El Nobel de Física pels descobridors de les ones gravitatòries

Era d’esperar. Després de l’anunci del descobriment de les ones gravitatòries l’11 de febrer de l’any passat estava cantat que els que idearen i desenvoluparen la manera de detectar allò tan tènue com aquestes ones guanyarien el Nobel de Física. L’any passat, només unes mesos després de l’anunci, era tècnicament impossible però d’enguany no havia de passar.

Perquè allò que han aconseguit  Reiner Weiss, Kip S. Thorne i Barry C. Barish, amb la Col·laboracio LIGO/Virgo al seu darrere, voreja quasi allò impossible. Fer visible i mesurar la deformació de l’espai-temps de l’ordre d’una mil·lèsima part de la grandària d’un protó causada per pas d’una ona gravitatòria. I usar les dades obtingudes per determinar l’origen d’aquesta ona, resultat del xoc de dos enormes forats negres situats a milers de milions d’anys-llum de distància.

L’existència d’aquestes ones era una de les previsions de la Teoria de la Relativitat General d’Albert Einstein. Tanmateix la complexitat tècnica de detectar-les ho va impedir durant 100 anys.

En el llibre clàssic Gravitation, de Misner, Thorne & Wheeler, editat el 1973, Kip Thorne ja comentava les dificultats de mesurar aquestes esquives ones en el capítol sobre detecció d’ones gravitatòries: “The technical difficulties to be surmounted in constructing such detectors are enormous. But physicists are ingenious; and with the impetus provided by Joseph Weber’s pioneering work, and with the support of a broad lay public sincerely interested in pioneering in science, all obstacles will surely be overcome.” (Les dificultats tècniques que cal superar en la construcció d’aquests detectors són enormes. Però els físics són enginyosos; i amb l’impuls proporcionat pel treball pioner de Joseph Weber i amb el suport d’un ampli públic interessat en la ciència d’avantguarda, tots els obstacles segurament seran superats.)

La detecció de les ones gravitatòries es va aconseguir en els dos  detectors del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) situats un a Luisiana i l’altre a l’estat de Washington, als EEUU, estacions separades 3002 km. Cada observatori consta d’un interferòmetre de Michelson modificat, format per dos braços iguals de 4 km de longitud, disposats en perpendicular i que es tallen en un dels seus extrems, dintre de tubs d’uns 1,2 m de diàmetre al buit. Per mesurar les longituds relatives dels braços, un únic feix de llum làser es divideix en la intersecció dels dos braços. La meitat de la llum làser es transmet en un braç, mentre que l’altra meitat es reflecteix en el segon braç. Uns espills estan suspesos com a pèndols en l’extrem de cada braç i prop del divisor de feix. La llum del làser en cada braç es reflecteix en aquests espills, i finalment torna a la intersecció, on interfereix amb la llum que arriba de l’altre braç.

Si les longituds dels dos braços s’han mantingut sense canvis, a continuació, les dues ones de llum que es combinen s’anul·len completament entre si (interfereixen destructivament) i no hi ha llum observada a la sortida. No obstant això, si una ona gravitatòria passa per l’interferòmetre pot estirar un braç i comprimir l’altre (al voltant de 1/1000 el diàmetre d’un protó) i els dos feixos de llum en retrobar-se ja no interfereixen anul·lant-se completament i donen un patró d’interferència que es detecta a la sortida. Analitzant aquests patrons de llum es pot aconseguir la informació sobre el canvi de longitud relativa entre els dos braços, que al seu torn informa de les característiques de les ones gravitatòria.

LIGO és un projecte de col·laboració amb més mil investigadors de més de vint països. Tots junts han aconseguit fer realitat una idea que ja té gairebé cinquanta anys. Els premiats amb el Nobel de Física del 2017 han estat, cadascun d’ells amb el seu entusiasme i determinació,  inestimable per a l’èxit de LIGO. Rainer Weiss i Kip S. Thorne, juntament amb Barry C. Barish, el científic i el líder que va dur a terme el projecte, han aconseguit, després de quatre dècades d’esforç, fer realitat la previsió d’Einstein i observar finalment ones gravitatòries.

Recentment s’ha posat en funcionament Virgo, el detector europeu situat prop de Pisa, Itàlia. Amb tres detectors la detecció de les ones és més precisa i permet afinar millor la procedència de l’esdeveniment còsmic responsable. Així el passat 27 de setembre la Col·laboració Virgo i la Col·laboració Científica LIGO presentaren la primera observació d’ones gravitatòries realitzada pels tres detectors conjuntament.

L’observació dels tres detectors va tenir lloc el 14 d’agost de 2017, a les 10:30:43 UTC. Les ones gravitatòries detectades –arrugues en l’espaitemps– van ser emeses durant els moments finals de la fusió de dos forats negres amb masses d’aproximadament 31 i 25 vegades la massa del Sol, localitzats prop d’1,8 milers de milions d’anys llum. El forat negre en rotació resultant té prop de 53 vegades la massa del Sol. Això significa que durant la coalescència es van convertir en energia en forma d’ones gravitatòries aproximadament tres masses solars.

Aquesta va ser la quarta detecció d’un sistema binari de forats negres. Encara que aquest esdeveniment és de rellevància astrofísica, té també un important valor afegit: aquest va ser el primer senyal d’ona gravitatòria captat pel detector Virgo, que ha acabat recentment la seua millora com a Advanced Virgo.

A la Universitat de les Illes Balears hi ha un grup que col·labora amb Ligo (LIGO@UIB) des de fa temps mentre que a la Universitat de València el  Valencia Virgo Group participa en la Col·laboració Virgo des de l’1 de juliol del 2016.

Ah! Per cert, Kip S. Thorne, com a expert en forats negres, va ser el guionista de la pel·lícula de ciència ficció Interstellar en la que els efectes de la Relativitat General són part essencial en el desenvolupament de la trama.

Imatges:
1.- Els guardonats amb el Nobel de Física de 2017.
2.- Els dos forats negres van emetre ones gravitacionals durant molts milions d’anys mentre giraven al voltant de l’altre. Ells tenen més a prop, abans de fusionar-se per convertir-se en un forat negre en algunes desenes de segon. Les onades van arribar a un crescendo que, per a nosaltres a la Terra, a 1300 milions de lliures de distància, semblava com un ximple còsmic que arribava a una parada abrupta.
3.- Diagrama simplificat del detector Advanced LIGO (no a escala). LIGO.
4.- Zona de procedència del senyal de la quarta detecció d’ones gravitatòries feta conjuntament per LIGO i Virgo.

