la burbuja de Higgs que destruirá el universo. Tal vez

Los científicos dicen que saben cómo terminará el universo. No será un colapso cósmico sino una burbuja cósmica gigante que devora todo a su paso.

De acuerdo con un artículo reciente, publicado el 12 de marzo en la revista Physical Review D , el momento final para el universo será desencadenado por una extraña consecuencia de la física subatómica llamada instanton. Este instantón creará una pequeña burbuja que se expandirá a la velocidad de la luz, tragándose todo a su paso. Es solo cuestión de tiempo. [ Las 10 mejores formas de destruir la Tierra ]

"En algún momento crearás una de estas burbujas", dijo el autor principal del estudio, Anders Andreassen, físico de la Universidad de Harvard, a Live Science. "Va a ser muy desagradable".

Por "desagradable", él quiere decir el fin de toda la vida, y de hecho, la química, tal como la conocemos.

Se sabe muy poco sobre los instantones, que son las soluciones a las ecuaciones que rigen el movimiento de pequeñas partículas subatómicas , pero Andreassen los comparó vagamente con el fenómeno del túnel cuántico, por el cual una partícula aparentemente desafía a la física a atravesar una barrera impenetrable. Pero en lugar de cruzar una barrera, el instantón forma una burbuja dentro del campo de Higgs , el campo que da masa a todo y da lugar al bosón de Higgs .

Curiosamente, esta burbuja que termina en el universo nunca hubiera sido posible si no fuera por la masa particular del bosón de Higgs en relación con otra partícula más pesada, llamada quark top, que comprende muchos átomos. Si el quark o la partícula de Higgs hubieran sido un poco más ligeros, estas burbujas destructoras del universo no podrían formarse.

Por desgracia, ese no es el caso y, luego de un cierto tiempo, se formará una burbuja destructiva. El equipo calculó la vida útil del universo entre 10 quinquadragonillones de años (uno con 139 ceros después) y solo 10 octodecillones de años (uno con 58 ceros después).

"Es un tiempo muy, muy, muy, muy, muy largo", dijo Andreassen. "Nuestro sol se consumirá y muchas cosas sucederán en nuestro sistema solar antes de que esto ocurra".

Fecha de vencimiento del universo

Es como la leche en tu refrigerador. La fecha de vencimiento es la fecha límite más próxima concebible, pero es probable que pueda beberla después de eso sin ningún problema. Por supuesto, siempre existe la posibilidad de que algo salga mal en la planta de embotellado y sea ácido en el momento en que lo compre. Del mismo modo, dijo Andreassen, es posible que una burbuja ya se haya formado y se precipite hacia nosotros a la velocidad de la luz en este momento.

Se siente cómodo al saber cómo termina todo, pero Vincenzo Branchina, profesor de física e investigador de la Universidad de Catania en Italia que no participó en el estudio, dijo que no debería comenzar a llorar por la leche agria todavía.

"La afirmación de que Anders Andreassen y la compañía están haciendo este número tiene que tomarse, como dicen, con un grano de sal", dijo Branchina.

Branchina dijo que el equipo de Harvard solo representaba el modelo estándar de la física y no todas las ramas nuevas y confusas, como la gravedad cuántica y la materia oscura, que aún son completamente misteriosas. Para que el universo se consuma en una bola expansiva de caos, la materia oscura , una misteriosa forma de materia que ejerce una atracción gravitacional pero no emite luz, no puede interferir. Lo cual es poco probable, ya que podría comprender el 80 por ciento de nuestro universo.

De manera similar, Branchina ha demostrado que la gravedad cuántica -una extraña parte de la física que intenta reconciliar la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad general de Einstein , que apenas hemos vislumbrado- podría hacer que el universo sea mucho más estable o inestable, dependiendo de sus reglas. Dijo que ya que nadie entiende esta nueva física, no podemos saber nada sobre el fin último del universo.

Andreassen estuvo de acuerdo.

"No pondría mi dinero en que este fuera el final de la historia. Esperaría que la materia oscura llegara y cambiara la historia", dijo Andreassen.

El Telescopio Subaru ayuda a crear el mapa más extenso del gas de hidrógeno neutro en el Universo temprano

La distribución de las galaxias en la región del proto-supercluster hace 11.500 millones de años (arriba a la izquierda) y la imagen del Subaru Telescope Suprime-Cam utilizada en este trabajo (derecha, imagen más grande). La distribución de gas hidrógeno neutro se superpone en la imagen de Subaru. El color rojo indica regiones más densas del gas de hidrógeno neutro. Los cuadrados cian corresponden a galaxias miembros en el proto-supercluster, mientras que los objetos sin cuadrados cian son galaxias y estrellas en primer plano. La distribución de gas de hidrógeno neutro no se alinea perfectamente con las galaxias.

