¿Se expande realmente el Universo a un ritmo acelerado?


ABC.es

  • Científicos de Oxford creen que esta teoría ampliamente aceptada podría ser errónea tras estudiar casi un millar de supernovas

galaxias-lejanas-u10107371408toc-620x349abc

Hace cinco años, los astrónomos Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess recibieron el Nobel de Física por su demostración, a finales de los 90, de que el Universo se está expandiendo de forma acelerada, esto es, cada vez más deprisa. Sus conclusiones se basaban en el análisis de supernovas del tipo 1A (enormes explosiones termonucleares de estrellas moribundas) captadas tanto por el telescopio espacial Hubble como por toda una batería de telescopios con base en tierra. El hallazgo condujo a la aceptación generalizada de la idea de que el Universo está dominado por una misteriosa sustancia, la “energía oscura”, que sería la que impulsa esa expanción acelerada.

Ahora, sin embargo, un equipo de investigadores liderados por Subir Sarkar, del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, afirman que esa idea podría no ser correcta. Utilizando un catálogo de 740 supernovas del tipo 1A (diez veces mayor que el muestreo original usado para elaborar la teoría), los científicos aseguran tener pruebas de que la aceleración del Universo podría ser mucho menor de lo que se creía. Sus datos, en efecto, apuntan más a una expansión de ritmo constante que a una acelerada. El estudio se acaba de publicar en Nature Scientific Reports.

En palabras del propio Sarkar, “el descubrimiento de la expansión acelerada del Universo ganó el Premio Nobel, el Premio Gruber de Cosmología y el premio Revelación en Física Fundamental. Lo cual ha llevado a una aceptación general de la idea de que el Universo está dominado por una ´energía oscura´ que se comporta como si fuera una constante cosmológica y que se ha convertido en el Modelo Estandar de la Cosmología”.

“Sin embargo -continúa el investigador- ahora existe una base de datos mucho mayor que entonces de supernovas para llevar a cabo análisis estadísticos rigurosos y detallados. Nosotros hemos analizado el último catálogo disponible de 740 supernovas del tipo 1A (diez veces más de las que había en el muestreo original sobre el que se basaó el descubrimiento) y hemos encontrado que la evidencia para un Universo acelerado es, como mucho, lo que los físicos llamarían `3 sigma`. Lo cual está muy lejos del `5 sigma`necesario para poder anunciar un descubrimiento de importancia fundamental”.

Una nueva partícula

Para Sarkar, “un buen ejemplo sería la reciente sugerencia de una nueva partícula de 750 GeV, basada en datos del Gran Colisionador de Hadrones del CERN. Al principio tuvo incluso mayor grado de certidumbre (3,9 sigma y 3,4 sigma en Diciembre del año pasado) y estimuló más de 500 estudios científicos. Sin embargo, este mes de agosto se anunció que nuevos datos han hecho bajar el supuesto hallazgo a 1 sigma. Es decir, que se trataba de una fluctuación estadística, y no de una partícula real”.

Existen otros datos que parecen apoyar la idea de que vivimos en un Universo en expansión acelerada, como los que proceden del fondo cósmico de microondas (el débil resplandor del Big Bang, que permea todo el Universo), recopilados por el satélite Planck. Pero para Sarkar “todas esas pruebas son indirectas, y se han obtenido en el contexto de un modelo previamente asumido, además de que el fondo cósmico de microondas no resulta afectado directamente por la energía oscura”.

“Por lo tanto -añade el científico- es muy posible que hayamos sido inducidos a error, y que la manifestación aparente de la enegía oscura no sea más que una consecuencia del análisis de los datos en un modelo teórico demasiado simplificado, y que de hecho fue elaborado en la pasada década de los años 30, mucho antes de que hubiera ningún dato real.”

Para concluir, Sarkar añade que “naturalmente, será necesario un montón de trabajo para convencer de esto a la comunidad científica, pero nuestro trabajo sirve para demostrar que uno de los pilares más importantes del actual Modelo Cosmológico Estandar resulta ser más bien endeble. Espero que esto motivará a otros científicos para que hagan un mejor análisis de los datos cosmológicos, y que inspire a los teóricos para que investiguen otros modelos cosmológicos más realistas. Se lograrán progresos significativos cuando el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (E-ELT), previsto para 2022, lleve a cabo observaciones de larga duración con su nuevo `peine laser´ultrasensible. Entonces sabremos si la tasa de expansión se está acelerando realmente”.

