¿Qué provocó la alta temperatura del Big Bang?

Lo primero que necesito es que entiendas la temperatura en relación al calor. En la vida cotidiana entendemos que cuando algo está a una temperatura muy alta, por ejemplo una olla que está al calor, lo que estamos percibiendo es la capacidad de que ocurra un intercambio de energía en forma de calor entre el objeto que está a mayor temperatura y el que está a menor temperatura. Es decir, la temperatura la entendemos como una forma de saber qué tiene más energía calorífica.
Todas las medidas de energía que tenemos del Big Bang, tanto de masa como de energía pura, por ejemplo en forma de radiación, las podemos identificar o asociar con una temperatura en función de lo que nos dice la física estadística.
En tu pregunta nos dices que cómo se pudo alcanzar esa altísima temperatura del Big Bang si no había todavía estrellas. La respuesta es que no hacían falta las estrellas para alcanzarla. Lo que sí hacía falta es que existiera algo que, en este caso, eran masa y energía. Esa masa y esa energía surgieron por pequeñas fluctuaciones del vacío. Por esas fluctuaciones surgen partículas, surge radiación y surgen campos. Eso es lo primero que ocurre. Sin ese antecedente no podríamos hablar de temperatura. Si no hay nada, como te explicaba al principio, no puede haber temperatura porque no puede haber intercambio de energía en forma de calor.

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Imagen de la colisión de los dos agujeros negros, en una simulación por ordenador.

¿Podría haber surgido nuestro universo del choque de dos agujeros negros?

A partir de aquí tenemos que preguntarnos en qué estado se encuentra todo eso que ha surgido. Esa materia y esa radiación que han aparecido por algún proceso cuántico se pueden interpretar en términos de una energía. Lo que tenemos entonces son partículas con masa, como un quark, y partículas sin masa, como un fotón. Lo que nosotros interpretamos como temperatura es una medida de cuánta energía hay ahí y cómo se puede intercambiar esa energía entre los diferentes elementos constituyentes de ese universo tempranísimo.
La masa está muy comprimida. Para que te hagas una idea, es como cuando apretamos con una bomba de émbolo el aire que hay dentro de las ruedas de la bicicleta. Si metemos mucho aire en el mismo volumen, la temperatura aumenta. Inicialmente, antes de que se produjera la explosión (el Big Bang) toda esa masa ocupaba un volumen muy, muy pequeño. A la vez había un montón de partículas sin masa, de radiación, que también se asocia con energía. Y también eso estaba en un espacio muy compacto, es decir era muy denso, así que también tenía mucha energía asociada, con lo cual alcanzó una temperatura muy grande.
Tan grande fue la temperatura de ese momento que nunca ha vuelto a haber una temperatura como aquella, porque nunca ha vuelto a haber unas densidades de masa y energía tan altas como aquellas. Desde entonces, desde el Big Bang, el universo sigue en proceso de enfriarse y expandirse. La energía que tenían las partículas ha ido liberándose desde entonces. Esa energía ligaba unas partículas con otras, al expandirse y al romperse esas fuerzas que ataban unas partículas con otras, la energía se ha ido liberando y se ha convertido en energía térmica y eso es lo que hace que el universo no esté tan frío como hubiera llegado a estar por ese proceso de enfriamiento progresivo del que te hablaba.
Ruth Lazkoz es física teórica, profesora e investigadora de la Universidad del País Vasco, sus líneas de trabajo son la cosmología teórica y observacional, la energía oscura y la gravedad modificada.
Pregunta enviada vía email por Eduardo Schweizer
Coordinación y redacción: Victoria Toro

El núcleo de las galaxias moribundas masivas ya se formó 1.500 millones de años después del Big Bang

La galaxia moribunda más distante descubierta hasta ahora, más masiva que nuestra Vía Láctea, con más de un billón de estrellas, ha revelado que los 'núcleos' de estos sistemas se habían formado ya 1.5 mil millones de años después del Big Bang, aproximadamente mil millones de años antes que Mediciones anteriores reveladas. El descubrimiento se sumará a nuestro conocimiento sobre la formación del Universo en general, y puede hacer que se revisen los modelos informáticos que utilizan los astrónomos, una de las herramientas más fundamentales. El resultado se obtuvo en estrecha colaboración con Masayuki Tanaka y sus colegas en el Observatorio Nacional de Japón. Ahora se publica en dos trabajos en Astrophysical Journal Letters y Astrophysical Journal.

