Nuestra galaxia podría poseer un túnel en el espacio-tiempo

El concepto teórico de túnel en el espacio-tiempo, o agujero de gusano, muy divulgado en la ciencia-ficción, consiste, a grandes rasgos, en un conducto que permite viajar en meros momentos entre dos puntos distantes del cosmos. Las conclusiones de una nueva y provocadora investigación plantean ahora que nuestra galaxia podría poseer un túnel de esta clase.

Combinando el mapa de la materia oscura en la Vía Láctea con el modelo más reciente del Big Bang (la “explosión” con la que según todos los indicios se formó el universo), y asumiendo que sea cierta la hipótesis de la existencia de túneles espacio-temporales, el equipo internacional del astrofísico Paolo Salucci, de la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) en Trieste, Italia, considera que sería plausible que nuestra galaxia albergase un túnel de este tipo, que podría tener el tamaño de la propia galaxia. Y, aún más espectacular, podría incluso ser factible viajar a través de él, dado que, en base a los cálculos de Salucci y sus colegas, el túnel podría ser navegable por una astronave más o menos convencional. “Justo como el que hemos visto en la reciente película 'Interstellar'”, acota Salucci.

Aunque los túneles en el espacio-tiempo (llamados también Puentes de Einstein-Penrose) han alcanzado popularidad entre el público mayormente gracias a la ciencia-ficción, han sido objeto del trabajo de los astrofísicos durante muchos años. “Lo que intentamos hacer en nuestro estudio fue resolver la misma ecuación en la que la astrofísica 'Murph' estaba trabajando en la película antedicha”, señala Salucci.

El hipotético agujero de gusano propuesto por los autores del estudio, conectando el centro con una posición muy lejana de nuestra galaxia. (Foto: SISSA ­ Salucci)

Obviamente, tal como matiza este astrofísico, los autores de este estudio no están afirmando que nuestra galaxia albergue realmente un agujero de gusano, sino simplemente que, según los modelos teóricos, esta hipótesis es una posibilidad.

Acerca de si la hipótesis podría ser alguna vez probada experimentalmente, Salucci y sus colegas creen que, en principio, se la podría poner a prueba mediante una estrategia basada en comparar dos galaxias, la nuestra y otra muy próxima, como por ejemplo, la Nube de Magallanes, pero, tal como advierten, estamos aún muy lejos de la posibilidad real de llevar a cabo tal estrategia de comparación.

Para alcanzar sus conclusiones, estos astrofísicos combinaron las ecuaciones de la Relatividad General con un mapa extremadamente detallado de la distribución de la materia oscura en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Con el avance de la astronomía, las observaciones del cosmos revelaron años atrás una serie de incongruencias gravitacionales en el cosmos que no pueden explicarse por la acción de la materia visible (estrellas y otros astros) ni tan siquiera por la presencia de agujeros negros convencionales (concentraciones tan formidablemente densas de materia que absorben todo cuanto pasa demasiado cerca, incluyendo la luz). Se estimó que la existencia de otro tipo de materia, indetectable por los métodos convencionales (de ahí que se la llame “oscura”), que estaría esparcida por el universo, con grumos en las galaxias, podría explicar las anomalías gravitatorias observadas. A día de hoy, la naturaleza de la materia oscura sigue siendo un misterio. Aparentemente, es una forma extraña de materia que no parece emitir ni absorber radiación electromagnética detectable, y que apenas interactúa con otras partículas. Paradójicamente, la materia oscura debe ser mucho más abundante en el universo que la materia visible normal.

Como señala Salucci, los científicos han intentado desde hace mucho tiempo explicar la naturaleza de la materia oscura mediante la hipótesis de la existencia de una clase de partícula que sería muy abundante en el universo pero que nunca ha sido identificada en instalaciones teóricamente capaces de hacerlo, como las del CERN (el Laboratorio Europeo para la Física de Partículas), ni observada de forma directa en el universo. Sin embargo, también existen teorías alternativas que no se basan en la partícula, y quizá, en palabras de Salucci, la materia oscura podría corresponder a “otra dimensión”, tal vez incluso a un gran sistema de transporte galáctico, el túnel en el espacio-tiempo de la Vía Láctea.

