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Los científicos acaban de crear el campo magnético más poderoso del universo

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Los científicos acaban de crear el campo magnético más poderoso del universo

Quizás nunca hayas oído hablar de los magnetares, pero en pocas palabras son un tipo exótico de estrella de neutrones cuyo campo magnético es aproximadamente un billón de veces más fuerte que el de la Tierra.

Para ilustrar su fuerza, si te acercaras a menos de 1.000 kilómetros (600 millas) de un magnetar, tu cuerpo quedaría totalmente destruido.

Su campo increíblemente poderoso arrancaría electrones de tus átomos, convirtiéndote en una nube de iones monoatómicos (átomos simples sin electrones) como TierraCieloObservaciones.

Y, sin embargo, los científicos acaban de descubrir que podría haber áreas, justo aquí en nuestro querido planeta, donde estallan destellos de magnetismo con fuerzas que hacen que los magnetares parezcan positivamente débiles.

¿Cómo diablos es esto posible? Preguntas. Bueno, la respuesta no es sencilla.

Todo comienza en el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE). O, más precisamente, a su Colisionador relativista de iones pesados ​​(RHIC).

Los científicos pueden rastrear las trayectorias de las partículas que emergen de colisiones de iones pesados ​​en el RHIC(Roger Stoutenburgh y Jen Abramowitz/Laboratorio Nacional de Brookhaven)

Después de romper los núcleos de varios iones pesados ​​en este enorme acelerador de partículas, los físicos del Brookhaven Lab descubrieron evidencia de campos magnéticos sin precedentes.

Ahora, midiendo el movimiento de partículas aún más pequeñas –quarks (los componentes básicos de toda la materia visible en el universo) y gluones (el “pegamento” que une los quarks para formar protones y neutrones)– los científicos esperan adquirir nuevos conocimientos. un vistazo al profundo funcionamiento interno de los átomos.

Es importante señalar que junto a estas dos partículas elementales, existen los antiquarks.

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Para cada “sabor” de quark, hay un antiquark, que tiene la misma masa en reposo y energía que su quark correspondiente, pero la carga y el número cuántico opuestos.

La vida de los quarks y antiquarks dentro de las partículas nucleares es corta. Pero cuanto más comprendamos cómo se mueven e interactúan, mejor comprenderán los expertos cómo se construye la materia (y, por extensión, el universo entero).

Para mapear la actividad de estas partículas fundamentales, los físicos necesitan un campo magnético extremadamente poderoso.

Para crear esto, el equipo del laboratorio de Brookhaven utilizó RHIC para crear colisiones descentradas de núcleos atómicos pesados, en este caso, oro.

El potente campo magnético generado durante este proceso indujo una corriente eléctrica en los quarks y gluones que fueron «liberados» de los protones y neutrones separados durante las colisiones.

El resultado es que los expertos han creado una nueva forma de estudiar la conductividad eléctrica de este «plasma de quarks y gluones» (QGP), un estado en el que los quarks y gluones se liberan al colisionar protones y neutrones, lo que contribuirá a mejorar nuestra comprensión de estos fenómenos. elementos fundamentales de la vida.

Las colisiones de iones pesados ​​generan un campo electromagnético extremadamente potente(Tiffany Bowman y Jen Abramowitz/Laboratorio Nacional de Brookhaven)

«Esta es la primera medición de cómo interactúa el campo magnético con el plasma de quarks y gluones (QGP)», dijo Diyu Shen, físico de la Universidad Fudan de China y líder del nuevo análisis. una declaración.

Y, de hecho, medir el impacto de estas colisiones descentradas sobre las partículas que se escapan es la única manera de proporcionar pruebas directas de la existencia de estos poderosos campos magnéticos.

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Los expertos han creído durante mucho tiempo que impactos tan descentrados generarían potentes campos magnéticos, pero esto fue imposible de demostrar durante años.

Esto se debe a que las cosas suceden muy rápidamente en las colisiones de iones pesados, lo que significa que el campo no dura mucho.

Y por poco tiempo queremos decir que desaparece en diezmillonésimas de milmillonésima de milmillonésima de segundo, lo que inevitablemente hace que sea complicado de observar.

Sin embargo, por efímero que sea este campo, es innegablemente fuerte. Esto se debe a que algunos de los protones y neutrones neutros cargados positivamente que forman los núcleos se envían en espiral, lo que da como resultado un remolino de magnetismo tan poderoso que liberan más gauss (la unidad de inducción magnética) que un neutrón de estrella.

«Se espera que estas cargas positivas que se mueven rápidamente generen un campo magnético muy fuerte, estimado en 1018 gauss», explicó Gang Wang, físico de la Universidad de California.

A modo de comparación, observó que las estrellas de neutrones, los objetos más densos del universo, tienen campos que miden alrededor de 1.014 gauss, mientras que los imanes de refrigerador producen un campo de alrededor de 100 gauss y el campo magnético protector de la Tierra es de sólo 0,5 gauss.

Esto significa que el campo magnético creado por colisiones de iones pesados ​​descentrados es «probablemente el más fuerte de nuestro universo», dijo Wang.

