La cámara digital más potente del mundo comienza la caza de la energía oscura

La cámara digital más potente del mundo comienza la caza de la energía oscura
El equipo de la colaboración internacional DES (Dark Energy Survey) acaba de presentar las primeras imágenes captadas por DECam, una cámara del tamaño de una cabina telefónica que cartografiará a color la octava parte de la esfera celeste. Su objetivo es investigar la misteriosa energía oscura.

Tras ocho años de trabajo, el pasado 12 de septiembre captó su primera imagen la Cámara para la Energía Oscura (DECam, por sus siglas en inglés). Esta máquina de cartografiado del cielo, la más poderosa del mundo, capturó y almacenó la luz que emitió alguna galaxia lejana hace ocho mil millones de años.

Imágenes como esta podrían contener la respuesta a uno de los mayores misterios de la física: ¿Por qué se acelera la expansión del universo? La energía oscura parece estar detrás, y para conocer más detalles los científicos de la colaboración DES (Dark Energy Survey, cartografiado para la energía oscura) han construido la cámara.

“La energía oscura es el descubrimiento más sorprendente que se ha producido en la física en los últimos veinte años, y solamente puede explicarse si existe nueva física más allá de las teorías actuales”, destaca Eusebio Sánchez, investigador responsable del proyecto en el Centro de Investigaciones Energéticas, MedioAmbientales y Tecnológicas (CIEMAT).

Además de este organismo, el Instituto de Física de Altas Energias (IFAE), el Institut de Ciències de l'Espai (ICE, IEEC-CSIC) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) también forman parte del consorcio español en DES. Han participado en el diseño y construcción de la electrónica de la cámara, así como en el programa informático para orientar al telescopio y producir simulaciones.

“Si conseguimos descubrir la naturaleza de la energía oscura será una revolución en el conocimiento del universo –dice Sánchez–. El proyecto DES se concibió para avanzar en la resolución de este problema, y ahora, tras un gran esfuerzo de diseño y construcción, comenzamos la aventura”.

Cámara con 570 megapíxeles

La cámara, con 570 megapíxeles y del tamaño de una cabina telefónica, se ha instalado en el telescopio Víctor M. Blanco en el observatorio de Cerro Tololo, en Chile. Es el instrumento de cartografiado más poderoso, capaz de ver luz de más de 100.000 galaxias a más de 8 mil millones de años luz en cada exposición. El mosaico de 64 CCD que contiene tiene una sensibilidad sin precedentes a la luz roja.

Junto con el enorme espejo colector de luz del telescopio Blanco (de 4 metros de diámetro), permitirá a los científicos desarrollar investigaciones que van desde el estudio de los asteroides de nuestro sistema solar hasta la comprensión del origen y destino del universo.

“Con la cámara de DES podremos conocer por primera vez la distribución de galaxias en un volumen que es una fracción importante del universo observable", explica Juan García-Bellido, investigador de la Universidad Autónoma de Madrid.

“Esto nos permitirá determinar de una vez por todas la geometría local del universo y el contenido de materia y energía responsable de su evolución –añade el experto–. El descubrimiento del agente responsable de la expansión acelerada marcaría un hito histórico, que nos permitiría conectar el origen y el destino del universo”.

Los científicos de la colaboración DES realizarán el cartografiado de galaxias más grande jamás propuesto, y analizarán estos datos para realizar cuatro pruebas sobre la energía oscura, estudiando cúmulos de galaxias, supernovas, la distribución de galaxias a gran escala y el efecto lente gravitacional débil sobre ellas. Es la primera vez que estos cuatro métodos se utilizan simultáneamente en un único experimento.

El cartografiado se espera que empiece en diciembre, tras la verificación completa de la cámara, y aprovechará las extraordinarias condiciones atmosféricas de los Andes chilenos para proporcionar imágenes con la mejor resolución jamás vista en un 'mapeado' astronómico de gran campo.

Durante cinco años, el cartografiado creará imágenes detalladas en color de una octava parte de la esfera celeste (5.000 grados cuadrados) para descubrir y medir 300 millones de galaxias, 100.000 cúmulos de galaxias y 4000 supernovas.

Además del consorcio español, en la colaboración DES participan científicos de EEUU, Reino Unido, Brasil, Alemania y Suiza. La colaboración internacional está liderada por el laboratorio Fermilab desde EEUU.

SINC

Astrónomos aseguran que la energía oscura es real

Astrónomos aseguran que la energía oscura es real
Un nuevo estudio ha concluido que la energía oscura, responsable de la expansión acelerada del Universo, existe realmente. Sus datos lo aseguran con una certeza del 99,996 por ciento (algo más de 4 sigmas). Un poco por debajo del punto de consenso, que está en 5 sigmas (99.99994% de seguridad de que el resultado no se debe al azar).

Hace una década que los astrónomos observaron el brillo de las supernovas distantes y se dieron cuenta de que la expansión del universo está acelerándose. Esta aceleración se ha atribuido a la fuerza de repulsión asociada con la energía oscura que, según las teorías actuales se cree que forma 73 por ciento del cosmos.

A pesar de que los investigadores que hicieron este descubrimiento, Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt y Adam G. Riess, recibieron el Premio Nobel de Física en 2011, la existencia de la energía oscura continúa siendo un tema de debate entre la comunidad científica.