 Una explosión de una pequeña porción del campo profundo Subaru / XMM-Newton. La galaxia roja en el centro es una galaxia moribunda hace 12 mil millones de años. Los astrónomos midieron el movimiento de las estrellas en la galaxia y descubrieron que el núcleo de la galaxia está casi completamente formado. Crédito: NAOJ / M. Tanaka


¿Qué es una galaxia "muerta"?

Las galaxias se clasifican en general como muertas o vivas: las galaxias muertas ya no forman estrellas, mientras que las galaxias vivas aún son brillantes con actividad de formación de estrellas. Una galaxia de "enfriamiento" es una galaxia en proceso de muerte, lo que significa que su formación estelar se suprime significativamente. Las galaxias de enfriamiento no son tan brillantes como las galaxias totalmente vivas, pero no son tan oscuras como las galaxias muertas. Los investigadores usan este espectro de brillo como la primera línea de identificación cuando observan galaxias en el Universo.
La galaxia moribunda más lejana descubierta hasta ahora revela una notable madurez

Un equipo de investigadores del Centro del Amanecer Cósmico en el Instituto Niels Bohr y el Observatorio Nacional de Japón descubrió recientemente una galaxia masiva muriendo ya 1.5 mil millones de años después del Big Bang, la más distante de su tipo. "Además, descubrimos que su núcleo ya parece estar completamente formado en ese momento", dice Masayuki Tanaka, el autor de la carta. "Este resultado coincide con el hecho de que, cuando estos gigantescos sistemas moribundos todavía estaban vivos y formaban estrellas, podrían no haber sido tan extremos en comparación con la población promedio de galaxias", agrega Francesco Valentino, profesor asistente en el Centro del Amanecer Cósmico en El Instituto Niels Bohr y autor de un artículo sobre la historia pasada de galaxias muertas apareció en el Astrophysical Journal.
¿Por qué mueren las galaxias? - Una de las preguntas más grandes y aún sin respuesta en astrofísica

"La formación estelar suprimida nos dice que una galaxia está muriendo, lamentablemente, pero ese es exactamente el tipo de galaxia que queremos estudiar en detalle para entender por qué muere", continúa Valentino. Una de las preguntas más importantes que la astrofísica aún no ha respondido es cómo una galaxia pasa de formar estrellas a estar muerta. Por ejemplo, la Vía Láctea todavía está viva y lentamente forma nuevas estrellas, pero no muy lejos (en términos astronómicos), la galaxia central del cúmulo de Virgo, M87, está muerta y completamente diferente. ¿Porqué es eso? "Podría tener que ver con la presencia de un agujero negro gigantesco y activo en el centro de las galaxias como M87", dice Valentino.
Los telescopios terrestres encuentran extremos, pero los astrónomos buscan la normalidad


Uno de los problemas para observar galaxias con tanto detalle es que los telescopios disponibles ahora en la Tierra generalmente solo pueden encontrar los sistemas más extremos. Sin embargo, la clave para describir la historia del Universo está en manos de la población mucho más numerosa de objetos normales. "Dado que estamos tratando de descubrir esta normalidad, las limitaciones de observación actuales son un obstáculo que debe superarse".
El telescopio James Webb (JWST) representa la esperanza de un mejor material de datos en el futuro cercano.

El nuevo telescopio espacial James Webb, programado para su lanzamiento en 2021, podrá proporcionar a los astrónomos datos con un nivel de detalle que debería ser capaz de mapear exactamente esta "normalidad". Los métodos desarrollados en estrecha colaboración entre el equipo japonés y el equipo del Instituto Niels Bohr ya han demostrado ser exitosos, dado el resultado reciente. "Esto es significativo, porque nos permitirá buscar las galaxias más prometedoras desde el principio, cuando JWST nos da acceso a datos de mucha mayor calidad", explica Francesco Valentino.

