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Modelo del Universo logra recrear la evolución del cosmos

Esta imagen a gran escala del Universo, creada por Illustris, muestra nubes de gas frío donde se forman las estrellas (verde), gas más tibio (azul) y regiones calientes en torno a las galaxias (rojo). Créditos: Illustris.
Esta imagen a gran escala del Universo, creada por Illustris, muestra nubes de gas frío donde se forman las estrellas (verde), gas más tibio (azul) y regiones calientes en torno a las galaxias (rojo). Créditos: Illustris.

Una de las mejores maneras de saber si las teorías actuales en Cosmología realmente explican la forma en que nuestro Universo evolucionó para llegar a ser como es ahora, es tomar todo lo que creemos que sabemos sobre el Universo temprano y la formación de galaxias, ponerlo en un supercomputador, y ver qué pasa. Suena simple, ¡pero no lo es!
El día de ayer, se publicó en Nature una simulación de este tipo, y los investigadores responsables lograron reproducir un cosmos que luce bastante como el nuestro. Esto le da puntos (o ‘jumbitos’) al modelo cosmológico estándar, pero también podría ayudar a los físicos y astrónomos a descubrir en qué partes fallan sus modelos de formación de galaxias.

La simulación en cuestión fue desarrollada por Mark Vogelsberger, un físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, EEUU, y sus colegas. El modelo de Universo sigue la evolución tanto de la materia visible como de la materia oscura. El punto de partida de la simulación es 12 millones de años después del Big Bang.
Anteriormente se habían hecho esfuerzos similares, pero los modelos eran o pequeños y detallados, o grandes y toscos, en cambio esta simulación logra cubrir un espacio lo suficientemente grande (un cubo de arista 106.5 megaparsecs, o 350 millones de años luz
) como para ser representativa de todo el Universo, pero al mismo tiempo tiene el nivel de detalles suficiente para resolver estructuras a pequeña escala, como galaxias individuales. También, a diferencia de simulaciones anteriores, produce una mezcla de formas de galaxias que corresponden bien a las observaciones. De la misma forma, logra recrear la distribución a gran escala de cúmulos de galaxias y gas neutro en el Universo, como también el contenido de Hidrógeno y elementos pesados en las galaxias.

Según Vogelsberger, el éxito de su simulación se debe en gran parte a sus algoritmos mejorados, y al hecho de que los cálculos incluyen una rica variedad de procesos físicos, como la formación de agujeros negros y el efecto que producen en su entorno. Como se pueden imaginar, el modelo llamado Illustris, requiere computadores con una potencia enorme: ejecutar esta simulación en un computador de escritorio normal tomaría unos 2,000 años, añade Vogelsberger (así que 0 opción de que puedan hacer algo así en sus hogares). Incluso siendo ejecutada con más de 8,000 procesadores, la simulación tomó varios meses.

Un triunfo para el modelo estándar

Un gran cúmulo de galaxias — junto con un  denso halo de materia oscura — formado en el centro del Universo simulado.
Un gran cúmulo de galaxias — junto con un denso halo de materia oscura — formado en el centro del Universo simulado.
Los modelos previos a Illustris habían tenido que luchar para reproducir correctamente incluso las propiedades más básicas de las galaxias, dice Chris Brook, un astrofísico de la Universidad Autónoma de Madrid, quien estudia la formación de galaxias en base a simulaciones. Hasta ahora, no estaba claro si las fallas eran producidas por problemas con los modelos de formación de galaxias, o si el error era del lado de los físicos y su modelo cosmológico estándar, en el cual solo un 4% del Universo es materia visible, un 23% es materia oscura, y el 73% restante corresponde a energía oscura.

Solo recientemente se ha logrado usar este modelo para simular galaxias que correspondan a ciertas características observadas. Es por eso que el hecho de que el modelo de Vogelsberger y sus colegas reproduzca la variedad de tipos de galaxias que existen en el Universo real, pone al modelo cosmológico estándar en tierra firme, dice Brook. Desde ahora, tales simulaciones se volverán mucho mas útiles a la hora de predecir e interpretar resultados observacionales, agrega.

Pero no todo son buenas noticias. Aunque el modelo concuerda bastante bien con las observaciones del Universo, presenta algunas anomalías. Por ejemplo, hay galaxias de baja masa que se forman demasiado pronto. «La idea ahora es intentar comprender por qué está sucediendo esto y ver qué es lo que nos falta en términos de formación de galaxias,» dice Vogelsberger.