Detección de una enigmática emisión cósmica de ondas de radio

Desde hace unos pocos años, la comunidad científica viene detectando un fenómeno extraño, de cuya existencia no se tenía conocimiento anteriormente. El fenómeno se manifiesta como una breve ráfaga o fogonazo de ondas de radio, que dura solo unos pocos milisegundos.

La primera ocasión en que se detectó fue en 2007, cuando unos astrónomos revisaban datos archivados de observaciones hechas por el radiotelescopio de Parkes, que la CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) tiene ubicado en el este de Australia. Sin embargo, nadie estaba seguro siquiera de si era real. Aquel enigmático primer estallido, sobre el cual los redactores de NCYT de Amazings escribimos un artículo (http://www.amazings.com/ciencia/noticias/161107d.html) publicado el 16 de noviembre de 2007, se ha conocido desde aquel año como el "Estallido de Lorimer", por el nombre del científico que dirigió la investigación en la que se hizo el hallazgo, Duncan Lorimer, de la Universidad de Virginia Occidental en Estados Unidos. El radiofogonazo llegó a la Tierra en 2001, pero fue en 2007 cuando se le detectó al reanalizar datos de observaciones hechas por el citado radiotelescopio desde Australia.

Desde entonces, se han descubierto seis ráfagas más, detectadas en los datos del radiotelescopio de Parkes, y una séptima que se encontró en datos ofrecidos por el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico. Ello ha demostrado que el fenómeno es real. Sin embargo, casi todas fueron descubiertas mucho después de realizadas las observaciones. Los astrónomos buscaron entonces medios para percatarse de estos radiofogonazos tan pronto como sean captados por los radiotelescopios, ya que si se escruta con diversos instrumentos el punto del cielo del cual uno de ellos ha llegado unas horas o días antes, hay más probabilidades de ver detalles adicionales del fenómeno y hasta de localizar algún astro o astros sospechosos de estar involucrados en el fenómeno. Si, en vez de eso, se escruta el punto del cielo solo años después, muchas pistas potenciales ya habrán desaparecido.

Un equipo de astrónomos desarrolló una técnica para conseguir esta detección rápida, y recientemente se ha logrado captar una de estas emisiones y acto seguido dirigir a ese punto del cielo muchos otros instrumentos de observación.

La investigación realizada por el equipo internacional integrado, entre otros, por Emily Petroff, de la Universidad Swinburne de Tecnología, en Australia, y Daniele Malesani, del Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr, dependiente de la Universidad de Copenhague en Dinamarca, ha logrado escarbar un poco más en la misteriosa naturaleza de estas emisiones. Se ha determinado que la última captada proviene de una distancia enorme, que puede ser del orden de 5.500 millones de años-luz. Esto significa que la fuente de esta ráfaga y presumiblemente las de las otras emiten con una potencia descomunal, capaz de hacer que las señales recorran medio universo sin debilitarse tanto como para no poder ser captadas en la Tierra.

Las nuevas observaciones han permitido descartar algunas hipótesis sobre la naturaleza del emisor. Por ejemplo, el hecho de no haber podido percibir luz en otras longitudes de onda en el punto emisor del cielo permite descartar que las fuentes del fenómeno sean supernovas cercanas.

Otro interesante fragmento de información que el equipo pudo recoger sobre el fogonazo es su polarización. La orientación de las ondas de radio indica que este se originó probablemente en las inmediaciones de un campo magnético, o que pasó cerca de uno, información que puede ayudar a reducir la cantidad de fenómenos candidatos como fuente de las raras emisiones, y de este modo avanzar, por eliminación, en el esclarecimiento del enigma.

¿Qué puede estar provocando estas misteriosas ráfagas? Nadie tiene una teoría clara al respecto. Quizá el fogonazo de ondas de radio podría estar relacionado con un tipo muy compacto de objeto cósmico, como las estrellas de neutrones o los agujeros negros, y ser generado mediante colisiones entre astros de ese tipo o “terremotos” acaecidos en ellos.

Disco duro óptico cuántico

Un nuevo prototipo de disco duro óptico cuántico ha aumentado en más de 100 veces el tiempo en que puede conservar información en formato cuántico sin que esta se degrade. El récord de almacenamiento de seis horas es un gran paso hacia una red mundial segura con encriptación cuántica de datos, que podría ser utilizada de manera cotidiana para transacciones bancarias y mensajes personales, entre muchas otras aplicaciones.

