Las galaxias son inmensas agrupaciones de gas, con nubes de
gas en movimiento y polvo cósmico. Pueden tener diferentes tamaños y las formas
más variadas, y se ubican en el espacio formando grupos y cadenas, separadas
por espacios vacíos. Desde la Tierra sólo podemos observar tres galaxias: la
Vía Láctea, la galaxia de Andrómeda y la galaxia Triángulo. Pero, con sus
modernos telescopios, los astrónomos pueden ver muchísimas más.
¿Qué es el polvo cósmico y de dónde viene?
Según las teorías astronómicas actuales, las galaxias fueron en origen grandes conglomerados de gas y polvo que giraban lentamente, fragmentándose en vórtices turbulentos y condensándose en estrellas. En algunas regiones donde la formación de estrellas fue muy activa, casi todo el polvo y el gas fue a parar a una estrella u otra. Poco o nada fue lo que quedó en el espacio intermedio. Esto es cierto para los cúmulos globulares, las galaxias elípticas y el núcleo central de las galaxias espirales.
Dicho proceso fue mucho menos eficaz en las afueras de las galaxias espirales. Las estrellas se formaron en números mucho menores y sobró mucho polvo y mucho gas. Nosotros, los habitantes de la Tierra, nos encontramos en los brazos espirales de nuestra galaxia y vemos las manchas oscuras que proyectan las nubes de polvo contra el resplandor de la Vía Láctea. El centro de nuestra propia galaxia queda completamente oscurecido por tales nubes.
El material de que está formado el universo consiste en su mayor parte en hidrógeno y helio. Los átomos de helio no tienen ninguna tendencia a juntarse unos con otros. Los de hidrógeno sí, pero sólo en parejas, formando moléculas de hidrógeno (H2). Quiere decirse que la mayor parte del material que flota entre las estrellas consiste en pequeños átomos de helio o en pequeños átomos y moléculas de hidrógeno. Todo ello constituye el gas interestelar, que forma la mayor parte de la materia entre las estrellas.
El polvo interestelar (o polvo cósmico) que se halla presente en cantidades mucho más pequeñas, se compone de partículas diminutas, pero mucho más grandes que átomos o moléculas, y por tanto deben contener átomos que no son ni de hidrógeno ni de helio.
El tipo de átomo más común en el universo, después del hidrógeno y del helio, es el oxígeno. El oxígeno puede combinarse con hidrógeno para formar grupos oxhidrilo (OH) y moléculas de agua (H2O), que tienen una marcada tendencia a unirse a otros grupos y moléculas del mismo tipo que encuentren en el camino, de forma que poco a poco se van constituyendo pequeñísimas partículas compuestas por millones y millones de tales moléculas. Los grupos oxhidrilo y las moléculas de agua pueden llegar a constituir una parte importante del polvo cósmico. Fue en 1965 cuando se detectó por primera vez grupos oxhidrilo en el espacio y se comenzó a estudiar su distribución. Desde entonces se ha informado también de la existencia de moléculas más complejas, que contienen átomos de carbono así como de hidrógeno y oxígeno.
El polvo cósmico tiene que contener también agrupaciones atómicas formadas por átomos aún menos comunes que los de hidrógeno, oxígeno y carbono. En el espacio interestelar se han detectado átomos de calcio, sodio, potasio y hierro, observando la luz que esos átomos absorben.
Dentro de nuestro sistema solar hay un material parecido, aportado quizás por los cometas. Es posible que fuera de los límites visibles del sistema solar exista una capa con gran número de cometas, y que algunos de ellos se precipiten hacia el Sol (acaso por los efectos gravitatorios de las estrellas cercanas). Los cometas son conglomerados sueltos de diminutos fragmentos sólidos de metal y roca, unidos por una mezcla de hielo, metano y amoníaco congelados y otros materiales parecidos. Cada vez que un cometa se aproxima al Sol, se evapora parte de su materia, liberando diminutas partículas sólidas que se esparcen por el espacio en forma de larga cola. En última instancia el cometa se desintegra por completo.
