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La primera luz del universo.

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La primera luz del universo.
Muchas etapas del desarrollo temprano del universo siguen sin explicación. Un enigma importante tiene que ver con los orígenes de las primeras fuentes de luz del universo, que son observables para nosotros. Un nuevo estudio basado en observaciones de Telescopio espacial James Webb indica que estas fuentes eran estrellas jóvenes mucho más brillantes de lo que los científicos habían estimado previamente.

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גלקסיה ספירלית

Galaxia espiral

(Foto: Shutterstock)

¿Por qué el universo tiene ese aspecto? Ésta es una de las cuestiones abiertas en astrofísica y física en general. Durante sus primeros mil millones de años, el universo evolucionó desde una sopa desordenada de partículas de alta energía hasta una colección más organizada de galaxias y estrellas, pero muchos detalles de este proceso se nos escapan.

En un estudio reciente, un equipo internacional de investigadores analizó las observaciones del Telescopio Espacial James Webb, centrándose en las galaxias enanas del universo primitivo, y descubrió que estas galaxias emitían luz a intensidades mucho más altas que las previstas. Esta investigación representa un avance importante en nuestra comprensión de las primeras fuentes de luz del universo.

Inmediatamente después del Big Bang, el universo se expandió rápidamente, alcanzando temperaturas y niveles de energía extremadamente altos: la temperatura promedio de las partículas en el universo era de alrededor de 10^30 grados Celsius.

Con un calor tan inmenso, las partículas subatómicas no podían unirse entre sí, por lo que estaba desprovisto de materia tal como la conocemos hoy. Aproximadamente un segundo después, el universo se había enfriado a unos mil millones de grados, y las partículas subatómicas (los componentes básicos de la materia según el modelo estándar de la física de partículas) se crearon, unieron y formaron protones y neutrones.

Cuando el universo tenía unos veinte minutos, ya se había enfriado a temperaturas de varios cientos de miles de grados Celsius. Luego, los protones y neutrones comenzaron a unirse a iones de hidrógeno, helio y litio.

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המפץ הגדולהמפץ הגדול

Big Bang

(Foto: Shutterstock)

Debido a la alta temperatura del universo, las partículas retenían muy alta energía y por tanto los electrones no podían unirse con los protones para formar átomos estables. Por lo tanto, gran parte del universo existía en estado de plasma, un medio de partículas cargadas eléctricamente que giraban unas alrededor de otras. Este plasma obstruyó la radiación electromagnética, impidiendo la libre propagación de la luz por todo el universo.

Durante los siguientes 370.000 años, el universo continuó enfriándose hasta alcanzar una temperatura de alrededor de 4.000 grados. En este punto, los electrones finalmente pudieron unirse al plasma, lo que llevó a la formación de átomos neutros. Durante esta etapa se liberó la radiación cósmica de fondo, que proporciona información sobre los orígenes del universo. Esta radiación logró recorrer grandes distancias hasta nosotros porque no se vio obstaculizada por la presencia de plasma.

En aquella época, cuando el universo tenía unos 400.000 años, estaba compuesto principalmente de átomos neutros de hidrógeno y helio dispersos de manera bastante uniforme por todo el espacio. En el cielo nocturno de hoy no había estrellas, galaxias ni otros cuerpos celestes complejos que nos resulten familiares. En particular, no había ninguna fuente de luz y el universo estaba esencialmente sumido en la oscuridad.

No fue hasta 20 millones de años después, cuando el universo continuó expandiéndose y enfriándose significativamente, que se formaron las primeras fuentes de luz en el universo. Los astrofísicos que estudian la historia del universo siguen sin estar seguros de la naturaleza y el origen de estas fuentes de luz, cuándo fueron creadas y cómo.

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חור שחורחור שחור

Agujero negro

(Foto: Shutterstock)

Las teorías predominantes sobre las primeras fuentes de luz del universo sugieren que podrían ser agujeros negros masivos, galaxias masivas o estrellas jóvenes. Aún no se ha formulado una teoría integral que explique la formación de estrellas y galaxias en el universo primitivo, y los físicos todavía están tratando de comprender cuándo y cómo aparecieron las primeras fuentes de luz en el universo.

