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Quizás un Universo exótico necesite una explicación exótica.

(Artículo retocado el 26/abr./2017 a las 13:30 HOA – GMT -3).
En Ciencia, muchas veces no respondemos las preguntas sino que las cambiamos por otras más complejas. Un ejemplo puede ser el estudio de la mancha fría en la radiación de fondo en micro-ondas.
Esa radiación es la huella del Big-Bang. Se produjo en el nacimiento del Universo y se aleja tan rápido de nosotros que la vemos en micro-ondas.
La primera pregunta es: ¿cómo es que nos llega si se está alejando?
Esto tiene que ver con las dimensiones del Universo. Hay más de las tres que podemos ver y esa radiación viaja en todas ellas. Una o más componentes pasan por nuestra posición.
Si fuésemos bichos planos viviendo en un la superficie de un globo que está inflándose, juraríamos que el Universo es plano y todo de aleja de nosotros a nuestro alrededor. Pero no entendemos la tercera dimensión, la radial (hacia el centro o hacia arriba). Así, la lluvia nos llegaría y la veríamos por todas partes sin saber realmente de dónde viene; para nosotros estaría por todas partes. Aquí sucede algo parecido. Además, el principio cosmológico dice que el Big-Bang se dio en todas partes al mismo tiempo, así, su radiación llenó el Universo en todas direcciones y la vemos por todas partes (pdp, 20/06/2014, El principio cosmológico, https://paolera.wordpress.com/2014/06/20/el-principio-cosmologico/). No obstante, este principio es una primera aproximación al problema del nacimiento del Universo (odo, 08/nov./2016, El principio cosmológico es una primera aproximación, luego, vale, https://paolera.wordpress.com/2016/11/08/el-principio-cosmologico-es-una-primera-aproximacion-luego-vale/). Basado en todo esto, está el problema de los horizontes. Desde una dirección nos llega la radiación de fondo desde 14 mil millones de años luz, ya que la edad del Universo es de 14 mil millones de años. Desde la dirección opuesta sucede lo mismo; luego, ¿cómo es que la radiación de fondo pudo ir de un lado al otro del Universo en el tiempo que sólo pudo ir hasta un sólo lado? (pdp, 21/11/2016, El problema de horizontes y la velocidad de la luz, https://paolera.wordpress.com/2016/11/24/el-problema-de-horzontes-y-la-velocidad-de-la-luz/). ¿Será que la luz viajaba más rápido en el origen del Universo?.

Estudiando la radiación de fondo, se encontró una mancha fría.

Imagen de la macha fría crédito de ESA Planck Collaboration.

Se trata de una región donde la radiación de fondo es de menor temperatura o energía. El modelo standard del Big-Bang ofrece una explicación. Esa radiación se originó en un gran estallido y por lo tanto viaja de regiones de mayor densidad de materia a regiones de menor densidad. A nivel local, en pequeñas regiones, la luz puede desviarse y hasta disminuir su energía cerca de grandes masas. Pero a gran escala, la luz aumenta su energía en regiones masivas y la disminuye en regiones menos masivas; así, yendo de mayor a menor densidad de materia, va perdiendo energía.
Si en su camino se encuentra con una región vacía, o de una brusca disminución de materia debido a la aceleración de la expansión Universal, disminuirá mucho su energía. Al salir de esa región, se encuentra con mayor densidad pero no tanta como antes de esa “burbuja” de casi vacío (recordemos que en general va de mayor a menor densidad). Así, recupera energía pero no tanto como la que perdió. En resumen, sale con menor energía que con la que entró en esa burbuja. Los fotones (energía) de radiación de fondo que no pasaron por esa burbuja no sienten este efecto y tienen más energía que los otros; luego, aparece esa mancha fría dada por los fotones de radiación de fondo que atravesaron la burbuja (pdp, 24/04/2015, Explicando la mancha fría y el mapa de radiación de fondo, https://paolera.wordpress.com/2015/04/24/explicando-la-mancha-fria-en-el-mapa-de-la-radiacion-de-fondo-en-micro-ondas/).

Se observaron unas 7 000 galaxias para estimar su posición y distancia buscando la región vacía producida por la acelerada expansión del Universo y responsable de la mancha fría. Se encontró con que la región que sería responsable de esa mancha fría, no está tan vacía y en realidad tiene una estructura similar al resto de las regiones del Universo. La región de la mancha fría es un grupo de “huecos” rodeados de cúmulos de galaxias. Digamos que tiene estructura como de “espuma”. En otras palabras, no se encontró un vacío capaz de crear a la mancha fría.

New survey hints at exotic origin for the Cold Spot

Imagen crédito de Durham University

En la imagen se aprecia la distribución de cúmulos de galaxias en la región de la mancha fría (puntos negros a la derecha) y en otra zona del cielo (untos rojos a la izquierda). No se observan significativas diferencias para hacerlas responsables de la mancha fría.
Luego, es necesaria una explicación por la falta de la misma a cargo del modelo standard o convencional. Quizás la mancha se dió por azar.
Pero puede ser que la explicación sea más sofisticada o exótica. Tal vez la mancha fría es el resultado del contacto o colisión entre nuestro Universo y otra burbuja de Universo vecino al nuestro.

Hay que obtener más datos para cerrar el caso.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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Anisotropía en la morfología de galaxias.