Los científicos han utilizado Suprime-Cam en el Telescopio Subaru para crear el mapa más extenso del gas hidrógeno neutro en el universo temprano. Esta nube aparece ampliamente distribuida a lo largo de 160 millones de años luz en y alrededor de una estructura llamada proto-supercluster. Es la estructura más grande en el universo distante, y existió hace unos 11.500 millones de años. Una nube de gas tan enorme es extremadamente valiosa para estudiar la formación de estructuras a gran escala y la evolución de las galaxias a partir del gas en el universo temprano, y amerita una mayor investigación. El equipo incluyó científicos de la Universidad de Osaka Sangyo, la Universidad de Tohoku, la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y otros.

"Estamos sorprendidos porque la estructura de gas denso se extiende mucho más de lo esperado en el proto-supercluster", dijo el Dr. Mawatari. "Se necesitan observaciones de campo más amplias con filtros de banda estrecha para captar la imagen completa de esta estructura más grande en el universo joven. Este es exactamente el tipo de investigación sólida que se puede hacer con Hyper Suprime-Cam (HSC) recientemente montado en el Telescopio Subaru. Tenemos la intención de estudiar la relación gas-galaxia en varios proto-superclusters utilizando el HSC ".

Comprender la distribución de la materia en el universo

Las estrellas se ensamblaron para formar galaxias y las galaxias se agrupan para formar estructuras más grandes, como cúmulos o supercúmulos. La materia en el universo actual está estructurada de manera jerárquica en escalas de ~ 100 millones de años luz. Sin embargo, no podemos observar una estructura no homogénea en ninguna dirección o distancia sobre escalas más grandes que eso. Una cuestión importante en la astronomía moderna es aclarar cuán perfectamente se mantiene la uniformidad y la homogeneidad a gran escala en la distribución de la materia. Además, los investigadores buscan investigar las propiedades de las semillas de las estructuras a gran escala (es decir, las fluctuaciones de la materia inicial) que existían al comienzo del universo. Por lo tanto, es importante observar estructuras enormes en varias épocas (lo que se traduce en distancias). El estudio de la materia gaseosa y de las galaxias es necesario para una comprensión precisa y completa. Esto se debe a que se sabe que los supercúmulos locales son ricos en gas. Además, está claro que hay muchas galaxias recién nacidas en grupos antiguos (o distantes). Una comparación detallada entre las distribuciones espaciales de las galaxias y el gas durante las primeras épocas del universo es muy importante para comprender el proceso de formación de galaxias a partir de los grupos de gas tenues (que emiten poca luz) en el universo temprano.

Los astrónomos aprovechan el hecho de que la luz de los objetos distantes brillantes se atenúa con el gas de primer plano (lo que da un efecto como una "imagen de sombra") con el fin de investigar las nubes de gas tempranas y tenues. Como el hidrógeno neutro en la nube de gas absorbe y atenúa la luz de los objetos de fondo a una cierta longitud de onda, podemos ver la característica de absorción característica en el espectro del objeto de fondo. En muchas observaciones anteriores, los investigadores usaron cuásares (que son muy brillantes y distantes) como fuentes de luz de fondo. Debido a que los cuásares brillantes son muy raros, las oportunidades para tales observaciones son limitadas. Esto permite a los astrónomos obtener información sobre el gas que se encuentra solo a lo largo de la línea de visión entre un solo QSO y la Tierra en un área amplia de levantamiento. Desde hace tiempo, el objetivo es obtener información de gas "multidimensional" (por ejemplo, resolver espacialmente las nubes de gas) en lugar de la vista "unidimensional" actualmente disponible. Esto requiere un nuevo enfoque.