El campo magnético generado era considerablemente mayor que el de una estrella de neutrones.(iStock)

Sin embargo, como se explicó anteriormente, los científicos no han podido medir directamente el campo. En cambio, observaron el movimiento colectivo de partículas cargadas.

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«Queríamos ver si las partículas cargadas generadas durante las colisiones de iones pesados ​​descentrados se desviaban de una manera que sólo podía explicarse por la existencia de un campo electromagnético en los pequeños puntos QGP creados durante estas colisiones», dijo Aihong Tang. Físico del laboratorio Brookhaven.

El equipo rastreó el movimiento colectivo de diferentes pares de partículas cargadas excluyendo la influencia de efectos no electromagnéticos en competencia.

«En última instancia, observamos un patrón de desviación dependiente de la carga que sólo puede ser desencadenado por un campo electromagnético en el QGP, una clara señal de inducción de Faraday (una ley que establece que un cambio en el flujo magnético induce un campo eléctrico)», dijo Tang. confirmado.

Ahora que los científicos tienen pruebas de que los campos magnéticos inducen un campo electromagnético en QGP, pueden estudiar la conductividad de QGP.

«Esta es una propiedad fundamental e importante», dijo Shen. “Podemos inferir el valor de la conductividad a partir de nuestra medición del movimiento colectivo.

«El grado de desviación de las partículas está directamente relacionado con la intensidad del campo electromagnético y la conductividad del QGP, y nadie ha medido antes la conductividad del QGP».

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Aquí están las próximas 2 veces que Evansville caerá en el camino de la totalidad.

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Aquí están las próximas 2 veces que Evansville caerá en el camino de la totalidad.

EVANSVILLE – Si se perdió el eclipse solar total del lunes sobre Evansville, no se preocupe: volverá a suceder… dentro de 129 años.

Según ambos NASA Y eclipse sabiola ciudad sólo caerá en el camino de la totalidad cuando 17 de octubre de 2153. Fue entonces cuando un eclipse atravesará el extremo sur de Alaska y atravesará una gran franja de Indiana, incluidas Indianápolis, Bloomington, Princeton y, por supuesto, Evansville.

Ciertamente es una espera larga, pero un poco más corta que la última brecha entre totalidades. Antes del lunes, el anterior eclipse solar total sobre la ciudad tuvo lugar en 1869, hace 155 años. Los residentes tendrán su próxima posibilidades realistas de alcanzar la totalidad en 2044cuando el camino cruza el sur americano.

Aquí hay información sobre los próximos dos eclipses solares en Evansville y cómo se verá el mundo cuando lleguen.

El progreso del eclipse solar total se muestra sobre el Monumento a las Cuatro Libertades durante su totalidad en esta imagen compuesta de siete fotografías tomadas entre las 12:45 p. m. y las 2:05 p. m. del lunes 8 de abril de 2024, fotografiadas en el centro de Evansville, Indiana.

Eclipse solar total de 2153

Si ingresa la latitud, longitud y elevación de Evansville en Eclipse Wise, un sitio web dirigido por Fred Espenak, un astrofísico retirado de la NASA, afirma que la totalidad máxima llegaría a la ciudad alrededor de las 11:08 a. m. de ese día. Durante unos minutos, la luna se convertirá en un punto negro frente al sol, una melena de luz tenue que se extenderá desde sus bordes.

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JWST es testigo del amanecer de la luz de las estrellas

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JWST es testigo del amanecer de la luz de las estrellas

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JWST muestra detalles de una fusión masiva de galaxias hace 13 mil millones de años (la inserción de otra galaxia antigua muestra la importancia de las nuevas imágenes de JWST). Crédito: ASTRO3D

Observaciones innovadoras de Telescopio espacial James Webb de una fusión temprana de galaxias indican una formación estelar más rápida y eficiente de lo que se pensaba anteriormente, revelando poblaciones estelares complejas y desafiando las teorías cosmológicas actuales.

  • Las galaxias y las estrellas crecieron más rápido después Big Bang siempre que.
  • Imágenes detalladas de una de las primeras galaxias muestran que el crecimiento fue mucho más rápido de lo que pensábamos.

Un equipo de investigación internacional ha realizado observaciones detalladas sin precedentes de la primera fusión de galaxias jamás observada. Sugieren que las estrellas crecieron mucho más rápida y eficientemente de lo que pensábamos.

Utilizaron el Telescopio Espacial James Webb (JWST) para observar el enorme objeto tal como se veía 510 millones de años después del Big Bang, o hace unos 13 mil millones de años.

«Cuando hicimos estas observaciones, esta galaxia era diez veces más masiva que cualquier otra galaxia descubierta tan tempranamente en el Universo», dice el Dr. Kit Boyett, investigador de galaxias tempranas de ASTRO 3D de la Universidad de Melbourne. Es el autor principal de un artículo publicado recientemente en astronomía natural. El artículo cuenta con 27 autores de 19 instituciones de Australia, Tailandia, Italia, Estados Unidos, Japón, Dinamarca y China.

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JWST, lanzado en 2021, permitirá a los astrónomos observar el Universo temprano de una manera que antes era imposible. Objetos que aparecían como puntos únicos de luz a través de telescopios anteriores como el El telescopio espacial Hubblerevelan su complejidad.

