ESO/M. Kornmesser

Un equipo de astrónomos europeos logró descubrir y estudiar el cuásar más distante encontrado hasta ahora gracias a observaciones realizadas con el telescopio VLT de la organización Observatorio Europeo Austral, ESO, en Cerro Paranal, Chile, y otros telescopios. Este faro brillante, alimentado por un agujero negro que posee dos mil millones de veces la masa del Sol, es indiscutiblemente el objeto más luminoso descubierto hasta ahora en el Universo primordial. Estos resultados aparecerán en la edición del 30 de junio de 2011 de la revista Nature.

“Este cuásar es una evidencia vital del Universo primordial. Es un objeto muy raro que nos ayudará a entender cómo crecieron los agujeros negros súpermasivos unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang”, dice Stephen Warren, líder del equipo que realizó el estudio.

Se cree que los cuásares son galaxias distantes muy luminosas, alimentadas por un agujero negro súpermasivo en su centro. Su brillo los convierte en poderosos faros que pueden ayudar a investigar la época en que se formaron las primeras estrellas y galaxias. El cuásar recién descubierto está tan distante que su luz es una evidencia de la última etapa de la era de reionización.

El objeto recién descubierto, llamado ULAS J1120+0641, es visto como era tan sólo 770 millones de años después del Big Bang (desplazamiento al rojo de 7,1). Su luz tardó 12900 millones de años en alcanzarnos.

Si bien se ha podido confirmar la existencia de objetos aún más distantes (como un estallido de rayos gamma con desplazamiento al rojo de 8,2 y una galaxia con desplazamiento al rojo de 8,6), el cuásar recién descubierto es cientos de veces más brillante que éstos. Entre los objetos que son lo suficientemente brillantes como para ser estudiados en detalle, este es ampliamente el más distante.

El siguiente cuásar más distante es visto como era 870 millones de años después del Big Bang (desplazamiento al rojo de 6,4). Objetos similares que se encuentran más distantes no pueden ser detectados mediante relevamientos del cielo en luz visible debido a que su luz, estirada por la expansión del Universo, se ha desplazado casi por completo hacia la parte infrarroja del espectro al momento de llegar a la Tierra. El proyecto europeo de Rastreo en Infrarrojo del Cielo Profundo UKIRT (UKIDSS por su sigla en inglés), que utiliza de manera permanente el telescopio infrarrojo del Reino Unido en Hawaii, fue diseñado para resolver este problema. El quipo de astrónomos se sumergió en los millones de objetos de la base de datos de UKIDSS en busca de los preciados cuásares distantes.

“Tardamos 5 años en encontrar este objeto”, explica Bram Venemans, uno de los autores del estudio. “Estábamos buscando un cuásar con desplazamiento al rojo mayor a 6,5. Encontrar uno que está incluso más lejos, con un desplazamiento al rojo mayor a 7, fue una excitante sorpresa. Al permitirnos mirar en profundidad la era de reionización, este cuásar representa una oportunidad única para explorar una ventana de 100 millones de años en la historia del cosmos que hasta ahora no estaba a nuestro alcance”.

La distancia del cuásar fue determinada gracias a observaciones realizadas con el instrumento FORS2 del telescopio VLT de ESO, en Cerro Paranal, en la Región de Antofagasta en Chile, y con instrumentos del telescopio Gemini Norte. Gracias a que se trata de un cuásar comparativamente brillante, fue posible tomar un espectro del objeto, es decir, descomponer su luz en los diferentes colores que la conforman. Esta técnica permitió a los astrónomos descubrir bastante acerca del cuásar.

Las observaciones mostraron que la masa del agujero negro, situado en el centro de ULAS J1120+0641, equivale a dos mil millones de veces la masa del Sol. Una masa tan grande es difícil de explicar en una etapa tan temprana después del Big Bang. Las actuales teorías sobre el crecimiento de agujeros negros súpermasivos predicen un lento incremento de la masa a medida que el compacto objeto atrae materia desde sus alrededores.

