{"id":160346,"date":"2014-09-13T17:20:27","date_gmt":"2014-09-13T20:20:27","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=160346"},"modified":"2017-04-10T16:55:27","modified_gmt":"2017-04-10T19:55:27","slug":"lupas-cosmicas-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/lupas-cosmicas-2\/","title":{"rendered":"Lupas c\u00f3smicas"},"content":{"rendered":"

\"058-061_LentesGavitacionais_223-01\"<\/a>F\u00edsicos de R\u00edo de Janeiro, junto a colegas del exterior, est\u00e1n aprendiendo a dominar el arte de utilizar un fen\u00f3meno especial que ocurre con la luz para entender la composici\u00f3n y la estructura del Universo a grandes escalas. Este fen\u00f3meno, al que se denomina lente gravitacional, funciona como una especie de lente de aumento gigantesca \u2012una lupa c\u00f3smica\u2012 y permite divisar objetos celestes que generalmente no ser\u00edan visibles por hallarse demasiado lejanos. Con la ayuda de las lentes gravitacionales, Mart\u00edn Makler, Bruno Moraes y Ald\u00e9e Charbonnier, del Centro Brasile\u00f1o de Investigaciones F\u00edsicas (CBPF), elaboraron un nuevo mapa de la materia oscura, uno de los componentes m\u00e1s abundantes y misteriosos del cosmos. \u201cSe trata del m\u00e1s extenso estudio de este tipo para un \u00e1rea contigua del cielo que se haya realizado con buena calidad de imagen\u201d, afirma Makler, coordinador de la participaci\u00f3n brasile\u00f1a en el proyecto, realizado en colaboraci\u00f3n con investigadores europeos, canadienses y chinos.<\/p>\n

Los investigadores utilizaron un telescopio emplazado en Haw\u00e1i para atisbar inicialmente 16 millones de estrellas y galaxias en una banda del ecuador celeste, una zona del espacio bastante estudiada porque resulta visible tanto desde el hemisferio norte como desde el hemisferio sur de la Tierra. Con base en datos de casi 3 millones de objetos de los cuales obtuvieron minuciosas informaciones, generaron un mapa bidimensional de la distribuci\u00f3n de la materia oscura en una faja del ecuador celeste ubicada a unos 7 mil millones de a\u00f1os luz de la Tierra. La cantidad de materia oscura hallada en las galaxias de esa regi\u00f3n del cielo es entre cinco y seis veces m\u00e1s abundante que la materia normal, de la que se componen las estrellas, los planetas y los seres vivos. \u201cAlrededor del 80% de la materia en esas estructuras que funcionan como una lente gravitatoria es materia oscura\u201d, explica Makler. Ese porcentaje es consistente con el observado en otros an\u00e1lisis del Universo a gran escala.<\/p>\n

Seg\u00fan los cient\u00edficos, ese resultado es compatible con lo previsto en el modelo m\u00e1s aceptado actualmente para explicar el comportamiento del Universo desde el Big Bang, hace 13.800 millones de a\u00f1os, hasta los d\u00edas actuales: el Lambda Cold Dark Matter<\/em>, o Lambda CDM. Dicho modelo propone que algo menos del 70% de todo (energ\u00eda y materia) lo que compone al Universo corresponde a la denominada energ\u00eda oscura, una forma desconocida de energ\u00eda que parece hallarse latente en el espacio vac\u00edo. Alrededor de un cuarto del cosmos estar\u00eda compuesto por materia oscura, formada por part\u00edculas que no emiten ni absorben luz, y el 5% restante por la materia normal.<\/p>\n

\u201cPuede que no parezca gran cosa corroborar el modelo aceptado actualmente como patr\u00f3n\u201d, dice Makler, \u201cpero se debe tener en cuenta que ese constituye un preludio de lo que est\u00e1 por venir, puesto que nuevos proyectos examinar\u00e1n \u00e1reas mucho mayores del firmamento con una calidad de imagen muy similar a la nuestra\u201d. El investigador del CBPF comenta que, para la banda de cielo mapeada ahora, hac\u00eda falta un relevamiento con alta resoluci\u00f3n que permitiera entrever los detalles. \u201cEso fue lo que decidimos hacer: el mayor estudio de un \u00e1rea contigua de la b\u00f3veda celeste con esa resoluci\u00f3n\u201d, relata.<\/p>\n

\"058-061_LentesGavitacionais_223-02\"<\/a>Desde el punto de vista t\u00e9cnico, fue un desaf\u00edo considerable. Al no interactuar con la luz, sino tan s\u00f3lo con la materia com\u00fan por medio de la gravedad, la presencia de la materia oscura se calcul\u00f3 mediante la distorsi\u00f3n causada en la trayectoria de la luz de galaxias distantes, el mencionado efecto de lente gravitacional, que puede variar de intensidad de acuerdo con la distribuci\u00f3n de masa entre las galaxias que sufren dicho efecto y los observadores en la Tierra.<\/p>\n