GW151226: detectada una segona font de radiació gravitatòria

GWmergerComboLa nova astronomia d’ones gravitatòries va fer ahir un gran avanç amb l’anunci de la detecció d’un segon senyal en els detectors LIGO, conseqüència de la fusió de dos forats negres situats a uns 1400 milions d’anys-llum de distància.I és que ahir tornàrem a tindre un dia d’expectació per l’anunci que els membres de LIGO feren de matí en el marc de la reunió de la Societat Astronòmica Americana:

Els científics de la Col·laboració Científica LIGO (LSC) i els de la col·laboració Virgo explicaran la seua recerca més recent en l’esforç per detectar ones gravitatòries, en la 228a reunió de la Societat Astronòmica Americana (AAS) que s’està fent aquesta setmana a San Diego, Califòrnia. La roda de premsa està prevista a les 10:15 AM hora del Pacífic (19:15, hora local).

Alguna noticia important s’estava coent entre els científics gravitatoris (permeteu-me el neologisme) i l’anunci, passades les 19:15, de la detecció de GW151226, el segon flaix confirmat de radiació gravitatòria després del senyal GW150914, la històrica detecció d’ones gravitatòries anunciada fa quatre mesos, no va decebre ningú.

Com va passar amb el primer senyal, GW151225 va ser detectat simultàniament pels dos observatoris de LIGO situats a Livingston, Louisiana i Hanford, Washington als Estats Units.

20160615-noise-and-signal-gw151226-ligo-virgo-physical-review-lettersEl senyal es detectà el 26 de desembre a las 03:38:53 UTC (temps local 04:38:53). S’observà primerament en Livingston i 0.0011 ± 0.0003 segons més tard en Hanford. Donat que els dos observatoris estan separats per uns 3000 km, podem estimar la velocitat de l’ona com a pròxima a la velocitat de la llum. És a dir, era una ona gravitatòria amb velocitat pròxima o igual a la de la llum, tenint en compte els errors.

Cal fer notar un fet ben curiós i, és que a causa del canvi horari, l’ona arribà als EEUU just el 25 de desembre, dia de Nadal. Va ser per tant un regal de Nadal però segurament obligà a treballar a més d’un científic aquell dia.

El vídeo mostra com va canviant la freqüència de GW151226 segons els mesuraments del detector de Hanford (Washington).

Després de l’estudi del senyal GW151226 que ha durat mesos, s’ha arribat a la conclusió que l’emissió de la radiació gravitatòria s’ha produït per la fusió de dos forats negres amb masses inicials d’unes 14 i 8 masses solars amb un desplaçament cap al roig del voltant de 0,09, cosa que vol dir, si és correcte, que la radiació ha trigat uns 1400 milions d’anys en arribar-nos. Observeu que la brillantor i la freqüència —aquí realçada amb un so— de la radiació gravitatòria arriba a un màxim durant l’últim segon de la fusió dels forats negres.

2BH-GW151226La fusió dels dos forats negres de 14 i 8 masses solars va donar un nou objecte de 21 masses solars amb la conversió d’una massa solar en energia en forma d’ones gravitatòries, part de la qual arribà a la Terra el Nadal passat.

El senyal GW151226 és més feble i té una relació senyal/soroll menor que l’anunciat el febrer passat. Tanmateix la durada del senyal ha estat molt més llarga, un segon, en comparació amb la de febrer que només durà 0.2 segons. Això vol dir que s’ha pogut captar uns 55 cicles d’oscil·lació en espiral dels dos forats negres.

El vídeo adjunt explica com la fusió de dos forats negres produeix les ones observades. El moviment en espiral s’accelera i arriba ser ser major de la meitat de la velocitat de la llum (v/c = 0.5) mentre l’energia es va emetent en forma d’ones gravitatòries.

LIGO_Events_Timeline

Hem sabut també que hi ha un altre esdeveniment registrat el 12 d’octubre però amb una relació senyal/soroll baixa. Encara no està, per tant, confirmat. Es veu que LIGO, fa poc millorat, funciona i ha estat capaç de captar tres senyals en el seu primer període d’observació.

A mesura que LIGO continue funcionant i la seua sensibilitat augmente amb el temps i, que a més a més, en els anys vinents, es dispose d’altres detectors de radiació gravitatòria en Europa (Virgo), la Índia (LIGO), etc. la nostra visió del cel canviarà, sense dubte, la comprensió que tenim de l’Univers.

Més informació: Si desitgeu llegir una explicació una mica més tècnica, passeu per l’interessant article GW151226: Nueva onda gravitacional detectada por Advanced LIGO, del sempre interessant bloc La Ciencia de la Mula Francis.

Article original: GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary. Physical Review Letters.

Imatges:
1.- Aquesta il·lustració artística mostra la fusió dels sistemes binaris de forats negre GW150914 (imatge esquerra) i GW151226 (imatge de la dreta). Els parells de forats negres es mostren conjuntament en aquesta il·lustració, però en realitat es van detectar en diferents moments, i en diferents parts del cel. Les imatges estan a escala per mostrar la diferència en la massa dels forats negres. En el cas de GW150914, els forats negres eren 29 i 36 vegades la del nostre Sol, mentre que a GW151226, els dos forats negres tenien una massa de 14 i 8 masses solars. Crèdit de la imatge: LIGO / A. Simonnet.
2.- El senyal GW151226 observat pels detectors de Hanford (columna esquerra) i Livingston (columna dreta), on els temps són relatius a les 03:38:53.648 UTC.En la primera fila es presenten els valors donats pels dos detectors, on les dades s’han filtrat. En negre es representa el millor ajust al valor de les dades.
La segona fila represent el diagrama Temps – freqüència de les dades de deformació de  GW151226 . A diferencia del senyal GW150914, el nou senyal no és fàcilment visible.
3.- Primer període observacional de LIGO. Dos senyals confirmats i una en estudi. Un gran èxit. LIGO.

La predicció d’Einstein s’ha fet realitat

BHmerger_LIGO_960

Ho han aconseguit. Ahir a la vesprada l’expectació era màxima en tot el món científic per veure si era certa la filtració que finalment la darrera de les prediccions de la Teoria de la Relativitat d’Einstein s’havia acomplit.

La conferència de premsa a la seu de la National Science Fundation (NSF) a Washington DC (EUA) començà amb el parlament del director executiu de LIGO, David Reitze: Senyores i senyors, hem detectat les ones gravitatòries. Ho hem aconseguit.  Hem tardat mesos per confirmar que realment eren ones gravitatòries, però el que és veritablement emocionant és el que ve després, obrim una nova finestra a l’Univers“.