“Creemos que sólo hay unos 100 cuásares brillantes con desplazamiento al rojo superior a 7 en todo el cielo”, concluye Daniel Mortlock, autor principal del estudio. “Encontrar este objeto implicó una búsqueda minuciosa, pero valió la pena el esfuerzo para poder develar algunos de los misterios del Universo primitivo”.

Este estudio se publica en la edición del 30 de junio de 2011 de la revista Nature.

El equipo está integrado por Daniel J. Mortlock (Imperial College London, Reino Unido), Stephen J. Warren (Imperial College London), Bram P. Venemans (ESO, Garching, Alemania), Mitesh Patel (Imperial College London), Paul C. Hewett (Institute of Astronomy, Cambridge, Reino Unido), Richard G. McMahon ((Institute of Astronomy), Chris Simpson (Liverpool John Moores University, Reino Unidio), Tom Theuns (Institute for Computational Cosmology, Durham, Reino Unido y University of Antwerp, Bélgica), Eduardo A. Gonzáles-Solares ((Institute of Astronomy), Andy Adamson (Joint Astronomy Centre, Hilo, Estados Unidos), Simon Dye (Centre for Astronomy and Particle Theory, Nottingham, Reino Unido), Nigel C. Hambly (Institute for Astronomy, Edinburgh, Reino Unido), Paul Hirst (Gemini Observatory, Hilo, Estados Unidos), Mike J. Irwin ((Institute of Astronomy), Ernst Kuiper (Leiden Observatory, Holanda), Andy Lawrence (Institute for Astronomy, Edinburgh, Reino Unido), Huub J. A. Röttgering (Leiden Observatory, Holanda).

Más información en:

http://www.eso.org/public/news/eso1122/

Courbin, Meylan, Djorgovski, et al., EPFL/ Caltech/ WMKO

Los astrónomos del Instituto  Tecnológico de California (Caltech) y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han descubierto el primer caso conocido de una galaxia distante magnificada por un cuásar que actúa como lente gravitacional. El descubrimiento, basado en parte en observaciones realizadas en el Observatorio WM Keck, en Mauna Kea, está siendo publicado el 16 de julio de 2010, en la revista Astronomy & Astrophysics.

Los cuásares, que son objetos luminosos extraordinarios del Universo distante, se cree que son alimentados por agujeros negros en los núcleos de las galaxias. Un cuásar único podría ser mil veces más brillante que una galaxia entera de cien mil millones de estrellas, lo que hace que los estudios de sus galaxias anfitrionas sean extremadamente difíciles. La importancia del descubrimiento, dicen los investigadores, es que proporciona una nueva manera de entender estas galaxias anfitrionas.

“Es un poco como fijar la mirada en los faros de los coches brillantes y tratar de discernir el color de sus bordes”, dice Frédéric Courbin, de la EPFL, autor principal del artículo. Usando lentes gravitacionales, dice, “ahora podemos medir las masas de las galaxias anfitrionas de estos cuásares y superar esta dificultad”.

Según la teoría general de la relatividad de Einstein, si una masa grande (como una galaxia grande o un cúmulo de galaxias) se coloca a lo largo de la línea de visión de una galaxia distante, la parte de la luz que proviene de la galaxia será dividida. Debido a esto, un observador en la Tierra verá dos o más imágenes próximas de la galaxia de fondo, ahora magnificada.

La primera lente gravitacional se descubrió en 1979, y produjo una imagen de un cuásar distante que estaba aumentada y dividida por una galaxia de primer plano. Cientos de casos de cuásares con lentes gravitacionales son ahora conocidos. Pero, hasta el trabajo actual, el proceso inverso - una galaxia de fondo siendo aumentada por la galaxia masiva de un cuásar en primer plano-no había sido detectada.

El uso de lentes gravitacionales para medir las masas de las galaxias distantes con independencia de su brillo fue sugerido, en 1936, por el astrofísico Fritz Zwicky, de Caltech, y la técnica se ha utilizado eficazmente para este fin en los últimos años. Hasta ahora, nunca había sido aplicado para medir las masas de las anfitrionas de los cuásares en sí mismas.

