Big bang. Origen del Universo
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¿Un universo cíclico?
03/05/2.002
Paul Steinhardt, de la Princeton University, y Neil Turok, de la Cambridge University, creen que han resuelto los problemas que afectaban a las teorías del "universo cíclico" desde los años 1.930. Según este par de cosmólogos, estaríamos a 14.000 millones de años del comienzo del presente ciclo de expansión cósmica.
Si ésta teoría es correcta, el universo desarrollaría una serie contínua e infinita de "big bangs" y "big crunchs", es decir, de grandes explosiones y grandes reuniones de materia, separadas por períodos de expansión y contracción.
La mayor parte de los cosmólogos creen que el universo empezó hace 14.000 millones de años, con el Big Bang, y que se está expandiendo desde entonces. Muchas observaciones astronómicas apoyan ésta visión. Sin embargo, el problema de ésta teoría es que no explica el propio "Big Bang" o las condiciones que lo crearon.
Por su parte, los conceptos de universos cíclicos no predicen un inicio o un final de los tiempos, y por tanto no necesitan explicarlos. Quienes apoyaron en un principio ésta versión de los hechos pensaron que el universo debería convertirse en una singularidad diminuta (un punto de infinita densidad y temperatura) antes de explotar en nuevo big bang. Pero ésta idea ha sido demasiado difícil de explicar, lo que ha hecho que el concepto de universo cíclico haya sido dejado de lado.
Steinhardt y Turok, a pesar de todo, creen que, según la "teoría-M", el universo no necesita pasar por una singularidad entre big crunch y big bang. La teoría-M dice que el espacio-tiempo tiene 11 dimensiones, de las cuales percibimos cuatro (tres en el espacio y una en el tiempo). Nuestra "membrana" de cuatro dimensiones se mueve alrededor de las demás, ocultándolas a escalas muy pequeñas o muy grandes.
La teoría dice que la materia que vemos en el universo se encuentra confinada en nuestra membrana local y que también existe materia en otras membranas. Así, Steinhardt y Turok proponen que un big bang/big crunch se produce cuando dos de estas membranas colisionan. La densidad de la materia es perfectamente finita durante una colisión, y la singularidad sólo ocurre en el sentido de que la dimensión que separaba dichas membranas desaparece brevemente durante el choque.
El efecto de la gravedad sobre la materia en diferentes membranas podría explicar por qué las galaxias se comportan como si poseyeran más materia de la que podemos detectar (materia oscura). Los investigadores también dicen que su teoría depende de la "energía oscura", otro concepto no explicado por el modelo estándar. Esta energía oscura es algo así como una fuerza de repulsión, propuesta para explicar recientes observaciones de que el universo se está expandiendo a un ritmo acelerado. En el nuevo modelo cíclico, la energía oscura se necesitaría para diluir la entropía durante los períodos de expansión cósmica.
Si la teoría es correcta, la cosmología actual se vería ampliamente afectada, ya que el big bang dejaría de ser la barrera impenetrable que parecía hasta ahora.
El experimento VSA pone a prueba la teoria del big bang
31/05/2.002
Las imágenes obtenidas por un grupo hispano-británico de astrofísicos sugieren que el Universo es plano a grandes escalas, que la materia exótica es el mayor componente material del Universo y que podría existir la "energía del vacío". La información se ha obtenido a partir de los datos proporcionados por el experimento VSA, instalado en el Observatorio del Teide.
Astrofísicos de las Universidades de Cambridge, Manchester y del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), han obtenido nuevas imágenes de extraordinaria sensibilidad del Fondo Cósmico de Microondas, una radiación emitida unos trescientos mil años después de la Gran Explosión que dio origen al Universo. Las nuevas medidas aportan información sobre la geometría del Universo a gran escala, el contenido y las formas de materia y energía cósmicas, así como sobre los procesos que han dado lugar a la formación de las galaxias y otras estructuras macroescalares en el Universo.
Los resultados se han obtenido con el interferómetro de microondas denominado VSA (Very Small Array), un nuevo experimento instalado en el Observatorio del Teide y desarrollado conjuntamente por las tres instituciones más arriba mencionadas. Este instrumento consta de 14 pequeñas antenas equipadas con potentes receptores de microondas (a 34 GHz) de muy alta sensibilidad. Las señales recibidas por todas las antenas son combinadas entre sí, utilizando la técnica denominada "interferometría", con el fin de extraer la máxima información astronómica y eliminar la contaminación que introduce la atmósfera terrestre, al tiempo que facilita imágenes de alta definición de una radiación que es extraordinariamente débil.