Expandiendo la vista

Para ampliar su visión de estos objetos en el universo temprano, el Dr. Ken Mawatari de la Universidad de Osaka Sangyo y sus colegas desarrollaron recientemente un esquema para analizar la distribución espacial del gas hidrógeno neutro utilizando datos de imágenes de galaxias de la época distante. Hay dos ventajas principales en este enfoque. En primer lugar, en lugar de raros cuásares, el equipo utiliza numerosas galaxias normales como fuentes de luz de fondo para investigar la distribución de gas en varios lugares del área de búsqueda. En segundo lugar, utilizan datos de imágenes tomadas con el filtro de banda estrecha en Suprime-cam. Se ajusta para que la luz con ciertas longitudes de onda pueda transmitirse, para capturar evidencia de absorción por el gas de hidrógeno neutro (el efecto de imagen de sombra). Comparado con el esquema tradicional de observaciones basado en la espectroscopía de cuásares,

Los científicos aplicaron su esquema a los datos de imágenes Suprime-Cam del Telescopio Subaru tomadas en su gran estudio previo de galaxias. Los campos investigados en este trabajo incluyen el campo SSA22, un antecesor de un supercúmulo de galaxias (proto-supercluster), donde las galaxias jóvenes se forman activamente, en el universo hace 11.500 millones de años en el universo primitivo.

Imágenes esquemáticas de un esquema de análisis del trabajo anterior (izquierda) y un nuevo método (derecha). En el enfoque anterior, básicamente se puede usar una única fuente de luz de fondo (quasar) en un área buscada. Por otro lado, con el nuevo esquema, es más fácil resolver espacialmente la densidad neutra de gas hidrógeno al usar muchas galaxias normales en un área buscada como fuentes de luz de fondo. En el nuevo esquema, la fuerza de absorción por el gas de hidrógeno neutro se estima midiendo cuánto flujo de las galaxias de fondo se atenúa en la imagen de banda estrecha, no mediante el uso del espectro. Al combinar este esquema con la capacidad de imagen de área amplia del Telescopio Subaru, Mawatari, et al. hizo el mapa más extenso del gas de hidrógeno neutro jamás creado.

Nuevos mapas de distribución de hidrógeno neutro

El trabajo de los científicos dio como resultado mapas de área muy amplia del gas hidrógeno neutro en los tres campos estudiados. Parece que la absorción de gas de hidrógeno neutro es significativamente fuerte en todo el campo proto-supercluster SSA22 en comparación con aquellos en los campos normales (SXDS y GOODS-N). Está claramente confirmado que el entorno del proto-supercluster es rico en hidrógeno gaseoso neutro, que es el principal elemento constitutivo de las galaxias.

Distribución del cielo del gas hidrógeno neutro en los tres campos estudiados en este trabajo. Mientras que en los campos normales (SXDS y GOODS-N) la densidad de gas neutro de hidrógeno es consistente con la densidad promedio en todo el universo hace 11.500 millones de años, la densidad de gas neutro de hidrógeno es más alta que la media en todo el proto-supercluster SSA22 campo. Los contornos corresponden a la densidad numérica de las galaxias. Los contornos negrita, delgada y discontinua significan las regiones promedio, alta densidad y baja densidad, respectivamente.

El trabajo del equipo también reveló que la distribución de gas en la región del proto-supercluster no se alinea perfectamente con la distribución de las galaxias. Si bien el proto-supercluster es rico tanto en galaxias como en gas, no existe una dependencia a escala local de la cantidad de gas correlacionada con la densidad de las galaxias dentro del proto-supercluster. Este resultado puede significar que el gas de hidrógeno neutro no solo está asociado con las galaxias individuales sino que también se propaga difusamente a través del espacio intergaláctico solo dentro del proto-supercúmulo. Dado que el exceso de gas neutro de hidrógeno en el campo SSA22 se detecta en toda el área buscada, esta estructura de gas sobredensada se extiende en realidad más de 160 millones de años luz. En la visión tradicional de la formación de estructuras, Se cree que la fluctuación de la densidad de la materia es más pequeña y la estructura de alta densidad a gran escala era más rara en el universo temprano. El descubrimiento de que una estructura de gas que se extiende a través de más de 160 millones de años luz (que es más o menos lo mismo que los actuales superclusters en escala) ya existía en el universo hace 11.500 millones de años es un resultado sorprendente de este estudio.

Al investigar la distribución espacial del gas de hidrógeno neutro en un área muy grande, los científicos han proporcionado una nueva ventana sobre la relación entre el gas y las galaxias en el universo joven. La gran estructura de gas SSA22 revelada por este trabajo se considera un objeto clave para probar la teoría estándar de la formación de la estructura, por lo que se anticipa una mayor investigación.

Estudio: imágenes de la estructura de absorción HI difusa en la región del proto-cluster SSA22 en z = 3.1

Fuente: Observatorio Astronómico Nacional de Japón

Cómo el Telescopio TESS Planet-Hunting de la NASA encontrará mundos habitables

El satélite de estudio de exoplanetas en tránsito (TESS) de la NASA es compacto pero poderoso, con un cuerpo de tan solo 5 pies (1,5 metros) de ancho. Este planeta cazador puede terminar descubriendo más mundos alienígenas que el famoso telescopio espacial Kepler de la NASA.