Gracias al telescopio espacial James Webb, lanzado a finales de 2021, los investigadores se han embarcado en la observación de galaxias muy distantes. Dado que la luz viaja a una velocidad finita, la luz de galaxias distantes tarda mucho en llegar hasta nosotros. Los investigadores centraron sus observaciones en la luz emitida por las galaxias hace unos 13 mil millones de años, que ahora llega al telescopio, lo que les permitió comprender mejor los procesos que ocurrieron en el universo primitivo.

Estas galaxias distantes nos parecen tal como eran hace miles de millones de años, cuando eran galaxias jóvenes que emitían menos luz que otros cuerpos cósmicos. Esto dificulta la observación de galaxias tan distantes utilizando métodos convencionales.

Para superar este problema, los investigadores utilizaron una técnica sofisticada: basada en la teoría de la relatividad general de Einstein, que sugería que masas pesadas pueden doblar el espacio y desviar la trayectoria de la luz que pasa cerca de ellas.

Los investigadores se centraron en las galaxias detrás del enorme cúmulo de galaxias Abell 2744, que, debido a su gran masa, actúa como una lente gravitacional, ampliando y enfocando la luz que viene detrás de él. Esto permitió a los investigadores aumentar la cantidad de luz que llega al telescopio, facilitando observaciones más precisas.

Los investigadores analizaron la luz de galaxias enanas, galaxias que contienen sólo alrededor de mil millones de estrellas. En comparación, la Vía Láctea en la que vivimos contiene cientos de miles de millones de estrellas. Los investigadores analizaron cuidadosamente las observaciones y descubrieron que estas galaxias enanas emiten una radiación cuatro veces más potente de lo esperado.

Además, estas galaxias enanas estaban más extendidas en el universo primitivo que las galaxias más grandes. Por lo tanto, los investigadores suponen que la mayoría de las primeras fuentes de luz del universo eran galaxias de este tipo.

Este estudio es otro ejemplo de un avance científico logrado utilizando el telescopio espacial James Webb. Aunque los resultados son notables, los investigadores enfatizan la necesidad de realizar estudios más profundos, incluida la observación de una muestra más amplia de galaxias, para fortalecer la validez de sus conclusiones.

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El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

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El Boeing Starliner llega a la plataforma de lanzamiento para el primer vuelo de astronautas el 6 de mayo (fotos)

CABO CAÑAVERAL — ¡Que Rocket Force esté contigo!

Un cohete Atlas V se desplegó en su plataforma de lanzamiento el sábado 4 de mayo, también Día de Star Wars, en la estación espacial de Cabo Cañaveral, días antes de su histórica primera misión con astronautas. En lo alto del propulsor de United Launch Alliance estaba la nave espacial Starliner de Boeing, que también realizará su primer vuelo con humanos a bordo después de su lanzamiento no antes del lunes 6 de mayo.

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Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

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Probablemente nos equivoquemos nuevamente sobre el T.Rex, según un nuevo estudio: ScienceAlert

¿Estúpido idiota o músculo inteligente? El debate ha terminado Tirano saurio Rex La inteligencia continúa, con un nuevo artículo que se basa en la teoría original de que estos temibles gigantes no eran tan brillantes.

En 2023, un controvertido estudio sugirió que uno de los dinosaurios más infames del mundo, tirano-saurio RexPodría ser tan inteligente como los simios modernos, lo que provocó mucho escepticismo entre otros investigadores que ahora han presentado sus resultados.

«La posibilidad de que Tirano saurio Rex podría haber sido tan inteligente como un babuino es fascinante y aterrador, con el potencial de reinventar nuestra visión del pasado», explicar Darren Naish, paleontólogo de la Universidad de Southampton. «Pero nuestro estudio muestra cómo todos los datos que tenemos van en contra de esta idea».

Dirigido por el zoólogo Kai Caspar de Universidad Heinrich Heine en AlemaniaEl nuevo estudio encontró que las mediciones del tamaño del cerebro en el estudio de 2023 eran inexactas, lo que inflaba las estimaciones sobre cuántas neuronas los reptiles prehistóricos podían caber en sus cabezas, particularmente en el prosencéfalo.