El telescopio espacial James Webb, cuyo espejo primario tiene un diámetro de 6,5 metros, se lanzará en 2021. Es el sucesor designado del telescopio espacial Hubble. Crédito: NASA / ESA / MPIA


Combinando observaciones con la herramienta: los modelos informáticos del Universo

Lo que se ha encontrado observacionalmente no está muy lejos de lo que predicen los modelos más recientes. “Hasta hace muy poco, no teníamos muchas observaciones para comparar con los modelos. Sin embargo, la situación está en rápida evolución, y con JWST tendremos valiosas muestras más grandes de galaxias `` normales '' en unos pocos años. Cuantas más galaxias podamos estudiar, mejor podremos comprender las propiedades o situaciones que conducen a un determinado estado, si la galaxia está viva, apagada o muerta. Básicamente se trata de escribir la historia del Universo correctamente y con mayor y mayor detalle. Al mismo tiempo, estamos ajustando los modelos de computadora para tener en cuenta nuestras observaciones, lo que será una gran mejora, no solo para nuestra rama de trabajo, sino también para la astronomía en general ”, explica Francesco Valentino.

El Cosmic Dawn Center cuenta con el apoyo de la Fundación Danesa de Investigación Nacional y la investigación de Francesco Valentino con una subvención de la Fundación Carlsberg: "Galaxias: ascenso y muerte".

Detectada la mayor colisión estelar del universo

 El experimento LIGO capta ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos astros de extrema densidad

El pasado 25 de abril, uno de los instrumentos científicos más precisos que se han construido jamás detectó una ínfima deformación del espacio-tiempo. Los dos rayos de luz láser del detector LIGO, en EE UU, se desplazaron una distancia menor que la milésima parte del tamaño de un protón. Tras meses de análisis, los responsables del experimento acaban de anunciar que la señal era una onda gravitacional producida por uno de los fenómenos más violentos del universo: la fusión de dos estrellas de neutrones.

Todo sucedió a una distancia de 500 millones de años luz de la Tierra o, lo que es lo mismo, hace 500 millones de años, cuando los primeros animales —milpiés del tamaño de un dedo— comenzaban a moverse por nuestro planeta. Cuando las estrellas más grandes que el Sol agotan todo su combustible, explotan en potentes supernovas. Las capas externas de la estrella salen despedidas esparciendo por el universo elementos químicos esenciales para la vida. Mientras, la corteza interior del astro se desploma sobre sí misma y los protones y los electrones se aplastan unos contra otros hasta convertirse en neutrones. La estrella queda transformada en una esfera que concentra más masa que el Sol, pero que tiene apenas un diámetro de 10 kilómetros. Cada cucharadita de estrella de neutrones pesa más de mil millones de toneladas.

“Lo más sorprendente de esta fusión es que se trate de estrellas tan masivas, de hecho es la mayor que hemos observado hasta ahora”, explica Alicia Sintes, investigadora principal del grupo de LIGO en la Universitat de les Illes Balears.

Los fenómenos más violentos del cosmos producen ondas gravitacionales que se expanden a la velocidad de la luz en todas direcciones como las ondas de un estanque al tirar una piedra. La intensidad de estas ondas al llegar a la Tierra es ínfima, pero suficiente para estimar qué fenómeno las produjo. Según las señales captadas por LIGO, en esta ocasión se trata de dos estrellas de neutrones con una masa aproximada de 1,5 y 1,7 veces la del Sol que formaban un sistema estelar binario. Tras su fusión, lo más probable es que hayan formado un agujero negro de más de tres masas solares, comenta Sintes. Estos objetos concentran tanta masa y densidad que nada puede escapar a su fuerza de gravedad, ni siquiera la luz, por eso no se los puede ver con telescopios convencionales. La observación se hizo con el detector de LIGO en Livingston (EE UU) y su localización en el cielo se afinó gracias a la participación del detector de ondas gravitacionales europeo Virgo. Los resultados se han publicado en la página web de LIGO y han sido enviados a una revista científica.

