La reciente «tensión de Hubble» en cosmología, marcada por mediciones contradictorias de la tasa de expansión, plantea dudas sobre el modelo cosmológico estándar. Una nueva teoría postula que un vacío subdenso gigante podría explicar estas discrepancias, desafiando las opiniones tradicionales sobre la distribución de la materia en el universo y sugiriendo una posible revisión de la teoría gravitacional de Einstein.
Los cosmólogos proponen un vacío gigante en el espacio como solución a la «tensión de Hubble», cuestionan los modelos convencionales y sugieren una revisión de la teoría de la gravedad de Einstein.
Uno de los mayores misterios de la cosmología es la velocidad a la que se expande el universo. Esto se puede predecir utilizando el modelo estándar de cosmología, también conocido como Materia oscura fría Lambda (ΛCDM). Este modelo se basa en observaciones detalladas de la luz dejada por el Big Bang – lo que llamamos el fondo cósmico de microondas (CMB).
La expansión del universo aleja a las galaxias unas de otras. Cuanto más lejos están de nosotros, más rápido se mueven. La relación entre la velocidad y la distancia de una galaxia se rige por la «constante de Hubble», que es aproximadamente 70 km por segundo por megaparsec (una unidad de longitud en astronomía). Esto significa que una galaxia gana alrededor de 50.000 millas por hora por cada millón de años luz está distante de nosotros.
Pero desafortunadamente para el modelo estándar, este valor ha sido cuestionado recientemente, lo que ha llevado a lo que los científicos llaman el «Voltaje del Hubble». Cuando medimos la tasa de expansión utilizando galaxias y supernovas (estrellas en explosión) cercanas, es un 10% más alta que cuando la predecimos basándonos en el CMB.
Concepción artística del Vacío Gigante y los filamentos y paredes que lo rodean. Crédito: Pablo Carlos Budassi
En nuestro nuevo papel, presentamos una posible explicación: que vivimos en un vacío gigante en el espacio (un área con una densidad inferior a la media). Mostramos que esto podría inflar las mediciones locales debido a las salidas de material del vacío. Los flujos se producirían cuando regiones más densas que rodean un vacío lo separan; ejercerían una atracción gravitacional mayor que la materia de menor densidad dentro del vacío.
En este escenario, necesitaríamos estar cerca del centro de un vacío con un radio de aproximadamente mil millones de años luz y una densidad aproximadamente un 20% menor que el promedio del universo en su conjunto; por lo tanto, no estaríamos completamente vacíos.
Un vacío tan vasto y profundo es inesperado en el modelo estándar y, por tanto, controvertido. El CMB proporciona información sobre la estructura del universo naciente, sugiriendo que la materia actual debería estar distribuida de manera bastante uniforme. Sin embargo, al contar directamente el número de galaxias en diferentes regiones de hecho sugiere Estamos en un vacío local.
Cambiar las leyes de la gravedad.
Queríamos probar esta idea más a fondo comparando muchas observaciones cosmológicas diferentes bajo el supuesto de que vivimos en un gran vacío que surge de una pequeña fluctuación de densidad al principio.
Para hacer esto, nuestro modelo no incorporó un ΛCDM sino una teoría alternativa llamada Dinámica Newtoniana Modificada (LUNES).
MOND se propuso inicialmente para explicar las anomalías en las velocidades de rotación de las galaxias, lo que llevó a la sugerencia de una sustancia invisible llamada «materia oscura». MOND sugiere, en cambio, que las anomalías pueden explicarse por la ruptura de la ley de gravedad de Newton cuando la atracción gravitacional es muy débil, como es el caso en las regiones exteriores de las galaxias.
La historia general de la expansión cósmica en MOND sería similar a la del Modelo Estándar, pero la estructura (como los cúmulos de galaxias) crecería más rápidamente en MOND. Nuestro modelo captura cómo se vería el universo local en un universo MOND. Y descubrimos que esto permitiría que las medidas locales de la tasa de expansión actual fluctuaran dependiendo de nuestra ubicación.
