Archivo de la etiqueta: Cosmología

Posible explicación de las 3 dimensiones que observamos.

Se sabe que en los orígenes del Universo se dieron 11 dimensiones, 10 espaciales y el tiempo.
La pregunta siempre fue: ¿por qué sólo vemos 3 dimensiones espaciales?
Unos decían que se debía a un proceso de selección natural por el cual nos convertimos en “bichos Euclidianos” (de tres dimensiones). Otros, pensaban que las otras dimensiones estaban “muy curvadas” para que las podamos detectar.
Pero parece que hay otra opción, que no todas se hayan expandido en el Big Bang.

Sabemos que la materia está formada por partículas, átomos que están formados por protones, neutrones y electrones. Los protones está formados por quarks y éstos se mantienen unidos (para formar protones) por gluones.
Por su parte, los quarks y antiquarks se vinculan por una energía que es capaz de fluir por un canal o tubo entre ambos. Si las dos partículas se encuentran, se aniquilan y ese tubo desaparece.
Pero si hay una expansión, ambas se alejan y ese tubo se interrumpe (se corta) liberando la suficiente energía como para formar otro par quark – antiquark unidos por nuevos tubos a los anteriores.
Para que esta trama sea estable, los tubos deben estar entrelazados; mejor aún si forman nudos. Esto da origen a una trama estable que sólo puede darse en tres dimensiones según los estudios.

Ilustración crédito de Keith Wood/Vanderbilt.

Luego, de las 10 dimensiones espaciales sólo un grupo de 3 logró la estabilidad y sobrevivió en la expansión; las otras no lo lograron.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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Se encuentra la mitad de la materia bariónica faltante.

Los bariones, son partículas sub-atómicas tales como los protones y neutrones que se encuentran en el núcleo de los átomos (https://es.wikipedia.org/wiki/Bari%C3%B3n).
La materia ordinaria es entonces materia bariónica.
Pero en el Universo el 95% de la materia es materia obscura (23%) y energía obscura (72%). La primera se encarga de mantener armadas a las grandes estructuras galácticas. La segunda, se encarga de acelerar la expansión Universal. Ambas reciben el calificativo de “obscuras” por no poder ser observas, sólo detectadas gravitacionalmente.
El resto de la materia (5%) es materia ordinaria. Pero de ella sólo se observa la mitad.

Según los estudios, esa materia ordinaria faltante está dada por gas ionizado, es decir, gas formado por átomos partidos en electrones, protones; o sea en bariones. Este gas formaría estructuras de filamentos que unen a las galaxias.
El Espacio tiene una trama filamentosa de gasa gran escala, donde las galaxias y cúmulos de ellas se encuentran en esos filamentos como “perlas en un collar”.

Model of universe structure

Ilustración de la estructura de filamentos que hay en el Espacio a gran escala – Crédito:  Andrey Kravtsov

El efecto Siunyáiev – Zeldóvich (SZ), se produce cuando la radiación de fondo en micro-ondas interactúa con materia ionizada. Esa radiación, es la que proviene del Big-Bang, el origen del Universo. Al interactuar con los bariones, altera su frecuencia hacia mayores energías (pdp, 17/mar./2017; Un agujero en la rdiación de fondo…, https://paolera.wordpress.com/2017/03/17/un-agujero-en-la-radiacion-de-fondo-en-mircoondas-el-efecto-siunyaiev-zeldovich/). Eso hace que en la región donde se encuentra con gases ionizados se la deje de detectar en micro-ondas.

Observando galaxias del tipo Brillantes Rojas, se encontró que entre ellas se estaba dando el efecto SZ. Luego, la radiación de fondo está interactuando con gas ionizado que se encuentra entre ellas. El análisis de ese efecto sugiere que se trata de filamentos en los que se encuentran esas galaxias. Estos filamentos de materia conforman aproximadamente la mitad de la materia bariónica faltamte y son muy tenues para haber sido detectado antes con los instrumentos disponibles en rayos X.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Distancias cósmicas: propia y por co-movimiento.

En Astronomía la medición de distancias es una fuente de gran información.
Con ella, no sólo tenemos idea de lo lejos que se encuentran los objetos, sino de la forma que tienen los sistemas donde viven. Por ejemplo, la medición de distancias y posiciones de estrellas de la Vía Láctea, nos da una idea de la forma y tamaño de nuestra galaxia.

Hay muchas formas de calcular distancias a objetos (KosmosLogos, 20/6/10, Una escalera para medir el cosmos, http://www.noticiasdelcosmos.com/2010/06/una-escalera-para-medir-el-cosmos.html).