Para encontrar la lente cósmica, los astrónomos buscaron en una gran base de datos de espectros de cuásares obtenidos por el Relevamiento Digital del Cielo Sloan, SDSS, para seleccionar los candidatos para “revertir” la lente gravitatoria cuásar-galaxia. Las observaciones de seguimiento del mejor candidato,  SDSS J0013+1523, que se encuentra a alrededor de 1.600 millones de años luz de distancia, utilizando el telescopio del Observatorio WM Keck de 10 metros, confirmó que el cuásar está efectivamente  aumentando una galaxia distante, que se encuentra a alrededor de 7.500 millones de años luz de distancia.

“Estamos encantados de ver que esta idea realmente funciona”, dice Georges Meylan, profesor de física y líder del equipo de la EPFL. “Este descubrimiento demuestra la utilidad continua de la  lente gravitatoria como una herramienta astrofísica”.

“Los cuásares son las sondas valiosas de la formación de galaxias y su evolución”, dice el profesor de astronomía George S. Djorgovski, líder del equipo de Caltech. Además, añade, “el descubrimiento de más de  estos sistemas nos ayudará a entender mejor la relación entre los cuásares y las galaxias que los contienen, y su coevolución”.

Otros coautores del artículo en Astronomy & Astrophysics, intitulado “First case of strong gravitational lensing by a QSO: SDSS J0013+1523 at z = 0.120″, son Malte Tewes y François Rerat del EPFL, Ashish Mahabal de Caltech, y Dominique Sluse de la Instituto de Investigación Astronómica en Heidelberg, Alemania. El trabajo realizado en Caltech fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Ajax.

Más información en:

http://media.caltech.edu/

SDSS

Un equipo internacional de científicos, liderados por el Profesor Distinguido de la Universidad Estatal de Pensilvania Donald Schneider, ha anunciado la finalización de un censo masivo en el que han identificado los cuásares de un cuarto del cielo. El trabajo del equipo es parte del Relevamiento Digital del Cielo Sloan (SDSS), un esfuerzo de investigación y descubrimiento de casi una década de duración usando un telescopio de 2,5 metros, situado en el Observatorio Apache Point, en Nuevo México, Estados Unidos. El catálogo completo de cuásares, que se publicará en la edición de junio de 2010 de la revista Astronomical Journal, incluye 105.783 cuásares, más del 96 por ciento de los cuales fueron descubiertos por el SDSS.

“Los cuásares son cientos de veces más luminosos que toda nuestra galaxia, aunque generan esta tremenda energía en regiones similares, en escala, a la del Sistema Solar”, dice Schneider. “La mejor explicación de este extraordinario fenómeno es que estamos siendo testigos de la energía luminosa emitida por el material que cae a los agujeros negros con masas de cientos de millones de veces, o incluso miles de millones de veces, la del Sol”.

James Gunn, Profesor de la cátedra Eugene Higgins de astronomía en la Universidad de Princeton, ha trabajado desde el inicio del proyecto SDSS como científico del proyecto. El SDSS ha obtenido imágenes del cielo e información espectroscópica detallada de aproximadamente un millón de objetos. “Nuestro objetivo original era determinar las distancias a un millón de galaxias y 100.000 cuásares”, dice Gunn. “Esto se vio como un objetivo extremadamente ambicioso dado que en la época en la que estábamos diseñando el estudio, se habían identificado menos de 6000 cuásares. Estamos encantados de haber sido capaces de superar nuestros objetivos tanto en galaxias como en cuásares”. El Presidente Obama galardonó a Gunn con la Medalla Nacional de las Ciencias, en octubre de 2009, en reconocimiento a su liderazgo del SDSS.