Fluctuaciones de temperatura del CMB: Una imagen detallada de todo el cielo del universo naciente creada a partir de nueve años de datos WMAP revela fluctuaciones de temperatura de 13,77 mil millones de años (mostradas por diferencias de color). Crédito: Equipo científico NASA / WMAP
Las observaciones recientes de galaxias han proporcionado una nueva prueba crucial para nuestro modelo basada en la velocidad que predice en diferentes ubicaciones. Esto se puede hacer midiendo lo que se llama caudal global, que es la velocidad promedio de la materia en una esfera determinada, densa o no. Esto varía con el radio de la esfera, con avistamientos recientes demostración él sigue hasta mil millones de años luz de distancia.
Curiosamente, el flujo masivo de galaxias a esta escala cuadruplicó la velocidad esperada en el Modelo Estándar. También parece aumentar con el tamaño de la región considerada, contrariamente a lo que predice el modelo estándar. La probabilidad de que esto se ajuste al modelo estándar es menos de una entre un millón.
Esto nos llevó a ver qué predijo nuestro estudio para el flujo masivo. Descubrimos que esto da un resultado bastante bueno. fósforo a las observaciones. Esto requiere que estemos bastante cerca del centro del vacío y que el vacío esté más vacío en su centro.
¿Caso cerrado?
Nuestros resultados llegan en un momento en que las soluciones populares a la tensión del Hubble están en problemas. Algunas personas piensan que simplemente necesitamos mediciones más precisas. Otros piensan que este problema se puede resolver asumiendo que la alta tasa de expansión que medimos localmente es en realidad el correcto. Pero esto requiere una ligera modificación de la historia de la expansión en el universo primitivo para que el CMB siga pareciendo correcto.
Desafortunadamente, un estudio influyente destaca siete problemas con este enfoque. Si el universo se hubiera expandido un 10% más rápido durante la gran mayor parte de la historia cósmica, también sería aproximadamente un 10% más joven, lo que contradeciría la hipótesis. edad de las estrellas más antiguas.
La existencia de un vacío local profundo y extenso en el número de galaxias y los rápidos flujos masivos observados sugieren fuertemente que la estructura está creciendo más rápido de lo esperado en ΛCDM en escalas de decenas a cientos de millones de años luz.
Esta es una imagen del Telescopio Espacial Hubble del cúmulo de galaxias más masivo jamás visto cuando el universo tenía sólo la mitad de su edad actual de 13.800 millones de años. El cúmulo contiene varios cientos de galaxias que pululan bajo la atracción gravitacional colectiva. La masa total del cúmulo, tal como se refina en las nuevas mediciones del Hubble, se estima en 3 millones de billones de estrellas como nuestro Sol (unas 3.000 veces más masiva que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea), bueno, la mayor parte de la masa está oculta. como materia oscura. La ubicación de la materia oscura se muestra en la superposición azul. Como la materia oscura no emite radiación, los astrónomos del Hubble miden con precisión cómo su gravedad distorsiona las imágenes de galaxias distantes, como un espejo de feria. Esto les permitió llegar a una estimación de la masa del cúmulo. El cúmulo fue apodado El Gordo («el grande» en español) en 2012, cuando las observaciones de rayos X y los estudios cinemáticos sugirieron por primera vez que era inusualmente masivo para la época en que existió en el universo primitivo. Los datos del Hubble confirmaron que el grupo está experimentando una fusión violenta entre dos grupos más pequeños. Crédito: NASA, ESA y J. Jee (Universidad de California, Davis)
Curiosamente, sabemos que se formó el enorme cúmulo de galaxias El Gordo (ver imagen arriba). Demasiado pronto en la historia cósmica y tiene una masa y una velocidad de colisión demasiado altas para ser compatible con el modelo estándar. Esto demuestra una vez más que la estructura se forma demasiado lentamente en este modelo.