Aquí està la importància del descobriment. Finalment una nova era en l’astronomia s’obre davant nostre. Objectes molt difícils de veure com són els forats negres es faran visibles a través del seu moviment, per les pertorbacions que produeixen en el teixit de l’espai-temps. Podrem veure el mateixa essència de l’Univers. Podrem començar a comprendre com és l’Univers de veritat, veurem les ones dels objectes massius que es mouen i provoquen ones com els vaixells fan ones en la mar. En la conferència de premsa es tenia en ment aquesta idea que han arribat a comparar amb la primera observació del cel amb un telescopi per Galileo Galilei.60212_LIGO_web

El 14 de setembre de 2015 a les 09:50:45 UTC, un senyal d’una durada molt curta passà quasi simultàniament (amb una diferència de 7 milisegons, confirmant que les ones viatgen a la velocitat de la llum) pels detectors del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) situats un a Luisiana i l’altre a l’estat de Washington, estacions separades uns 3000 km. La forma del senyal no va deixar cap dubte. Era el que havien esperat tant de temps i era exactament igual al que havien mostrat les simulacions numèriques prèvies.

L’anàlisi del senyal rebut revelava que era resultat de la col·lisió violenta d’un forat negre d’unes 29 masses solars contra un altre de 26 masses solars. Aquest fet ocorregué a una distància d’uns 1300 milions d’anys llum, sembla que en la direcció del Gran Núvol de Magalhães. I l’unió dels dos forats negres en un únic forat negre va ser tan violenta que unes 3 masses solars (3 Sols!) es van convertir en energia emesa en forma d’ones gravitatòries. Tota eixa energia, capaç de distorsionar l’espai-temps, va estar emesa en una fracció de segon i ha viatjat a la velocitat de la llum durant eixos més de mil milions d’anys fins arribar a nosaltres.Dossenyals

Aquesta gran fita de l’astrofísica relativista que ens contaven en directe ahir de vesprada des de Washington ja ha estat publicada en la revista científica Physical Review Letters Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger. Un futur premi Nobel s’està ja coent.

El xoc dels dos forats negres i el viatge de les ones gravitatòries fins a la Terra es pot veure en el següent vídeo. És el que es mostrà en la conferència de premsa.

Ací està la frase de France Córdova, directora de la National Science Foundation, en presentar el descobriment de les ones gravitacionals ahir. Em lleve el barret i em dóna una enveja del que podríem fer per ací i no es fa..

France-CórdovaEn 1992, quan es van aprovar els fons inicials per a LIGO, van representar la major inversió que la NSF haguera fet mai. Era un gran risc. Però la NSF és l’agència que ha de prendre aqueix tipus de riscos. Recolzem la ciència fonamental i l’enginyeria en els moments del camí cap al descobriment en els quals aqueix camí no és clar. Financem pioners. Per açò els EUA segueixen sent un líder global i avançant en el coneixement“.

Kip Thorne, cofundador de LIGO, i expert en forats negres, tornà a resaltar que LIGO representa el principi de l’astronomia d’ones gravitatòries i donat que LIGO serà tres vegades més sensible en els pròxims anys, baixarà el soroll (efectes aleatoris, pertorbacions conegudes, micro-sismes, etc…) i els detectors podran veure fenòmens no tan violents com els que acabem de detectar.

Kip-Thorne2Després de la tensió dels últims mesos, es notava que la gent estava relaxada i amb ganes de fer broma. Per exemple, France Córdova li ha comentat a Kip Thorne, que també és co-guionista i assessor científic de la pel·lícula Interstellar, si a la vista d’aquests resultats farà la segona part de la pel·lícula: Interstellar 2….

En continuarem parlant.

Més informació: The “sound” of spacetime: Overview. i al bloc de Daniel Marín El nacimiento de la astronomía de ondas gravitacionales.

1.- LIGO detecta ones gravitatòries de dos forats negres en col·lisió. NSF, Aurore Simonnet (Sonoma State U.). Apod de Nasa de l’11 de febrer 2016.
2.- Esquema del descobriment. Gravitational waves, Einstein’s ripples in spacetime, spotted for first time. Science Magazine.
3.- Els dos senyals simultànis a Luisiana i Washington.
4.- France Córdova, directora de la National Science Foundation.
5.- Kip Thorne, cofundador de LIGO.

Les ones gravitatòries descobertes?

Ecos del Cosmos: Ones gravitacionals

Les ones gravitatòries – ones de l’espai-temps causades pel moviment d’objectes densos com ara estels de neutrons binaris — són la darrera de les prediccions de la teoria de la Relativitat d’Einstein que encara queda per confirmar. 100 anys després de la predicció d’Albert Einstein, la seua detecció directa encara no s’ha aconseguit. Això és fins ara, ja que sembla que demà dijous els científics de l’experiment LIGO oferiran una roda de premsa en la National Science Foundation (Washington, EUA) i, potser, confirmen que les ones gravitatòries causades per un gran col·lapse còsmic han travessat el seu detector i ha deixat un senyal ben visible.

El vídeo mostra de manera molt didàctica que són les ones gravitatòries. Els físics Umberto Cannella i Daniel Whiteson expliquen que són i per què causen arrugues en l’estructura de l’espai-temps, com funciona el detector LIGO i com la detecció d’aquestes ones tan dèbils i esquives obrirà la porta a una nova astronomia: l’astronomia gravitatòria.

Avui dijous 11 de febrer a les 16:30, hora catalana, podrem seguir en streaming, en directe, la conferència de premsa dels científics de Caltech, MIT i la Col·laboració Científica LIGO.

L’enllac per veure-ho en directe és aquest:

LIGO Update on the search for Gravitational Waves

Només cal posar nom i lloc per questions estadistiques.

També es pot veure a través de Youtube

O1_BeginsEn les últimes setmanes s’han succeït els rumors sobre una possible detecció d’ones gravitatòries. En particular, s’ha filtrat que el senyal detectat correspon a la radiació emesa durant la col·lisió de dos forats negres en un sistema binari, i que la detecció té una confiança estadística superior a 5 sigma. D’ací poc en sabrem més.

Fa uns mesos ja parlarem de les ones gravitatòries i la seua detecció al nostre programa de ràdio Ecos del Cosmos amb un expert en el tema, José A. Font.

El Grup de Relativitat i Gravitació de la Universitat de les Illes Balears és un dels grups pioners a l’estat en l’estudi de les ones gravitatòries. Col·labora amb el detector LIGO.

Té una sèrie de videos i jocs educatius per fer entendre que són aquestes ones i la importància del seu descobriment.

Imatge:

1.- Animació en dues dimensions de les ones gravitacionals generades per dues estrelles de neutrons que orbiten entre si. Viquipèdia, Wikimedia Commons.