Relatividad
\n<\/strong>Las lentes gravitacionales son algunos de los diversos efectos previstos por la teor\u00eda de la relatividad general, formulada por el f\u00edsico alem\u00e1n Albert Einstein (1879-1955). Einstein modific\u00f3 la forma de comprender la gravedad al demostrar que el espacio y el tiempo son maleables, especialmente bajo el efecto de objetos con gran masa, tales como estrellas, galaxias o conglomerados gal\u00e1cticos. Siglos antes, Isaac Newton hab\u00eda explicado a la gravedad como una fuerza de atracci\u00f3n que un cuerpo con cierta masa ejerce sobre otro. Con base en las ideas de Newton, lo que se entiende como atracci\u00f3n gravitatoria y, por ejemplo, provoca que la Tierra gire en torno al Sol, a partir de Einstein pasa a comprenderse simplemente como el resultado de la curvatura del espacio generada por la masa solar, como si la estrella fuera una bola de boliche colocada encima de un colch\u00f3n. Si el espacio se distorsiona por el efecto de objetos cuya masa es muy elevada, eso significa que la luz tambi\u00e9n puede curvarse al atravesar por esa zona del espacio. Una de las consecuencias de esa alteraci\u00f3n en la trayectoria de la luz al atravesar esa regi\u00f3n consiste en que la imagen de un objeto m\u00e1s lejano puede amplificarse (observe la infograf\u00eda<\/em><\/a>).<\/p>\n

En la pr\u00e1ctica, podr\u00edan ocurrir cosas bastante m\u00e1s complejas. \u201cLa imagen tambi\u00e9n podr\u00eda duplicarse, estirarse y distorsionarse, entre otros fen\u00f3menos\u201d, explica el f\u00edsico Miguel Quartin, de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), quien viene utilizando el efecto de la lente gravitatoria para el estudio de las supernovas, explosiones estelares que se encuentran entre los principales \u201cinstrumentos\u201d utilizados para medir la expansi\u00f3n acelerada del Universo.<\/p>\n

Las lentes gravitacionales pueden incluso presentar intensidades diferentes, siendo fuertes o d\u00e9biles. La versi\u00f3n fuerte del fen\u00f3meno, en el cual aparece, por ejemplo, una fuerte distorsi\u00f3n y amplificaci\u00f3n de la imagen, s\u00f3lo ocurre si el objeto que funciona como lente posee una masa muy elevada y en el caso en que se produzca un alineamiento muy preciso entre dicho objeto, el observador en la Tierra y la fuente lum\u00ednica (la galaxia m\u00e1s lejana cuya forma se ve distorsionada). En tanto, en la versi\u00f3n d\u00e9bil es necesario tener en cuenta distorsiones bastante m\u00e1s leves, generadas por la sumatoria de la influencia gravitatoria de objetos situados en torno a la regi\u00f3n que se observa. \u201cEn ese caso, la distorsi\u00f3n puede ser muy sutil\u201d, dice Makler, del CBPF.<\/p>\n

As\u00ed como los efectos de las lentes gravitatorias estudiadas por los f\u00edsicos del CBPF representan una promesa de disminuci\u00f3n de algo de esa aura de misterio en torno de la materia oscura, los estudios efectuados en la UFRJ por el equipo de Miguel Quartin est\u00e1n relacionados m\u00e1s directamente con un componente del cosmos a\u00fan m\u00e1s enigm\u00e1tico: la energ\u00eda oscura. Una de las principales herramientas utilizadas para medir la intensidad de la energ\u00eda oscura, que funciona como una especie de antigravedad, repeliendo a los objetos y provocando que el Universo se expanda en forma acelerada, son las supernovas del tipo Ia (1a).<\/p>\n

El brillo de mil soles
\n<\/strong>En la UFRJ, Quartin, Tiago Castro y Valerio Marra, con la colaboraci\u00f3n de un investigador de Alemania, revelaron recientemente que se debe tener en cuenta el efecto de las lentes gravitacionales para el estudio de esas supernovas.<\/p>\n

Si bien surgen de los despojos de estrellas de peque\u00f1o porte \u2012las enanas blancas, probable destino del Sol, de aqu\u00ed a 7 mil millones de a\u00f1os\u2012, las supernovas liberan cantidades prodigiosas de energ\u00eda. El brillo deslumbrante emitido durante la explosi\u00f3n de una supernova funciona como una excelente candela est\u00e1ndar y vale como una especie de se\u00f1alador c\u00f3smico. Esto sucede porque las supernovas Ia emiten un brillo de una intensidad conocida y estable. Adem\u00e1s, se sabe que la intensidad aparente de una fuente luminosa disminuye a medida que aumenta la distancia existente entre ella y el observador. En realidad, la intensidad aparente de una fuente lum\u00ednica disminuye proporcionalmente al inverso del cuadrado de la distancia entre la luz y quien la percibe. Al mapear la presencia de ese tipo de supernova en el Universo exterior, es como si los astr\u00f3nomos estuvieran contemplando una hilera de postes de luz a lo largo de una avenida, donde las luces m\u00e1s d\u00e9biles indican los puntos m\u00e1s distantes.<\/p>\n