El tipo de átomo más común en el universo, después del hidrógeno y del helio, es el oxígeno. El oxígeno puede combinarse con hidrógeno para formar grupos oxhidrilo (OH) y moléculas de agua (H2O), que tienen una marcada tendencia a unirse a otros grupos y moléculas del mismo tipo que encuentren en el camino. Así, poco a poco se van constituyendo pequeñísimas partículas compuestas por millones y millones de tales moléculas. Los grupos oxhidrilo y las moléculas de agua pueden formar parte del polvo cósmico.
Clasificación:
- El polvo cósmico puede clasificarse por su localización astronómica y su origen, diferenciándose así:
- Polvo intergaláctico, polvo cósmico situado entre las galaxias, que puede formar parte de nubes de polvo intergaláctico.
- Polvo interestelar, que se sitúa entre las estrellas, como el polvo de las nebulosas o el de los cúmulos abiertos como el de las Pléyades.
- Polvo interplanetario, situado orbitando al Sol entre los planetas. Su origen es similar al de los meteoroides, eyectado por colisiones entre cuerpos del Sistema Solar o restos de su formación. También está constituido por el polvo cometario.
- Polvo de disco circunestelar, propio de estrellas jóvenes en las que aún no se han formado los exoplanetas.
- Polvo de disco circumplanetario, como el de los anillos planetarios de Saturno o Urano.
- Polvo cometario, liberado del cometa por el viento solar pudiendo producir meteoros si entra en la atmósfera de la Tierra e incluso lluvia de meteoros si se da en grandes cantidades.
Características:
Según los astrónomos, los cúmulos de galaxias son más grandes que los grupos, aunque no hay una línea divisoria definida entre ambas categorías. Al ser observados visualmente, los cúmulos aparecen como colecciones de galaxias autosostenidos por la atracción gravitatoria. Sin embargo, sus velocidades son demasiado grandes para que sigan gravitacionalmente limitadas por sus fuerzas de atracción mutuas. Esta observación demuestra la implicación de la presencia de un componente adicional invisible. Observaciones en rayos X han revelado la presencia de una gran cantidad de gas intergaláctico o intracúmulo. Este gas es muy caliente, alrededor de 108K, y por lo tanto emite en una frecuencia alta: de rayos X. La masa total del gas es mayor que la de todas las galaxias del cúmulo por un factor 2. Sin embargo, este gas sigue siendo insuficiente para mantener la cohesión gravitatoria de los cúmulos. Puesto que el gas intracúmulo está en equilibrio aproximado con el campo gravitatorio de todo el cúmulo, su distribución en él permite calcular la forma de dicho campo y, por ende, la masa total del cúmulo. Resulta que la masa total deducida es mucho más grande que la masa de las galaxias y del gas caliente juntos. La componente que falta no puede ser otra que la materia oscura cuya naturaleza es aún desconocida. En un cúmulo típico, aproximadamente sólo el 5% de la masa total se encuentra en forma de galaxias, un 10% en forma de gas caliente intracúmulo y el 85% restante es materia oscura.
En los cúmulos predominan las galaxias elípticas e irregulares, fruto de la interacción de galaxias. También son comunes las galaxias lenticulares que se sospecha en bastantes casos pueden proceder de galaxias espirales que han perdido su gas y por tanto su capacidad de formar estrellas debido al rozamiento causado por su movimiento a través del gas intergaláctico o interacciones con otras galaxias del cúmulo.
Noticias sobre Gases Cósmicos:
Una fuerza desconocida en el universo actúa sobre la materia oscura
Fuente: http://circuitoaleph.net/2013/07/08/una-fuerza-desconocida-en-el-universo-actua-sobre-la-materia-oscura/
Un equipo de astrónomos europeos lidereados por Hongsheng Zhao del Centro de Astronomía de la
Universidad de San Andrews, han presentado una nueva teoría radical que sugiere que la Vía Láctea y Andrómeda colisionaron hace unos 10 mil millones de años y que nuestro entendimiento de la gravedad está equivocado. De manera extraordinaria, esto explicaría perfectamente la estructura de las dos galaxias y sus satélites.