Varios científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania realizaron contribuciones clave al esfuerzo de SDSS con los cuásares. El diseño del método usado para seleccionar los cuásares fue liderado por el becario posdoctoral de la Universidad Estatal de Pensilvania Gordon Richards (ahora profesor asociado en la Universidad de Drexel). “Este conjunto de cuásares será de gran uso para la comunidad científica”, dice Richards. “Además del propio censo, el relevamiento de cuásares ha realizado un número de descubrimientos clave, incluyendo el hallazgo de la mayor parte de objetos lejanos conocidos en el Universo y de un número de lentes gravitatorias”.

Mientras estaba en la Universidad Estatal de Pensilvania, Richards, junto con el estudiante graduado Michael Weinstein (ahora en Connecticut College), usó las primeras observaciones de SDSS para desarrollar una técnica de medida de distancias a los cuásares basada únicamente en los colores de las imágenes de SDSS. Esta técnica ha llevado a la capacidad de identificar más de 1 millón de candidatos a cuásares altamente probables, en los archivos de datos del SDSS.

Niel Brandt, Profesor Distinguido de Astronomía y Astrofísica, el investigador senior asociado Daniel Vanden Berk (ahora profesor asociado en St. Vincent College), y el becario posdoctoral Nicholas Ross (ahora becario posdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley) también han sido miembros del equipo de cuásares del SDSS en la Universidad Estatal de Pensilvania. “El relevamiento de cuásares requirió la contribución de decenas de científicos de todo el mundo”, dice Vanden Berk. “Hubo que analizar terabytes de información de imágenes para identificar los candidatos a cuásares, y tuvimos que observar los candidatos con espectrógrafos para determinar si eran cuásares o no”.

El artículo del Astronomical Journal, intitulado “The Sloan Digital Sky Survey Quasar Catalog. V. Seventh Data Release” está on-line en http://iopscience.iop.org/1538-3881/139/6/2360. El telescopio SDSS de propósitos especiales está ahora implicado en un número de estudios astronómicos que continuarán hasta 2014, variando desde el descubrimiento de nuevos planetas hasta el mapeo de las estructuras a gran escala del Universo.

Más información en:

http://live.psu.edu/

CIW

Los astrónomos han encontrado la primera evidencia clara de un cuásar binario dentro de un par de galaxias fusionándose activamente. Los cuásares son los núcleos muy brillantes de las galaxias circundando agujeros negros súper masivos, y los cuásares binarios son pares de cuásares unidos por la gravedad. Los cuásares binarios, como los otros cuásares, se cree que son el producto de la fusión de galaxias. Hasta ahora, sin embargo, los cuásares binarios no se habían observado en las galaxias que están inequívocamente en el acto de fusión. Pero las imágenes de un nuevo cuásar binario obtenidas por el telescopio Magallanes de la Institución Carnegie, en Chile, muestran dos galaxias distintas con “colas” producidas por las fuerzas de marea de su mutua atracción gravitatoria.

“Éste es realmente el primer caso en que se ven dos galaxias separadas, ambas con sendos cuásares, que están claramente interactuando”, explica el astrónomo de Carnegie John Mulchaey, que hizo observaciones cruciales para la comprensión de la fusión de galaxias.

La mayoría, si no todas, de las grandes galaxias, como nuestra galaxia, la Vía Láctea, alberga un agujero negro supermasivo en sus centros. Dado que las galaxias interactúan regularmente y se fusionan, los astrónomos han supuesto que los agujeros negro supermasivos binarios han sido comunes en el Universo, especialmente durante el comienzo de su historia. Los agujeros negros sólo pueden ser detectados como cuásares cuando están en activa acreción de materia, un proceso que libera grandes cantidades de energía. La teoría líder es que las fusiones de galaxias disparan la acreción, creando cuásares en ambas galaxias. Como la mayoría de estas fusiones han sucedido en el pasado lejano, los cuásares binarios y sus galaxias asociadas están muy lejos y por lo tanto son difíciles de resolver para la mayoría de los telescopios.

