Después del Big Bang vino un momento de caos

El Universo estuvo en caos después que el Big Bang diera inicio al cosmos, sugiere un estudio.

Simulación por ordenador de la formación
de estructuras a gran escala en el Universo.
Crédito: ESO

Si bien uno podría esperar que la explosión que dio inicio al Universo causó algunos estragos, los científicos se refieren a algo muy específico cuando se refieren a "caos". En un sistema caótico, pequeños cambios pueden causar efectos a gran escala. Un ejemplo comúnmente citado es el "efecto mariposa"; la idea de que una mariposa que bate sus alas en Brasil puede provocar un tornado en Texas.

Aunque estudios anteriores han sugerido que el caos reinó durante la infancia de nuestro universo, la nueva investigación ofrece lo que los científicos dicen que es un argumento férreo para el caso.

"El resultado general de este trabajo es que, contrario a lo que algunos estudios previos han sugerido, diferentes observadores estarían de acuerdo sobre la naturaleza caótica del Universo", dijo Adilson Motter, líder del estudio, a Space.com. "Ahora hemos establecido de una vez por todas que es caótico".

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El cosmos es al menos 250 veces más grande que el universo visible

El Universo es mucho mayor de lo que parece, de acuerdo con un estudio de las últimas observaciones.

Miles de galaxias se aglomeran en esta imagen de Herschel del
universo distante. Cada punto en esta imagen es una galaxia
que contiene miles de millones de estrellas. Crédito: ESA

Cuando miramos al Universo, la materia que vemos debe estar lo bastante cerca para que la luz nos haya alcanzado desde que se inició el Universo. El cosmos tiene unos 14.000 millones de años de antigüedad, por lo que a primera vista es fácil pensar que no podemos ver cosas más allá de 14.000 mil millones de años-luz de distancia.

Sin embargo, esto no es del todo cierto. Debido a que el Universo está expandiéndose, las cosas visibles más lejanas están mucho más lejos que eso. De hecho, los fotones del fondo cósmico de microondas han viajado unos 45.000 millones de años-luz para llegar aquí. Esto hace que el universo visible mida unos 90 mil millones de años-luz de diámetro.

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La candela estándar de la cosmología no es tan estándar después de todo

Los astrónomos han obtenido la primera prueba directa de que las "candelas estándar" usadas para esclarecer el tamaño del Universo, llamadas Cefeidas, disminuyen de masa, haciendo que no sean tan estándar como se pensaba. Los hallazgos, realizados con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, ayudarán a los astrónomos a hacer medidas aún más precisas del tamaño, edad y velocidad de expansión de nuestro universo.

Esta imagen ilustra cómo el telescopio Spitzer pudo demostrar
que las estrellas Cefeidas que se utilizan como "candelas estándar"
para medir grandes distancias en el Universo se encogen. Crédito:
NASA/JPL-Caltech/Iowa State

Las candelas estándar son objetos astronómicos que conforman los llamados peldaños de las escaleras de distancia cósmica, una herramienta para medir las distancias de las galaxias más lejanas. El primer peldaño de la escalera se compone de estrellas pulsantes llamadas Cefeidas variables, o Cefeidas para abreviar. Las medidas de las distancias a estas estrellas desde la Tierra son cruciales para hacer medidas precisas de objetos aún más distantes. Cada peldaño de la escalera depende del anterior, así que sin las medidas precisas de las Cefeidas, toda la escalera de distancia cósmica sería inestable.

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Planck nos acerca al primer acto de la formación del Universo

Los primeros resultados científicos de la misión Planck fueron presentados hace algunos días en una rueda de prensa en París. Sus descubrimientos nos acercan a los objetos más fríos del Universo, desde el interior de nuestra propia galaxia hasta los distantes confines del cosmos.