El doctor Zhao es conocido por sus controversiales teorías: ya en 2009 encabezó un equipo internacional de astrónomos que encontraron una relación inesperada entre la misteriosa materia oscura, las estrellas visibles y el gas en galaxias que podrían revolucionar nuestro entendimiento de la gravedad. Zhao sugiere que una fuerza desconocida está actuando en la materia oscura.
Solamente el 4% del universo está hecho de materia conocida. Las estrellas y el gas en las galaxias se mueven tan rápido que los astrónomos han especulado que la gravedad de un hipotético halo invisible de materia oscura es necesario para mantener a las galaxias juntas. De cualquier manera, una comprensión sólida de la materia oscura, así como una evidencia directa de su existencia, sigue siendo eludido.
El equipo cree que la interacción entre la materia oscura y la materia ordinaria podría ser más importante y más complejo de lo que anteriormente se pensaba, y han llegado a especular en el sentido de que la materia oscura no existe y que el movimiento anómalo de las estrellas en las galaxias es producto, más bien, de la modificación de la gravedad a escalas extragalácticas.
“Pareciera que la materia oscura “sabe” cómo se distribuye la materia visible y conspiran entre sí de tal manera que la gravedad de la materia visible en el radio característico en el halo oscuro siempre es la misma”, afirmó el doctor Benoit Famey, de la Universidad de Bonn. “Esto es extremadamente sorprendente ya que más bien cabría esperar el equilibrio entre la materia visible y la materia oscura. “Pero “es posible que una quinta fuerza no gravitacional esté gobernando con una mano invisible, dejando la misma huella en todas las galaxias, independientemente de su edad, forma y tamaño”.
Una fuerza de estas características podría resolver un misterio aún más grande conocido como energía oscura que controla la expansión del universo. Una solución más radical podría darse con una revisión de las leyes de la gravedad que fueron desarrolladas en 1687 por Isaac Newton y refinadas por Albert Einstein a través de la Teoría General de la Relatividad en 1916. Einstein nunca decidió completamente si a su ecuación se le debía añadir una fuente constante y omnipresente, ahora llamada energía oscura.
Las implicaciones de la nueva investigación podrían cambiar algunas de las teorías más generalizadas que existen sobre la historia y la expansión del universo.
El investigador principal del trabajo, el doctor Gianfranco Gentile de la Universidad de Ghent concluye: “comprender esta enigmática conspiración es probablemente la llave que nos servirá para comprender la formación de las galaxias y sus estructuras”.
La enigmática energía oscura puede hacer explotar el universo
Fuente: http://actualidad.rt.com/ciencias/view/112354-energia-oscura-explosion-universo
Nuestro universo se está expandiendo más rápidamente de lo que lo hacía a inicios de su existencia, concluyen astrofísicos basándose en los datos del observatorio espacial Planck. Finalmente se desintegrará debido a la energía oscura.
La misión Planck de la Agencia Espacial Europea logró medir con mucha exactitud el eco del 'Big Bang', la radiación del fondo cósmico, que surgió cuando el universo tenía 380.000 años y su temperatura era de 2.700 K. En aquel entonces, su materia consistía de núcleos de átomos cargados eléctricamente y electrones libres que absorbían todos los fotones. Solo cuando aparecieron átomos neutrales, los fotones pudieron moverse. El cosmos empezó a expandirse y la longitud de las ondas creció. Hoy en día la radiación del fondo cósmico está en la zona de microondas, y su temperatura se ha reducido a 2,725 K.
Sin embargo, el Planck reveló que esta temperatura no es constante, sino que se somete a oscilaciones debido al impacto de los nudos de la materia de la que se originaron las galaxias. El fondo de microondas logró conservar vestigios de esta materia y la misión pudo medir sus características físicas. Reveló ante los astrofísicos que el 4,9% del universo es materia visible (estrellas, galaxias, gas y polvo), el 26,8% es materia oscura y el restante 68,3% es energía oscura. Cabe recordar que el fenómeno de la energía oscura fue descubierto en los años 1990, gracias al estudio de las explosiones de las supernovas. Hasta ahora no queda claro qué es esta energía en realidad, pero según los científicos es el motor que acelera la expansión del universo y el alejamiento de las galaxias de la Vía Láctea.