2.- Sala de control de LIGO.

 

100 anys de relativitat

Estatua_de_Einstein._Parque_de_Ciencias_Granada

El 25 de novembre de 1915, Albert Einstein, que ja havia revolucionat la física deu anys abans amb la Teoria de la Relativitat Especial, va presentar a l’Acadèmia Prussiana de les Ciències, a Berlín, l’extensió d’aquesta teoria, la seua Teoria de la Relativitat General. Potser no som conscients de les portes científiques i tecnològiques que aquest treball va obrir al progrés de la humanitat, però sense aquest avanç científic el món en que vivim seria ben diferent.

Einstein no havia quedat del tot satisfet amb la seua teoria de la Relativitat Especial l’any 1905. S’havia eliminat el concepte de simultaneïtat en l’espai: un objecte tenia un temps propi depenent de la seua velocitat. És a dir, el temps d’un objecte mòbil es retarda a mesura que la seua velocitat s’acosta a la velocitat de la llum. No hi ha un temps universal per a tots els observadors com preveu la física clàssica. Tanmateix els objectes reals es mouen en l’espai entre grans masses com les dels planetes, del Sol i de les estrelles. Que passava si s’incorporava la gravetat a la teoria de la relativitat especial? És a dir, calia construir una teoria de la gravitació relativista.

Einstein va trigar uns deu anys en poder contestar aquesta pregunta, enmig de terribles problemes familiars. Però així com en la teoria del 1905 les formules que l’expliquen són ben senzilles i fàcils d’entendre, les equacions de la Relativitat General que va exposar per primera vegada a l’Acadèmia Prussiana de les Ciències són d’una complexitat enorme.

Einstein-equationsPer als lectors d’aquest apunt només ens cal entendre que el que aquestes equacions ens diuen  són l’equivalència entre la matèria-energia de l’Univers i la seua geometria. La part esquerre de la igualtat (on estan les R) ens indica com es comporta l’espai-temps, com es deforma, quin és el camí que segueix la llum, mentre que la part dreta (amb al G, T, c…) ens dóna el contingut matèria i energia de l’Univers. Dit d’una altra manera, la matèria deforma la geometria de l’univers, mentre que la forma de l’espai-temps indica com s’han de moure els objectes. Per tant la Teoria de la Relativitat General és una nova Teoria de la Gravetat, que ha fet més general  la teoria de la Gravitació de Newton.

Parafrasejant John Wheeler, la Teoria de la Relativitat General d’Einstein pot resumir-se d’aquesta manera: l’espai-temps diu a la matèria com ha de moure’s; la matèria diu a l’espai temps com ha de corbar-se.

ch23img3lanvaldfnv

La teoria de la Relativitat General va tindre un enorme èxit des que fou anunciada. Aconseguí explicar el moviment anòmal de Mercuri, que fins aquell moment portava de cap els astrònoms. El periheli del planeta, el punt més pròxim al Sol, no està en un punt fixe en l’espai sinó que va precessant (dibuix dreta). En la marc de la teoria de la Gravetat de Newton l’òrbita ha de ser estable (dibuix esquerra) i, per tant, aquest fenomen no tenia 3cfSAexplicació. Einstein aconseguí explicar-ho com a resultat de la deformació de l’espai-temps causat per la gran massa solar.

L’experiment, però, que confirmà que la teoria d’Einstein era correcta va ser comprovar que el camí que segueix la llum que prové de les estrelles es corba en presència d’una gran massa. Aquest desplaçament de la posició de les estrelles es comprovà en l’observació de l’eclipsi de Sol de 1919. Una vegada amagat el Sol darrere de la Lluna, les estrelles del voltant eren visibles i podien ser fotografiades. Es comprovà que no estaven en la seua posició correcta sinó desplaçades. Per tant la llum es corba en presència d’una massa. Aquesta confirmació de la teoria de la gravetat d’Einstein fou tan espectacular que aparegué en portada dels principals diaris del món. L’experiment s’ha fet múltiples vegades. Una Cassini-science-brprova d’alta precisió de la bondat de la Relativitat General es va realitzar fa uns anys aprofitant l’alineació de la sonda Cassini que està a Saturn, el Sol i la Terra. Els senyals de ràdio enviats entre la Terra i la sonda (ona verda) es va retardar i desviar per la deformació de l’espai-temps (línies blaves), a causa de la massa del Sol.

Però la exactitud de la teoria d’Einstein s’ha confirmat també en el fenomen de les lents gravitacionals. Galàxies massives deformen l’espai temps i fan que la imatge d’altres galàxies més llunyanes apareguen deformades i amplificades.  Moltes vegades aquestes galàxies apareixen com a filaments corbats formant una espècie d’anell de llum.

Una de les prediccions de la Teoria de la Relativitat encara no ha estat totalment confirmada. En principi les masses en moure’s han de provocar unes ones de l’espai-temps. Aquestes encara no han estat observades però diversos experiments estan ja preparats per observar-los abans que s’acabe la dècada, segons ens asseguren els experts. De moment només se les ha detectat de manera indirecta en el moviment d’estels pulsars binaris. Per exemple, només l’existència d’aquestes ones gravitacionals pot explicar el moviment del púlsar binari PSRpulsar B1913+16. Les dues estrelles de neutrons en òrbita estan convergint a poc a poc a causa de la pèrdua d’energia per radiació gravitatòria, cosa que farà que el sistema col·lapse en uns 300 milions d’anys.

La Relativitat General ens ha permés explicar l’Univers com un tot, el seu origen i la seua evolució, el que en diem Cosmologia. Però també ha permés explicar els objectes de gran massa, els objectes compactes com ara els forats negres, els estels de neutrons i la física de la gravetat extrema. A més a més ha tingut un enorme impacte en la societat. Per exemple, l’extrema precisió del GPS no seria possible sense tindre en compte els efectes relativistes. En aquest article també podreu veure uns altres curiosos efectes conseqüència de la relativitat.

Finalment recordar-vos que la pel·lícula Interstellar de Christopher Nolan (2014) utilitza de manera notable i acurada els efectes predits per la Relativitat d’Einstein per desenvolupar la trama. Si no l’heu vista encara no badeu. Seria un bonic homenatge a la grandiosa figura d’Einstein.

Figures:
1.- Estàtua d’Albert Einstein a l’entrada del Parque de las Ciencias de Granada.
2.- Equacions d’Einstein.
3.- Que significa cada terme de les equacions d’Einstein.
4.- Precessió del periheli de Mercuri.
5.- Experiment de la deflacció de la llum realitzat amb la sonda Cassini.
6.- Esquema del pulsar doble PSR B1913+16.