“La composición interna de las estrellas de neutrones sigue siendo muy desconocida. Es posible que estén hechas solo de neutrones, pero también podría ser materia mucho más exótica, como quarks en estado libre. A medida que vayamos detectando más eventos como este con detectores de ondas gravitacionales vamos a poder mirar dentro de estas estrellas y saber de qué están hechas realmente”, resalta Sintes. Los resultados serán publicados en Astrophysical Journal Letters.

En 2017, por primera vez en la historia, se pudieron captar luz y ondas gravitacionales causadas por una fusión de dos estrellas de neutrones ligeramente más pequeñas que las detectadas ahora, lo que supuso un hito en astronomía pues permite observar un mismo fenómeno con luz y ondas gravitacionales. Ese mismo año los padres de LIGO, Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne, ganaron el Nobel de Física por su trabajo en este detector.

En esta ocasión solo se han detectado ondas, y solo se ha hecho desde uno de los dos detectores de LIGO, con lo que la precisión de las medidas no es tan alta y hay una pequeña posibilidad de que la fusión no haya sido entre estrellas de neutrones, sino entre agujeros negros de muy pequeño tamaño.

LIGO tiene previsto funcionar hasta mayo de 2020. Después comenzará una fase de renovación y perfeccionamiento de los detectores que durará un año aproximadamente. También Virgo y otros grandes detectores pararán este año con el mismo objetivo, explica Sintes. “En cierto modo vamos a estar ciegos ante este tipo de eventos; solo seremos capaces de captar los más potentes, ya que el detector GEO600 [en Alemania], con menos sensibilidad, seguirá operativo”, detalla.

Una estrella llamada 'Matusalén' determina que el universo es más viejo de lo que se creía

EUROPA PRESS / VÍDEO:EUROPA PRESS 28.10.2014 - 15:13h Un científico ha calculado la edad del universo en 14.885 +/- 0,040 mil millones de años, más que la estimación por restos dejados por el 'Big Bang'. Una estrella llamada HD 140283 o 'estrella Matusalén', que se encuentra a 190 años luz de la Tierra en la constelación de Libra, ha sido clave para el hallazgo.

Una vieja estrella datada en 14.460 millones de años, ha llevado a determinar que el universo —con una edad estimada en 13.817 millones de años— podría ser más viejo de lo que se creía.

El astro, llamado HD 140283 o 'estrella Matusalén', se encuentra a 190 años luz de la Tierra en la constelación de Libra y ha dejado a los investigadores "perplejos".

Se trata de una rara estrella sub-gigante y pobre en metales, que fue descubierta desde hace un siglo como una estrella de alta velocidad, aunque su presencia en el vecindario del Sistema Solar y su composición ponían en duda esta teoría.


En el artículo, publicado en International Journal of Exergy, los científicos revelaron que, en última instancia, los márgenes de error en la estimación de la edad de la estrella eran mucho más anchos de lo que la investigación original —la de su descubrimiento— sugería.
Estos márgenes de error podrían rejuvenecerla, pero aún así seguiría siendo uno de los objetos estelares más antiguos conocidos en el Universo, aunque dentro de los límites del tiempo desde el 'Big Bang'.
Pero, esto plantea preguntas como si existe alguna posibilidad de que esta estrella fuera tan antigua como sugieren las mediciones originales.

Uno de los autores, Birol Kilkis, cree que sí. Este científico introdujo en 2004 el Modelo de Radiación del Universo (RUM), que sugiere que la exergía —una propiedad termodinámica que permite determinar el potencial de trabajo útil de una determinada cantidad de energía— fluye desde el 'Big Bang', hasta lo que él llama un 'disipador térmico' de tamaño infinito en el cero absoluto (0ºK) lejano, lejano en el futuro.