El análisis detallado de las ocho primeras regiones de cielo que han sido examinadas por el VSA, que cubren un total de 100 grados cuadrados (unas 400 veces el tamaño de la luna llena en el cielo), proporciona sólidas evidencias de que la geometría del Universo es euclídea a grandes escalas. Además, permite estimar el contenido cósmico de materia ordinaria (la formada por protones y neutrones) y de materia exótica (debida a otras partículas elementales aún no observadas en laboratorios). Esta última forma de materia sería unas diez veces más abundante que la materia ordinaria, y por tanto constituiría el mayor componente material del Universo.
Al combinar los resultados de VSA con los de otros experimentos recientes de sensibilidad comparable, que han sido llevados a cabo por otras instituciones (midiendo desde la Antártida y con globos estratosféricos) se encuentran evidencias de que en el Universo también existe una forma intrigante de energía denominada "energía del vacío". La naturaleza última de ésta energía no se acaba de entender, pero su huella ha sido detectada en las características de los mapas obtenidos. Esta energía del vacío, también conocida como "energía oscura", podría ser responsable de la expansión acelerada del Universo que ha sido sugerida por el análisis de observaciones recientes de supernovas en galaxias muy lejanas.
Los resultados han sido publicados por AstroPH y remitidos a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (IAC)
El sorprendente universo
27/09/2.002
Los últimos descubrimientos confirman la naturaleza paradójica de nuestro Universo. Astrofísicos de la University of Chicago acaban de anunciar los resultados de unas investigaciones cuyos datos estaban persiguiendo desde hace más de dos décadas, y que apoyan las conclusiones de la moderna teoría cosmológica.
La información la han obtenido gracias a un radiotelescopio llamado Degree Angular Scale Interferometer (DASI), situado en la Amundsen-Scott South Pole Station, en la Antártida. Con él han medido con una precisión jamás alcanzada el grado de polarización de la radiación del fondo cósmico de microondas, el "resplandor" omnipresente que procede del Big Bang o Gran Estallido, responsable de la creación del Universo.
La mayor parte de la luz que nos llega no está polarizada. Es decir, las ondas de luz nos alcanzan mezcladas entre sí, moviéndose individualmente en planos distintos. La luz sólo se polariza cuando es reflejada o dispersada. Gracias a este principio, nuestras gafas polarizadas son capaces de eliminar los destellos de la superficie de una piscina o del capó de un coche, ya que sólo permiten el paso de las ondas de luz que se mueven arriba y abajo, por un mismo plano.
Pero la radiación del fondo de microondas se polarizó cuando la luz cósmica interactuó por última vez con la materia, hace unos 14.000 millones de años. Si no se hubiese encontrado ésta polarización, muchas de nuestras teorías, basadas en observaciones e interpretaciones de éstas, habrían tenido que desecharse, explica John Carlstrom.
Nuestras teorías predicen la polarización del fondo de microondas, y ahora lo hemos constatado. Estamos pues en un Universo en el que la materia ordinaria, la que sirve para dar forma a los humanos, las estrellas y las galaxias, representa apenas el 5 por ciento de la masa y la energía total. La mayor parte de este Universo, en efecto, está hecha por una misteriosa fuerza llamada "energía oscura", un nombre vago que implica que en realidad no sabemos qué es. Lo único que sabemos es que actúa oponiéndose a la gravedad, acelerando la expansión del Universo.
El descubrimiento de la polarización del fondo de microondas apoya también la teoría cósmica de la inflación, que propone que el Universo sufrió un sorprendente episodio de crecimiento gigantesco en una fracción de segundo, justo después del Big Bang. El propio sistema DASI constató el año pasado, midiendo las diferencias de temperatura en el fondo cósmico de microondas, que la teoría de la inflación parece correcta.
La señal de polarización detectada es más de 10 veces más débil que las diferencias de temperatura detectadas por el DASI con anterioridad. El sistema necesitó 200 días de observación sobre dos puntos del cielo para poder encontrarla.
Los astrofísicos están satisfechos porque se inicia una nueva era de experimentos. La sensibilidad aumentará, y será como pasar de una televisión en B/N a otra en color.
La polarización es una pista que nos habla de cuando el Universo tenía sólo unos 400.000 años, cuando la materia y la luz estaban apenas empezando a separarse la una de la otra. La polarización, pues, mide directamente la dinámica del Universo temprano y permite ver cómo se movía.
En años sucesivos, los astrónomos intentarán usar la polarización del fondo cósmico de microondas para medir las ondas gravitatorias, una forma de radiación predicha por la teoría de la Relatividad y que corresponde a arrugas en el tejido del espacio-tiempo.
Autor: Sin datos
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)