Si no vols pols, no vages a l’era. Proves de la inflació?

No és or tot el que llu. En parlavem fa unes setmanes. Un equip d’un dels centres més punters en astrofísica, el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, amb el projecte BICEP2, un radiotelescopi situat al Pol Sud, havia descobert el gir subtil de la llum, la polarització,  causada per la inflació còsmica, l’expansió exponencial de l’Univers ocorreguda durant una fracció del primer segon després del Big Bang. Les seues dades sembla que ens ofereixen les primeres “imatges” de les ones gravitacionals, o ondulacions en l’espai-temps. Aquestes ones s’han descrit com els “primers tremolors del Big Bang.

També vaig dir que l’equip digué que havia eliminat totes les fonts d’error i contaminació possible, ja que els efectes de la pols de la nostra galàxia podrien donar un resultat semblant i emmascarar les conclusions finals.

La sorpresa va saltar, però, a mitjan mes de maig i s’ha anat estenent com la pólvora pels cercles científics. La cosa no està tan clara com sembla i els rumors diuen que l’equip de Boston ha subestimat l’emissió ràdio causada per la nostra galàxia i s’ha precipitat en l’anunci del descobriment de les proves definitives de la inflació.

L’explicació és un poc tècnica però mostra clarament les maneres que utilitza la ciència per detectar errors o males pràctiques.

L’observació de la radiació còsmica del fons de l’Univers no és una tasca fàcil. Consisteix en mesurar una dèbil ràdiació enmig de múltiples fonts de ràdio d’altres orígens i que contaminen el senyal buscat. Tant com tractar de mirar estels dèbils enmig de les llums d’una ciutat.

Per això és molt important estar molt segur que en els teus resultats has eliminat correctament totes les contribucions alienes i que finalment has aconseguit que les dades no estiguen afectades de senyals no desitjats que et tapen o distorsionen el que busques.

BICEP2 ha fet les observacions a una única freqüència de 150 GHz, molt indicada per estudiar el fons còsmic de microones però no tant per estudiar la pols o l’emissió galàctica causada per la Via Làctia.

Evidentment la part del cel que BICEP ha estudiat està ben lluny del pla galàctic, com caldria esperar, però el mapa de la polarització a 353 GHz acabat de publicar per l’equip de la missió europea Planck demostra clarament que hi ha emissió significativa en aquesta zona. (Per cert, diu la web Resonaances, que en l’article dels europeus, el tros que ha estudiat BICEP està convenientment tapat per no donar pistes a la competència!).

Però d’on han tret les dades de la contribució de la pols galàctica al senyal de la polarització, si no hi tenien accés els americans? Doncs, ara s’ha sabut que les dades que l’equip de BICEP ha utilitzat provenen de la digitalització d’una imatge mostrada en una conferència que donaren els científics del projecte Planck (mireu imatge adjunta).

Tanmateix, sembla ser que els de Harvard no van interpretar correctament el mapa exposat per l’equip de Planck. El mapa mostra totes les contribucions a la polarització causades per efectes de la Via Làctia, no només per la pols. Si es corregeix això i es reescala els resultats de Planck, alguns cosmòlegs s’adonen que l’emissió de llum polaritzada causada per la pols galàctica podria explicar la majoria del senyal de BICEP2.

Tanmateix l’equip de BICEP assegura que el descobriment de la polarització primordial s’ha aconseguit amb un nivell de confiança elevat però alguns cosmòlegs que estan treballant en l’anàlisi de les dades no n’estan convençut. Raphael Flauger, de Yale, ha destacat que els resultats no són estadísticament significatius.

Flauger ha reanalitzat totes les contribucions galàctiques a la radiació de fons i totes les dades disponibles condueixen a la mateixa conclusió. En la zona on BICEP2 ha pres les dades la contribució galàctica pot ser important i les incerteses, per tant, són grans.

Com diuen a Resonaances, la insurgència pren força. Altres estudis conclouen que a partir de les dades de la polarització obtingudes per Planck, sembla que l’equip de BICEP2 infravalorà la influència de la polarització per pols en un factor 2 (és a dir, realment era el doble). I com aquest valor entra elevat al quadrat en la fòrmula de l’espectre de correlació de la polarització en mode B, el senyal produït per la pols galàctica podria explicar fàcilment el senyal observat per BICEP2.

Tranquil, però. No vol dir que tot estiga mal. Els de Harvard diuen que estan molt tranquils. Però sembla que s’han precipitat en l’anunci del descobriment de la polarització primordial com a senyal de la inflació còsmica. La cursa desbocada cap al Nobel de Física en competició amb l’equip de la missió Planck els ha ofuscat clarament.

Caldrà revisar les dades. Però també caldrà esperar-ne de noves que confirmen o no aquest resultat. Planck, POLARBEAR, ACTpole i Keck Array són projectes que treballen en la mateix línea i donaran resultats ben aviat. Esperarem….

 

Imatge: The Dark Sector Lab (DSL), localitzat a 3/4 de milla del Pol Sud Geogràfic, on es troba el telescopi BICEP2 (esquerra) i el Telescopi del Pol Sud (dreta). (Steffen Richter, Harvard University).

Imatge: La gràfica de l’equip de Planck d’on se suposa que l’equip de BICEP va extreure les dades de la contribució de la pols galàctica.

 

La inflació còsmica: l’univers abans del segon de vida

La teoria del Big Bang és molt més sòlida des d’ahir. En parlava Vilaweb: un grup de cosmòlegs de Harvard han trobat senyals de la ràpida expansió de l’univers primitiu quan l’univers no tenia encara un segon de vida (vídeo explicatiu).L’univers en el qual ens trobem s’està expandint. Les distàncies entre les galàxies són més grans cada dia que passa. A més a més, observar aquestes galàxies llunyanes és mirar al passat. Veiem la galàxia d’Andròmeda, per exemple, situada a uns 2 milions d’anys llum, com era fa 2 milions d’anys ja que la llum ha trigat tot aquest temps per a arribar a la Terra.

¿Fins a quina distància podrem mirar, fins i tot amb el millor dels telescopis? Doncs només fins a distàncies d’uns 13.8 milions d’anys llum, temps de vida del nostre univers, i distància que pot recòrrer un raig de llum en aquest temps. Aquest límit s’anomena horitzó cosmològic. Hi ha zones de l’univers més enllà de l’horitzó? Segurament però aquella part de l’univers no estarà connectada causalment amb el nostre tros d’univers ja que la informació que viatja a la velocitat de la llum no ha tingut temps d’arribar-hi.