Planck investiga la radiación del fondo cósmico
de microondas. Crédito: Colaboración ESA/Planck

Si William Shakespeare fuese un astrónomo hoy en día, bien podría haber escrito que "El Universo es un escenario, y todas las galaxias meros actores". Planck nos muestra nuevas imágenes tanto del escenario como de los actores, desvelando el gran drama de la evolución del Universo. En julio del año pasado vio la luz la primera imagen del cielo completo obtenida por Planck; hace algunos días se han presentado los primeros resultados científicos de la misión, basados en estas observaciones. Estos resultados, condensados en 25 artículos enviados a la revista Astronomy & Astrophysics, han sido presentados por la Colaboración Planck en una importante conferencia científica que se celebró en París.

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¿Radiación gravitacional procedente del Big Bang?

La teoría del Big Bang describe la expansión del Universo pero no su origen. Esto deja la puerta abierta a la especulación sobre la gran variedad de procesos que pudieron haber ocurrido durante el primer segundo que siguió a la gran explosión, como el llamado Recalentamiento del Universo. El grupo de Cosmología de la Universidad Autónoma de Madrid investiga cómo éste proceso podría haber generado señales observables que nos proporcionarían información directa sobre ese segundo primigenio.

Distribución espacial de la densidad de energía en ondas
gravitacionales generada durante el Recalentamiento después
de Inflación Hibrida. En la figura se aprecian tanto las
cuerdas como el fondo difuso de ondas gravitacionales.

Entre los diversos procesos físicos que se piensa pudieron haber ocurrido durante el primer segundo, se encuentra el denominado Recalentamiento del Universo. La cosmología moderna propone que el Universo primitivo se expandió aceleradamente durante un breve lapso de tiempo conocido como período de Inflación Cósmica.

Durante la Inflación, una enorme densidad de energía actuó como motor de la expansión, por lo que al finalizar dicho proceso el Universo quedó vacío de partículas. Pero entonces, ¿de dónde salieron todas las partículas que constituyen la materia del Universo hoy en día? La respuesta está en el Recalentamiento, justo al finalizar la Inflación, proceso durante el cual la enorme energía responsable de la expansión se convirtió en toda clase de partículas elementales.

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Luces sobre la edad oscura

Los restos de las primeras estrellas han ayudado a los astrónomos a acercarse a desvelar la "edad oscura" del cosmos.

Línea de tiempo del Universo, desde el Big Bang hasta la
actualidad. Crédito: NASA/Equipo Científico de WMAP

Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge y el Instituto Tecnológico de California está usando luz emitida por agujeros negros masivos, llamados quásares, para "iluminar" los gases liberados por las primeras estrellas, que estallaron hace miles de millones de años. Como resultado, han encontrado lo que llaman el eslabón perdido en la evolución del universo químico.

Se cree que las primeras estrellas tienen la clave de uno de los misterios de los inicios del cosmos: cómo evolucionó de uno predominantemente repleto de hidrógeno y helio, a un universo rico en elementos pesados, como oxígeno, carbono y hierro.

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Astrónomos identifican la época de los primeros crecimientos rápidos de agujeros negros

La época inicial de crecimiento de los agujeros negros se produjo cuando el Universo tenía sólo alrededor de 1.200 millones de años.

Agujero negro en una de las primeras galaxias.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/T.Pyle (SSC)

La mayoría de las galaxias en el Universo, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, albergan un agujero negro supermasivo que varía en masa desde alrededor de 1 millón a cerca de 10.000 millones de veces el tamaño del Sol. Para encontrarlos, los astrónomos buscan la enorme cantidad de radiación emitida por el gas que cae en tales objetos en el momento en que el agujero negro se activa, es decir, cuando consume materia. Este gas que es consumido por los agujeros negros masivos se cree que es el medio por el cual crecen los agujeros negros.

Hagai Netzer, Benny Trakhtenbrot, y un equipo de astrónomos de la Universidad de Tel Aviv en Israel han determinado que la era del primer crecimiento rápido de la mayoría de los agujeros negros masivos se produjo cuando el Universo tenía sólo alrededor de 1.200 millones de años, no desde 2 a 4 mil millones años como se creía anteriormente, y están creciendo rápidamente.

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Cuando un Big Bang no es suficiente

Concepción artística de un multiverso.