Fuente: Nature
Artículo: Properties of galaxies reproduced by a hydrodynamic simulation

A continuación les dejamos el también el video de la simulación (y quienes quieran, pueden revisar también el podcast en la página de Nature:

UdeC dictará curso de Cosmología para la comunidad

La Universidad de Concepción dictará un curso que permitirá conocer el origen, la evolución y el destino del universo. Algunos de los temas a tratar son la teoría del Big Bang, la paradoja de Olbert, la ley de Hubble, la radiación de fondo cósmico, Anisotropías y las primeras estructuras, como las estrellas, galaxias y agujeros negros.

El curso contempla 4 clases y se dictará a partir del miércoles 23 de abril. El propósito de esta actividad es responder a preguntas fundamentales relacionadas con la formación del Universo a través de un dialogo extenso, sin tener que exponer todas las ecuaciones relacionadas al tema, explicó el astrónomo Ezequiel Treister.

El curso tiene un valor de $50.000.- para público general, $35.000, para funcionarios de la Universidad de Concepción, y $25.000 para estudiantes y tercera edad. Al finalizar el curso se entregará un certificado y los participantes podrán disfrutar de una noche de observación astronómica en el telescopio UdeC.

Los interesados pueden inscribirse en el correo electrónico departamento.astronomia@gmail.com o directamente en la oficina A-201 de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción.

Fuente: UdeC

curso-cosmologia

¿Evidencia de Ondas Gravitatorias Primordiales ?

Hace algunos días el Centro Harvard -Smithsoniano de Astrofísica , anunció una conferencia de prensa para el día lunes 17 de marzo a las 16:00 GMT, en la cual darían a conocer uno de sus más importantes descubrimientos hasta ahora. Se especula que este gran descubrimiento confirma las detección de «ondas gravitatorias primordiales» – un eco de la gran explosión en la que el Universo comenzó a existir hace alrededor de 14 mil millones de años . Pero, qué son realmente estas ondas gravitatorias y por qué son tan importantes? Wavy

Una onda gravitatoria «es una ondulación del espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado. Las ondas gravitatorias constituyen una consecuencia de la teoría de la Relatividad Genereal de Einstein y se transmiten a la velocidad de la luz» (def: Wikipedia)

Ya que no soy experta en el tema, les dejo una nota de nuestro blog amigo Conexión Casual, en el cual se profundiza un poco más el tema 😉  http://conexioncausal.wordpress.com/2012/09/02/ondas-electromagneticas-y-gravitacionales/

Si existe evidencia alguna de ondas gravitatorias , sería un descubrimiento histórico que cambiaría la faz de la cosmología y la física de partículas, así como también ofrecería a los científicos un primer vistazo de cómo nació el Universo. La señal, se rumorea, ha sido encontrada por un telescopio especializado llamado BICEP 2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization 2), ubicado en la Estación Amundsen-Scott en el Polo Sur desde el año 2005. Allí escanea el cielo en frecuencias de microondas , donde se recoge la energía fósil del Big Bang.

Durante décadas , los cosmólogos han pensado que la firma de las ondas gravitatorias primordiales podría estar impresa en esta radiación. «Se le ha llamado el Santo Grial de la cosmología «, dice Hiranya Peiris del Departamento de Física y Astronomía de University College London.

Ampliaremos esta nota después de escuchar el informe oficial de mañana, sigan la conferencia de prensa en este enlace

http://spaceref.com/news/viewpr.html?pid=42751

Y los rumores eran ciertos…

Las ondas gravitatorias fueron confirmadas. El hallazgo es una prueba directa de la teoría de inflación, la idea de que el universo se expandió extremadamente rápido en la primera fracción de segundo después de su nacimiento.

El experimento BICEP2, encontró un patrón llamado polarización modo-B de la luz sobrante justo después del Big-Bang, conocida como CMB (cosmic microwave background, fondo cósmico de microondas). Este patrón básicamente describe la rotación o «rizado» de la polarización del CMB. «Se ve como un patrón de remolinos sobre el cielo», dice Chao-Lin Kuo de la Universidad de Standford, quien diseñó el detector del BICEP2. «Hemos encontrado la evidencia irrefutable de la inflación y también hemos producido la primera imagen de las ondas gravitacionales a través del cielo.» 

Aquí se muestra la prueba de ondas gravitatorias creadas por la inflación cósmica en la imagen de la radiación de fondo cósmico de microondas recogido por el experimento BICEP2. La prueba proviene de un patrón llamado polarización modo B, una curvatura en la orientación de la luz, indica en las lineas negras de la imagen. El color indica pequeñas fluctuaciones de temperatura en el CMB, que corresponden a las fluctuaciones de densidad en los inicios del universo. (Mas sobre el modo B aquí)

Alan Guth.
Alan Guth.