Ara tenim, per tant, un problema. ¿Com pot ser que la radiació de fons de microones que ompli tot l’univers siga tan homogènia e isotropa, mirant en dues direccions oposades de l’univers? ¿Com és que la radiació que prové de la regió A és tan similar a la radiació que prové de la regió B situada a 180º de la primera si no han tingut temps de homogeneïtzar-se?

Aquest problema va portar de cap els cosmòlegs fins que els anys 80, el físic nord-americà Alan Guth, però també Andrei Linde, Paul Steinhardt, i Andy Albrecht, proposà una teoria ben estranya de la forma d’expandir-se l’univers, la inflació còsmica.

Segons Guth, molt abans del primer segon de vida, l’univers era ben homogeni i connectat però cap als 10-33 segons travessà una fase d’expansió exponencial extremadament ràpida i accelerada, més ràpida que la velocitat de la llum, en que l’univers passà de ser molt més menut d’un protó a ser d’una mica més gran d’una boleta de jugar. D’aquest manera es desconnectaren causalment grans regions de l’univers. És l’anomenada inflació còsmica. Després l’univers s’expandí a una velocitat molt menor.

Era una manera elegant d’explicar la homogeneïtat i isotropia de l’univers  També explicava altres problemes que presentava la teoria del Big Bang com la planitud de l’univers i la falta de monopols magnètics.

Però de la inflació no hi havia cap prova científica. Calia buscar alguna empremta en un dels pocs residus que provenen directament de l’origen del Big Bang, la radiació còsmica de fons.

L’empremta de la inflació podria trobar-se en la polarització d’aquesta radiació, és a dir, en el gir que sofreixen les ones electromagnètiques en interaccionar amb àtoms i electrons. La llum que forma aquesta radiació estaria afectada per les primeres ones gravitacionals causades per l’expansió sobtada, ràpida i accelerada de la inflació.

I és això el que un equip del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, amb el projecte BICEP2, un radiotelescopi situat al Pol Sud ha detectat: el subtil gir de la llum sobre ella mateixa causada per la inflació. Les seues dades també representen les primeres imatges de les ones gravitacionals, o ondulacions en l’espai-temps. Aquestes ones s’han descrit com els “primers tremolors del Big Bang.” Finalment, les dades confirmen una profunda connexió entre la mecànica quàntica i la relativitat general.

L’equip diu que ha eliminat totes les fonts d’error i contaminació possibles, ja que altres efectes com la pols galàctica pot donar un resultat similar. Els referrees de la revista científica on han enviat l’article tenen feina revisant l’article.

L’any passat es donaren a conéixer les dades de tres anys de la missió Planck. Ja en vaig parlar. Però no es parlà gens de la polarització. En teoria encara s’ho estan mirant. Alguna cosa no ha anat tal com pensaven perque encara no em sabem res. Una cosa és segura: se’ls ha escapat el premi Nobel.

Imatge: Sobre el fons de microones es veu el gir de la llum, revelant la inflació. De la web del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

 

El secret dels forats negres

Els misteris dels objectes més enigmàtics i que desperten més passions, els forats negres, van desvetlant-se poc a poc, a conseqüència d’un gran treball teòric i també per la posada a punt de nous instruments d’observació. El començament de les operacions d’ALMA, un conjunt de 66 antenes situades al desert d’Atacama a Xile, ha permés esbrinar l’interior d’un d’aquests monstres celestes.  Ivan Marti-Vidal, el jove astrofísic valencià que treballa en la Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Suècia, explica per a LEVANTE-EMV com el seu equip va assolir captar per primera vegada la «indigestió» d’un forat negre i el significat d’aquesta troballa, publicat en la revista «Astronomy & Astrophysics».


­Els forats negres són objectes extraordinaris. En els seus voltants, són capaços de generar una força de la gravetat tan intensa, que tot cos que s’acosta massa a ells no té escapatòria; no pot evitar ser destrossat i engolit. Després de dècades de minucioses observacions i detallats estudis, els astrònoms encara sabem molt poc sobre alguns apassionants fenòmens relacionats amb els forats negres.

Un d’aquests fenòmens és el que venim a cridar les «indigestions». Ocorren quan el forat negre és incapaç d’engolir-se tota la matèria que està entrant en el seu interior i, en lloc d’engolir-la, l’expel·leix cap a l’espai exterior amb unes velocitats i energies formidables; les més altes de l’Univers. El material expel·lit del forat negre forma enormes «dolls», de grandàries majors que tota una galàxia, que emeten potents ones de ràdio (el mateix tipus d’ones que usen les emissores de ràdio en la Terra o els nostres telèfons mòbils). Són aquestes ones de ràdio les quals podem captar des de la Terra amb els nostres «radiotelescopis».

Ara bé, fins a avui ha estat difícil presenciar una d’aquestes indigestions en el moment i lloc precisos que ocorren. Normalment, solament som capaços de veure el material expel·lit quan ja es troba molt lluny del forat negre; a diversos mesos-llum o fins i tot a anys-llum de distància. Açò es deu al fet que aquests dolls de matèria són «opacs» a les ones de ràdio, és a dir, són com densos murs, com gruixudes parets, que ens impedeixen veure a través d’ells i escodrinyar què hi ha en el seu interior. Aquesta opacitat es fa més i més alta com més prop ens anem del forat negre.

L’única forma de veure a través d’aquests murs és observar a freqüències molt altes; centenars de vegades més altes que les quals usen els nostres telèfons mòbils. A aquestes freqüències, els dolls es tornen transparents i ens deixen veure perfectament el que està ocorrent en el punt exacte on es produeix la indigestió; en la regió on el forat negre injecta la seua indigestió en el seu doll. No obstant això, observar a freqüències tan altes també té els seus inconvenients. A aquestes freqüències, i amb la tecnologia actual, encara no podem obtenir imatges d’alta resolució. Açò significa que quan rebem un senyal d’un forat negre a aquestes freqüències, les nostres imatges són massa borroses per a destriar si es deu a una indigestió, produïda en l’origen del doll, o si prové d’una regió molt llunyana del doll, fins i tot a dècades-llum de distància.

I ací és on entra el treball que acabem de publicar. Usant el telescopi ALMA (el més sensible del món a les freqüències més altes de ràdio) hem estat capaces de detectar un clar senyal d’un forat negre. Encara que la resolució de les nostres imatges tampoc és molt alta, hem aprofitat l’enorme sensibilitat d’ALMA per a fer un «truc» que ens ha permès localitzar el senyal, sense dubtes, com provinent de la regió on es produeixen les indigestions d’aqueix forat negre.

