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traducci�n de
Adela Kaufmann � �
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� � � �Los agujeros negros han arrojado
la mitad del universo al p�ramo?� la mitad de la materia visible del universo desapareci�. El monstruoso culpable podr�a haber sido desenmascarado - y con �l, el futuro de nuestra galaxia. � � � Todos hemos estado all�. �
Lo ten�a ante sus ojos hace un momento, y luego le dio la espalda
por un segundo y no est� por ning�n lado.�Ya
es bastante malo con las llaves del coche o el control remoto.�Imag�nese
si usted hubiera perdido la mitad del universo. � Nuestras mejores estimaciones dicen que compone s�lo alrededor del 5 por ciento de todas las cosas por ah�.�Sin embargo, estamos muy presionados para encontrar siquiera la mitad.� � La otra mitad desapareci� hace unos 13 mil millones a�os, y nadie lo ha visto desde entonces.�El registro de esta materia faltante no es s�lo una cuesti�n de orgullo.�Averiguando hacia donde se fue - y c�mo - podr�a arrojar luz sobre el destino que espera a todo lo dem�s en el universo. � Ahora la sospecha ha ca�do sobre un inesperado culpable: Pero estos son los agujeros negros que no succionan - pero soplan.� � �
� � � Hemos sabido durante mucho tiempo que nuestro universo es sede de grandes cantidades de materia invisible.�Desde la d�cada de 1930, los astr�nomos han luchado con el hecho de que las galaxias est�n girando mucho m�s r�pido que sus densidades aparentes deber�an permitir. � Calculando la cantidad de masa necesaria para mantener las estrellas volando en la oscuridad revel� que s�lo un peque�o tanto por ciento de la masa total de cada galaxia es visible para nosotros.�El resto es etiquetado materia oscura, un tipo fundamentalmente diferente de sustancia que interact�a con el universo ordinario s�lo a trav�s de la gravedad.� � Las mediciones del fondo c�smico de microondas, los rayos de luz que han estado viajando por el universo desde 380,000 a�os despu�s del Big Bang, nos dicen que la materia oscura, una vez super� a la materia normal en m�s de un 5 a 1. �
Como no existe un proceso que conozcamos por el cual la materia
normal cambiar�a a la materia oscura, o viceversa, gran parte de la
cosmolog�a moderna asume que la relaci�n se mantiene igual en toda
la historia c�smica. � �
Donde vive la otra mitad � Los astr�nomos miden la cantidad de ambos tipos de materia del universo cartografiando cu�nto la luz de fondo es doblada por su atracci�n gravitatoria combinada.�Pero cuando totalizan la masa de todas las cosas que podemos ver - desde estrellas de gas a agujeros negros hasta los planetas � ellos reciben un resultado sorprendente. � Los componentes visibles constituyen m�s cerca de una d�cima parte que una quinta parte de la masa total.� � Lo mismo es cierto cuando se mira mayores distancias, lo cual es equivalente a mirar m�s y m�s atr�s en el tiempo.�Los resultados sugieren una sorprendente conclusi�n: en alg�n momento de sus primeros mil millones de a�os, la mitad del universo normal, se estableci�, la formaci�n de estrellas y galaxias. � La otra mitad se perdi�.
En realidad, nadie pone en duda que la materia debe estar en alguna parte. � �Pero d�nde est�?�. Es la m�s grande b�squeda del tesoro en la historia, y la lista de lugares para esconderse es tan vasta como el universo mismo
� Incluso con un telescopio de gran alcance dise�ado para detectar esta luz, uno se pierde mucho de lo que el cielo nocturno tiene para ofrecer. � La mayor parte del universo es inimaginablemente fr�o: en torno a -270 � C es inferior a 3 grados por encima del cero absoluto.�Las mol�culas que vibran lentamente aqu� emiten luz en frecuencias mucho m�s bajas - en el rango de las microondas. � Durante d�cadas, hemos mejorado poco a poco nuestra capacidad recoger esta luz, pero al explorar estas frecuencias, la masa faltante no ha aparecido.�
� Todo esto nos lleva a pensar que la materia faltante probablemente emite luz de rayos X, ardiendo lo suficientemente brillante para pasar sin ser vista en alrededor de un mill�n de grados cent�grados. � Eso es m�s o menos la temperatura de la corona solar, sus capas m�s externas de fuego. � � � �
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� � Momento en el que es posible exclamar: podemos ver la corona. � Eso es cierto, pero es mucho m�s dif�cil de ver que la superficie m�s fr�a del sol, que es la densidad de la materia en la corona - as� como nuestra cercan�a al sol � eso les da a nuestros detectores una oportunidad de luchar. � Esto proporciona otra pista sobre la identidad de la materia perdida:
