Logran la medida más precisa de la expansión del Universo


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  • Astrónomos han empleado 140.000 cuásares distantes para medir cómo se expandió el Cosmos en el momento en que su edad era la cuarta parte de la actual
Logran la medida más precisa de la expansión del Universo

universidad de barcelona Concepción artística de cómo BOSS utiliza los cuásares para medir el Universo distante

Un equipo de astrónomos del proyecto internacional Sloan Digital Sky Survey, en el que participan dos españoles, ha empleado 140.000 cuásares distantes para medir el ritmo de expansión del Universo en el momento en que su edad era la cuarta parte de la actual (el Universo tiene ahora 13.800 millones de años). El trabajo establece la medida más precisa de ese ritmo a lo largo de los últimos 13.000 millones de años, algo importante para dilucidar las propiedades de la energía oscura, responsable de la actual aceleración del ritmo de expansión.

El Baryons Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), que es uno de los principales programas de observación del tercer proyecto Sloan Digital Sky Survey (SDSS-III), es pionero en la técnica para medir la estructura del Universo lejano a partir de la observación de los cuásares, los objetos más brillantes del Cosmos que permiten detectar la materia intergaláctica, aquella que ha quedado distribuida por el espacio entre las galaxias. Las nuevas observaciones basadas en BOSS se han presentado durante la reunión de la Sociedad Americana de Física, celebrada recientemente en la ciudad de Savannah (Estados Unidos).

La luz emitida por los cuásares, unos objetos astronómicos que pueden observarse a miles de millones de años luz de la Tierra gracias a su gran luminosidad, atraviesa nubes de gas de materia intergaláctica, compuesta mayoritariamente por hidrógeno. El análisis de los patrones de absorción del hidrógeno que intercepta la luz de los cuásares en su viaje hacia nosotros es una nueva metodología para medir la estructura a gran escala del Universo.

Dos metodologías

Los resultados de la investigación combinan dos metodologías diferentes basadas en el uso de los cuásares y el gas intergaláctico para medir el ritmo de expansión del Universo. El primer análisis, llevado a cabo por Andreu Font Ribera, doctorado por la Universidad de Barcelona y ahora investigador posdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL) de Estados Unidos, y sus colaboradores, compara la distribución espacial de cuásares con la del gas hidrógeno para medir distancias en el Universo.

El segundo trabajo, liderado por Timothée Delubac, del Centro de Saclay (Francia), se centra en los patrones de absorción del gas hidrógeno para medir la distribución de masa en el Universo joven. Los dos análisis del equipo BOSS establecen que hace 10.800 millones de años, el Universo —que entonces tenía una edad de sólo 3.000 millones de años— se expandía a lo largo de cada uno de los tres ejes del espacio a un ritmo de un 1% por cada 44 millones de años.

Tal como comenta el profesor Jordi Miralda, investigador ICREA del Instituto de Ciencias del Cosmos de la UB (ICCUB), «la expansión del Universo significa que las galaxias se alejan unas de otras, como si el espacio se estirara como una goma por todas partes». Asimismo, «cuando observamos galaxias o nubes de gas muy lejanas, los vemos en el pasado del universo debido al tiempo que tarda la luz para llegar hasta nosotros».

«Si miramos el Universo en su pasado, cuando las galaxias estaban tres veces más cerca de lo que están hoy en día, vemos que un par de galaxias separadas por un millón de años luz entre sí se alejaban una de la otra a una velocidad de 68 kilómetros por segundo a medida que se expandía el Universo», detalla el experto Andreu Font Ribera.

«Hemos medido el ritmo de expansión del Universo lejano con una precisión sin precedentes del 2%», explica Delubac. Conocer los parámetros de expansión del Universo a lo largo de su evolución es clave para determinar la naturaleza de la energía oscura que provoca la expansión acelerada del Universo durante los últimos 6.000 millones de años. «La medida de la expansión del Universo cuando su edad era solo la cuarta parte de la actual nos da una referencia para compararla con las medidas de expansión de la época más reciente, en que la energía oscura se ha establecido como fuerza dominante», afirma el investigador.

Ondas acústicas del Universo

Para determinar el ritmo de expansión del Universo, BOSS ha utilizado las llamadas oscilaciones acústicas de bariones (BAO), que son ondas de sonido que provienen del universo primitivo y que dejaron una huella en la forma en que la materia está distribuida por el espacio. Esta huella es visible en la distribución de galaxias, cuásares e hidrógeno intergaláctico en el Cosmos.

Según explica Jordi Miralda, «estas ondas de sonido se propagaban a través de la materia intergaláctica y, cuando el Universo tenía solo unos 400.000 años de edad, dejaron un exceso de materia a una distancia fija y conocida de los lugares donde más tarde se formaron galaxias, cuásares, y nubes de gas». «Es como si alrededor de cada objeto hubiera un anillo de tamaño conocido donde hay un exceso de materia, y eso es lo que permite medir el ritmo de expansión del universo con gran precisión».