Según los datos del Planck, en los albores de la existencia de las galaxias, la velocidad de alejamiento de las galaxias de la Vía Láctea era de 67,3 kilómetros por segundo por megapársec. Este índice supone que, con el tiempo, nuestro universo aceleró su expansión: hoy en día lo hace a una velocidad de 74,3 kilómetros por segundo por megapársec. El astrofísico Robert Caldwell, de la Universidad de Darmouth (EE.UU.), calculó qué le pasará al universo si la fuerza de repulsión de la energía oscura sigue creciendo, haciendo que las galaxias se alejen unas de otras a cada vez más velocidad.
Según Caldwell, dentro de entre 22.000 millones y 50.000 millones de años (a falta de fechas más exactas), la energía oscura llegará a su plena potencia. Como consecuencia, se descompondrá la Vía Láctea, porque una potente expansión disgregará las estrellas de la galaxia. La Vía Láctea dejará de ser una galaxia espiral y se fusionará con la galaxia vecina de Andrómeda para formar una gigante isla estelar elíptica.
Una vez concluida esta etapa, el cosmos tendrá solo 60 millones de años. Tres meses antes del fin, los planetas abandonarán la órbita del Sol, que para aquel entonces se habrá convertido en una estrella enana muerta y la Tierra explotará. En los últimos 30 minutos de existencia del universo, el espacio en proceso de expansión hará que incluso los átomos revienten. En el punto cero se quebrará la estructura del continuo espacio-temporal y el cosmos dejará de existir.
Sin embargo, la comunidad científica considera que este modelo es demasiado radical. Insiste en que antes de emprender cálculos de este tipo y empezar a hacer pronósticos hay que realizar más mediciones y averiguar la naturaleza de la energía oscura.
Reproducen el inicio
del universo en diez milisegundos
Fuente: http://www.tendencias21.net/Reproducen-el-inicio-del-universo-en-diez-milisegundos_a23328.html
Un experimento con átomos de cesio ultrafríos revela claves sobre la expansión del cosmos después del Big Bang
Un equipo de físicos de la Universidad de Chicago, en
Estados Unidos, ha conseguido emular por vez primera la evolución de la
estructura del universo temprano, usando átomos de cesio ultrafríos. El cosmos
inicial simulado reveló ondas sonoras similares a las halladas en las
mediciones de la radiación cósmica de fondo de microondas correspondientes al
inicio de nuestro universo. El logro revela la posibilidad de estudiar desde un
laboratorio cómo se formó el cosmos, pero también otros fenómenos como la
dinámica de los agujeros negros o la formación de las galaxias.
Un equipo de físicos de la Universidad de Chicago, en Estados Unidos, ha reproducido un patrón que imita a la radiación cósmica de fondo de microondas en una simulación de laboratorio del Big Bang, usando átomos de cesio ultrafríos presentes en una cámara de vacío, que es un recipiente de paredes rígidas del que se extrae el aire y otros gases para generar en su interior una baja presión que permite investigar, por ejemplo, las características del espacio exterior.
Según declara Cheng Chin, uno de los autores del experimento, en un comunicado de dicha Universidad, "ésta es la primera vez que se emula en una prueba similar la evolución de la estructura del universo temprano". La finalidad de la prueba ha sido comprender mejor cómo se formó el cosmos en sus inicios.
El fondo cósmico de microondas es el eco del Big Bang. Numerosas mediciones de la radiación de fondo de microondas ( CMB, por sus siglas en inglés) fueron realizadas en la década de 1990 por el Explorador del Fondo Cósmico COBE (Cosmic Background Explorer), y más tarde por la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) y otros observatorios terrestres, entre los que se cuenta el Telescopio Polo Sur de la Universidad de Chicago.