Pero, �d�nde podr�a estar al acecho dicho escaso, pero-candente material? � En los �ltimos a�os, los astr�nomos han comenzado a especular que podr�a estar sorprendentemente cerca de casa, en las galaxias como nuestra V�a L�ctea.�Con los telescopios de hoy en d�a, podemos dar cuenta de casi todas las estrellas de la V�a L�ctea, as� como el gas y el polvo que flotan entre ellos. � Suponiendo que la relaci�n de la materia oscura habitual sea cierta, estos componentes deben concordar hasta aproximadamente el 16 por ciento de la masa de la galaxia.�Pero incluso en este caso nos encontramos cortos.�La mitad de la materia normal que se supone que es visible no lo es.� � Puede parecer contrario a la intuici�n proponer nubes invisibles de agitado gas caliente en la aparente calma de la V�a L�ctea.�Pero las galaxias no son lugares pac�ficos.�La fuerza implacable de la gravedad act�a sobre las corrientes difusas de gas que las rodean, atrayendo la materia para darle combusti�n a la formaci�n de estrellas y el crecimiento de galaxias. � A medida que esas corrientes de protones y neutrones, conocidas colectivamente como�bariones, caer, ellas ganan energ�a, aumentando su temperatura y velocidad.�En alg�n momento, el gas en ca�da libre pega a otros materiales ganado miles de a�os antes. �
Este choque es tan violento que detiene el material reci�n
congregado en sus pistas, calent�ndolo hasta 2 millones � C y
propuls�ndolo lejos de las regiones centrales de la galaxia. � "Algunos fragmentos de materia est�n en ba�o de enfriamiento.
Otros se van por el desag�e" Piense en la galaxia como una ba�era, dice�Michael Anderson�del�Instituto Max Planck para Astrof�sica�en Garching, Alemania, con las corrientes afluentes de bariones jugando el papel del agua.
Y all� se produce una competici�n de fuerzas. � La gravedad de la galaxia tira de los bariones calientes de nuevo hacia su centro, mientras la agitaci�n de su alta energ�a los aleja. � La consecuencia es que rodean la galaxia en un difuso halo de gas caliente.
Puede que no seamos capaces de detectar ese halo directamente, pero deber�amos ser capaces de ver sus efectos. � Como la luz de los centros gal�cticos distantes brilla a trav�s del universo, las nubes de gas y polvo a su paso absorben luz de colores espec�ficos, revelando detalles acerca de su temperatura y composici�n. � Durante la �ltima d�cada,�Joel Bregman�y sus colegas han estado viendo estos reflectores c�smicos a trav�s de nuestra propia galaxia, en un intento de identificar la cantidad de gases invisibles contiene la V�a L�ctea.� � Las observaciones de Bregman han demostrado que nuestra galaxia podr�a estar rodeada simplemente por tal atm�sfera, alojando m�s o menos la misma cantidad de materia bari�nica como partes luminosas de la galaxia, y sin embargo distribuidas en un volumen de muchos miles de veces m�s vasto.� � �Problema resuelto?�No exactamente... � Estos halos calientes ayudan a resolver el problema de las galaxias con bajo peso, pero Bregman calcula que esto s�lo representa la mitad de la materia bari�nica necesaria para equilibrar la balanza c�smica.�Y explicar el paradero del resto es donde las cosas empiezan a ponerse realmente interesante.� � Hay algunas explicaciones mundanas. � Bregman, por ejemplo, cree que pudimos encontrar el resto dentro de las galaxias si miramos a�n m�s lejos hacia fuera de sus centros, en las regiones distantes donde su fuerza de gravedad se desvanece.�
� Nos hemos aventurado lo suficientemente fuera para tener en cuenta toda la materia que falta ya, dice ella - el �nico problema es que las mediciones se han llevado a cabo por diferentes equipos que no han tenido la oportunidad de combinar sus resultados. � Ella est� trabajando en la combinaci�n de ellos ahora, y aunque se advierte que es inevitable que haya cierta incertidumbre en el resultado final, ella cree que hay una buena posibilidad de que podamos hacer que se sumen las cosas.�Otros no est�n convencidos. � Despu�s de todo, las propias galaxias son una peque�a fracci�n del volumen del universo. � Unidas en grandes grupos, se encuentran en las intersecciones de filamentos de ese hilo juntas para formar lo que se conoce como la red c�smica.�En las separaciones entre los filamentos de la red c�smica hay huecos miles de millones de veces m�s vac�os que cualquier vac�o que podemos construir en la Tierra. �
Tal vez la materia perdida va a aparecer aqu�.
