Boletín UNAM-DGCS-100
Ciudad
Universitaria
Pie de foto al final del boletín
RECONSTRUYEN ASPECTOS RELEVANTES DEL PASADO DEL UNIVERSO
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El máximo de generación estelar ya pasó,
señala Vladimir Avila-Reese, del Instituto de
Astronomía de
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El investigador, junto con colegas
italianos, busca recrear la historia espacial mediante la observación de los
estallidos de rayos gamma
·
En colaboración con científicos
universitarios, realiza simulaciones numéricas para entender el proceso de
formación de galaxias y estrellas en un contexto cosmológico
“Las
explosiones más potentes del cosmos ayudan a reconstruir el pasado del
universo, tanto en lo que concierne a la actividad global de formación de estrellas
y galaxias, como a la tasa de expansión del espacio”, comentó Vladimir Avila-Resse, del Instituto de
Astronomía (IA) de
Así
como los paleontólogos pretenden reconstruir el pasado de la vida valiéndose de
fósiles, Avila-Resse y
Claudio Firmani, del Observatorio Astronómico de Brera (OAB), buscaban “fósiles astronómicos” que ayudaran a
recrear el ritmo de formación estelar global del universo. Estos vestigios
vinieron a ser, literalmente, los cadáveres de estrellas masivas: los
estallidos de rayos gamma (ERG).
Los
ERG se manifiestan como destellos rápidos e intensos en los rayos gamma, con
una secuela posterior (crepúsculo) en casi todas las frecuencias de la
radiación electromagnética. Se estima que la mayoría corresponde a la muerte de
estrellas de más de 25 masas solares y con alta rotación.
El
núcleo de estas estrellas colapsa en un hoyo negro con un disco de acreción
circundante, que colima chorros con energías equivalentes a cientos de trillones
de soles juntos en cuestión de segundos, lo que hace que los ERG se puedan
observar a cualquier distancia o –lo que es equivalente–
a cualquier época en el pasado.
El universo se está apagando
La
frecuencia de los ERG refleja el ritmo de formación de estrellas masivas. Sin
embargo, la inferencia de dicha frecuencia no es directa a partir de los datos observacionales. Usando modelos adecuados, Avila-Reese y Firmani lo
lograron. En trabajos publicados en los últimos años, los astrofísicos
concluyeron que hacia el pasado los estallidos eran más luminosos y su tasa de
ocurrencia más alta.
Cuando
el universo tenía un tercio de su edad actual, esta tasa era 20 veces más alta
que en el presente, incrementándose aún más hacia épocas tempranas. Conclusiones
similares se habían obtenido con base en observaciones profundas en el espectro
ultravioleta y óptico del Telescopio Espacial Hubble. En este caso, es posible no estar detectando gran parte de
la radiación producida por las estrellas jóvenes, pues ésta pudo haber sido
absorbida en su camino por gas molecular y polvo cósmico.
En
contraste, con el método de Avila y sus colegas no
existe ese inconveniente, pues los rayos gamma atraviesan densas nubes de polvo
sin dificultad y proporcionan información “no filtrada” de cómo fue el universo
en su infancia.
Además,
los astrofísicos encontraron que la tasa de formación estelar hacia el pasado,
inferida a partir de los estallidos, es mayor a la que se ve con el Telescopio
Espacial. La pregunta es, ¿por qué?, y en general, ¿es posible entender cómo es
que el ritmo global de formación de estrellas en el universo fuera tan alta en el pasado y cayera tanto hacia el presente?
Para
dar respuesta a estas inquietudes, los colegas universitarios de Avila,
El
ensamblaje de las estructuras de materia oscura es jerárquico: se forman primero las escalas
pequeñas, que luego se agregan para integrar las más grandes.
Colín
explica que las simulaciones, realizadas en supercomputadoras como
El
proceso de formación estelar es complejo y se considera un problema central y
abierto de
Al
respecto, Valenzuela expresó: “Esperamos pronto simular, de manera realista, la
formación estelar y su correspondiente retroalimentación al gas en las
galaxias. Sólo entonces podremos entender qué determina la historia de
formación estelar global del universo que muestran las observaciones, así como
el proceso de ensamblaje de las galaxias mismas”.
¿Cómo se expande y de qué está hecho el
universo?
“La
astronomía es bella por ser multifacética e integradora” opina Avila-Reese. Y es que los mismos ERG que trazan la historia
de formación estelar se pueden usar también como “faros” cósmicos capaces de
indicar cómo cambia la regla de distancias con el tiempo, lo que permite
inferir la cronología de su ensanchamiento.
El
método para lograrlo fue desarrollado por Firmani, Avila y otros colegas del Observatorio Astronómico de Brera. En varias publicaciones en revistas de alto impacto,
los científicos confirmaron que el universo aceleró su propagación en vez de
seguir frenándose, desde que su edad era dos tercios de la actual; este
resultado fue obtenido usando supernovas cosmológicas.
Aunque
el método de los ERG ofrece menos precisión que el anterior (por el momento), es
una prueba independiente única que además permite recrear cómo fue la expansión
en épocas remotas y de las que no tendríamos información de otra manera.
La
aceleración de la dispersión implica que en el universo, además de materia, hay
un algo que, en vez de atraer gravitacionalmente,
repele: la energía oscura. Todo indica que este medio constituye 75 por ciento
del contenido actual del cosmos y entender “qué es” se ha vuelto una de las
interrogantes más relevantes de la ciencia.
Los
datos de Avila y colaboradores apuntan a que se trata
de la constante cosmológica de Einstein, entendida hoy como una remanente del
vacío cuántico de los albores del universo. Pero muchas más observaciones son
necesarias para precisar cómo actuó este medio en el pasado y así dilucidar si
se trata de la constante o de otras alternativas. Se propone incluso una
revisión de las leyes fundamentales de la física, en particular de la gravedad,
ante las incógnitas que desató el problema de la energía oscura.
“En
el IA se diseñan varios proyectos internacionales para estudiar a los ERG y sus
crepúsculos. El sitio donde se localiza el Observatorio Astronómico Nacional, a
cargo de
–oOo–
Foto 01.
En la figura se aprecia la distribución
de temperaturas del gas en la simulación de una galaxia en gestación; nótese que la distribución indica un chorro o
eyección (región oscura) que sale del disco central.
Foto 02
Imagen compuesta de