Bàsicament, hem observat el mateix senyal a freqüències molt distintes, el que ens ha permès estudiar l’opacitat de la regió d’on provenia aqueix misteriós senyal captada amb ALMA, i això ens ha permès concloure que el que estàvem veient era una indigestió «en directe», és a dir, just en el moment que el material estava entrant en el doll i començava a ser accelerat (per mecanismes encara desconeguts) fins a arribar a les velocitats més altes de l’Univers. Aquest treball haguera estat impossible de no ser per dues coses. La primera, l’existència d’aqueix formidable instrument, ALMA. La segona, l’existència d’un forat negre molt especial, PKS1830-211 (a uns 14.000 milions d’anys-llum de distància), la llum de la qual està sent desviada per una gran galàxia (a uns 7.000 milions d’anys-llum), que és capaç de produir dues imatges del forat negre. És a dir, des de la Terra som capaces de veure el mateix objecte, però repetit dues vegades en el cel. Aquest fenomen es coneix com «efecte lent gravitatòria».

Una d’aquestes imatges està, a més, «retardada en el temps 27 dies». És a dir, és com una «màquina del temps» que ens permet veure de nou qualsevol cosa que hàgem vist ocórrer prèviament en la primera imatge. Aquesta possibilitat va ser decisiva en el nostre treball, per a poder localitzar la «indigestió» sense dubtes, en la base mateixa del doll. Conèixer millor com es produeixen aquests fenòmens ens ajuda a entendre millor com funciona l’Univers. Els forats negres són els llocs amb condicions més extremes de tot l’Univers. Les energies i la curvatura de l’espai-temps generades en els seus voltants no poden, de cap manera, ser reproduïdes en els labroatorios de la Terra. Per tant, els forats negres són l’únic lloc on, de moment, podem estudiar com es comporta la Natura sota aqueixes condicions tan extremes.

I podem estar segurs que entendre millor tot açò (per al que el nostre treball sobre PKS1830-211 és un pas en la bona direcció) ens ajudarà, en un futur ja siga més proper o llunyà, en el desenvolupament de la nostra tecnologia i en l’avanç de la nostra civilització. Qui sap si els forats negres guardaran, per exemple, la clau del viatge a les estrelles!

Iván Martí Vidal, astrofísic, investigador principal.

A partir de El secreto de los agujeros negros, Iván Martí Vidal, Levante, 20 d’octubre 2013.


Imatges

Imatge: Entorn celeste de la galàxia PKS 1830-211. Al centre es veuen les dues imatges de la galàxia.

Imatge: Model del doll que ix del forat negre.

Vídeo: Animació del mètode d’observació de la distant galàxixa activa PKS 1830-211.  Aquest inusual objecte pateix l’efecte de lent gravitatòria produït per una galàxia més propera i apareix dividida en dues parts, tal com apreciem en les observacions d’ALMA. Crèdit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/I. Martí-Vidal/Nick Risinger (skysurvey.org) & NASA/ESA.

 

Observem els tres quàsars més brillants amb el nou radiotelescopi espacial rus

Un equip de científics del departament d’Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València participarà en l’observació de tres dels quàsars més brillants amb Radioastron, el radiotelescopi espacial rus de 10 metres posat en òrbita en juliol de 2011, i la combinació de tots els radiotelescopis terrestres de l’hemisferi Nord. El comité d’experts del radiotelescopi rus ha seleccionat aquest projecte, liderat per l’astrofísic Manel Perucho, com un dels destacats dins dels seus programes clau.Un quàsar és un tipus de galàxia llunyana amb un nucli actiu. Al seu centre s’hi troba un forat negre supermassiu, amb una massa de milions de masses solars. El gas i la pols present al seu voltant cau de manera espiral al forat negre i i en la seua caiguda forma una estructura toroidal (en forma de donut) al voltant de l’objecte massiu anomenat disc d’acreció. La interacció d’aquest material que cau amb l’intens camp magnètic del forat negre genera un parell de dolls perpendiculars al disc amb una velocitat pròxima a la velocitat de la llum. Per tant aquestes estructures s’han de tractar aplicant la teoria de la relativitat d’Einstein.

L’estudi que es realitzarà amb Radioastrom permetrà avançar en el coneixement de l’estructura interna d’aquests dolls o jets galàctics, els quals “són objectes molt potents que porten matèria i energia des del centre de les galàxies actives, on hi ha un forat negre supermassiu, fins a distàncies enormes, més enllà de la mateixa galàxia en què es formen”, segons afirma Perucho. En el projecte, completament finançat pel govern de Rússia, participen vint-i-sis científics que treballen en dotze institucions de set països.Radioastron té com objectiu l’observació d’aquests quàsars brillants per extraure’n informació precisa de la física dels dolls. La combinació de radiotelescopis permet obtindre una resolució espacial com si es disposara d’un radiotelescopi tan gran com la màxima distància entre els utilitzats. “Tenint en compte la participació d’un telescopi espacial, les observacions abastaran una precisió enorme en aquests objectes llunyans. Per a quàsars situats a milers de milions d’anys llum, el detall observat serà menor d’un any llum. Això és equivalent a observar una moneda a la Lluna”, assevera Perucho, qui participa en aquest projecte juntament amb altres investigadors del departament com ara Eduardo Ros, Petar Mimica i José María Martí.

Les observacions es produiran al llarg de la primavera de 2014, quan tots els radiotelescopis de l’hemisferi Nord i el radiotelescopi rus Radioastron apuntaran simultaniàment cap al seu objectiu durant unes hores. Durant aquest temps les antenes acumularan la llum que arriba dels quàsars per poder completar una imatge amb el major detall possible. Entre els objectius que observarà aquest radiotelescopi espacial es troben, a més dels quàsars, altres galàxies actives i els seus nuclis en què hi ha forats negres supermassius, regions de formació estel·lar i discos protoplanetaris, estels de neutrons o forats negres estel·lars.

Rellevància econòmica

Manel Perucho també destaca l’abast econòmic de la participació de la Universitat de València en Radioastrom. “Les observacions amb aquest instrument, juntament amb totes les antenes terrestres que es faran servir, tenen un impacte econòmic molt gran ja que el nostre grup podrà fer servir una infraestructura molt costosa -en aquest cas, resultat d’una inversió pública d’un altre país- amb un cost nul per a la nostra institució acadèmica”, argumenta l’astrònom.