Hasta ahora se han utilizado numerosas técnicas para confirmar la su existencia. Uno de los pocos métodos directos es el conocido como Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe. Esta teoría señala que el fondo cósmico de microondas —la radiación residual del Big Bang— se volvería un poco más azul a su paso por los campos gravitatorios de cúmulos de materia, un efecto conocido como «corrimiento al rojo gravitacional».

En 1996, dos investigadores canadienses llevaron esta idea al siguiente nivel. Propusieron buscar estos pequeños cambios en la energía de la luz comparando la temperatura de la radiación con mapas de galaxias en el universo local.

De no existir la energía oscura, no habría correspondencia entre los dos mapas (el de fondo de microondas cósmico distante y el de la distribución de galaxias relativamente cercano). Si esta existiera, sin embargo, se podría observar un curioso fenómeno: los fotones del fondo cósmico de microondas ganarían energía —en vez de perderla— al pasar cerca de grandes masas.

El Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe, utilizado por primera vez en 2003, fue considerado como una prueba de que la energía oscura es real. Hasta fue nombrado «descubrimiento del año» por la revista 'Science'.

Sin embargo, también ha tenido sus detractores, que indicaban que la señal de energía oscura obtenida era demasiado débil, por lo que algunos científicos sugirieron que podría ser consecuencia de otras fuentes como el polvo de la Vía Láctea.

El nuevo estudio, publicado en'Monthly Notices' de la Royal Astronomical Society, ha investigado esta teoría durante los últimos dos años y ha examinado todos los argumentos en contra del Sistema de Detección Integrado Sachs-Wolfe. En este trabajo, el equipo ha mejorado los mapas utilizados en la obra original y, gracias a este análisis se ha llegado a la conclusión de que existe una probabilidad del 99,996 por ciento de que la energía oscura sea responsable de las partes más calientes de los mapas del fondo cósmico de microondas.

El autor principal del trabajo, Giannantonio Tommaso, ha apuntado que, además «este trabajo también habla de las posibles modificaciones a la teoría de la Relatividad General de Einstein».

A su juicio, «la próxima generación de fondo cósmico de microondas, y los futuros estudios de galaxias, deberían proporcionar la medición definitiva, ya sea la que confirma la relatividad general, incluyendo la energía oscura, o lo que sería aún más intrigante, una visión completamente nueva de cómo funciona la gravedad».

EUROPA PRESS

Derretirse no es fácil en el mundo cuántico

Derretirse no es fácil en el mundo cuántico
Un trozo de hielo en un cubo de agua caliente se derrite. Las moléculas de uno y otro alcanzan un «equilibrio térmico» en el que todas tienen la misma temperatura. Las que están ordenadas formando cristales de hielo pasan a formar parte del caótico líquido. Este proceso se conoce como «termalización». Pero un grupo de investigadores ha descubierto que, a nivel cuántico, hay más: un estado intermedio.

Un grupo de investigadores del Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ) ha descubierto que, entre un estado inicial ordenado y un estado final desordenado, puede surgir un «estado intermedio cuasiestacionario». Éste tendría algunas características de la situación inicial —hielo— y de la final —el agua con las moléculas en equilibrio térmico—. Para colmo, se mantiene durante un buen rato, lo que podría ayudar a comprender cómo fueron los primeros instantes del universo.

«En nuestros experimentos empezamos con un condensado Bose-Einstein —una nube de gas cuántico unidimensional de átomos enfriados hasta casi el cero absoluto— que se separa en dos», explica Jörg Schmiedmayer, autor principal de la investigación. Cuando las dos partes del condensado se vuelven a juntar, crean un patrón de interferencias ordenado en sus ondas de materia. «La forma de estas interferencias nos muestra que todavía no han olvidado que provienen de la misma nube de átomos», dice Schmiedmayer.

Cuanto más tiempo pasa antes de volver a unirlas, menos orden hay en los patrones de interferencia. «Lo sorprendente es que el orden no llega directamente a un mínimo. Primero decae rápidamente, pero después se mantiene en un estado intermedio, el de pre-termalización», afirma Michael Gring, otro de los investigadores.

«Durante un tiempo no estaba claro cómo podíamos interpretar este fenómeno. Tuvimos que mejorar los experimentos y desarrollar toda la teoría», explica Schmiedmayer. Tras el trabajo, en el que también participó el grupo de Eugene Demler (de Harvard), pudieron explicar qué ocurría. «El desorden observado en el estado intermedio no depende de la temperatura del estado inicial, sino que se introduce en el sistema por las leyes de la física cuántica cuando la nube de átomos se separa en dos», asegura Schmiedmayer.

Este nuevo estado intermedio también puede ayudar a entender la física que regía los primeros instantes del Universo. Justo tras el Big Bang la materia todavía no estaba ordenada en átomos y moléculas, sino en una sopa ultracaliente y desordenada denominada plasma de quarks-gluones. Un plasma que se puede replicar en los aceleradores de partículas colisionando nucleos atómicos pesados.

Los experimentos que han creado plasma de quark-gluones han mostrado que algunos aspectos del plasma tienden hacia el «equilibrio térmico» mucho más rápido de lo previsto. La «pre-termalización» se postuló precisamente para explicar este comportamiento. Los científicos creen que también aquí podría darse el caso de un estado intermedio. En vez de estar ahí al pasar de ordenado —hielo— a desordenado —agua—, que se diese al pasar de desordenado —plasma de quark-gluones— a ordenado —átomos, moléculas, etc—.

Los procesos asociados con el decaimiento de un sistema cuántico al equilibrio térmico, por último, también podría ayudar a comprender la relación entre la física cuántica y el mundo macroscópico.

ABC.es