Una supernova explotará y será visible desde la Tierra en 50 años


ABC.es

  • Para los científicos, supone una oportunidad única para presenciar la muerte de una estrella desde el principio. El resto quizás podamos de contemplarla a simple vista

Una supernova explotará y será visible desde la Tierra en 50 años

Archivo ABC | Recreación de la explosión de una supernova

Astrónomos de la Universidad Estatal de Ohio han calculado las probabilidades de que, en algún momento durante los próximos 50 años, una supernova de nuestra galaxia sea visible desde la Tierra. Y han llegado a la feliz conclusión de que hay un 100% de probabilidades de que esa supernova sea visible para los telescopios en forma de radiación infrarroja y un 20% de que el espectáculo estelar pueda contemplarse a simple vista en el cielo nocturno. Lo cuentan en la revista The Astrophysical Journal y su estudio está disponible en Arxiv.org.

El hallazgo, según sus autores, supone una gran noticia para los astrónomos, que disponen de cámaras de infrarrojos de alta potencia para apuntar al cielo en cualquier momento. El estudio sugiere que tienen una sólida oportunidad de hacer algo que nunca se ha hecho antes: detectar una supernova lo suficientemente rápido como para presenciar lo que sucede en el comienzo mismo de la muerte de una estrella. Una estrella masiva se convierte en supernova en el momento en que agota todo su combustible nuclear y su núcleo se colapsa, justo antes de que explote violentamente y lance la mayor parte de su masa al espacio.

«Vemos todas estas estrellas convertirse en supernovas en otras galaxias , y no entendemos completamente cómo sucede. Creemos que lo sabemos, pero eso no es verdad al 100%», dice Christopher Kochanek, profesor de astronomía en la Universidad de Ohio. «Hoy en día, las tecnologías han avanzado hasta el punto de que podemos aprender muchísimo más sobre supernovas si podemos pillar la siguiente en nuestra galaxia y estudiarla con todas las herramientas disponibles», explica.

El estudio de las supernovas en la Vía Láctea es posible gracias a que los astrónomos tienen detectores sensibles de neutrinos (partículas emitidas por el núcleo de una estrella en colapso ) y ondas gravitacionales (creadas por las vibraciones del núcleo de la estrella), que puede encontrar cualquier supernova en nuestra galaxia. La pregunta es si en realidad podemos ver la luz de la supernova, ya que vivimos en una galaxia llena de polvo, partículas de hollín que Kochanek compara con observar el espacio a través de los gases emanados por un camión, que absorben la luz y podrían ocultar una supernova de nuestra vista.

«Cada pocos días, tenemos la oportunidad de observar supernovas fuera de nuestra galaxia», dice Scott Adams, miembro del equipo investigador. «Pero solo hay algunas cosas que puedes aprender de ellas, mientras que una supernova galáctica nos mostraría mucho más. Nuestros detectores de neutrinos y detectores de ondas gravitacionales solo son lo suficientemente sensibles como para tomar medidas dentro de nuestra galaxia, donde creemos que una supernova ocurre solo una vez o dos veces por siglo».

Nuevo detector

En un escenario ideal, los detectores de neutrinos como el Super- Kamiokande (Super-K) en Japón podrían hacer sonar la alarma en el momento que detectan los neutrinos, e indicar la dirección de donde vengan las partículas. Entonces, los detectores infrarrojos podrían apuntar al lugar casi de inmediato, para capturar la supernova antes de que comience a brillar. Los observatorios de ondas gravitacionales podrían hacer lo mismo.

Pero como no todos los neutrinos vienen de supernovas -algunos llegan de reactores nucleares, la atmósfera de la Tierra o el Sol- es posible que el detector no reconozca la diferencia. «Necesitamos una manera de decir inmediatamente que la explosión se debe a una supernova», dice John Beacom , profesor de física y astronomía y director del Centro de Cosmología y Física de Astro- partículas en el estado de Ohio.

Expertos en neutrinos y coautores del artículo han construido un modelo a escala de un tipo especial de detector de neutrinos en una nueva cueva subterránea en Japón. El nuevo detector, que llaman Egads (Evaluación de acción de gadolinio en sistemas de detección) pesa 200 toneladas -mucho menor que las 50.000 toneladas de Super-K-, y se compone de un tanque de agua ultrapura. El agua se enriquece con una pequeña cantidad del elemento de gadolinio, que ayuda a registrar los neutrinos de supernova de una manera especial. Cuando un neutrino de una supernova de la Vía Láctea entra en el tanque, puede colisionar con las moléculas de agua y liberar energía, junto con algunos neutrones. El gadolinio tiene una gran afinidad por los neutrones y los absorberá y volver a emitir energía propia. El resultado sería una señal de detección seguida por otra una pequeña fracción de segundo más tarde, una señal de «latido» en el interior del depósito para cada neutrino detectado. Según los investigadores, esta señal permitirá a los científicos hacer anuncios de detecciones de supernovas más seguros y oportunos.