Imagen relacionada

Ilustración de diferentes métodos de cálculo de distancias cósmicas pubicado en KosmosLogos.

Podemos usar su paralaje o variación en su posición desde dos puntos de vista u observación diferentes. Si medimos su posición desde un lugar de nuestra órbita y repetimos la medida medio año después, desde el lugar opuesto, el corrimiento observado en su posición depende de su distancia y de la distancia entre nuestros lugares de medición; ésto, si su movimiento es pequeño frente al nuestro. Podemos tomar una tercera medida el cumplirse un año, donde repetimos nuestra posición, y en ese caso podemos saber cuánto se mueve en ese tiempo si esa medida no es igual a la primera (Wikipedia; Paralaje, https://es.wikipedia.org/wiki/Paralaje).
Esto es útil para objetos relativamente cercanos y no todos lo son.

Para objetos más lejanos, como los extragalácticos, hay métodos basados en la luminosidad recibida o en su tamaño aparente medido.
En ambos casos, esa medida depende de cuándo el objeto nos envió su imagen. Para cuando nos llegue su luz, éste estará a otra distancia. En el caso de estos objetos, su distancia está fuertemente afectada por la expansión del Universo, más que por su propio movimiento.

En Cosmología hay dos distancias que interesan mucho.
La distancia por co-movimiento, que es la distancia que tiene el objeto en el instante que lo observamos, como si no existiera la expansión universal, y la distancia propia; que es la distancia que tuvo que recorrer su luz hasta llegar a nosotros. Ésta, está relacionada al momento en que el objeto emitió la luz que nos llegó, y por lo tanto a la expansión universal; pero también está afectada de la curvatura del Espacio.
(Wikipedia, Comoving distance, https://en.wikipedia.org/wiki/Comoving_distance)

Hay relaciones entre la distancia por co-movimiento y la distancia propia, por ejemplo, ambas coinciden para objetos lejanos en un Universo plano y sin expansión Universal.
Si se conoce con buena confiabilidad el valor del alejamiento de un objeto extragláctico muy lejano, y se estima con la misma confiabilidad su distancia por co-movimiento, se puede conocer el grado de curvatura del Espacio.
Las fulguraciones en radio-ondas (FRB) son muy útiles para este estudio, en particular la fuente catalogada como FRB 121102. En este caso, su repetición (como la de todo evento repetitivo de origen extragaláctico lejano) permite esperar el evento y tener buenas medidas del corrimiento al rojo de su fuente por expansión del Universo.

 

Fuente:

pdp.

Qué es el Sector Obscuro del Universo (retórica científica).

La retórica consiste en expresiones ricas en imágenes para dar una explicación más elegante y figurativa.
Hay una retórica científica que a veces lleva a confusiones.

Se dice que algo es obscuro cuando no refleja ni emite luz. Es por eso que llama materia obscura, a aquella que no puede verse pero se la detecta gravitacionalmente. Aquí el término “obscura” hace referencia exacta a una propiedad de esa materia.
Cuando se habla de energía osbcura, se hace referencia a una energía responsable de la expansión del Universo. En este caso se le dice “obscura” porque se desconoce su naturaleza. Aquí hay retórica ya que no tiene sentido hablar de una energía que no brilla de manera alguna.

En nuestro Universo observable, hay partículas que son bien conocidas tales como los fotones, electrones, protones y neutrones entre otras. Todo está explicado en lo que se conoce como el Modelo Estándard.
Este modelo está siendo retocado permanentemente para explicar nuevas observaciones. Se llegó a un punto en que se hacen necesarias partículas aún no observadas para explicar ciertas propiedades del Universo que nos rodea. Se las llama partículas obscuras retóricamente hablando por desconocerse mucho de ellas y porque no hemos podido detectarlas aún.
Al conjunto de estas partícula se lo llama Universo Obscuro o Sector Obscuro del Universo. Otra vez se utiliza retórica, ya que no se trata de un rincón particular del Universo ni otro universo paralelo y exótico. Es como decir que la mente de un músico genial es un universo de inagotables melodías.

Si las partículas obscuras están relacionadas con la que conocemos, entonces hay un vínculo entre el Sector Obscuro y el Universo observable dado por el Modelo Estándard.
A ese vínculo se lo llama Portal al Sector Obscuro.

New portal to unveil the dark sector of the Universe

Ilustración crédito de IBS

Otra vez aparece la retórica, ya que ese vínculo o portal es un conjunto de expresiones físicas y no un “agujero en el espacio” que nos lleva de un lugar al otro.

