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¿Hay un vacío gigante dividiendo el universo?

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¿Hay un vacío gigante dividiendo el universo?

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.

vacío gigante

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.

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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.

Mapa de calor de las fluctuaciones de temperatura en el fondo cósmico de microondas (CMB)

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.

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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.

Cúmulo de galaxias 'El Gordo' con mapa de masas

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.

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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.La conversación

Experiencia en periódicos nacionales y periódicos medianos, prensa local, periódicos estudiantiles, revistas especializadas, sitios web y blogs.

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Una serpiente de 34 millones de años descubierta en Wyoming revoluciona nuestra comprensión de la evolución

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Una serpiente de 34 millones de años descubierta en Wyoming revoluciona nuestra comprensión de la evolución

Esqueleto fosilizado de una especie de serpiente recién descubierta Hibernophis breithauptique vivió hace 38 millones de años en lo que hoy es el oeste de Wyoming, revela información sobre la evolución y el comportamiento social de sus descendientes modernos. Crédito: Jazmín Croghan

Se han descubierto serpientes antiguas que arrojan luz sobre el tortuoso pasado del continente.

Una serpiente fósil recién descubierta especies en Wyoming está transformando nuestra comprensión de la evolución de las serpientes. Descubierta en una madriguera donde se encontraron entrelazados cuatro ejemplares bien conservados, esta especie, denominada Hibernophis breithauptiVivió en América del Norte hace 34 millones de años. Este descubrimiento proporciona información valiosa sobre los orígenes y la diversificación de boas y pitones.

Hibernophis breithaupti La boa tiene características anatómicas únicas, en parte porque los especímenes están articulados, lo que significa que fueron encontrados en una sola pieza con los huesos todavía dispuestos en el orden correcto, lo cual es inusual en las serpientes fósiles. Los investigadores creen que podría ser un miembro primitivo de Booidea, un grupo que incluye boas y pitones modernas. Las boas modernas están muy extendidas en América, pero su evolución temprana no se comprende bien. Estos fósiles nuevos y muy completos proporcionan nueva información importante, particularmente sobre la evolución de las pequeñas boas excavadoras conocidas como boas de caucho.

Conocimiento conductual y significado histórico

Tradicionalmente ha habido mucho debate sobre la evolución de las pequeñas boas excavadoras. Hibernophis breithaupti Los resultados de este estudio muestran que las regiones norte y central de América del Norte pueden haber jugado un papel clave en su desarrollo. El descubrimiento de estas serpientes acurrucadas también apunta a la evidencia potencial más antigua de un comportamiento que conocemos hoy: la hibernación grupal.

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«Se sabe que las culebras modernas se congregan por miles para hibernar juntas en guaridas y madrigueras», dice Michael Caldwell, paleontólogo de la Universidad de Alberta que codirigió la investigación con su ex estudiante de posgrado Jasmine Croghan y colaboradores de Australia. y Brasil. “Esto lo hacen para conservar el calor gracias al efecto que crea la bola de animales en hibernación. Es fascinante ver posibles pruebas de tal comportamiento social o hibernación que se remontan a 34 millones de años. »

Referencia: “Morfología y sistemática de una nueva serpiente fósil de la formación White River del Rupelio temprano (Oligoceno), Wyoming” por Jasmine A Croghan, Alessandro Palci, Silvio Onary, Michael SY Lee y Michael W Caldwell, 19 de junio de 2024, Revista zoológica de la sociedad Linnaean.
DOI: 10.1093/zoolinnean/zlae073

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El vuelo de prueba de Vulcan a mediados de septiembre podría permitir un lanzamiento militar este año

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El vuelo de prueba de Vulcan a mediados de septiembre podría permitir un lanzamiento militar este año
Agrandar / Vista superior del primer cohete Vulcan de United Launch Alliance antes del despegue en enero.

United Launch Alliance tiene como objetivo el 16 de septiembre para el segundo vuelo de prueba del nuevo cohete Vulcan, y una misión impecable finalmente podría sentar las bases para el primer lanzamiento de Vulcan para el ejército estadounidense a finales de año.

La Fuerza Espacial de Estados Unidos ha contratado el cohete Vulcan de ULA para lanzar la mayoría de las misiones espaciales militares durante los próximos años. Los funcionarios del Pentágono están ansiosos por ver despegar a Vulcan para poder comenzar a verificar una acumulación de 25 misiones espaciales militares que la Fuerza Espacial quiere lanzar para fines de 2027.

Según todos los indicios, el primer lanzamiento de Vulcan en enero fue un éxito rotundo. En su primer vuelo, el nuevo cohete colocó un módulo de aterrizaje lunar comercial en una órbita objetivo. La próxima misión Vulcan, que ULA llama Cert-2, será el segundo vuelo de certificación del cohete. La Fuerza Espacial exige que ULA complete dos vuelos exitosos del cohete Vulcan antes de confiarle el lanzamiento de satélites de seguridad nacional.

Cuando la situación se vuelve crítica

La presión sobre ULA para completar el segundo vuelo de prueba de Vulcan fue lo suficientemente fuerte como para que el proveedor de lanzadores militares desde hace mucho tiempo, una empresa conjunta 50-50 entre Boeing y Lockheed Martin, anunciara el mes pasado que lanzaría el próximo cohete Vulcan sin una carga útil real. La nave espacial que ULA quería lanzar en la misión Cert-2 era el avión espacial comercial Dream Chaser desarrollado por Sierra Space. Pero Dream Chaser no estará listo para su lanzamiento en septiembre y es posible que no vuele hasta el próximo año.

