 60 nanosegundos en los que los neutrinos adelantaban a lo predicho por Einstein.

Así es la ciencia. Y así debe ser.