Dado que la gravedad es la fuerza dominante en escalas tan grandes, probablemente tendremos que ampliar la teoría de la gravedad de Einstein, la Relatividad General, pero sólo a escalas mayores. más grande que un millón de años luz.
Sin embargo, no tenemos una forma eficaz de medir el comportamiento de la gravedad a escalas mucho mayores: no existen objetos gravitacionalmente enormes. Podemos asumir que la Relatividad General sigue siendo válida y compararla con las observaciones, pero es precisamente este enfoque el que conduce a las tensiones muy serias que enfrenta actualmente nuestro mejor modelo de cosmología.
Se cree que Einstein dijo que no podemos resolver problemas con el mismo pensamiento que condujo a los problemas en primer lugar. Incluso si los cambios requeridos no son drásticos, es posible que veamos la primera evidencia confiable en más de un siglo de la necesidad de modificar nuestra teoría de la gravedad.
Escrito por Indranil Banik, investigador postdoctoral en Astrofísica, Universidad de St Andrews.
Adaptado de un artículo publicado originalmente en La conversación.
Una galería de fotografías impactantes ocre Las pinturas dibujadas en enormes paredes rocosas ofrecen información sobre la estrecha relación entre los humanos y los animales que vivieron en el Amazonas hace miles de años.
La obra está ubicada sobre afloramientos rocosos del Cerro Azul, en la Serranía de la Lindosa, un acantilado en Colombia. Incluye 3.223 dibujos de humanos y animales, incluida una colección de peces, reptiles y mamíferos de distintos tamaños, según un nuevo estudio publicado en la edición de septiembre de la revista. Revista de Arqueología Antropológica.
Algunas imágenes incluso muestran animales y humanos transformándose entre sí, lo que indica «la rica mitología que ha guiado a generaciones de indígenas amazónicos», según un comunicado de la Universidad de Exeter.
Aunque los investigadores no han fechado formalmente el lienzo, estimaron que existía desde el año 10.500 a.C.
«Estos sitios de arte rupestre incluyen la evidencia más antigua de presencia humana en la Amazonía occidental, que data de hace 12.500 años», dijo el autor principal. Marcos Robinsondijo en el comunicado profesor asociado del Departamento de Arqueología e Historia de la Universidad de Exeter.
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El equipo descubrió al menos 22 especies de animales, entre ellos venados, aves, pecaríes, lagartos, tortugas y tapires. Después de comparar los dibujos de animales con antiguos huesos de animales cortados descubiertos en excavaciones cercanas, los arqueólogos descubrieron que la representación proporcional de los dibujos por especies no correspondía a la proporción de huesos de animales, lo que indica que los indígenas no solo pintaban lo que ellos comieron. Los huesos cortados incluían una dieta diversa, que incluía peces, mamíferos y reptiles, como serpientes y cocodrilos.
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El arte rupestre contiene una variedad de temas, que incluyen (a) pesca; (b, c, e) caza; (d) un mono saltador; y (f) un animal desconocido con rasgos circulares y cabeza curva. (Crédito de la foto: Universidad de Exeter)
«El arte ofrece una visión asombrosa de cómo estos primeros colonos veían su lugar en el mundo y cómo formaban relaciones con los animales», dijo Robinson. “El contexto demuestra la complejidad de las relaciones de los amazónicos con los animales, como fuente de alimento pero también como seres venerados, que tenían conexiones sobrenaturales y requerían negociaciones complejas por parte de los especialistas en rituales. »
Dada la extensión del arte rupestre, los investigadores optaron por centrarse en seis paneles, incluido El Más Largo, de 40 metros de largo, que contiene 1.000 dibujos, y el panel mucho más pequeño, de 10 metros de largo, conocido como Principal, que contiene 244 imágenes, según el comunicado.