"¿Qué había antes del Big Bang?"

Esa es la pregunta que tanto a niños como adultos les gusta planetar a cualquier persona. Después de todo, si el Universo ha existido solamente por alrededor de 14.000 millones de años, ¿no es legítimo preguntar qué existía antes que la madre de todos los eventos diera inicio al cosmos?

Durante mucho tiempo, la respuesta habitual de los científicos a esta pregunta metafísica fue "no, no es legítimo preguntar".

¿Por qué? Porque el tiempo -que después de todo es la base de conceptos como "antes"- es parte de nuestro universo. De hecho, en la teoría de la relatividad, el tiempo y el espacio son fungibles, y bajo las circunstancias adecuadas, el tiempo es igual al espacio como la longitud es al ancho.

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Características en la radiación cósmica podrían sugerir que nuestro universo no está solo

Podría existir evidencia oculta en el fondo cósmico de
microondas de que otro universo colisionó con el nuestro.
Crédito: NASA/Equipo científico de WMAP

Si pensabas que el cosmos abarcaba mucho, piénsalo de nuevo. Los teóricos han sugerido desde hace mucho tiempo que nuestro universo es sólo uno de los muchos que existen en un complejo "multiverso". Ahora, los investigadores han encontrado pistas de que éste puede ser realmente el caso.

Los investigadores, que afirman tener los primeros datos observacionales de la presencia de un multiverso, aún no pueden demostrar que nuestro universo sea uno entre muchos. Sin embargo, su análisis implica que datos más precisos podrían confirmar la existencia de un multiverso.

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Astrónomos estudian un 'banco de arena' entre islas de galaxias

Inusual galaxia con chorros curvados. Crédito: NASA/JPL-Caltech

Los astrónomos han captado una visión de una inusual galaxia que ha iluminado nuevos detalles sobre un "banco de arena" celestial que conecta dos masivas islas de galaxias. La investigación se llevó a cabo, en parte, con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA.

Estos "bancos de arena", o filamentos, se sabe que abarcan vastas distancias entre cúmulos de galaxias y forman una estructura en rejilla conocida como la red cósmica. Aunque inmensos, estos filamentos son difíciles de ver y estudiar en detalle. Hace dos años, los ojos infrarrojos de Spitzer revelaron que uno de tales filamentos intergalácticos, que contiene galaxias con formación estelar, estaba entre los cúmulos de galaxias conocidos como Abell 1763 y Abell 1770.

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Penrose afirma haber vislumbrado el universo anterior al Big Bang

WMAP ha permitido a los físicos observar las fluctuaciones
de temperatura en el fondo cósmico de microondas; el último
remanente del Big Bang. Crédito: NASA

Patrones circulares dentro del fondo cósmico de microondas sugieren que el espacio y el tiempo no empezaron a existir en el Big Bang, sino que nuestro universo, de hecho, está en un ciclo continuo a lo largo de una serie de "eones". Ésta es la fantástica afirmación realizada por el físico teórico Roger Penrose de la Universidad de Oxford, quien dice que los datos recopilados por el satélite WMAP de la NASA apoyan su idea de una "cosmología cíclica conformal". Esta afirmación será controvertida, sin embargo, debido a que se opone al ampliamente aceptado modelo de cosmología inflacionaria.

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Extraño flujo de materia sugiere que la inflación fue incompleta

¿Hay un flujo masivo de materia que se mueve a través de nuestro universo? Un nuevo estudio refuerza la idea, y crea una nueva visión del proceso de la inflación, la expansión exponencial que se produjo momentos después del Big Bang.

El Universo puede ser dividido en dos componentes: materia y radiación, que es vista como la radiación de fondo de microondas (CMB). Gran parte de la materia se mueve en sentido local; por ejemplo, nuestro sistema solar se mueve a través de la Vía Láctea. Pero de acuerdo con el modelo estándar de la cosmología, la materia componente en general no se debe mover en alguna dirección en particular en relación con la CMB.