Usando el modelo RUM, Kilkis calcula la edad del universo en 14.885 +/- 0,040 mil millones de años, lo cual es ligeramente mayor que la estimación de fondo de microondas (los restos dejados por el 'Big Bang'), pero se adapta fácilmente a la edad original de HD 140283. La teoría RUM de Kilkis sugiere que la expansión del universo se ha acelerado 4.400 millones años después del Big Bang, que bien puede adaptarse a la idea de la energía oscura.

La señal wifi, convertida en electricidad

Un grupo de investigadores crea una antena que capta la energía de las ondas y la convierte en corriente continua

 Transmitir energía eléctrica a través del aire era una de las ideas que Nikola Tesla llegó a patentar hace más de un siglo. Ahora, investigadores de universidades de EE UU y España han logrado capturar la energía contenida en la señal emitida por dispositivos wifi y convertirla en electricidad. Usando un nanomaterial de solo tres átomos de espesor, han diseñado una antena que transforma las ondas electromagnéticas en corriente continua. Aunque la potencia lograda no supera el rango de los microvatios, la flexibilidad mecánica del material y la omnipresencia de las señales electromagnéticas necesarias para conectar millones de ordenadores y móviles a internet acercan el sueño de una electrónica que esté en todas partes.

"Toda radiación electromagnética contiene energía", explica el profesor de ingeniería eléctrica e informática del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE UU) Tomás Palacios. "No es muy diferente de la luz solar, solo cambia la frecuencia que, en el wifi, es mucho más baja", añade el responsable del Grupo de Materiales y Dispositivos Semiconductores Avanzados del MIT y coautor de esta investigación.

Los científicos han creado un dispositivo que logra capturar la energía usada por la señal wifi para transmitir datos o captarlos. Esta señal se propaga en todas direcciones, aunque el destino de la información sea un único punto. El resto se pierde. Para aprovecharla, los investigadores crearon una antena especial (rectena o antena rectificadora) que recibe la radiación emitida por dispositivos inalámbricos, como los routers o puntos de acceso inalámbrico, pero también cualquier aparato con wifi, como portátiles, televisores, móviles, tabletas... que usan las mismas frecuencias, es decir, las bandas de los 2.4 gigahercios (GHz) y los 5.6 GHz.

El problema es que esta energía del ambiente llega hasta la antena como corriente alterna y hay que rectificarla. "Es como una pila que cambiara de polaridad continuamente. Para alimentar los circuitos electrónicos necesitamos un voltaje constante", subraya Palacios. Para lograr esta conversión a corriente continua, y aquí está la gran aportación de esta investigación, publicada en la revista Nature, han diseñado un diodo con un material que tiene unas propiedades físicas, mecánicas y eléctricas que no posee ni el grafeno: el disulfuro de molibdeno (MoS2).


Como el grafeno, el MoS2 es un material bidimensional. Si el primero tiene un grosor de un átomo, el segundo lo tiene de tres. Eso les da una flexibilidad que jamás tendrán el silicio o el arseniuro de galio, sobre los que se sustentan la electrónica y tecnología actuales. Ambos son también fáciles y muy baratos de producir. Pero, a diferencia del MoS2, el grafeno no es un semiconductor, lo que limita sus posibilidades en el campo de la electrónica.

En la antena rectificadora fabricada por el equipo de Palacios, la energía captada llega como corriente alterna a uno de los electrodos (ánodo, hecho de paladio) y sale con polaridad constante por el otro electrodo (cátodo, de oro). Entremedias, el encargado de hacer la magia es el disulfuro de molibdeno (MoS2) y lo hace a una velocidad ideal para las altas frecuencias usadas en las señales wifi. "Nos permite crear un diodo lo suficientemente rápido como para rectificar hasta en la banda de los 10 GHz", comenta el profesor del grupo de microondas y radar de la Universidad Politécnica de Madrid y coautor de la investigación, Jesús Grajal de la Fuente.
El director del grupo de materiales y dispositivos semiconductores avanzados del MIT, el jiennense Tomás Palacios. ampliar foto



El director del grupo de materiales y dispositivos semiconductores avanzados del MIT, el jiennense Tomás Palacios. Lillie Paquette





Pero para este ingeniero, como para Palacios, la clave de su dispositivo es su enorme flexibilidad. "Frente al MoS2, el silicio es un ladrillo", dice. Además de caro y frágil, por mucho que avance la miniaturización, siempre será rígido. Aquella es una característica que logra su extremo solo en los materiales bidimensionales y que permitiría, por ejemplo, cubrir una pared o todo un edificio de sensores que se alimentarían de la energía del ambiente.