A simple vista

Para aquellos de nosotros que esperamos ver una supernova de la Vía Láctea con nuestros propios ojos, las posibilidades son más bajas y dependen de nuestra latitud en la Tierra. La última vez que ocurrió fue en 1604, cuando Johannes Kepler descubrió una unos 20.000 años luz de distancia en la constelación de Ofiuco. Se encontraba en el norte de Italia en ese momento .

Los astrónomos creen que la probabilidad de que una supernova galáctica sea visible a simple vista desde algún lugar en la Tierra en los próximos 50 años es aproximadamente del 20 a 50%. Los habitantes del hemisferio sur tienen más probabilidades, ya que pueden ver más de nuestra galaxia en el cielo nocturno. Las probabilidades empeoran a medida que se avanza hacia el norte.

«Con solo una o dos por siglo, la posibilidad de una supernova en la Vía Láctea es pequeña, pero sería una tragedia perdérsela y este trabajo tiene por objeto mejorar las posibilidades de estar listo para el evento científico de toda una vida», concluye Beacon.

Científicos descubren el «alimento» de las supernovas superluminosas


La Razón

Una supernova captada en el observatorio español de Calar Alto

Una supernova captada en el observatorio español de Calar Alto

Un equipo científico europeo, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSI/IEEC), ha dado nuevas claves sobre las supernovas superluminosas (SLSN) en un trabajo en el que consideran que su brillo puede estar alimentado por el campo magnético de una estrella de neutrones.

En el artículo, que publica la revista Nature, los expertos indican que esas explosiones de supernova tan brillantes podrían estar provocadas por estrellas de neutrones que giran cientos de veces por segundo, creando campos magnéticos enormes.

Las estrellas masivas finalizan su vida en explosiones estelares llamadas supernovas, llenando de esta forma el Universo de todos los elementos químicos que se observan y que, según los datos de los científicos, son miles de millones de veces más brillantes que el Sol.

“Hay que tener en cuenta que estas son supernovas muy especiales porque son tan brillantes que pueden ser consideradas como mensajeros del Universo lejano“, han señalado los expertos en el comunicado.

“La luz viaja a través del espacio a una velocidad constante, a medida que miramos más lejos, vemos instantáneas del pasado cada vez más lejano. Si pudiéramos entender los procesos que dan lugar a estas brillantes explosiones, podríamos sondear cómo era el universo poco después de su nacimiento”, agregan.

Hace décadas se descubrió que el calor y la luz de estos eventos tienen su origen en las ondas explosivas y material radiactivo que generan las estrellas masivas cuando, al final de su vida, se desploman sobre sí mismas para dar lugar a una estrella de neutrones o un agujero negro.

Sin embargo, recientemente, se ha descubierto la existencia de supernovas mucho más luminosas (SLSN) que no pueden ser intepretadas de la misma manera: estas supernovas son cientos de veces más brillantes que las supernovas típicas y el origen de sus propiedades extremas es aún un misterio.

“En un número pequeño de los casos, la estrella de neutrones tiene un campo magnético muy potente y gira muy rápidamente sobre su eje, del orden de 300 veces por segundo. A medida que se ralentiza podría transferir parte de la energía asociada al giro a la supernova a través de su campo magnético, haciéndola más brillante de lo normal”, según el equipo, del que forman parte dos astrónomas españolas, Nancy Elias-Rosa y Antonia Morales-Garoffolo.

Los descubrimientos de estas partículas de explosiones estelares han sido posibles gracias a la creación en los últimos años de varios programas científicos que cartografían constantemente el cielo en busca de nuevos tipos de objetos transitorios.

En uno de esos programas Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System), se encontraron dos supernovas que resultaron ser de las más brillantes jamás descubiertas.

El equipo científico europeo observó su evolución durante más de un año mientras se apagaban lentamente, y para ello utilizaron algunos de los telescopios más grandes del mundo.

El Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC/IEEC) participó con observaciones muy relevantes obtenidas con el Gran Telescopio de Canarias, un telescopio con un espejo de 10 metros de diámetro, ubicado en el Observatorio de Roque de los Muchachos de la isla de La Palma.

Hasta ahora, algunos físicos habían considerado que estos tipos de explosión provenían de las estrellas más masivas del universo cuando, al final de sus vidas, colapsaban sobre sí mismas estallando de manera parecida a una bomba gigante.

Sin embargo, los datos recopilados en este nuevo estudio muestran que estos modelos no concuerdan con lo que se ve y que las SLSN investigadas ahora se pueden explicar mejor si se considera que su brillo es alimentado por un campo magnético de una estrella de neutrones que gira rápidamente sobre sí misma y no por las estrellas supermasivas que se suponía.