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Por qué el universo primitivo estaba libre de carga

La mayoría de nosotros debería pensar que vivir sin electricidad sería casi imposible, pero en los inicios del Universo la carga eléctrica era prácticamente inexistente.

Resulta que la carga eléctrica de las partículas fundamentales podría haber sido cercana a cero cuando el Universo tenía una fracción de segundo de edad. Todo debido a la acción de la gravedad; un descubrimiento que, de confirmarse, podría ayudar a allanar el camino para una descripción unificada de la realidad física.

El modelo estándar de la física de partículas hace un gran trabajo para dar cuenta de las partículas fundamentales de la naturaleza y tres de las fuerzas que actúan sobre ellas: las fuerzas nucleares débil y fuerte, y la interacción electromagnética. Por desgracia, nadie sabe cómo hacer encajar la gravedad en el modelo.

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Despejando la niebla cósmica: La galaxia más distante medida hasta ahora

Un equipo de astrónomos europeos ha medido la distancia a la galaxia más remota que se conoce. A través de un cuidadoso análisis del débil brillo de la galaxia, descubrieron que la luz observada fue emitida cuando el Universo tenía sólo 600 millones de años de edad (conocido como corrimiento al rojo de 8,6). Estas son las primeras observaciones confirmadas de una galaxia cuya luz está despejando la opaca niebla de hidrógeno que llenaba el cosmos en esa época primitiva.

"Empleando el Very Large Telescope de ESO hemos confirmado que una galaxia detectada previamente a través del Hubble, es el objeto más remoto identificado hasta ahora en el Universo", dice Matt Lehnert (Observatorio de París), autor principal del artículo que da cuenta de los resultados. "El poder del VLT y su espectrógrafo SINFONI nos permitieron medir la distancia hacia esta muy tenue galaxia y descubrimos que la estamos observando cuando el Universo tenía menos de 600 millones de años de edad".

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Astrónomos descubren que el universo primitivo era excesivamente caliente

Si usted piensa que el calentamiento global es malo, hace 11 mil millones de años el Universo entero también sufrió un 'calentamiento universal'.

La consecuencia fue que las feroces explosiones de radiación de voraces agujeros negros frenaron el crecimiento de algunas pequeñas galaxias durante un tiempo de 500 millones de años.

Esta es la conclusión de un equipo de astrónomos que utiliza las nuevas capacidades del Telescopio Espacial Hubble de la NASA para investigar el invisible universo remoto.

Utilizando el recién instalado Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) han identificado una época, de los 11,7 a 11,3 mil millones de años, cuando el Universo arrancó electrones de los átomos de helio primitivos, un proceso llamado ionización. Este proceso calentó el gas intergaláctico e inhibió el colapso gravitacional para formar nuevas generaciones de estrellas en algunas galaxias pequeñas. Las galaxias de menor masa ni siquiera fueron capaces de retener el gas, por lo que se escapó hacia el espacio intergaláctico.

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Descubiertas las primeras estructuras gigantes del Universo

Los científicos dicen que los cúmulos gigantes de galaxias pueden ser utilizados para estudiar cómo la materia y energía oscuras influyeron en el crecimiento de las estructuras cósmicas.

Los astrónomos que utilizan el Telescopio Polo Sur (SPT) informan que han descubierto el cúmulo de galaxias más masivo observado hasta ahora, a una distancia de 7 mil millones de años-luz. El cúmulo, designado SPT-CL J0546-5345, pesa alrededor de 800 billones de soles y cuenta con cientos de galaxias.

"Este cúmulo de galaxias gana el título de peso pesado. Es uno de los cúmulos más masivos que se han encontrado a esta distancia", dijo Mark Brodwin, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.

El desplazamiento al rojo mide cómo la luz de un objeto distante se ha estirado por la expansión del Universo. Ubicado en el sur de la constelación Pictor (el pintor), el cúmulo tiene un corrimiento al rojo de z=1,07. Esto lo sitúa a una distancia de unos 7 mil millones de años-luz, cuando el Universo tenía la mitad de edad de la que tiene ahora y nuestro sistema solar no existía todavía.