Sin embargo, en el caso del cosmos, tambi\u00e9n existe el hecho de que esa carretera se est\u00e1 estirando. Eso es algo que queda claro cuando se tiene en cuenta otro fen\u00f3meno, el denominado desv\u00edo hacia el rojo, que es el equivalente \u00f3ptico de la distorsi\u00f3n del sonido de una sirena cuando una ambulancia se est\u00e1 alejando velozmente de alguien. As\u00ed como las ondas sonoras se distorsionan con el movimiento, las ondas lum\u00ednicas emitidas por una estrella que se est\u00e1 alejando de la Tierra tambi\u00e9n sufren una alteraci\u00f3n en su longitud desde la perspectiva del observador, tendiendo hacia el rojo. La comparaci\u00f3n entre la distancia calculada mediante las candelas est\u00e1ndar y el desv\u00edo hacia el rojo constituye uno de los principales indicios de que el Universo se est\u00e1 expandiendo en forma acelerada, a expensas de la energ\u00eda oscura.<\/p>\n

No obstante, Quartin recuerda que esa regla aparentemente sencilla para calcular la intensidad de la luz de las supernovas raramente resulta suficiente para que esos objetos funcionen como buenos par\u00e1metros de la expansi\u00f3n c\u00f3smica. Los problemas que interfieren en la intensidad observada en las supernovas van desde cosas prosaicas, tales como nubes de polvo interestelar entre la supernova y la Tierra, que provocan que el objeto parezca menos brillante de lo que en realidad es, hasta distorsiones en la intensidad de la luz causadas por las lentes gravitatorias.<\/p>\n

En trabajos recientes, Quartin y sus colegas se valieron de modelos de distribuci\u00f3n de la materia en el cosmos para corregir la interferencia suscitada por esos fen\u00f3menos, entre ellos, las lentes gravitatorias y la luz emitida por las supernovas. \u201cLa idea tambi\u00e9n fue dar un paso m\u00e1s all\u00e1 y evaluar si, por medio de las supernovas y las lentes gravitacionales, se podr\u00eda entender algo m\u00e1s acerca de la estructura del Universo y al respecto de c\u00f3mo se distribuye la materia en el mismo\u201d, dice Quartin.<\/p>\n

Al aplicar esa proposici\u00f3n en el caso de casi 700 supernovas Ia \u2012algunas de las cuales emitieron la luz registrada ahora, hace casi 8 mil millones de a\u00f1os\u2012, el equipo de la UFRJ comprob\u00f3 que eso es efectivamente posible. \u201cSe trata del primer resultado obtenido con una nueva t\u00e9cnica, que cincide con lo que se sabe a partir de otros m\u00e9todos\u201d, dice Quartin. \u201cLo importante, es que a la hora de la verdad, la t\u00e9cnica aprob\u00f3 el examen\u201d.<\/p>\n

Quartin resalta que, en los pr\u00f3ximos 10 a\u00f1os, en lugar de 700 supernovas, se dispondr\u00e1 de los datos de unas 100 mil para ese tipo de c\u00e1lculos. Entonces s\u00ed ser\u00e1 posible alcanzar niveles elevados de precisi\u00f3n y determinar si las informaciones derivadas de esta metodolog\u00eda alteran lo que se conoce sobre la materia y la energ\u00eda oscura. \u201cSi esas metodolog\u00edas coinciden, perfecto; si no, ser\u00e1 porque alguna de las hip\u00f3tesis est\u00e1 errada y se lograr\u00e1 determinar dicha inconsistencia al analizar el mismo fen\u00f3meno con t\u00e9cnicas diferentes\u201d, explica. \u201cAs\u00ed es como avanza la ciencia\u201d. Se espera que los progresos de ese tipo aporten indicios sobre la naturaleza de esos dos componentes del cosmos, que, por ahora, s\u00f3lo pueden investigarse bas\u00e1ndose en los efectos que ellos producen.<\/p>\n

Art\u00edculos cient\u00edficos
\n<\/em>SHAN, H. et al<\/em>. Weak lensing mass map and peak statistics in Canada-France-Hawaii Telescope Stripe 82 survey<\/a>. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/strong>. v. 442. jun. 2014.
\nLI, R. et al<\/em>. First galaxy-galaxy lensing measurement of satellite halo mass in the CFHT Stripe 82 Survey.<\/a> Monthly Notices of the Royal Astronomical Society<\/strong>. v. 437. ene. 2014.
\nMARRA, V.; QUARTIN, M.; AMENDOLA, L. Accurate weak lensing of standard candles. I. Flexible cosmological fits<\/a>. Physical Review D<\/strong>. 5 sept. 2013.
\nQUARTIN, M.; MARRA, V.; AMENDOLA, L. Accurate weak lensing of standard candles. II. Measuring 8\u00a0with supernovae<\/a>. Physical Review D<\/strong>. 28 ene. 2014.
\nCASTRO, T.; QUARTIN, M. First measurement of 8 using supernova magnitudes only<\/a>. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters<\/strong>. 10 jul. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigan la distribuci\u00f3n de la materia y la energ\u00eda en el Universo","protected":false},"author":40,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[274],"coauthors":[139],"class_list":["post-160346","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-astronomia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160346","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/40"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=160346"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160346\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=160346"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=160346"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=160346"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=160346"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}