Crédito: NASA / ATK Orbital

El próximo telescopio de búsqueda de planetas de la NASA dirigirá su mirada de un punto a otro en el cielo, en busca de mundos que puedan ser habitables. 

El telescopio, conocido como Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), se lanzará no antes del lunes (16 de abril). Su objetivo final es proporcionar un catálogo de planetas en todo el cielo. Entonces, incluso las misiones más avanzadas pueden contemplar estos mundos para aprender más sobre sus atmósferas.

"Una de las metas de seguimiento es comprender las atmósferas de los planetas", dijo el investigador principal de la misión, George Ricker, científico sénior del Instituto de Tecnología de Massachusetts, en una entrevista en marzo. "Puedes observar la luz de la estrella host que gotea a través del anillo de gas alrededor del planeta mientras se mueve a través de la cara de su estrella anfitriona. Luego, puedes ver la firma espectral de las moléculas que están en la atmósfera, esencialmente firmas de hidrógeno , u otros desequilibrios químicos interesantes ".

Encuesta a cielo completo

TESS realizará una encuesta de todo el cielo, comenzando con el hemisferio sur en su primer año y luego moviéndose hacia el hemisferio norte en su segundo año. En el transcurso de su operación, apuntará lejos del sol y mantendrá la mirada fija en esa dirección durante aproximadamente 27 días, antes de pasar a la siguiente dirección de orientación antisomática durante otros 27 días. Al hacerlo, oscilará en una órbita de 13,7 días entre 67,000 y 232,000 millas (108,000 a 373,000 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra. [ Cazador de Exoplanetas TESS de la NASA en imágenes preparadas para el lanzamiento ]

Los investigadores intentarán usar TESS para identificar unos 50 mundos que son menos de cuatro veces el diámetro de la Tierra. Esperan que al menos algunos de esos planetas estén en la zona habitable de sus estrellas; si TESS logra este objetivo, estos mundos se sumarían a un catálogo notable de estrellas cercanas que albergan planetas, como Proxima Centauri , que está a solo 4 años luz de la Tierra, y TRAPPIST-1 . TESS también debería encontrar algunos cientos de mundos de todo tipo, que van desde los Júpiter calientes (gigantes de gas cercanos a su estrella) hasta súper Tierras, o mundos que están entre el tamaño de la Tierra y Neptuno

Para encontrar tales planetas, "nos vamos a centrar en los enanos M", dijo Ricker, refiriéndose a las estrellas que son un poco más frías y más tenues que nuestro propio sol. Los planetas potencialmente habitables deben orbitar más cerca de la estrella para obtener suficiente calor, lo que significa que pasarán con más frecuencia a través de la cara de su estrella madre. Más tránsitos significan que hay más posibilidades de que TESS vea el planeta en su examen de 27 días de una parte particular del cielo.

"La ventaja es que las enanas M son aproximadamente la mitad del tamaño del sol", agregó Ricker, "y si tienes un planeta que es cuatro veces el tamaño de la Tierra, obtienes una [ventaja] del hecho de que la estrella anfitriona es más pequeño." Esos planetas son más fáciles de detectar porque atenúan a la estrella anfitriona más de lo que lo harían alrededor de una estrella más grande, dijo.

Y hay otra ventaja, señaló. Las enanas M normalmente emiten luz con una longitud de onda de alrededor de 1 micra, lo que significa que son muy visibles en el infrarrojo. Este es el espectro perfecto para Webb, que está optimizado para observaciones en esa longitud de onda. Esta fue una parte deliberada del diseño de la misión. "Queríamos encontrar objetivos que se optimicen para las observaciones de seguimiento ya sea con recursos existentes en el terreno o recursos espaciales a corto plazo como [el] Hubble [Space Telescope] o Webb", dijo Ricker.Los investigadores esperan operar TESS por más tiempo que su misión planeada de dos años, especialmente para que sus observaciones se superpongan con las de Webb. Un objetivo más ambicioso sería que TESS y el observatorio de Tránsito Planetario y Oscilaciones de Estrellas ( PLATO ) de la Agencia Espacial Europea operen al mismo tiempo, ya que PLATO no se lanzará hasta el 2026. Pero Ricker dijo que los ingenieros intentaron mantener los consumibles a una mínimo; la órbita TESS usará combustible mínimo, y otros componentes de la nave espacial están diseñados para durar varios años.