Esta sobreestimación se debió principalmente al hecho de que el artículo original suponía Tirano saurio Rex El cerebro ocupaba la mayor parte del espacio endocraneal, lo que no ocurre en la mayoría de los dinosaurios, Naish explica en un artículo de blog.

Relación entre cerebro y masa corporal en vertebrados terrestres. los dinosaurios aman Tirano saurio Rex Tienen una proporción de tamaño cerebro-cuerpo similar a la de los reptiles vivos. (Gutiérrez-Ibáñez)

Además, Caspar y sus colegas sostienen que el número de neuronas no rastrea de manera confiable la inteligencia. Tomemos como ejemplo a los pájaros: durante mucho tiempo se pensó que el tamaño pequeño de su cabeza significaba que tenían menos neuronas y, por lo tanto, no eran muy inteligentes.

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Pero desde entonces hemos aprendido que aves como los cuervos pueden superar a los primates en ciertas tareas cognitivas a pesar de tener cabezas más pequeñas, lo que lleva a la conclusión de que otros factores además del tamaño del cerebro, como los patrones de conectividad, desempeñan un papel muy importante en la determinación de la inteligencia.

«Argumentamos que no es una buena práctica predecir la inteligencia en especies extintas cuando lo único que tenemos es la cantidad de neuronas reconstruidas a partir de endocasts». dicho Casper.

En cambio, se necesitan múltiples fuentes de datos, desde anatomía hasta pistas sobre el comportamiento y más comparaciones con los animales modernos, para hacer estimaciones más precisas sobre las inteligencias prehistóricas.

«Se necesita una comprensión significativamente mejorada de la relación entre el número de neuronas y otras variables biológicas, particularmente el rendimiento cognitivo, en los animales existentes» antes de que puedan ocurrir predicciones más precisas, dijo el equipo. argumenta en su artículo.

Árbol de relaciones entre reptiles, dinosaurios y aves así como su complejidad cerebral
Las relaciones entre grupos de reptiles, así como una representación de su complejidad cerebral, muestran que los cerebros de los tiranosaurios no son tan diferentes de los de los crocodilomorfos. (Caspar et al., El archivo anatómico2024).

Entonces, ¿dónde deja eso a la Tirano saurio Rex?

La evidencia conductual reciente sugiere que los famosos reptiles prehistóricos pueden haber sido sorprendentemente sociales, cazar en manadaspero esto no es suficiente para sugerir inteligencia a nivel de primates.

«Se parecían más a cocodrilos gigantes e inteligentes, y eso es igualmente fascinante». concluye Naish.

Esta investigación fue publicada en El archivo anatómico.

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El brillo de un exoplaneta podría provenir de la luz de las estrellas que se refleja en el hierro líquido

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El brillo de un exoplaneta podría provenir de la luz de las estrellas que se refleja en el hierro líquido
Agrandar / Impresión artística de una gloria en el exoplaneta WASP-76b.

¿Existen arcoíris en mundos distantes? Muchos fenómenos que ocurren en la Tierra, como la lluvia, los huracanes y la aurora boreal, también ocurren en otros planetas de nuestro sistema solar si las condiciones son adecuadas. Ahora tenemos evidencia desde fuera de nuestro sistema solar de que un exoplaneta particularmente extraño podría incluso mostrar algo parecido a un arco iris.

Un fenómeno llamado «gloria», que aparece en el cielo como un halo de colores, se produce cuando la luz incide en nubes formadas por una sustancia homogénea en forma de gotas esféricas. Esta podría ser la explicación de un misterio relacionado con las observaciones del exoplaneta WASP-76B. También se observó que este planeta, un gigante gaseoso en llamas que experimenta lluvias de hierro fundido, tiene más luz en su terminador oriental (una línea utilizada para separar el lado diurno del lado nocturno) que en su terminador occidental. ¿Por qué había más luz en un lado del planeta?