La información en formato cuántico promete encriptaciones indescifrables porque las partículas cuánticas como los fotones (las partículas de la luz) pueden ser creadas de una forma que las interconecta de forma intrínseca. Las interacciones con cualquiera de esas partículas entrelazadas afectan a las otras, sin importar lo lejos que estén separadas entre sí.

Los estados cuánticos son muy frágiles y normalmente se degradan en milisegundos. El largo tiempo de almacenamiento conseguido por el equipo internacional de la investigadora Manjin Zhong, de la Universidad Nacional Australiana (ANU), tiene el potencial de revolucionar la transmisión de información cuántica entre puntos de cualquier parte del mundo.

Esta imagen muestra la escritura de información en formato cuántico en los espines nucleares de un ión de europio. (Imagen: Solid State Spectroscopy Group, ANU)

El equipo de físicos de esa universidad así como de otras entidades, incluyendo la Universidad de París-Sur en Francia, la de Princeton en New Jersey, Estados Unidos, la Ludwig-Maximilian en Múnich, Alemania, y la de Otago en Nueva Zelanda, almacenó información cuántica en átomos del elemento europio incrustados en un cristal.

Su técnica de estado sólido es una alternativa prometedora al uso de rayos láser en fibras ópticas, un método que se usa actualmente para crear redes cuánticas de unos 100 kilómetros de largo.

En los experimentos recientes, después de escribir un estado cuántico en el espín nuclear del europio utilizando luz láser, el equipo sometió al cristal a una combinación de campos magnéticos fijos y oscilantes para preservar la frágil información cuántica. Los dos campos aíslan los espines del europio y evitan que la información cuántica se escape.

Además de por su utilidad práctica para encriptación, el nuevo disco duro óptico cuántico brinda la magnífica oportunidad de poder realizar experimentos reveladores sobre diversas cuestiones de la mecánica cuántica.

¿Encontrados los primeros fósiles en Marte?

Un cuidadoso análisis de las imágenes tomadas por el rover Curiosity de la NASA

 han revelado similitudes entre las antiguas rocas sedimentarias marcianas y 

estructuras terrestres causadas por microbios. Este resultado sugiere

 (pero no prueba) que pudo haber vida en el pasado del planeta rojo.

 Las fotografías analizadas fueron tomadas por el rover en Yellowknife Bay, 

en el lecho de un lago seco denominado Gillespie, y que sufría inundaciones

 estacionales. A parecer Marte y la Tierra compartieron una historia temprana 

similar. En el pasado el planeta rojo era un mundo mucho más cálido y húmedo.

En la Tierra, los científicos han estudiado restos fósiles formando unas

 estructuras denominadas "estructuras sedimentarias inducida por microbios"

 o MISS por sus siglas en ingles (microbially-induced sedimentary

 structures). Suelen encontrarse en entornos de aguas pocos profundas, como

lagos o zonas costeras de todo el mundo. Este tipo de fósiles también se han

 localizado en las rocas más antiguas de la Tierra.

Nora Noffke, una geobióloga de la Universidad de Old Dominion en Virginia,

 ha pasado los últimos 20 años estudiando estas estructuras microbianas

. El año pasado, informó del descubrimiento de MISS que poseen más

 de 3.480 millones años de edad en Australia Occidental, lo que potencialmente

 los convierte en los signos más antiguos de la vida de la Tierra.

Datos reales en lugar de teorías para medir el universo

Medir la distancia estándar del universo es un aspecto clave para comprender su expansión. También llamada 'regla estándar', esta distancia es un patrón de longitud 'grabado' en la agrupación de materia que crearon las variaciones de densidad en el universo temprano (unos 400.000 años después del Big Bang). Hasta ahora, su tamaño solo se había podido estimar mediante modelos teóricos basados en la relatividad general, utilizados para explicar la gravedad a gran escala.

Dado que la regla estándar es una medida constante, comparar su tamaño real con el que muestra en el espacio permite medir a qué distancia se encuentra de la Tierra. Este enfoque basado en datos, unido a un incremento de la cantidad de datos observacionales, puede proporcionar medidas precisas que permitirán dar respuesta a grandes cuestiones relacionadas con la aceleración del universo y la energía oscura.