Una explosión estelar en otra galaxia, visible con unos simples prismáticos


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  • Tenemos la increíble oportunidad de observar una supernova a 12 millones de años luz cada vez más brillante y que admira a los astrónomos
Una explosión estelar en otra galaxia, visible con unos simples prismáticos

Moisés Sanz, Grupo Astronómico Portuense
La supernova en la galaxia M82

Una de las tres supernovas que son visibles en estas fechas en tres galaxias diferentes, concretamente la que estalló en la conocida galaxia M 82, está deslumbrando a los expertos y científicos del campo de la astronomía.

A fecha de hoy la supernova SN 2014J de la galaxia M 82, continua aumentando su brillo y ahora es tan brillante como todas las estrellas de esa galaxia. M 82 es conocida como una galaxia de brote estelar, en la que el nacimiento de estrellas es enorme, debido al contacto gravitatorio que tiene con la aún mayor galaxia y vecina M 81. El acercamiento entre las galaxias provoca que el gas y el polvo, entre ellas se remueva, de tal forma que comienzan a unirse por la gravedad, a hundirse y crear estrellas.

Multitud de telescopios observan cómo la supernova SN 2014J evoluciona en dicha galaxia, se trata de la supernova de tipo Ia más cercana que ha estallado desde que se observó en la Vía Láctea la supernova de 1604, también conocida como supernova de Kepler, por el astrónomo que incluso escribió un libro con referencia a tal acontecimiento.

Los vientos estelares que se expanden de la supernova de M 82 viajan a la escalofriante cifra de 20.000 km/s, una expansión de las capas exteriores de la estrella que se puede contemplar a 12 millones de años luz y ya es visible incluso con unos simples prismáticos.

Tenga en cuenta que solo los mayores telescopios del mundo pueden ver algunas estrellas en la galaxia M 82 que se encuentra a 12 millones x 9,6 billones de km de la Tierra, pero ahora cualquier persona con solo la ayuda de unos pequeños prismáticos puede ver a esta estrella en aquella galaxia que se nos antoja lejana, pero en términos astronómicos, es como nuestra vecina.

 

Una explosión estelar en otra galaxia, visible con unos simples prismáticos

Supernova SN 2014J
Moisés Sanz, Grupo Astronómico Portuense

La supernova de tipo Ia es una estrella enana blanca, del tamaño de la Tierra, pero muy densa. Así terminará nuestro Sol, pero hay una clara diferencia: esta supernova parece acompañada de otra estrella, normalmente gigante. La enana blanca “roba” y extrae las capas exteriores de la gigante. Cuando estas capas caen sobre la enana blanca, y debido a la temperatura extrema de ésta, estalla, en una gigantesca explosión, que es visible desde gran parte del Universo.

Descubierta el 21 de enero, la supernova sigue creciendo en brillo, lo que implica que se trata de un acontecimiento poco visto y es motivo de estudio por el tiempo que lleva aumentando de magnitud por los más grandes observatorios astronómicos, terrestres y espaciales, sin desmerecer los estudios que realizan los astrónomos aficionados de todo el mundo.

El hecho de poder estudiar a esta supernova nos conduce a perfeccionar las distancias a las galaxias. Es muy simple. Si sabemos cuánto luce una bombilla de 100 W a un metro de distancia y si la alejamos a 2 metros, la luz disminuye a razón del cuadrado de la distancia, de modo que lucirá 4 veces menos. Si conocemos la distancia de una supernova de tipo Ia y la luz que produce, por otros métodos, y la de M 82 luce tantas veces menos que ésta que hemos calculado, podemos descifrar la distancia a la que está.

Esta cuestión es importantísima para estimar cómo se expande el Universo y la distancia a las galaxias, que no es fácil. Las supernovas son acontecimientos tan brillantes, que podemos calcular distancias enormes. No hay otro patrón para grandes distancias y esta supernova nos viene muy bien para poder seguir calculando las distancias, las velocidades con las que se separan las galaxias, la expansión del Universo y su futuro.

Una galaxia extraña

En cualquier caso, M 82 es una galaxia extraña, con un agujero negro en su núcleo de 30 millones de masas solares, una galaxia que no para de crear estrellas, con un brote estelar de dimensiones desconocidas hace 500 millones de años, aunque dicho brote se paró hace 100 millones de años.

Todo un reto, todo un espectáculo que debemos aprovechar, ver una estrella en otra galaxia solo lo pueden hacer los observatorios astronómicos más importantes de la Tierra o los telescopios espaciales. Ahora podemos aprovecharnos del evento.

M 82 se encuentra en la constelación de la Osa Mayor, mirando hacia el norte y es visible durante gran parte de la noche. Vea una estrella que no es de nuestra galaxia, es una oportunidad única.

Miguel Gilarte Fernández es director del Observatorio Astronómico de Almadén de la Plata en Sevilla y presidente de la Asociación Astronómica de España.