El cuásar binario, denominado SDSS J1254 0846, fue inicialmente detectado por el Sloan Digital Sky Survey, un relevamiento astronómico a gran escala de más de 120.000 galaxias y cuásares. Nuevas observaciones de Paul Green, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano y colegas, a través del observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, y los telescopios del Observatorio Nacional de Kitt Peak ,en Arizona, y del Observatorio Palomar, en California, indican que el objeto era probablemente un cuásar binario en medio de una la fusión de galaxias. Mulchaey de Carnegie entonces usó el telescopio Baade-Magallanes de 6,5 metros del observatorio de Las Campanas, en Chile, para obtener imágenes más profundas y la espectroscopia más detallada de las galaxias fusionándose.

“Sólo porque se ven dos galaxias que están cerca una de la otra en el cielo no significa que se están fusionando”, dice Mulchaey. “Pero a partir de las imágenes de Magallanes, en realidad pudimos ver colas de marea, una de cada galaxia, lo que sugiere que las galaxias se encuentran, de hecho, en interacción y están en proceso de fusión”.

Thomas Cox, ahora en los Observatorios Carnegie, corroboró esta conclusión utilizando simulaciones por computadora de las galaxias fusionándose. Cuando las galaxias del modelo de Cox se fusionaron, mostraron características muy similares a lo que Mulchaey observó en las imágenes de Magallanes. “El modelo comprueba el origen por fusión de este sistema binario de cuásares”, dice. “Esto también sugiere que este tipo de interacción entre galaxias es un componente clave para el crecimiento de un agujero negro y la producción de los cuásares en todo nuestro Universo”.

Más información en:

http://www.ciw.edu/

NRAO/ AUI/ NSF

Astrónomos reunirán la mayor colección de radiotelescopios hasta ahora ensamblada para trabajar como una sola herramienta  de observación, en un proyecto que apunta a mejorar la precisión el marco de referencia que los científicos usan para medir posiciones en el cielo. El conjunto de base muy extensa  VLBA, de la Fundación Nacional de Ciencias, será una parte clave del proyecto, el cual está coordinado por el Servicio Internacional de Geodesia y Astrometría VLBI.

Durante 24 horas, comenzando el miércoles 18 de noviembre de 2009 y terminando el jueves 19, 35 radiotelescopios situados en siete continentes observarán 243 cuasares distantes.  Los cuasares, galaxias con agujeros negros supermasivos en sus centros, son profusos emisores de radioondas y, también, son tan distantes que, a pesar de sus movimientos reales en el espacio, vistos desde la Tierra parecen estacionarios. Esta ausencia de movimiento aparente hace de ellos mojones celestes  ideales para anclar un sistema de red, similar al de la latitud y longitud terrestres, utilizado para marcar las posiciones de los objetos celestes.

Los datos desde los radio telescopios se combinarán para hacer que trabajen en conjunto como un sistema capaz de medir posiciones celestes con precisión extremadamente alta. La técnica usada, llamada interferometría de base muy extensa (VLBI), ha sido usada por décadas por astrónomos e investigadores geodésicos. No obstante, ninguna observación previa relacionada con la medición de posiciones  ha usado muchos radiotelescopios o ha observado muchos objetos en una sola sesión. El récord previo fue una observación con 23 telescopios.

En un encuentro en Brasil, en agosto de 2009, la Unión Astronómica Internacional adoptó un nuevo marco de referencia para las posiciones celestes que comenzará a usarse el 1 de enero de 2010. Este nuevo marco de referencia usa una serie de 295 cuasares para definir posiciones, parecidos a los puntos de referencia de un agrimensor en una subdivisión suburbana. Debido a que aun con 35 radiotelescopios alrededor del mundo, hay algunos huecos en la cobertura del cielo, las próximas observaciones apuntarán a 243 de los 295.

Observando así muchos cuasares en una sola sesión de observación, se podrán evitar los problemas relacionados con el enlace entre las  posiciones de una sesión de observación y la otra, dicen los astrónomos. El resultado será una grilla de referencia más sólida y precisa. Participarán telescopios en Asia, Australia, Europa, Norteamérica, Sudamérica, la Antártida y  el Pacífico.