Tal hallazgo requiere confirmación por parte de otros experimentos para ser realmente creíble, dicen los físicos. Sin embargo, el resultado ha ganado los elogios de muchos líderes en el campo. «Hay posibilidad de que podría estar equivocado, pero creo que es muy probable que los resultados sean correctos», dice Alan Guth, del Instituto de Tecnología de Massachusetts, que fue quien predijo la inflación en 1980. «Creo que han hecho un muy buen trabajo de análisis». Los detectores BICEP2 encontraron una sorprendente fuerte señal de polarización modo B, dándoles datos suficientes para superar los «cinco sigma» umbral de significación estadística para un verdadero descubrimiento. De hecho , los investigadores estaban tan sorprendidos al ver esta señal a todo volumen en los datos que no se presentó en la publicación de que durante más de un año , en busca de todas las posibles explicaciones alternativas para el patrón que encontraron. Finalmente, cuando el sucesor de BICEP2 , Array Keck , comenzó a operar y mostró el mismo resultado, los científicos se sintieron seguros . «Jugó un papel importante en convencernos que esto es algo real», dice Kuo.

 

 

Paper: BICEP2 I: DETECTION OF B-mode POLARIZATION AT DEGREE ANGULAR SCALES

Fuentes: The Guardian , Scientific American

 

Nuestro Universo podría ser curvo.

El estudio detallado de la radiación dejada tras la explosión del Big Bang ha dado algunas pistas de la forma que tiene nuestro Universo. La mayoría de los modelos apunta a que vivimos en un universo plano. Ahora, dos cosmólogos muestran que estos datos son consistentes con un Universo que esta ligeramente curvado, similar a una silla de montar.

A larga escala, las mediciones precisas del fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en ingles Cosmic Microwave Background) hechas por la misión WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) de la NASA dieron los primeros indicios que existía cierta asimetría. Algunos expertos pensaron que esto se debía a errores sistemáticos que serían corregidos por su sucesora, la nave Planck, de la agencia espacial europea, quien mapeo el CMB con una precisión mayor. Pero los resultados de Planck confirmaron la anomalía.

Para explicar los momentos iniciales de nuestro Universo, donde éste se expandía a velocidades ultrarápidas, la teoría mas simple es la de inflación, la cual sostiene que el Universo es plano y que su expansión es impulsada por un único campo cuántico llamado el inflatón. En este modelo el inflatón cumple dos roles: desencadenar una hiperexpansión y generar pequeñas acumulaciones de materia que con el tiempo pasaran a formar las galaxias que hoy conocemos.

Pero esta versión de la inflación no puede considerar un Universo con ciertas asimetrías, excepto como una fluctuación estadística, cuyas posibilidades son equivalentes a ganar un juego de azar.

Liddle and Cortés, publicaron esta semana un artículo en «Physical Review Letters» proponiendo una nueva explicación. Como muchos teóricos antes de ellos, consideran un segundo campo cuántico, el curvatón. Este campo establecería las fluctuaciones de densidad en el Universo temprano, dejando al inflatón solo con el rol de desencadenar la hiperexpansión.

Los investigadores muestran que el campo curvatón generaría las fluctuaciones de densidad desigual que han sido observadas siempre y cuando el espacio tuviera una ligera curvatura negativa a grandes escalas.

Los autores del trabajo son los primeros en explicas las asimetrías desde primeros principios, esto quiere decir bajo ningún supuesto ni modelo previo, dice Adrienne Erickcek, teórico de la Universidad del Norte de Carolina, quien no es parte del grupo de investigadores.

En el escenario de Liddle y Cortés, la asimetría del CMB derivaría de una falta de uniformidad a muy gran escala en el Universo codificado en el campo del curvatón. En 2008, Erickcek y sus colegas propusieron un mecanismo similar, este modelo sin embargo no produjo un Universo con curvatura negativa.

A pesar que numerosas observaciones indican que el cosmos es realmente plano, las desviaciones en los datos del CMB predichas por los últimos modelos, las cuales según los autores siguen siendo especulativas, podrían ser suficientemente pequeñas para ajustar sin los limites impuestos por las mediciones del satélite Planck, dice Liddle. Experimentos futuros con mediciones mejoradas y mas precisas podrían determinar en el futuro quien tiene la razón.

Por ahora les invito a comentar, discutir o exponer su opinión a cerca de estas teorías.

 

Fuente: http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=universe-may-be-curved-not-flat&WT.mc_id=SA_Facebook

Paper:   http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i11/e111302