Boletín UNAM-DGCS-410
Ciudad Universitaria
![]() |
Pies de foto al final de boletín
UNIVERSITARIOS RECONSTRUYEN HISTORIA DEL UNIVERSO CON NOVEDOSO MÉTODO DE ESTALLIDOS DE RAYOS GAMMA
El doctor Vladimir Ávila-Reese, del Instituto de
Astronomía de la UNAM y sus colaboradores del Observatorio Astronómico de
Brera, Italia, usan estallidos de rayos gamma (ERG) como indicadores de los
ritmos de formación estelar en el pasado remoto, y también como “faros”
cósmicos que permiten inferir la tasa de expansión del universo en diferentes
épocas.
Encontraron que esos fenómenos
fueron más luminosos y su registro de ocurrencia aumenta. “Nos invita a pensar
que la época de formación activa de estrellas y galaxias ocurrió hace mucho
tiempo atrás y al día de hoy estamos ya en franco declive”, reconoció.
Son útiles para estudiar esta
historia expansiva. Se estimaron los contenidos de materia y energía oscura en
el cosmos y cómo ciertas propiedades de esta última cambiaron con el tiempo;
sus resultados favorecen al vacío cuántico como su explicación, la cual
constituye 73 por ciento de todo lo que hay, mientras que la materia representa
el resto (23 por ciento oscura y solo 4 por ciento ordinaria, la que forma
átomos, llamada bariónica), dijo.
Refirió que los ERG son las
explosiones más potentes del universo. Se detectan como pulsos intensos en
rayos gamma, con duración de fracciones a decenas de segundos. No fue sino
hasta 1997 cuando se observó su contraparte en el óptico así como en rayos X,
ultravioleta, infrarrojo y radio.
Ello permitió determinar
distancias: la mayoría estaban tan lejos que su potente luz fue producida
cuando la edad del cosmos, que hoy es de 13.7 mil millones de años, era sólo
una pequeña fracción del actual. Su mayor parte es producto de muerte estelar
entre 25 y 60 veces más masiva que nuestro Sol. Luego de que sus núcleos
colapsan en un hoyo negro, liberaron tanta energía como cuatrillones de soles
juntos en pocos segundos, precisó.
Para sus investigaciones, el
astrónomo universitario y sus colaboradores usaron una muestra de más de tres
mil detecciones de ERG, acumuladas durante una década de observaciones con
satélites y otra colección de 200 avistamientos con distancias conocidas.
Se buscó constreñir su función
de luminosidad y ritmo de formación en diferentes épocas, comparando modelos
con manifestaciones. La conclusión del trabajo, publicado en The Astrophysical
Journal, es que los estallidos en el pasado fueron más luminosos y su ritmo de
formación mucho más activo. Estimaron que hoy sólo se produce uno cada cien mil
años en nuestra galaxia, de darse uno cercano al Sistema Solar podría acabar
con la vida en la Tierra.
Al suponer que la fracción de
estrellas masivas en el ayer es la misma de hoy, se infirió que la tasa de
formación de todas ellas, cuando el universo tenía sólo un tercio de su edad
actual, fue de 20 a 30 veces mayor que en el presente, incrementándose la
diferencia hacia épocas más tempranas, expuso Ávila-Reese.
“Parece ser que el universo se
‘apaga’, consideró, que sus fases más activas de formación de estrellas y
galaxias se dieron hace mucho tiempo atrás”. Conclusiones similares se
obtuvieron de observaciones en el ultravioleta y ópticas del Telescopio
Espacial Hubble.
En este caso, sin embargo, gran cantidad de la radiación
captada por el instrumento pudo haber sido absorbida por gas molecular y polvo.
En contraste, con el método de Vladimir Ávila y sus colegas no existe ese
problema, pues los rayos gamma son tan poderosos que atraviesan sin dificultad
densas nubes para dar información “no filtrada” de cómo era el universo en su infancia.
Los ERG también pueden servir
para conocer cómo se expande y de qué está hecho cuanto existe. Los colegas
italianos del doctor Ávila-Reese, entre ellos Claudio Firmani, ex investigador
de la UNAM, descubrieron que es posible usarlos como “faros” cósmicos, capaces
de indicar cómo cambian las distancias estelares.