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En lugar de obtener ingresos de la misión Cert-2, ULA volará una carga útil ficticia, o simulador de masa, dentro del cono de nariz del próximo cohete Vulcan. Tory Bruno, director general de ULA, calificó la decisión de la empresa como «la certificación corre a nuestra costa».

Dos fuentes dijeron a Ars que ULA planea lanzar el segundo cohete Vulcan el 16 de septiembre desde la estación espacial de Cabo Cañaveral en Florida. Pero a casi dos meses de la fecha de lanzamiento, no se sorprenda si se realizan pequeños ajustes en el cronograma.

Un cohete Atlas V está completamente apilado dentro del hangar de ULA en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, Florida, antes de la misión final del cohete para la Fuerza Espacial de EE. UU.
Agrandar / Un cohete Atlas V está completamente apilado dentro del hangar de ULA en la Estación Espacial de Cabo Cañaveral, Florida, antes de la misión final del cohete para la Fuerza Espacial de Estados Unidos.

En junio, ULA entregó el segundo cohete Vulcan a Cabo Cañaveral desde su fábrica de Alabama para realizar los trabajos finales antes de instalarlo en una plataforma de lanzamiento móvil el próximo mes. Una cosa que debe suceder antes de eso es el próximo lanzamiento del cohete Atlas V, el cohete insignia de ULA, programado para el 30 de julio.

El Atlas V está completamente ensamblado en la Instalación de Integración Vertical de Cabo Cañaveral de la ULA y saldrá del hangar hacia la plataforma de lanzamiento unos días antes del despegue. Es uno de los 16 cohetes Atlas V que quedan en el inventario de la ULA. Bruno dijo que ULA está en camino de terminar de fabricar los cohetes Atlas V restantes para fines de este año, lo que permitirá a la compañía convertir el espacio de su fábrica de cohetes para acelerar la producción de lanzadores Vulcan.

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Una vez que el Atlas V despegue a finales de este mes, se limpiará el hangar para permitir que ULA comience a ensamblar las piezas para el segundo cohete Vulcan. Los equipos terrestres planean realizar un ensayo de cuenta regresiva en agosto, durante el cual el equipo de lanzamiento cargará metano líquido, hidrógeno líquido y oxígeno líquido en el cohete Vulcan.

Para vuelos posteriores de Vulcan, ULA no necesitará repetir la cuenta regresiva, dijo Bruno a los periodistas el mes pasado.

Dos motores BE-4 instalados en el tercer cohete Vulcan de ULA, cuyo lanzamiento está previsto para antes de fin de año en una misión para la Fuerza Espacial de Estados Unidos.
Agrandar / Dos motores BE-4 instalados en el tercer cohete Vulcan de ULA, cuyo lanzamiento está previsto para antes de fin de año en una misión para la Fuerza Espacial de Estados Unidos.

La mayoría de los cohetes Atlas V restantes están asignados a misiones de la constelación de banda ancha del Proyecto Kuiper de Amazon y a misiones de astronautas a bordo de la nave espacial Starliner de Boeing. El vuelo Atlas V programado para el 30 de julio será el último Atlas V en lanzar una misión para la Fuerza Espacial de EE. UU. Esta también será la misión de seguridad nacional número 100 de ULA desde que se fundó la compañía en 2006 con la fusión de los históricos negocios de lanzamiento de Boeing y Lockheed Martin.

Las agencias militares y de inteligencia de Estados Unidos fueron clientes importantes de ULA, que operó los cohetes Delta IV y Atlas V hasta el retiro del Delta IV a principios de este año.

Si todo va según lo planeado, la ULA podría lanzar su misión de seguridad nacional número 101 a finales de año utilizando un cohete Vulcan. Esta misión, cuyo nombre en código USSF-106, lanzará un satélite de demostración experimental a una órbita casi geosincrónica para que el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea pruebe tecnologías de navegación por satélite de próxima generación.

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Astrofotógrafo captura una impresionante vista de una pared de plasma solar de 380.000 km de altura

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Astrofotógrafo captura una impresionante vista de una pared de plasma solar de 380.000 km de altura

Un astrofotógrafo ha capturado una impresionante pared de plasma solar de 380.000 kilómetros de altura.

El argentino Eduardo Schaberger Poupeau, de 51 años, inmortalizó el impresionante espectáculo el miércoles (17 de julio).

Eduardo, de Rafaela en Santa Fe, dijo: “Ayer, alrededor de las 15.30, a pesar de las enormes turbulencias en la atmósfera, logré fotografiar una gigantesca lengua de plasma sobre el Sol con mi telescopio H-alfa.

Un astrofotógrafo ha capturado una impresionante pared de plasma solar. Muñeco Eduardo Schaberger / SWNS
El muro tenía más de 380.000 kilómetros de largo. Muñeco Eduardo Schaberger / SWNS

“Durante la observación, la prominencia siguió creciendo y alcanzó una altura impresionante de más de 236.000 millas, ¡más que la distancia entre la Tierra y la Luna! Este fenómeno solar fue realmente espectacular.

La escala y la belleza de este evento me dejaron sin palabras, recordándome una vez más la majestuosidad y el poder del universo que nos rodea. La gigantesca lengua de plasma se extendía como una serpiente de fuego.

El argentino Eduardo Schaberger Poupeau, de 51 años, inmortalizó este miércoles este impresionante espectáculo. Muñeco Eduardo Schaberger / SWNS

“Capturar este momento con mi telescopio fue una experiencia inolvidable, a pesar de las condiciones adversas.

“Para tomar esta foto, utilicé un telescopio solar de doble pila Coronado Solarmax III con una apertura de 60 mm y una cámara QHY 678M. »

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