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Galaxias de crecimiento apacible

Nuevas observaciones han proporcionado por primera vez evidencia directa de que las galaxias jóvenes pueden crecer succionando el gas frío que hay a su alrededor y usarlo como combustible para la formación de muchas estrellas nuevas. En los primeros miles de millones de años después del Big Bang, la masa de una galaxia típica aumentó espectacularmente. Comprender porqué sucedió esto es uno de los problemas cruciales en la astrofísica moderna.

Las primeras galaxias se formaron cuando el Universo tenía menos de mil millones de años de edad y eran mucho más pequeñas que los sistemas gigantes -incluyendo la Vía Láctea- que vemos hoy en día. De modo que de alguna manera el tamaño de la galaxia promedio ha aumentado a medida que el Universo ha evolucionado. Las galaxias a menudo colisionan y luego se fusionan para formar sistemas más grandes y seguramente este proceso es un importante mecanismo de crecimiento. Sin embargo ahora se ha propuesto otro modo, más apacible.

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WMAP completa sus operaciones de satélite

El satélite WMAP, dedicado al estudio del génesis del Universo, ha completado nueve años de observaciones, pero la NASA va a seguir financiando la misión por dos años más para que los investigadores puedan extraer cada pedacito de ciencia de sus observaciones pioneras.

Lanzado en junio de 2001, la nave espacial WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) obtuvo sus últimos datos científicos el 20 de agosto y encendió sus propulsores el 8 de septiembre para salir de su órbita operacional.

WMAP estuvo ubicado a cerca de 1.450.000 kilómetros de la Tierra en el punto L2, un lugar gravitacionalmente estable donde el tirón de la gravedad de la Tierra mantiene una nave espacial al mismo paso del planeta en su órbita alrededor del Sol. La nave se encuentra ahora estacionada en una órbita permanente alrededor del Sol, según un comunicado de la NASA.

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Cómo evitamos el vacío

Nosotros, el ser humano, no existiríamos si nuestro vecindario cósmico hubiese sido sólo un poco menos denso que el promedio durante los turbulentos momentos después del Big Bang.

Todo comenzó con una explosión. Las coincidencias cósmicas que precedieron al nacimiento de nuestro Universo están en el reino de la especulación. Hay que decir que hace unos 13.750 millones años el cosmos estaba decidiendo qué ser cuando creciera.

"Mucho más grande", si creemos en el modelo más popular de los inicios del Universo. De acuerdo con la teoría de la inflación, el Universo recién nacido estaba bañado con algo llamado campo de inflación, que llevó a un crecimiento exponencial del cosmos por un período de unos 10^-32 segundos, extendiéndose en posición horizontal y uniforme durante el proceso.

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Ondulaciones en el fondo cósmico

El Universo fue creado hace 13,73 mil millones de años en un resplandor de luz; el Big Bang. También pensamos que, alrededor de 380.000 años más tarde, después de que la materia (sobre todo átomos de hidrógeno) se había enfriado lo suficiente para formar átomos neutros, la luz era capaz de viajar por el espacio con relativa libertad. Esa luz es vista hoy en día como la radiación de fondo cósmico de microondas. La luz aparece extremadamente uniforme en el brillo a través del cielo. Los astrónomos han descubierto, sin embargo, que la radiación tiene muy débiles ondulaciones y protuberancias, a un nivel de sólo una parte en cien mil.

Las débiles ondulaciones de la radiación del fondo cósmico de
microondas. Los colores representan las pequeñas desviaciones
de la temperatura promedio (las regiones rojas son más cálidas
y las azules son las regiones más frías).

Estas ondulaciones reflejan la arquitectura del Universo cuando la luz fue liberada, y las estructuras cósmicas posteriores (galaxias y cúmulos de galaxias) cuando la luz pasó por ellas en su viaje por el espacio y el tiempo. Por lo tanto, estas ondas tienen pistas de los inicios del Universo y cómo ha evolucionado, y es por esto que se encuentra entre las principales prioridades de la investigación astronómica moderna.

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