"¿Y si fuéramos capaces de desarrollar sistemas electrónicos que pudiéramos desplegar a lo largo de un puente o cubrir toda una autopista o las paredes de nuestras oficinas y llevar la inteligencia electrónica a todo lo que nos rodea? ¿De dónde sacarías la energía para tanta electrónica", pregunta Palacios. No habría baterías ni enchufes suficientes. Solo enchufándolos al aire, a la energía inalámbrica, se podría imaginar algo así.

Los creadores del sistema imaginan un futuro donde la electrónica es ubicua y se alimenta de la energía ambiental

En todo esto hay una limitación que resulta ser su gran virtud. La potencia de la señal wifi (y la de otras tecnologías inalámbricas, como las comunicaciones móviles de cuarta y quinta generación) es por necesidad muy baja. "El wifi necesita en torno a los 100 microvatios, 100.000 veces menos potencia de la requerida para encender una bombilla Led", recuerda Palacios. Así que no se podrá cargar el portátil con una de estas antenas especiales.

"Es poco, pero bastará para alimentar a sensores de todo tipo. Ahora, la electrónica está limitada a objetos macroscópicos, el móvil, ordenador, el coche. En el futuro será ubicua. Estará en la ropa que llevemos, dentro de nosotros, en los edificios... y aprovechará la energía del ambiente", sostiene el profesor español del MIT.

La odisea de Katrin, una ‘báscula’ gigante para la partícula más pequeña

Tras un viaje accidentado por Europa, arranca el experimento que medirá la masa del neutrino

El 25 de noviembre de 2006, un objeto gigantesco atravesó la pequeña localidad alemana de Eggenstein-Leopoldshafen ante la mirada de miles de curiosos. El objeto es una de las mayores cámaras de vacío del mundo: 200 toneladas de acero inoxidable con forma de zepelín, de 24 metros de largo y 10 de diámetro. Este aparato científico —que llegaba ese día a su destino en el campus del Instituto Tecnológico de Karlsruhe— se construyó en la ciudad de Deggendorf, a unos 350 kilómetros de allí, pero en realidad concluía un viaje homérico de dos meses y casi 9.000 kilómetros en barco por dos ríos y cuatro mares. Se trata de un espectrómetro, el instrumento estrella para el recién inaugurado experimento Katrin (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment), un proyecto internacional que tiene por objetivo medir definitivamente la masa de las partículas más ligeras y escurridizas del universo: los neutrinos.


“En cada centímetro cúbico del universo hay 336 neutrinos”, dice Kathrin Valerius, coordinadora de análisis del experimento. “Superan a las demás partículas por un factor de mil millones; solo les ganan en abundancia los fotones, las partículas de luz”. Los neutrinos no tienen carga eléctrica e interactúan tan débilmente con la materia que, hasta hace veinte años, los científicos pensaban que tampoco tenían masa. Sin embargo, descubrieron que los neutrinos se transforman de uno de los tres tipos conocidos a otro mientras viajan, algo que nunca podría ocurrir con una partícula incorpórea.

“Katrin es un experimento para medir la masa absoluta de los neutrinos, un reto importante porque tienen un papel único en cosmología y física de partículas”, explica Guido Drexlin, director del proyecto. Para lograr este objetivo, Katrin analiza el espectro energético de electrones escupidos en la desintegración beta del tritio, un isótopo radiactivo de hidrógeno. En la desintegración beta, uno de los neutrones que forman el núcleo de tritio se convierte espontáneamente en un protón y libera energía en la forma de un electrón y un neutrino. El neutrino, rebelde, se pierde para siempre, pero el electrón, si sale con suficiente velocidad, atravesará la cámara de vacío magnetizada para llegar a un detector, lo cual permite medir su energía. A partir de este dato, se puede calcular cuánta energía se llevó el neutrino. La equivalencia famosa de E=mc2 da, finalmente, su masa.