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nos dan la mejor oportunidad en la detecci�n de materia perdida � Buscar cualquier materia escondida en estos huecos est� acompa�ada de complejidad. � Y plantea otra espinosa cuesti�n:
Eso requerir�a mucha m�s energ�a de la que la mayor�a de los procesos gal�cticos podr�an generar.�
Durante los �ltimos cinco a�os, Genel ha sido un miembro clave del�proyecto Ilustris, una de las m�s grandes y m�s complejas simulaciones del universo jam�s construidas. � Ejecutado en una red global de superordenadores, Ilustris es lo m�s cercano que podemos llegar para recrear el universo en el laboratorio.�Parte de su poder radica en que permite a los investigadores determinar la intensidad de cualesquiera procesos que les gusten, incluso si la f�sica detallada sigue siendo borrosa. � Por lo que usted puede, por ejemplo, ajustar los par�metros del comportamiento de su agujero negro como desee, y ver lo qu� especie de universo surge.�
� Tenemos la tendencia a pensar en los agujeros negros como torbellinos ineludibles, no ca�ones c�smicos, pero sus potentes campos gravitatorios las hacen estar entre los generadores de energ�a m�s eficientes en el universo. � Cuando el material de la galaxia alrededor cae hacia un agujero negro, casi el 10% se convierte en energ�a.�Esto es suficiente para acelerar algunas de las part�culas restantes muy cerca de la velocidad de la luz, haciendo que se disparen desde el disco de acreci�n en dos chorros en direcciones opuestas. � Los chorros se disparan a trav�s de la galaxia, compartiendo esa energ�a con el gas que encuentran, dice Genel.
Los astr�nomos han visto exactamente tal efecto en los c�mulos de galaxias, como enormes burbujas de gas caliente expandi�ndose lejos del centro gal�ctico.� � La simulaci�n Illustris demostr� que los agujeros negros podr�an ser lo suficientemente potentes como para tirar bariones mucho m�s all� de los confines de un c�mulo gal�ctico.�Pero hubo un problema. � En la primera - y hasta ahora la �nico � ejecuci�n de Illustris, el efecto de los agujeros negros era tan fuerte que algunos c�mulos de galaxias perdieron casi el 90 por ciento de sus bariones. � Es una sobreestimaci�n de que el equipo ha estado trabajando durante el �ltimo a�o para corregir, volver a calibrar sus descripciones de los agujeros negros para que sean m�s realistas, en l�nea con el dato observado de alrededor del 50%. � � � � Mayormente faltante � S�lo�una�peque�a�fracci�n�del universo es visible para nosotros hoy en d�a. � �
� � Si tienen �xito, significa no s�lo que los bariones perdidos podr�an estar flotando a trav�s de los vac�os c�smicos, pero que los agujeros negros est�n bombeando m�s para unirse a ellos todo el tiempo. � Ya sabemos que en los pr�ximos miles de millones de a�os, los c�mulos de galaxias se desplazar�n m�s lejos y m�s lejos gracias a�la energ�a oscura�y la expansi�n cada vez m�s r�pida del universo.� � Pero si los bariones est�n desapareciendo por el desag�e m�s r�pido de lo que el grifo puede sustituirlos, estos grupos podr�an empezar a desmoronarse tambi�n. �
El futuro distante de nuestro universo est� empezando a parecer
bastante sombr�o. � "Sus campos gravitacionales convierten los agujeros negros
en ca�ones c�smicos� � Por supuesto, una simulaci�n por ordenador s�lo puede decir hasta all�.
As� que lo que realmente nos gustar�a hacer es averiguar si este gas realmente est� all�. � Y mientras nuestra capacidad actual para ver la radiaci�n de rayos X a trav�s del universo es muy limitada, nuestros ojos est�n a punto de abrirse.�El siguiente instrumento de rayos X a gran escala planeado debe ser capaz de ver algo del gas difuso en el rango de temperatura de millones de grados Kelvin-- siempre y cuando est� donde los astr�nomos piensan que est�. � La�misi�n Athena de la Agencia Espacial Europea�ser� 100 veces m�s sensible que los telescopios de rayos X que actualmente est�n en �rbita.�El telescopio no se lanzar� hasta el 2028.� � Y la NASA tiene su propio proyecto en las obras. � ARCUS es un telescopio�dise�ado para utilizar las luces brillantes de galaxias distantes para muestrear todo el gas caliente de rayos X dentro de los l�mites gravitatorios de muchas galaxias.�Si se le da el visto bueno, podr�a entrar en funcionamiento en 2023.
El descubrimiento de ellas ser�a enorme para la cosmolog�a. � Nuestra comprensi�n de la evoluci�n de las galaxias depende de la comprensi�n de lo que ocurre con las agrupaciones de bariones, y nuestras reconstrucciones de los inicios del universo emergen de la forma en que se comportan los bariones. � Al igual que un par de faros en una carretera nacional oscura, la materia bari�nica es el �nico signo visible que tenemos de algo mucho m�s grande pasando en el fondo. � Esta 2,5 por ciento faltante del cosmos podr�a ser nuestra herramienta m�s valiosa para comprender todo lo dem�s. � � � |