Una de les línies d’investigació del Departament d’Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València és precisament la dels dolls extragalàctics relativistes, tant des d’un punt de vista teòric computacional com des d’una perspectiva observacional. Les simulacions numèriques proporcionen als astrònoms un laboratori per testar les teories sobre els processos físics que determinen l’evolució i les propietats dels dolls. Els efectes dels processos físics estudiats als ordinadors són contrastats després amb les observacions per tal de comprovar-ne la validesa i aplicabilitat a aquests objectes. L’estudi dels dolls no només és interessant en ell mateix com laboratori de física de plasmes relativistes, sinó que, a més poden tindre una influència cabdal en la pròpia evolució de la galàxia en què es formen.

Més informació:

Entrevista a Manel Perucho a Ràdio Universitat. Quàsars

http://www.asc.rssi.ru/radioastron/

http://www.asc.rssi.ru/radioastron/_files/bdescr2011_en.pdf

http://www.outerspacecentral.com/black_holes_page.html

Foto: Proves de funcionament de l’antena, de 10 m de diàmetre, a les instal·lacions de l’agència espacial russa, abans que aquest fóra posat en òrbita, el 18 de juliol de 2011.

 

Remirant la infantesa de l’Univers

La seu central de l’Agència Espacial Europea a Paris estava de gom a gom el passat dia 20 de març. Fins i tot es retransmetia en streaming a tot el món. La raó és que es donaven a conèixer les últimes dades obtingudes per la missió Planck sobre la radiació còsmica de fons i sobre les seues implicacions en el coneixement de la infantesa de l’Univers.L’interés dels europeus per cartografiar la primera llum que isqué lliure en l’Univers va començar els anys 90 amb la missió Cobras-Samba. Tanmateix els nord-americans es van avançar amb el satèl·lit Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), el 2003, que va augmentar la resolució del mapa de la radiació còsmica més antiga de l’Univers.

El projecte europeu es reconduí amb la missió Planck llançada el 2009, amb participació valenciana, amb l’objectiu d’augmentar la resolució de les mesures i confirmar o rebutjar algunes anomalies que s’havien detectat en la visió acceptada de l’Univers primitiu.

En els primers instants de l’Univers, després del Big Bang, a causa de l’alta temperatura, pressió i densitat, només hi havia una barreja de partícules, protons, electrons, fotons, etc…. No va ser fins que l’Univers es va expandir el suficient i la temperatura baixara fins uns 3000 K, quan els protons pogueren ajuntar-se amb els electrons per formar els primers àtoms d’hidrogen. Uns 380.000 anys després del principi, amb els primers àtoms creats, va ser llavors possible que els fotons de llum pogueren escapar-se sense lligaments i pogueren viatjar lliurement i omplir tot l’espai.

George F. Smoot i John C. Mather van guanyar el premi Nobel de Física l’any 2006 per detectar amb la sonda COBE, llençada el 1992, que aquesta radiació no és isòtropa i que pot ser una mica més o menys energètica depenent de la direcció d’on ve. Aquestes anisotropies de la radiació de fons serian les llavors per a la formació de les futures galàxies i cúmuls de galàxies. Podeu mirar l’apunt que vaig fer el 4 d’octubre del 2006 quan els van concedir el Nobel. Allí trobareu molt més detallada l’explicació de la implicació de les anisotropies sobre l’estructura del Univers. George F. Smoot mateix ens visità a finals del 2008 per inaugurar les activitats de l’Any Internacional de l’Astronomia en la Universitat de València.

A partir de la roda de premsa a Paris i sobretot de les desenes d’articles enviats simultàniament a la revista Astronomy and Astrophysics, els cosmòlegs estan entre decebuts i contents. Si per una banda els resultats donen a entendre que la teoria estàndard sobre l’origen i formació de l’Univers vigent fins ara no s’haurà de canviar i fins i tot s’ha reforçat, tampoc s’ha descobert cap fet espectacular que anime la recerca i la competència ferotge.

Com s’observa en la figura que publica el diari Le Figaro, comparant les tres missions que han estudiat la radiació còsmica de fons, la resolució angular ha augmentat força amb la missió Planck. Ara les anisotropies es poden veure amb molt més detall. Aquest mapa de variacions de temperatura és molt important ja té moltes implicacions en l’obtenció dels paràmetres fonamentals de l’Univers: velocitat d’expansió, edat, composició, etc…

La manera com s’obté aquesta informació es basa en la construcció de models matemàtics capaços reproduir la distribució de taques calentes i fredes del fons de microones. El truc és tractar de reproduir el mapa real amb una successió de mapes més senzills. Aquestes construccions matemàtiques són molt sensibles als paràmetres buscats i d’aquesta manera es poden trobar els valors que millor ajusten a les observacions obtingudes per Planck.

La conclusió d’aquest estudi és que el mapa de les anisotropies de temperatura de la radiació còsmica de fons que ens presenten els responsables de l’Agència Espacial Europea s’adiu millor amb una lleugera modificació d’alguns paràmetres fonamentals.

El ritme d’expansió de l’univers és ara de 67,3 (+/- 1,2) km/sec/Mpc, una mica menor que el que s’acceptava fins ara. Donada la relació de la velocitat d’expansió amb l’edat, l’Univers és ara un 100 milions d’anys més vell del que es pensava, arribant a 3.810 milions d’anys d’edat.

L’inventori còsmic del tipus de matèria present a l’Univers també ha canviat arran de les descobertes de la missió Planck. Amb les noves dades a la ma, es creu que l’Univers està composat per un 4,9% de matèria ordinària (estrelles, galàxies, sers vius…) un 26,8% de matèria fosca i “només” un 68,3% d’energia fosca. Sembla que estem de sort. La proporció de la matèria de la qual estem fets ha augmentat lleugerament.

Finalment s’ha confirmat que unes anomalies aparegudes en el mapa obtingut per WMAP i que es pensava que eren causades pels instruments han eixit també en els resultats de Planck dotat d’instruments més moderns i totalment diferents. Sembla que apareix una gran zona més calenta en la part inferior esquerra, massa gran per ser casual. De moment no té cap explicació i, ara mateix, els cosmòlegs es calfen el cap per traure-li el trellat dins de la teoria estàndar. Ara també podria ser un efecte causat pel mètode d’obtenció del mapa a partir de les dades dels detectors de la missió. Aquest procés de reducció de les dades, és, de fet, molt delicat..

Uns resultats brillants que confirmen la teoria vigent fins ara. De tota manera en continuarem parlant ja que les dades de la polarimetria de la radiació encara no s’ha publicat.

Foto 1: Mapa del fons de radiació còsmica de l’Univers. Planck, ESA, 2013.

Foto 2: Comparativa de les missions COBE, WMAP i Planck. Va augmentant la resolució. L’enfance de l’Univers vue par le satellite européen Planck, Le Figaro, 21 de març 2013.

Foto 3: La receta còsmica abans i després de Planck. Conexión casual.