Entre las partículas obscuras podrían existir los fotones obscuros (dark photons). Serían partículas livianas similares a los fotones, las que al decaer (o desintegrarse) darían origen a partículas obscuras muchas de las cuales podrían ser responsables de la materia obscura.

Resumiendo.
Cuando se formó el Universo, éste era una sopa de partículas. Fuimos capaces de detectar muchas, recientemente detectamos el Bosón de Higgs completando el Modelo Estándard. Otras permanecen sin detectar en el Sector Obscuro. La observación del comportamiento de las partículas conocidas puede abrir un portal a ese Sector del Universo.

Referencia:

pdp.

¿Nuestro Universo es un experimento alienígena? Si, no, tal vez…

El origen y evolución del Universo fue desde siempre lo que desveló a muchos, sobre todo a los cosmólogos.
Asi nacieron muchos modelos de Universo. Desde los clásicos como el de Alan Poe, pasando por más sofisticados como el de Boltzman, hasta llegar a los multiversos; muchos universos donde el Nuestro es uno de ellos. (pdp, 18/jun./2015, Primer modelo evolutivo de Universo, el modelo de Poe, https://paolera.wordpress.com/2015/06/18/primer-modelo-evolutivo-del-universo-el-modelo-de-poe/) (pdp, 2 sep./2013, El subuniverso en la Paradoja de Boltzman, https://paolera.wordpress.com/tag/cerebro-de-boltzmann).
En la idea de muchos universos, la mancha fría observada en el fondo de radiación cósmica, tal vez se deba al contacto entre el Nuestro y otro universo vecino, un contacto entre dos burbujas (pdp, 26/abr./2017, Quizás un Universo exótico necesite una explicación exótica, https://paolera.wordpress.com/2017/04/26/quizas-un-universo-exotico-necesite-una-explicacion-exotica/).

Artwork illustrating the concept of an alternate ‘bubble’ universe in which our universe (left) is not the only one. Some scientists think that bubble universes may pop into existence all the time, and occasionally nudge ours. <em></dt><dd class=

Ilustración de varias burbujas de universos crédito NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

La Cuántica está interviniendo mucho en Cosmología.

Esta rama de la Física predice que un par de partículas pueden aparecer de “la nada”. Eso viene a explicar la pregunta de ¿qué había antes del Big Bang?; eso… nada; como decir que “cero” espontáneamente se descompuso en positivo y negativo.
El principio cuántico por el que dos partículas pueden estar entrelazadas, se verificó con experimentos realizados con fotones. Las propiedades de una partícula se modifican cuando se modifican las de su partícula lejana entrelazada. Quizás algún día, podamos saber qué pasa del otro lado de la Galaxia, observando partículas de “este” lado (pdp, 22/dic./2015, Lo que (me) asombra de la Cuántica, https://paolera.wordpress.com/2015/12/22/lo-que-me-asombra-de-la-cuantica/).
Nuestro Universo no es la suma de regiones “desconectadas”, está completamente conectado y posiblemente sea el entrelazamiento cuántico uno de los mecanismos de interconexión. Puede que este entrelazamiento cuántico, sea el responsable de interacciones entre diferentes burbujas o universos. El efecto túnel que le permite a una partícula estar donde clásicamente no podría estar, se verifica en la reacción nuclear que genera la energía de las estrellas de tipo Solar (Wikipedia, Quantum tunnelling, https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_tunnelling).

Luego, viendo todo lo que explica e implica la Cuántica en Cosmología, a alguien se le ocurrió la idea de que se podría tener un universo en un recinto de laboratorio bajo las condiciones adecuadas, después de todo, la Cuántica vale en todas partes.

“We develop a stochastic approach to the theory of tunneling with the baby universe formation. This method is applied also to the theory of creation of the universe in a laboratory.” (Desarrollamos un acercamiento estocástico a la teoría del tunelaje con la formación del universo infantil. Este método se aplica a la teoría de la creación del universo en un laboratorio).
(HARD ART OF THE UNIVERSE CREATION, A. Linde – Oct. 1991)

Ese universo podría generar sus partículas, estrellas, sus estructuras galácticas, gas, polvo, planetas… ¿vida?.

La misma persona dijo que tal vez seamos una burbuja recreada en el laboratorio de un científico de otro mundo.

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Lisa Simpson crea vida microscópica en un experimento de ciencias en una placa de Petri. – Los Simpsons “Treehouse of Horrors VII, The Genesis Tub”

Algunos tomaron esto como una broma de pésimo gusto que atenta contra el poder Divino y su capacidad de Creación. Otros lo tomaron como algo interesante y remotamente posible. Otros más, sólo lo tomaron como lo que es… un idea tirada al aire; una entre tantas que se comentan al pasar levantando las cejas a manera de sorpresa, sin más importancia que esa.