Tras catalogar las obras, los investigadores descubrieron que el 58% de los dibujos eran figurativos, la mitad de los cuales eran imágenes de animales. También observaron escenas que mostraban a personas pescando.
Los investigadores sólo pueden especular sobre el propósito y el significado del arte rupestre.
«Si bien no podemos estar seguros del significado de estas imágenes, ciertamente ofrecen mayores matices a nuestra comprensión del poder de los mitos en las comunidades indígenas», dijo el coautor del estudio. José Iriarte«Estos hallazgos son particularmente reveladores con respecto a los aspectos más cosmológicos de la vida en el Amazonas, como lo que se considera tabú, dónde reside el poder y cómo se llevaron a cabo las negociaciones con lo sobrenatural», dijo el profesor de Arqueología de la Universidad de Exeter. .
Agrandar/ En esta fotografía tomada el 3 de julio se ve la nave espacial Strainer de Boeing acoplada a la Estación Espacial Internacional.
Los astronautas que abordaron la nave espacial Starliner de Boeing hacia la Estación Espacial Internacional el mes pasado aún no saben cuándo regresarán a la Tierra.
Los astronautas Butch Wilmore y Suni Williams han estado en el espacio durante 51 días, seis semanas más de lo previsto inicialmente, mientras los ingenieros en tierra resuelven problemas con el sistema de propulsión de Starliner.
Los problemas son dobles. Los propulsores de la nave espacial se sobrecalentaron y algunos de ellos se apagaron cuando Starliner se acercó a la estación espacial el 6 de junio. Otro problema, aunque quizás relacionado, son las fugas de helio en el sistema de propulsión del barco.
El jueves, funcionarios de la NASA y Boeing dijeron que todavía planeaban traer a Wilmore y Williams de regreso a bordo de la nave espacial Starliner. Durante las últimas semanas, los equipos de tierra completaron las pruebas de un propulsor en un banco de pruebas en White Sands, Nuevo México. Este fin de semana, Boeing y la NASA planean poner en órbita los propulsores de la nave espacial para comprobar su rendimiento una vez acoplada a la estación espacial.
«Creo que estamos empezando a acercarnos a esas piezas finales de la lógica de vuelo para asegurarnos de que podamos regresar a casa de manera segura, y ese es nuestro enfoque principal en este momento», dijo Stich.
Estos problemas han llevado a especulaciones de que la NASA podría decidir devolver a Wilmore y Williams a la Tierra a bordo de una nave espacial SpaceX Crew Dragon. Actualmente hay un barco Crew Dragon atracado en la estación y se espera que se lance otro con una nueva tripulación el próximo mes. Steve Stich, jefe del programa de tripulación comercial de la NASA, dijo que la agencia ha estudiado planes de respaldo para llevar a la tripulación de Starliner a casa a bordo de una cápsula SpaceX, pero el objetivo principal sigue siendo llevar a los astronautas de regreso a bordo de Starliner.
«Nuestra primera opción es completar la misión», dijo Stich. “Hay muchas buenas razones para completar esta misión y traer a Butch y Suni de regreso a bordo de Starliner. Starliner fue diseñada, como nave espacial, para tener a la tripulación en la cabina. »
El Starliner fue lanzado desde la Estación Espacial de Cabo Cañaveral en Florida el 5 de junio. Wilmore y Williams son los primeros astronautas en volar al espacio a bordo de la cápsula de tripulación comercial de Boeing, y este vuelo de prueba tiene como objetivo allanar el camino para futuros vuelos operativos para rotar tripulaciones de cuatro hacia y desde la Estación Espacial Internacional.
Una vez que la NASA certifique completamente a Starliner para misiones operativas, la agencia tendrá dos naves espaciales amigables para los humanos disponibles para vuelos a la estación. Crew Dragon de SpaceX transporta astronautas desde 2020.
Pruebas, pruebas y más pruebas.