Después de observarla con el telescopio espacial CHEOPS y luego combinarla con observaciones anteriores del Hubble, Spitzer y TESS, un equipo de investigadores de la ESA y la Universidad de Berna en Suiza cree ahora que la razón más probable de esta luz adicional es una gloria. .

Mira la luz

Durante tres años, CHEOPS llevó a cabo 23 observaciones de WASP-76B en luz visible e infrarroja. Estos incluyen curvas de fasetránsitos y eclipses secundarios. Las curvas de fase son observaciones continuas que siguen la revolución completa de un planeta y muestran cambios en su fase o en la parte de su lado iluminado que mira al telescopio. El telescopio puede ver este lado más o menos a medida que el planeta orbita su estrella. Las curvas de fase pueden determinar el cambio en el brillo total del planeta y la estrella a medida que el planeta gira.

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Los eclipses secundarios ocurren cuando un planeta pasa detrás de su estrella anfitriona y es eclipsado por ella. La luz vista durante un eclipse de este tipo se puede comparar con la luz total antes y después de la ocultación para darnos una idea de la luz reflejada por el planeta. Los Júpiter calientes como WASP-76B se observan comúnmente durante los eclipses secundarios.

Las observaciones de las curvas de fase pueden continuar a medida que el planeta eclipsa a su estrella. Mientras observaba la curva de fase de WASP-76B, CHEOPS vio un exceso de luz previa al eclipse en su lado nocturno. Esto también se había observado en la curva de fase TESS y en las observaciones del eclipse secundario realizadas anteriormente.

¿El fin del arcoíris?

Una ventaja de WASP-76b es que es un Júpiter ultracaliente, por lo que al menos su lado diurno no presenta las nubes y nieblas que a menudo oscurecen las atmósferas de los Júpiter calientes y fríos. Esto hace que las emisiones al aire sean mucho más fáciles de detectar. Que ya habíamos observado una asimetría en el contenido de hierro entre los terminadores del lado diurno y del lado nocturno, descubierta en un estudio previo, hizo que el planeta fuera particularmente intrigante. No había mucho gas de hierro en la atmósfera superior de la rama diurna en comparación con la de la rama nocturna. Probablemente esto se deba a que llueve hierro en el lado diurno de WASP-76b, que luego se condensa en nubes de hierro en el lado nocturno.

Las observaciones de Hubble sugieren que la inversión térmica (cuando el aire cerca de la superficie de un planeta comienza a enfriarse) estaba ocurriendo en el lado nocturno. El enfriamiento en ese lado causaría la condensación del hierro que previamente se había condensado en nubes, llovió en el lado del día y luego se evaporó por el intenso calor. Entonces, las gotas de hierro líquido pueden formar nubes.

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Estas nubes son fundamentales ya que la luz de la estrella anfitriona, reflejada por estas gotas en estas nubes, puede crear un efecto de gloria.

«Para explicar la observación con el efecto Gloria se necesitarían gotas esféricas de aerosoles y nubes altamente reflectantes y de forma esférica sobre el hemisferio oriental del planeta», dijeron los investigadores en un artículo publicado recientemente en Astronomy & Astrophysics.

Glorias ya se han visto fuera de la Tierra. También se sabe que se forman en nubes de Venus. Al igual que WASP-76b, en Venus se observó más luz previa al eclipse. Entonces, aunque la gloria es casi definitiva para el exoplaneta, futuras observaciones con un telescopio más potente podrían ayudar a determinar qué tan similar es el fenómeno de WASP-76 al de WASP-76b. Venus. Si coinciden, será la primera gloria jamás observada en un exoplaneta.

Si futuras investigaciones encuentran una manera precisa de determinar si realmente es una gloria, estos fenómenos podrían decirnos más sobre la composición atmosférica de los exoplanetas, en función de los tipos de elementos o moléculas sobre los que se refleja la luz. Incluso podrían delatar la presencia de agua, lo que podría significar habitabilidad. Aunque la supuesta gloria de WASP-76b no se ha demostrado definitivamente, es todo menos un arco iris en la oscuridad.

Astronomía y astrofísica, 2024. DOI: 10.1051/0004-6361/202348270

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