El experimento arrancó en junio de este año, tras una “maratón” de diseño, construcción, transporte y acabados. “Yo estuve en la primera reunión de la colaboración, al comienzo del siglo”, recuerda Drexlin. “En estos 17 años hemos tenido que conseguir el dinero —más de 60 millones de euros— y, lo que más costó, conseguir que nos construyeran los componentes necesarios”, añade. Valerius trabajó en el diseño del enorme espectrómetro principal para su tesis de doctorado. La empresa que lo construiría, DWE Reactors, tiene fábrica en Deggendorf, cerca de Múnich y a unas cuatro horas en coche de Karlsruhe, donde debía instalarse obligatoriamente Katrin por proximidad al laboratorio de tritio que ya existía. Las descomunales dimensiones del instrumento impidieron su transporte por carretera, de modo que fue necesario circunvalar el continente europeo en barco.


Por ríos y mares
La odisea de Katrin, una ‘báscula’ gigante para la partícula más pequeña

El espectrómetro de Katrin zarpó de Deggendorf el 28 de septiembre de 2006. Recorrió el río Danubio hasta su desembocadura en el Mar Negro. Desde ahí atravesó el Mediterráneo y viajó rumbo norte hacia Países Bajos, donde remontó las corrientes del Rin hasta el puerto alemán de Leopoldshafen. El día número 63 completó los últimos siete kilómetros, entre cultivos y edificios rurales, por tierra. El viaje, de casi 9.000 kilómetros, tuvo sus percances. En la frontera de Alemania con Austria, el puente de una esclusa bloqueaba el paso al monstruo metálico. El equipo tuvo que comprar 1.200 toneladas de grava y 800 litros de agua para lastrar la embarcación y rebajar su altura. Más tarde, una tormenta arrancó la cubierta protectora del instrumento, exponiendo el acero al agua y el salitre, aunque Valerius confiesa que “desde entonces las fotos empezaron a salir más bonitas”.

“La llegada del espectrómetro es el recuerdo más vívido que tengo de toda mi carrera de investigación”, rememora Valerius. Ese día salieron a la calle 30.000 personas en un pueblo de 15.000 habitantes. Agotaron toda la comida y hubo que llamar a un camión de salchichas para alimentar a los espectadores. “La llegada del espectrómetro fue un hito enorme, pero no era el componente más difícil de construir”, señala Drexlin. Los científicos todavía tuvieron que esperar 10 años más para la llegada de unos criostatos especiales que se instalarían en la fuente de tritio.

El laboratorio de tritio almacena esta sustancia —que sale a 30.000 euros por gramo— para investigar la producción de energía por fusión nuclear. Ahora también se encarga de abastecer a la báscula de neutrinos. “Estamos en una pequeña campaña de calibración en la que utilizamos electrones de energía conocida”, explica Magnus Schlösser, un investigador de ese laboratorio. “En marzo empezaremos a utilizar el tritio en pequeñas cantidades y alcanzaremos el 100% en primavera de 2019”.

Por ahora, se sabe que la masa del neutrino está entre 10 milielectronvoltios y 2 electronvoltios (la masa de las partículas se mide en unidades de energía): es al menos dos millones de veces más ligero que el electrón. En cinco años, los científicos de Katrin podrán anunciar la ansiada cifra, si es mayor que 0.2 electronvoltios. Esperan entender cómo el neutrino obtiene su masa; no creen que sea por interacción con el bosón de Higgs, como toda la demás materia. Para Valerius, apasionada de la cosmología, la promesa de Katrin es épica: “Yo quiero saber cómo afectan los neutrinos a la evolución del universo, como la formación de las galaxias”, dice. “Realmente no tenemos ni idea de qué está hecho el universo”.
Desembarco del espectrómetro principal de Katrin en el puerto de Leopoldshafen, el último día de su viaje. ampliar foto