La isotropía es la cualidad por la que se mide o se dan las mismas propiedades de algo en cualquier dirección en que se observe.
Así es como el Universo Local, se supone isotrópico, es decir que en todas direcciones tiene las mismas propiedades físicas. El Principio Cosmológico apoya esta idea. Este principio dice que todo punto puede ser considerado como el centro del Universo; luego, el Big-Bang se dio en todas partes al mismo tiempo, ya que todo se aleja visto desde todo punto sin importar cuál (pdp, 20/jun./2014, https://paolera.wordpress.com/2014/06/20/el-principio-cosmologico/).
Luego se espera la existencia de isotropía, de lo contrario habría lugares preferenciales desde los cuales se medirían o se observarían diferentes características del Universo.

La morfología de las galaxias (tipos o formas de galaxias) depende de las condiciones dadas en su nacimiento o formación, no está relacionada con su evolución.
Las primeras galaxias tendían a ser pequeñas y su fusión dio origen a las mayores. Dependiendo de las condiciones en esa fusión, se fueron dando las diferentes morfologías. Por ejemplo, las grandes espirales crecieron asimilando galaxias menores, aunque aún no se comprenda completamente el mecanismo de la formación de los brazos. Las enormes elípticas resultarían de la fusión de grandes galaxias; de hecho se piensa que la futura fusión entre M31 (la galaxia de Andrómeda) y la Vía Láctea, dará origen a una elíptica de gran tamaño. Por supuesto que también fue la fusión el origen de las que tienen formas más caprichosas o las irregulares, muchas de las cuales aún están en proceso de asimilación y no llegaron a su estado final.
Luego de su formación y de establecerse su morfología final o definitiva, su evolución como ejemplar de ese tipo, depende de cómo genere estrellas, de cómo consume el gas o lo adquiera de sus vecindades, pero no cambiará su tipo a menos que sufra otra asimilación.
De esta manera y suponiendo isotropía en el Universo local, se espera que se observe una variedad bien distribuida de morfologías galácticas; o sea, diferentes y tipos de galaxias en cualquier dirección que se observe.

Se dividió el cielo en regiones y se hizo un conteo de diferentes tipos de galaxias hasta 600 millones de años luz de distancia. Para sorpresa, se halló anisotropía en la morfología de las galaxias, es decir que en ciertas direcciones hay más galaxias de un tipo en en otras.

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Uno de los histogramas obtenidos de conteos de diferentes tipos de galaxias en una dirección publicados en el trabajo de

Behnam Javanmardi and Pavel Kroupa.

Esto supone un reto para las teorías evolutivas del Universo. Parece que no en todas partes se dieron las mismas variedades de condiciones para la formación de galaxias. El mismo Principio Cosmológico sufre las repercusiones de esto. De ser así, habrá que revisar las ideas de isotropía, pero el Principio Cosmológico seguirá valiendo como una buena aproximación a algo más complejo (pdp, 08/nov./2016, https://paolera.wordpress.com/2016/11/08/el-principio-cosmologico-es-una-primera-aproximacion-luego-vale/)
La otra opción, claro está, es que haya una sistemática tendencia en la clasificación de las galaxias observadas; digamos… un cierto tipo de error.

Fuente:

pdp.

El Principio Cosmológico es una primera aproximación; luego: vale.

En Ciencia, un Principio es una ley que se observa en la Naturaleza. Luego es una ley natural, o sea que se trata de un Principio Natural.
Por ejemplo, el Principio de Arquímedes. Este Principio puede observarse simplemente sumergiendo un cuerpo en agua (o líquido en general).
Pero hay otros Principios, por ejemplo, el Principio Cosmológico (PC).
unoEl PC, nos dice que podemos suponer el centro del Universo en cualquier parte. O sea que no importa dónde nos paremos, todo se alejará de allí; luego, el Big-Bang se dio en todas partes al mismo tiempo. Esto puede apreciarse en las imágenes de la izquieda. En la primera estamos parados den el circulito del centro; y luego, en la de abajo en un objeto de arriba a la izquerda.
Este Principio, está basado en la idealización matemática de un Universo homogéneo (la misma distribución de materia dosen todas partes) con galaxias distribuidas al azar y además isotrópico, es decir que en todas direcciones que se observe, mostrará las mismas propiedades. Pero resulta que en
regiones cercanas, no se observa una distribución aleatoria de materia ni evidencias de isotropía. A mayor escala, a grandes distancias, la cantidad de galaxias por unidad de volumen deja de ser homogénea. Todo esto se acentúa con las grandes estructuras galácticas entre vacíos que hay en el Universo. Esto no ayuda al PC, o sea que ese Principio no se observa en el cielo.
Pero nada implica que esté errado.
No deja ser una primera aproximación al problema de la Cosmología y base de modelos elementales. Solamente es cuestión de tener en cuenta las distribuciones no aleatorias de materia para mejorar los modelos evolutivos del Universo.
Esto es típico de una ciencia como la Física. Mientras que la matemática es constructivista (se construye sobre ella misma), la Física genera ramas paralelas que abarcan diferentes escenarios, o se derrumba para reconstruirse mejorada, dejando los viejos modelos para casos sencillos.

Referencia:

Fuente:

pdp.