Las estrellas no explotan, se apagan


El Mundo

[foto de la noticia]

foto de la noticia

La muerte de muchas estrellas no es violenta y destructiva, como se creía hasta ahora, sino que sino que un gran porcentaje de ellas podría acabar sus días en paz, lentamente, enfriándose hasta apagarse de forma definitiva. Esto es lo que ha descubierto un equipo internacional de astrónomos avalados por el Observatorio Austral Europeo, cuyo comunicado anunciando el descubrimiento supone una enmienda a la totalidad de la teoría estelar tal y como la conocíamos hasta ahora.

Un alto porcentaje de estrellas, hasta un 70% según las conclusiones de este estudio, no pasa por una fase final explosiva, sino que en un proceso gradual que dura miles de millones de años queman energía hasta agotarse y morir plácidamemte.

Hasta ahora se creía que, cuando el litio y otros materiales ligeros se consumen, la estrella se contrae y entra en la etapa final del desarrollo, en la cual el hidrógeno se transforma en helio a temperaturas muy altas gracias a la acción catalítica del carbono y el nitrógeno. Esta reacción termonuclear consume el hidrógeno y la estrella se convierte entonces en una gigante roja.

La temperatura del núcleo sube entonces lo suficiente como para producir la fusión de los núcleos de helio y la estrella se hace mucho más pequeña y más densa. Una vez consumidas todas las posibles fuentes de energía nuclear, se contrae de nuevo y se convierte en una enana blanca, en una etapa final marcada por explosiones conocidas como “novas”.

Las supernovas, sin embargo, serían una excepción. Según los resultados de este estudio, sólo las estrellas más viejas (de primera generación), que contienen un bajo nivel de sodio, terminan explotando y convirtiéndose en gigantes rojas.

“Parece que las estrellas necesitan tener una ‘dieta’ baja en sodio para alcanzar la fase de AGB en su edad anciana”, bromea el director del equipo de astrónomos, Simon Campbell, que considera “demostrado empíricamente que la mayoría de las estrellas, digamos que un 70%, estrellas de segunda generación con alto nivel de sodio, jamás alcanza la fase explosiva AGB”.

Los astrónomos denominan fase ‘AGB’, siglas en inglés de “rama asintótica de las gigantes”, al periodo explosivo de la evolución que experimentan las estrellas de masa intermedia (entre 0,5 y unas 10 masas solares) al final de sus vidas.

Esta conclusión surge de la observación con el telescopio ESO situado en Chile de la luz de estrellas de un cúmulo globular denominado NGC 6752, en la constelación austral del Pavo, y los datos son contundentes: muchas estrellas no llegan a explotar, sino que se convierten en enanas blancas enfriándose paulatinamente. “Nuestros modelos estelares están incompletos y deben ser revisados”, concluye Campbell.

Las supernovas más lejanas del Universo


El Mundo

Dos supernovas de gran tamaño, es decir, explosiones masivas de estrellas moribundas, han podido se observadas por los astrónomos de la Universidad de California, y se han convertido en las más lejanas localizadas hasta ahora, gracias a una nueva técnica que permitirá encontrar otras estrellas al borde de la muerte en el Universo.

Los investigadores aseguran en la revista Nature, donde publican hoy sus resultados, que su nuevo método permitirá avanzar en el estudio de la formación de las galaxias y de planetas como la Tierra.

Una supernova es un fenómeno que tiene lugar cuando una estrella masiva (es decir, que tiene más de ocho veces la masa del Sol) muere en una explosión muy brillante. Las localizadas ahora tuvieron lugar hace 11.000 millones de años, cuando la anterior más distante encontrada es de hace 6.000 millones.

Jeff Cooke, de California, se dedica a estudiar los astros que son de 50 a 100 veces la masa del Sol y que expelen hacia fuera parte de su masa antes de morir. Cuando finalmente estallan, la materia más próxima brilla intensamente durante años. Normalmente, los astrónomos encuentran supernovas comparando imágenes tomadas en diferentes momentos: cualquier nueva luz detectada puede ser una supernova.

Con esta idea, Cooke analizó imágenes captadas a lo largo de un año y las comparó con las de años anteriores. «Si se juntan todas las imágenes en un gran mural, se puede alcanzar a ver los objetos más débiles en el Universo más profundo, de igual modo que si se abre el obturador de una cámara fotográfica mucho tiempo, se capta más luz», asegura el astrónomo.

Los investigadores utilizaron las imágenes obtenidas por el telescopio franco-canadiense en Hawai y confirmaron la existencia de las supernovas con el telescopio Keck, también en Hawai y el tercero más grande del mundo.

Cooke recuerda que si el Universo tiene unos 13.700 millones de años, «estamos viendo realmente alguna de las primeras estrellas que se formaron en su origen». En 2008, el mismo equipo ya descubrió un racimo de galaxias formadas hace 11.400 millones de años, que está ayudando a entender cómo se formó el Universo.