Perfeccionar la grilla de posiciones celestes permitirá a los astrónomos mejorar la precisión de las posiciones y medir los movimientos de los objetos en el cielo. A medida que los astrónomos aumenten el estudio de los objetos usando la observación con múltiples telescopios, en diferentes longitudes de onda, tales como la luz visible, radio, infrarrojo, etc., la grilla de posiciones mejorada permitirá más precisión para solaparse sobre las diferentes imágenes.

El marco de referencia celeste mejorado también reforzará un marco de referencia terrestre usado para las mediciones de los radiotelescopios que contribuyen a la investigación geofísica. Las precisas mediciones geodésicas ayudan a los geofísicos a entender fenómenos tales como la tectónica de placas, las mareas terrestres y los procesos que afectan a la orientación de nuestro planeta en el espacio.

El VLBA es un sistema de radiotelescopios del ancho de un continente con 10.240 toneladas en antenas de platos, extendiéndose desde Hawai hasta las Islas Vírgenes. Operado desde el Centro de Operaciones Científicas Pete V. Domenici del Observatorio Nacional de Radio Astronomía en Socorro, Nuevo México, el VLBA ofrece el mayor poder de resolución, o habilidad para ver detalles finos, de cualquier telescopio astronómico.

La observación con múltiples telescopios será acompañada por actividades de alcance público para celebrar el Año Internacional de la Astronomía. Una página web pública dedicada a la observación será organizada por el Observatorio Bordeaux, y algunos de los telescopios participantes tendrá cámaras web disponibles.

Más información en:

http://www.nrao.edu/

T. Goto, U. Hawaii

El astrónomo Dr. Tomotsugu Goto, de la Universidad de Hawai, y sus colegas, han descubierto una galaxia gigante que rodea al agujero negro más distante nunca antes encontrado. La galaxia que está a 12.800 millones de años luz de la Tierra, es tan grande como la Vía Láctea y alberga un agujero negro supermasivo que contiene, al menos, mil millones de veces más materia que el Sol.

El Dr. Goto declaró, “Es sorprendente que una galaxia gigante tal existiese cuando el Universo tenía sólo un dieciseisavo de su edad actual y que albergase un agujero negro mil millones de veces más masivo que el Sol. La galaxia y el agujero negro deben haberse formado muy rápidamente en el Universo temprano”.

El conocimiento de las galaxias anfitrionas de agujeros negros es importante para comprender el misterio de larga data de cómo las galaxias y los agujeros negros han evolucionado juntos. Hasta ahora, el estudio de galaxias en el Universo distante ha sido extremadamente difícil, debido a que la brillante luz cegadora de las proximidades del agujero negro hace más difícil ver la luz ya débil de la galaxia anfitriona.

A diferencia de los agujeros negros más pequeños, que se forman cuando una estrella grande muere, el origen de los agujeros negros supermasivos sigue siendo un problema no resuelto. El modelo actualmente más aceptado requiere varios agujeros negros intermedios combinados. La galaxia anfitriona, descubierta en este trabajo, proporciona una reserva de tales agujeros negros intermedios. Después de formarse, los agujeros negros supermasivos a menudo siguen creciendo debido a que por su gravedad obtiene materia de los objetos circundantes. La energía liberada en este proceso da cuenta de la luz brillante que producen estos agujeros negros.

Para ver el agujero negro supermasivo, el equipo de científicos utilizó nuevas CCDs sensibles al rojo instaladas en la cámara Suprime Cam del telescopio Subaru, en Mauna Kea, Hawai. El profesor Satoshi Miyazaki, del Observatorio Astronómico Nacional del Japón (NAOJ), es investigador principal para la creación de las nuevas CCDs y es colaborador en este proyecto. Él dijo: “La mayor sensibilidad de los nuevos sensores CCD ha traído, como primer resultado, un descubrimiento que entusiasma”.