Webb, una enorme galaxia antigua

JWST muestra detalles de una fusión masiva de galaxias hace 13 mil millones de años. Crédito: ASTRO3D

«Es sorprendente ver el poder del JWST para proporcionar una vista detallada de las galaxias ubicadas en el borde del Universo observable y, por lo tanto, en el tiempo», dice el profesor Michele Trenti, líder del tema ASTRO 3D First Galaxies y líder del nodo de la Universidad de Melbourne. «Este observatorio espacial transforma nuestra comprensión de la formación temprana de galaxias», añade el profesor Trenti.

Las observaciones presentadas en el presente artículo muestran una galaxia compuesta por varios grupos con dos componentes en el grupo principal y una cola larga, lo que sugiere una fusión en curso de dos galaxias en una más grande.

“La fusión aún no está completa. Podemos ver esto por el hecho de que siempre vemos dos componentes. La larga cola probablemente se deba al hecho de que algunas de las preguntas quedaron fuera durante la fusión. Cuando dos cosas se fusionan, de alguna manera liberan parte de la materia. Esto nos dice que hay una fusión y que es la fusión más lejana jamás vista”, dice el Dr. Boyett.

Esta observación y otras que utilizan JWST están llevando a los astrofísicos a ajustar sus modelos de los primeros años del Universo.

«Con James Webb, estamos viendo más objetos en el cosmos temprano de lo que esperábamos, y estos objetos también son más masivos de lo que pensábamos», dice el Dr. Boyett. «Nuestra cosmología no es necesariamente errónea, pero nuestra comprensión de la rapidez con la que se formaron las galaxias probablemente sí lo sea, porque son más masivas de lo que jamás creímos posible».

Otras galaxias antiguas

Otras galaxias antiguas. Crédito: ASTRO3D

Los hallazgos del equipo del Dr. Boyett muestran que estas galaxias eran capaces de acumular masa muy rápidamente a medida que se fusionaban.

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Pero no es sólo el tamaño de las galaxias y la velocidad a la que crecieron lo que sorprende al Dr. Boyett. Su artículo describe por primera vez la población de estrellas que forman las galaxias en fusión, otro detalle posible gracias al JWST.

“Cuando comparamos nuestro análisis espectral con nuestras imágenes, descubrimos dos cosas diferentes. La imagen nos decía que la población de estrellas era joven, pero la espectroscopia hablaba de estrellas bastante viejas. Pero resulta que ambas cosas son correctas porque no tenemos una población de estrellas sino dos”, dice Boyett.

«La antigua población ha estado allí durante mucho tiempo y creemos que la fusión de galaxias está produciendo nuevas estrellas y eso es lo que estamos viendo en las imágenes: nuevas estrellas encima de la antigua población».

La mayoría de los estudios de estos objetos muy distantes muestran estrellas muy jóvenes, pero esto se debe a que las estrellas más jóvenes son más brillantes y, por lo tanto, su luz domina los datos de las imágenes. El JWST, sin embargo, permite observaciones tan detalladas que se pueden distinguir las dos poblaciones.

«El hecho de que la espectroscopia sea tan detallada que podamos ver las características sutiles de las estrellas viejas es lo que nos dice que hay más de las que pensamos», dice el Dr. Boyett.

“Esto no es tan sorprendente, sabemos que a lo largo de la historia de un universo hay picos de formación de nuevas estrellas por diversas razones, lo que resulta en poblaciones múltiples.

«Pero esta es la primera vez que realmente los vemos a esta distancia».

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El artículo tiene implicaciones importantes para los modelos actuales.

“Nuestras simulaciones pueden producir un objeto similar al que observamos, aproximadamente de la misma edad que el universo y aproximadamente la misma masa, pero esto es increíblemente raro. Tan raro que sólo hay uno en todo el modelo. La probabilidad de que veamos esto con nuestras observaciones sugiere que tenemos mucha suerte o que nuestras simulaciones están equivocadas, y este tipo de objeto es más común de lo que pensamos”, dice el Dr. Boyett.

«Lo que nos falta es que las estrellas se forman de manera mucho más eficiente y tal vez eso es lo que necesitamos cambiar en nuestros modelos».

Referencia: “Una galaxia masiva en interacción 510 millones de años después del Big Bang” por Kristan Boyett, Michele Trenti, Nicha Leethochawalit, Antonello Calabró, Benjamin Metha, Guido Roberts-Borsani, Nicoló Dalmasso, Lilan Yang, Paola Santini, Tommaso Treu, Tucker Jones , Alaina Henry, Charlotte A. Mason, Takahiro Morishita, Themiya Nanayakkara, Namrata Roy, Xin Wang, Adriano Fontana, Emiliano Merlin, Marco Castellano, Diego Paris, Maruša Bradač, Matt Malkan, Danilo Marchesini, Sara Mascia, Karl Glazebrook, Laura Pentericci , Eros Vanzella y Benedetta Vulcani, 7 de marzo de 2024, astronomía natural.
DOI: 10.1038/s41550-024-02218-7

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