Desembarco del espectrómetro principal de Katrin en el puerto de Leopoldshafen, el último día de su viaje. KIT

Un caso de canibalismo galáctico en el vecindario de la Vía Láctea

Un grupo de astrónomos descubre lo que parecen los restos de una gran colisión entre una galaxia que ya no existe y Andrómeda

Dentro de 4.000 millones de años, Andrómeda colisionará contra la Vía Láctea. Imágenes de telescopios como el Hubble y modelos matemáticos prevén la fusión entre las dos mayores galaxias del Grupo Local, la gran familia galáctica que dominan con su descomunal capacidad de atracción gravitatoria. Pese a lo que nos puedan sugerir las imágenes de los telescopios, las galaxias no son densísimas bolas de luz. Los millones de estrellas que contienen están separados por distancias inimaginables y cuando se produzca el choque entre las galaxias no cabe esperar impactos entre sus mundos. Más bien, será una reorganización progresiva que acabará por formar una gigantesca galaxia elíptica y mandará al Sistema Solar a una región aún más periférica de la que ocupa en la Vía Láctea.

Para saber lo que sucederá, puede ser útil mirar al pasado. Esta semana, en la revista Nature Astronomy, un grupo de científicos ha publicado lo que puede considerarse un trabajo detectivesco del tiempo profundo. Observando a Andrómeda, han concluido que hace 2.000 millones de años cometió un acto de canibalismo galáctico. En aquel tiempo, junto a Andrómeda y la Vía Láctea, había una tercera gran galaxia en el Grupo Local.

M32p, una galaxia con un nombre mucho más anodino que sus compañeras vivas, fue despedazada por Andrómeda, pero dejó un rastro de pistas que ahora han reconstruido astrónomos de la Universidad de Michigan (EE UU). Según cuentan, en torno a la galaxia caníbal existe un gran halo de estrellas que ocupan un espacio mayor que la misma Andrómeda y junto a ella, una extraña galaxia extremadamente compacta, con una densidad de estrellas que no se encuentra en casi ningún otro lugar del universo. Tratar de explicar el origen de este objeto misterioso fue el inicio de la investigación. Los autores del trabajo que aparece en Nature Astronomy afirman que esa galaxia satélite, conocida como M32 y que podría confundirse con una pequeña galaxia elíptica, es en realidad el núcleo de la galaxia atrapada por Andrómeda.

Además del halo de estrellas con restos de la antigua galaxia y el engrosamiento del disco de Andrómeda, los autores señalan entre los indicios de la fusión un estallido de formación de nuevas estrellas que coincide con el periodo de hace 2.000 millones de años en el que se encontraron las dos galaxias.

Las fusiones entre galaxias no son algo extraño, pero el tamaño de esta sí que la hace excepcional. M32p era al menos 20 veces mayor que cualquier galaxia engullida por la Vía Láctea a lo largo de su historia. Según explicaba Eric Bell, investigador de la Universidad de Michigan y coautor del trabajo, les sorprendió saber que nuestra galaxia “tenía un pariente de gran tamaño del que nunca habíamos sabido nada”. Estudios como el suyo también pueden cambiar la idea sobre lo que sucede cuando dos galaxias se unen. Entre otras cosas, se ha observado que Andrómeda mantiene su forma espiral, con los brazos característicos que también tienen nuestra galaxia. En principio, se habría esperado que la colisión hubiese producido una galaxia elíptica, con una forma más parecida a una esfera, pero los brazos de Andrómeda resistieron.

La acumulación de datos sobre Andrómeda y sobre nuestra propia galaxia está cambiando la idea que se tiene sobre cómo será su futuro. Hasta este mismo año, se creía que era mucho mayor que la Vía Láctea y que acabaría absorbiéndola cuando llegase el encuentro. Sin embargo, un artículo publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society en febrero calculaba que las dimensiones de las dos galaxias eran similares. Esta nueva información hará que debamos replantearnos lo que sucederá en el momento de ese choque que parece ineludible y llegará dentro de 4.000 millones de años, más o menos el mismo tiempo que lleva existiendo la Tierra.