Hasta ahora, los referentes
usados habían sido supernovas, con ellas se hizo en los últimos años uno de los
descubrimientos más relevantes de la ciencia: que el universo –desde hace
alrededor de 5 mil millones de años– se expande aceleradamente, lo cual implica
la existencia de algo más que materia, un medio repulsivo llamado energía
oscura.
Los ERG, al ser más potentes
que esos sistemas y no sufrir de extinción por polvo, permiten explorar la
expansión del universo hasta épocas aún más remotas, hasta encontrar sorpresas,
consideró Ávila-Reese. Además, es bueno que existan métodos alternativos para
comprobar o refutar hallazgos como el expansivo.
En una carta publicada este
mes en el Monthly Notice of the Royal Astronomical Society, de la cual él es
coautor, los investigadores, a partir de su método usando una muestra de 15
ERG, infieren los contenidos de materia y energía oscura del universo y cómo
ciertas propiedades de esta última pudieron haber cambiado con el tiempo.
Sus resultados, combinados con
los de las supernovas, tienden a favorecer la explicación más conocida para la
energía oscura: el vacío cuántico. Es una predicción que hace la física
especializada. Según el principio de incertidumbre de Heissenberg, en el mundo
subatómico no se puede hablar de la nada; lo que más se le aproxima es un
estado de mínima energía, de partículas virtuales que aparecen y desaparecen.
Ese extraño medio puede interactuar con
la materia y tiene la propiedad de ser repulsivo, tiene presión negativa,
“justamente lo que queremos para explicar la expansión acelerada del universo”.
Al respecto, expuso que este
vacío es también invocado por la teoría de la inflación para explicar el estado
original del cosmos. Es inestable y a 10-34 segundos se desintegra en
partículas reales y campos de interacción, al inflar lo existente durante ese
proceso.
Se suponía que todo se
convirtió en materia y campos, los cuales frenaron la expansión con su
gravedad. La gran sorpresa vino con el descubrimiento de la expansión
acelerada, la cual podría entenderse si se considera que no todo el vacío
original se convirtió en materia, sino que quedó un remanente que por muchos
millares de años estuvo latente, hasta que, con su crecimiento, la densidad
material del universo decreció tanto que empezó a dominar de nueva cuenta el vacío.
Para dar resultados
contundentes, Ávila-Reese y sus colegas requieren una muestra más grande de
objetos. De los 15 ERG estudiados se pretende llegar a 100. Para tal cometido,
el investigador universitario y sus colegas se valdrán de los datos en rayos
gamma del satélite Swift, recientemente puesto en órbita, y de observaciones de
telescopios en tierra que hay que realizar inmediatamente después de la
detección de un estallido; en esta campaña participa el Observatorio
Astronómico Nacional en Baja California.
Solo así podrá determinarse
con más precisión cómo han ido cambiando las propiedades de este medio llamado
energía oscura, lo cual es clave para saber entonces, si se trata de vacío o
algo más complejo como los campos escalares, quintaesencia o multidimensiones.
Es una de las preguntas en pie de la cosmología y uno de los grandes retos de
la ciencia en general.
Se vive “una época de
importantes descubrimientos que podrían disparar una revolución en la física.
La contribución de la astronomía es gracias a su capacidad integradora. Como lo
muestra nuestro trabajo, con objetos asociados a la muerte de estrellas masivas
es posible estudiar la expansión del universo y con ello determinar su
contenido material y energético”, concluyó Vladimir Ávila-Reese.
—o0o—
FOTO
01.
Vladimir
Ávila-Reese, del Instituto de Astronomía de la UNAM, explica cómo utilizaron
estallidos de rayos gamma como indicadores de los ritmos de formación estelar
en el pasado remoto. Sus resultados fueron incluidos en revistas
internacionales.
FOTO
02
El astrónomo Vladimir Ávila-Reese explica los análisis realizados en la UNAM, que contribuyen a explicar la energía oscura, presente en cerca de tres cuartas partes del universo.