La NASA extendió la duración del vuelo de prueba de Starliner para realizar pruebas y analizar datos en un esfuerzo por generar confianza en la capacidad de la nave espacial para llevar a su tripulación a casa de manera segura y comprender mejor las causas profundas del sobrecalentamiento de los propulsores y las fugas de helio. Estos problemas se encuentran dentro del módulo de servicio Starliner, que se desecha para quemarse en la atmósfera al reingresar, mientras que el módulo de tripulación reutilizable, con los astronautas dentro, se lanza en paracaídas para un aterrizaje amortiguado por una bolsa de aire.
La más importante de estas pruebas consistió en una serie de disparos de prueba de un propulsor Starliner en tierra. Este propulsor se tomó de un conjunto de hardware planeado para volar en una futura misión Starlink, y los ingenieros lo sometieron a una prueba de esfuerzo, tirando de él repetidamente para replicar la secuencia de pulsos que vería en vuelo. Las pruebas simularon dos secuencias de vuelo a la estación espacial y cinco secuencias que realizaría el propulsor durante el desacoplamiento y la salida de órbita para regresar a la Tierra.
«Este propulsor ha sufrido una serie de pulsaciones, quizás incluso más de las que anticiparíamos en vuelo, y más agresivas en términos de dos ascensos y cinco descensos», dijo Stich. “Lo que observamos en el propulsor es el mismo tipo de degradación del empuje que observamos en órbita. En varios propulsores (en Starliner) vemos un empuje reducido, lo cual es importante. »
La computadora de vuelo de Starliner apagó cinco de los 28 propulsores del sistema de control de reacción de la nave espacial, producidos por Aerojet Rocketdyne, durante su encuentro con la estación espacial el mes pasado. Cuatro de los cinco propulsores se recuperaron después de sobrecalentarse y perder empuje, pero los funcionarios declararon que uno de los propulsores era inutilizable.
El propulsor probado en tierra mostró un comportamiento similar. Las inspecciones del propulsor en White Sands mostraron hinchazón en un sello de teflón de una válvula oxidante, lo que podría restringir el flujo del propulsor de tetróxido de nitrógeno. Los propulsores, cada uno de los cuales genera alrededor de 85 libras de empuje, consumen el oxidante de tetróxido de nitrógeno, o NTO, y lo mezclan con combustible de hidracina para la combustión.
Una válvula de mariposa, similar a la válvula de inflado de un neumático, está diseñada para abrirse y cerrarse para permitir que el tetróxido de nitrógeno fluya hacia el propulsor.
«Esta válvula tiene un sello de teflón en el extremo», explicó Nappi. “Bajo el efecto del calor y el vacío natural que se produce cuando se dispara el propulsor, esta junta se deformó e incluso se abombó ligeramente. »
Stich dijo que los ingenieros están evaluando la integridad del sello de teflón para determinar si podría permanecer intacto durante el desacoplamiento y la salida de órbita de la nave espacial Starliner. No se necesitan propulsores mientras Starliner está conectado a la estación espacial.
“¿Podría esta foca en particular sobrevivir el resto del vuelo?” Esa es la parte importante”, dijo Stich.
Un nuevo estudio ha descubierto que el código genético del Amoebidium unicelular contiene restos de antiguos virus gigantes, lo que proporciona información sobre la evolución genética de la vida compleja. Este hallazgo revela que estos genes virales, aunque potencialmente dañinos, se mantienen inactivos mediante procesos químicos dentro del ADN de Amoebidium, lo que sugiere una relación más compleja entre los virus y sus huéspedes, lo que podría afectar nuestra comprensión de la evolución genética de otros organismos, incluidos los humanos.
Los microorganismos revelan cómo nuestros predecesores unicelulares incorporaron ADN viral en sus propios genomas.