Ahora, investigadores de la Universidad de Barcelona, en España, y el Imperial College de Londres, en Reino Unido, por primera vez han efectuado mediciones astronómicas de la distancia estándar del universo con datos observacionales.

El patrón de longitud utilizado en este estudio, que permanece inalterado desde entonces, es la escala de oscilaciones acústicas de bariones. Los investigadores han calculado que dicha longitud corresponde a 143 megaparsecs (unos 480 millones de años luz), cifra similar a la que apuntan las predicciones vigentes basadas en modelos sujetos a la relatividad general.

lustración sobre el concepto de oscilaciones acústicas bariónicas, que están ‘grabadas’ en el universo primitivo que puede ser observado todavía hoy en los datos de la galaxia. (Foto: Chris Blake y Sam Moorfield)

Tradicionalmente, en cosmología, la relatividad general ha desempeñado un papel fundamental en la mayoría de modelos e interpretaciones. Este estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, demuestra que los datos observacionales disponibles son suficientes para medir la geometría y la expansión del Universo sin considerar estimaciones derivadas de la relatividad general.

La teoría de la relatividad general de Einstein sustituyó a la ley de Newton y se aceptó como válida para explicar el comportamiento de la gravedad a gran escala. Numerosos modelos astronómicos se basan en la relatividad general, incluidos aquellos que tratan de explicar la expansión del universo y los agujeros negros. No obstante, todavía quedan algunos aspectos sin resolver en torno a esta teoría. Por ejemplo, la relatividad general no concuerda con las leyes de la física cuántica y esta debe extrapolarse a otros órdenes de magnitud para poder aplicarla a escenarios cosmológicos. Ninguna otra ley de la física se ha extrapolado tanto sin ser ajustada, por lo que su adopción todavía puede cuestionarse.

Según Raúl Jiménez, investigador del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) y coautor del estudio, «las incertidumbres que rodean la relatividad general nos han llevado a desarrollar métodos que nos permitan realizar mediciones más directas del cosmos, en lugar de depender tanto de inferencias realizadas a partir de modelos». "Este estudio –señala Jiménez– se basa únicamente en algunas formulaciones teóricas básicas, como la simetría y la expansión del universo".

Por su parte, la investigadora ICREA del ICCUB Licia Verde subraya que existe una gran diferencia entre medir una distancia e inferirla de manera indirecta. "En cosmología –afirma–, normalmente solo se puede hacer lo segundo; este es uno de esos raros y valiosos casos en los que la distancia puede medirse de forma directa".

"La mayoría de leyes cosmológicas adoptan la relatividad general y la aplican a escalas muy grandes, por lo que a menudo se extrapolan datos fuera de la zona de confort. Es alentador descubrir que es posible formular afirmaciones relevantes que no dependen de la relatividad general y concuerdan con otras realizadas previamente", señala la investigadora. "Comprobar que las observaciones del universo, por muy raras y desconcertantes que parezcan, son realistas y sólidas aporta seguridad", destaca Verde.

Para medir el tamaño de la regla estándar, el estudio ha utilizado datos obtenidos de observaciones astronómicas centradas en el brillo de las explosiones estelares (supernovas) y en el patrón de distribución de la materia (oscilaciones acústicas de bariones). La materia que creó esta regla estándar se formó unos 400.000 años después del Big Bang. En aquel momento la física del universo era todavía demasiado simple, por lo que los investigadores no han necesitado tener en cuenta conceptos como la energía oscura en sus mediciones.

"Las mediciones utilizadas en este estudio son certeras", destaca Alan Heavens, profesor del departamento de Física del Imperial College de Londres. "Además –añade–, la teoría que hemos aplicado pertenece a una época relativamente cercana al Big Bang, en la que la física era también muy clara".

El profesor indica que el método de medición basado en observaciones del cosmos se considera preciso, a pesar de que la astrofísica sea un campo muy activo y cambiante y por tanto los modelos considerados válidos estén sujetos a posibles cambios: "Aunque los modelos pierdan su validez, las observaciones y mediciones del cosmos seguirán siendo válidas. Conseguir basarnos en mediciones realizadas durante observaciones directas y no en modelos teóricos significa un gran avance en astrofísica y cosmología", concluye el investigador. (Fuente: UB)