Todas estas herramientas han proporcionado a los cosmólogos una instantánea de la aparición del universo aproximadamente 380.000 años después del Big Bang.
El Big Bang fue una explosión que generó sonido
¿Cómo ha podido llevarse ese momento al laboratorio? Gracias a que, en determinadas condiciones, una nube de átomos enfriada a una mil millonésima de grado por encima del cero absoluto (-459,67 grados Fahrenheit) en una cámara de vacío puede mostrar fenómenos similares a los que se desarrollaron después del Big Bang.
“A esta temperatura ultrafría, los átomos se excitan de forma colectiva; y actúan como si fueran ondas sonoras en el aire”, señalan los autores del experimento. El denso paquete de materia y radiación que existió en el universo temprano generó excitaciones de ondas de sonido similares, según lo revelado por el COBE, la WMAP y otros experimentos.
La generación sincronizada de dichas ondas sonoras se correlaciona con las especulaciones realizadas por los cosmólogos sobre la expansión del universo temprano. Esa inflación “estableció las condiciones iniciales del universo y generó ondas de sonido similares en el fluido cósmico formado por la materia y la radiación", explican los científicos.
Podría decirse, por tanto, simplificando mucho, que el Big Bang fue una explosión que generó sonido. Y que las ondas sonoras generadas a partir de entonces interfirieron unas con otras, produciendo complejos patrones que serían “el origen de la complejidad que vemos en el universo”, señalan los científicos.
A estas excitaciones sonoras del universo temprano se las ha bautizado como oscilaciones acústicas Sajarov, por el físico ruso Andrei Sajarov, que describió el fenómeno en la década de 1960.
Para producirlas en laboratorio, Chin y sus colaboradores enfriaron una nube plana y leve de unos 10.000 átomos de cesio a una mil millonésima de grado sobre el cero absoluto, generando así un estado exótico de la materia conocido como superfluidez bidimensional atómica.
Luego se inició un proceso de enfriamiento rápido para controlar la fuerza de la interacción entre los átomos de la nube. Así se descubrió que, provocando de manera repentina interacciones más débiles o más fuertes entre los átomos, se podían reproducir las oscilaciones Sajarov.
El universo simulado en laboratorio medía sólo unas 70 micras de diámetro, aproximadamente el diámetro de un cabello humano. Según Chin, esto supone que “el mismo tipo de física se puede dar a escalas muy diferentes".
Por otro lado, aunque "al universo le costó unos 380.000 años convertirse en el espectro CMB que vemos ahora", según Chin, a los físicos les costó sólo 10 milisegundos reproducir el mismo patrón en el marco de su experimento.
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Los átomos pueden ser lo que quieras que sean
Los átomos pueden ser lo que quieras que sean
"Eso sugiere que la simulación basada en átomos fríos puede ser una herramienta de gran alcance", añade Chin. Otro de los autores del estudio, Chen-Lung Hung, del California Institute of Technology señala que las oscilaciones Sajarov constituirían de hecho una excelente herramienta para indagar en las propiedades del fluido cósmico del universo inicial.
"Estamos hablando de un superfluido de dos dimensiones, que en sí es un objeto muy interesante. En realidad la intención es utilizar estas oscilaciones Sajarov para estudiar las propiedades de este superfluido en dos dimensiones a diferentes condiciones iniciales, para obtener más información" (sobre el universo).
El equipo de investigación varió asimismo las condiciones presentes a principios de la historia de la expansión de sus universos simulados mediante modificaciones rápidas de la interacción fuerte entre los átomos ultra-fríos, generando diversas ondas. "Estas ondas se propagaron y crearon múltiples fluctuaciones", afirma Hung. Él y sus coautores examinaron luego el sonido de todas ellas.
Chin y Hung están ahora interesados en continuar
experimentando con átomos ultrafríos, para simular la formación de las galaxias
e incluso la dinámica de los agujeros negros. “Potencialmente podemos usar
átomos para simular y comprender mejor muchos fenómenos interesantes de la
naturaleza", afirma Chin. "Los átomos pueden ser lo que quieras que
sean", concluye.
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