Los investigadores han descubierto restos de antiguos virus gigantes en el genoma de Amoebidium, un organismo unicelular, lo que sugiere que dichas secuencias virales pueden haber desempeñado un papel en la evolución de formas de vida complejas. Este estudio destaca la relación dinámica entre los virus y sus huéspedes, que también refleja la genética humana.
Un nuevo estudio publicado en la revista científica ha descubierto un giro sorprendente en la historia evolutiva de la vida compleja. Avances científicosInvestigadores de la Universidad Queen Mary de Londres han descubierto que un organismo unicelular, estrechamente relacionado con los animales, contiene restos de antiguos virus gigantes en su código genético. Este descubrimiento proporciona una mejor comprensión de cómo los organismos complejos pudieron adquirir algunos de sus genes y destaca la interacción dinámica entre los virus y sus huéspedes.
El estudio se centró en un microbio llamado Amoebidium, un parásito unicelular que se encuentra en ambientes de agua dulce. Al analizar el genoma de Amoebidium, los investigadores dirigidos por el Dr. Alex de Mendoza Soler, profesor titular de la Escuela de Ciencias Biológicas y del Comportamiento de Queen Mary, descubrieron una sorprendente abundancia de material genético de virus gigantes, algunos de los virus más grandes conocidos por la ciencia. Estas secuencias virales estaban fuertemente metiladas, una etiqueta química que a menudo silencia los genes.
«Es como encontrar caballos de Troya escondidos dentro del Amoebidium ADN«Estas inserciones virales son potencialmente peligrosas, pero Amoebidium parece controlarlas silenciándolas químicamente», explica el Dr. de Mendoza Soler.
El microbio Amoebidium appalachense vive su ciclo de desarrollo en el laboratorio. Los núcleos se dividen dentro de una célula hasta la madurez (~40 h en el video), cuando cada núcleo se convierte en una sola célula y la colonia se rompe dando lugar a la descendencia. Crédito: Álex de Mendoza
Investigación actual e implicaciones.
Luego, los investigadores estudiaron el alcance de este fenómeno. Compararon los genomas de varios aislados de Amoebidium y encontraron una variación significativa en el contenido viral. Esto sugiere que el proceso de integración y silenciamiento viral es continuo y dinámico.
«Estos resultados desafían nuestra comprensión de la relación entre los virus y sus huéspedes», afirma el Dr. de Mendoza Soler. “Tradicionalmente, los virus se consideran invasores, pero este estudio sugiere una historia más compleja. Las inserciones virales pueden haber desempeñado un papel en la evolución de organismos complejos al proporcionarles nuevos genes. Y esto es posible gracias a la domesticación química del ADN de estos intrusos. »
Células de Amoebidium appalachense teñidas para detectar ADN (en azul, que muestra el núcleo) y actina (en verde), resaltando las membranas celulares en la etapa de celularización de la colonia. Crédito: Álex de Mendoza
Además, los descubrimientos realizados sobre Amoebidium ofrecen paralelos intrigantes con la forma en que nuestros propios genomas interactúan con los virus. Al igual que Amoebidium, los humanos y otros mamíferos tienen restos de virus antiguos, llamados retrovirus endógenos, incrustados en su ADN. Si bien estos restos se consideraban anteriormente “ADN basura” inactivo, ahora algunos pueden ser beneficiosos. Sin embargo, a diferencia de los virus gigantes que se encuentran en Amoebidium, los retrovirus endógenos son mucho más pequeños y el genoma humano es significativamente más grande. Investigaciones futuras pueden explorar estas similitudes y diferencias para comprender la compleja interacción entre virus y formas de vida complejas.
Referencia: “La metilación del ADN permite la endogenización recurrente de virus gigantes en un animal relacionado” por Luke A. Sarre, Iana V. Kim, Vladimir Ovchinnikov, Marine Olivetta, Hiroshi Suga, Omaya Dudin, Arnau Sebé-Pedrós y Alex de Mendoza, 12 de julio , 2024, Avances científicos. DOI: 10.1126/sciadv.ado6406