Referencia:

Fuente:

pdp.

El modelo Cardassiano de Universo.

En un Universo en expansión acelerada, los modelos tratan de explicarlo de la manera más sencilla posible.
Primero se estableció la existencia de la energía obscura como la responsable de esa expansión acelerada. También se conjeturó con un modelo rotacional de Universo, donde la aceleración en la expansión está relacionada con la aceleración centrífuga (pdp, 09/mar./2017, La energíoa obscura como efecto de un Universo en rotación, https://paolera.wordpress.com/2016/03/09/la-energia-obscura-como-efecto-de-un-universo-en-rotacion/). También se teorizó sobre la posibilidad de que pequeñas fluctuaciones en el tramado del espacio – tiempo, terminen generando una lenta y acelerada expansión (pdp, 17/may./2017, Pequeñas fluctuaciones del espacio-tiempo podrían explicar la naturaleza de la energía obscura, https://paolera.wordpress.com/2017/05/17/pequenas-fluctuaciones-del-espacio-tiempo-podrian-explicar-la-naturaleza-de-la-energia-obscura/).

Pero hay un modelo Cardassiano de Universo.

En él, se tiene en cuenta un Universo dominado por la materia. Con algunas variaciones en las ecuaciones conocidas (ecuación de Friedmann), explica la aceleración en la expansión sin necesidad de la energía obscura ni de una constante cosmológica. Si bien reproduce los datos observados de una manera llamativa, aún carece de una sólida base teórica. Aunque nuestro Universo observable es una versión en tres dimensiones de un modelo de branas de 11 dimensiones (una de ellas es el tiempo), el modelo Cardassiano se aplica aún en el caso de Universos planos. Este modelo tiene sus raíces relacionadas con la termodinámica y se está trabajando para hallar las ecuaciones dinámicas derivadas de la naturaleza de los movimientos observados (Wikipedia, Principio de acción, https://es.wikipedia.org/wiki/Principio_de_acci%C3%B3n).

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Imagen de un macho Cardassiano publicada en Memory Alfa Wiki

Aún no sé si el nombre de este modelo tiene o no relación con los Cardassianos, la especie humanoide del cuadrante Alfa en la serie Star Treck (Memory Alfa Wiki, Cardassianos, http://es.memory-alpha.wikia.com/wiki/Cardassianos).

Fuentes:

pdp.

Pequeñas fluctuaciones del espacio-tiempo podrían explicar la naturaleza de la energía obscura.

La energía obscura es la responsable de que el Universo esté acelerando su expansión.
Se ha buscado muchos orígenes de ésta, incluso se propuso un modelo de Universo en rotación para explicarla. En ese modelo, la aceleración centrífuga sería la responsable de la aceleración observada en la expansión (pdp, 09/mar./2016, La energía obscura como efecto de un Universo en rotación, https://paolera.wordpress.com/2016/03/09/la-energia-obscura-como-efecto-de-un-universo-en-rotacion/).

universo

Gráfico de las componentes del Universo publicado en Taringa.net

Las dos grandes ramas de la Física no logran explicar su origen. Por un lado, la Relatividad se encarga del estudio de los escenarios donde hay grandes energías donde existen las partículas. Por otro, la cuántica que estudia esas partículas, su naturaleza y propiedades.
Como ambas se desarrollan en diferentes escalas, no se llevan bien a la hora de analizar problemas en común. Por eso es que no se dispone de una teoría cuántica de la gravitación y sí de una relativística.

La energía del vacío, es una energía de origen cuántico que existe incluso en ausencia de la materia (Wikipedia, Energía del vacío, https://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_del_vac%C3%ADo). Así, se la relaciona con la obscura, pero hay ciertas incoherencias.
La energía de vacío tiene características tales que, de ser responsable de la aceleración de la expansión universal, ésta sería más pronunciada que lo observado. Pero claro, no hay otra posible responsable de esta forma de expandirse que tiene el Universo.

Hay una teoría que en un principio ofrece una explicación.
Si el Universo pasara por fluctuaciones u oscilaciones aleatorias en su tramado del espacio-tiempo a escalas muy pequeñas, subatómicas, de miles de millones de veces menores que las dimensiones del electrón; éstas tendrían implicaciones a escalas mayores.
Haciendo los cálculos pertinentes, esas oscilaciones en expansión y contracción, junto con la gravedad y la energía del vacío, terminan arrojando un movimiento neto de expansión lenta pero acelerada con magnitudes coherentes con las observadas.

Referencia:

Fuente:

pdp.