Un análisis cuidadoso de los colores reveló que el 40% de la luz alrededor de los 9100 Å (910 nm) es de la galaxia anfitriona en sí y el 60%, de las nebulosas ionizadas que rodean al agujero negro y están  iluminadas por él. El Dr. Yousuke Utsumi (de la Universidad de Estudios Avanzados / NAOJ), miembro del equipo del proyecto, dijo, “Hemos sido testigos de un agujero negro supermasivo y su galaxia anfitriona que se formaron juntos. Este descubrimiento ha abierto una nueva ventana para la investigación de la co-evolución de galaxias y agujeros negros, en los albores del Universo”.

El Dr. Goto es miembro de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS). Obtuvo su doctorado en la Universidad de Tokio, en 2003, y también ha trabajado en la Universidades Carnegie Mellon y Johns Hopkins y en el Instituto de Ciencia Espacial y Astronáutica, una parte de JAXA, el equivalente japonés de la NASA. Llegó al Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawai en 2008, para trabajar con el Dr. David Sanders en objetos cuasi-estelares (cuásares) y galaxias infrarrojas luminosas.

Otros miembros del equipo de investigación son Hisanori Furusawa (NAOJ) y Yutaka Komiyama (NAOJ).

Esta investigación será publicada en la versión online de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, de este mes.

Más información en:

http://www.ifa.hawaii.edu/

Kopeikin et al.

Un equipo de científicos, usando un conjunto de radiotelescopios de tamaño continental, ha realizado mediciones extremadamente precisas de la curvatura del espacio causada por la gravedad del Sol, y su técnica promete ser una gran contribución para un zona de la frontera de la física.

“Medir la curvatura del espacio causada por la gravedad es una de las formas más sensibles de aprender la teoría de Einstein de la relatividad general relacionándola con la física cuántica. Unir la teoría de la gravedad con la teoría cuántica es un objetivo importante para la física del siglo XXI, y estas medidas astronómicas son claves para comprender la relación entre las dos”, dijo Sergei Kopeikin, de la Universidad de Missouri.

Kopeikin y sus colegas utilizaron el sistema de radiotelescopios de línea de base muy grande (VLBA), de la Fundación Nacional para las Ciencias, para medir la curvatura de la luz causada por la gravedad del Sol, con una precisión de una parte en 30.000. Con nuevas observaciones, los científicos dicen que su técnica de precisión puede ser la medición más precisa que se haya realizado de este fenómeno.

La flexión de luz de las estrellas por la gravedad fue predicha por Albert Einstein, cuando publicó su teoría de la relatividad general, en 1916. Según la teoría de la relatividad, la intensa fuerza de gravedad de un objeto masivo como el Sol produce una curvatura tal, en el espacio cercano, que altera la trayectoria de la luz o las ondas de radio que pasan cerca del objeto. El fenómeno fue observado, por primera vez, durante un eclipse solar, en 1919.

A pesar que se han realizado numerosas medidas de los efectos en estos 90 años transcurridos, el problema de la fusión de la relatividad general y la teoría cuántica ha requerido de observaciones cada vez más precisas. Los físicos describen la curvatura del espacio y la flexión gravitacional de la luz como un parámetro llamado “gamma”. La teoría de Einstein sostiene que el valor de gamma debe ser exactamente igual a 1,0.

“Incluso un valor que difiera en una parte en un millón de 1,0 tendría importantes consecuencias para el objetivo de unir la teoría de la gravedad y la teoría cuántica y, por lo tanto, en la predicción de los fenómenos en las regiones de alta gravedad, cerca de los agujeros negros”, dijo Kopeikin.

Para hacer mediciones muy precisas, los científicos encararon el VLBA, un sistema de radiotelescopios de rango continental, abarcando desde Hawai hasta las Islas Vírgenes. El VLBA ofrece el poder para hacer las mediciones más precisas de posiciones en el cielo y las imágenes más detalladas que cualquier otro instrumento astronómico disponible.

Los investigadores hicieron sus observaciones cuando el Sol pasó casi por delante de cuatro cuásares distantes – lejanas galaxias con agujeros negros en sus núcleos – en octubre de 2005. La gravedad del Sol causó ligeros cambios en las posiciones aparentes de los cuásares, ya que desvió las ondas de radio procedentes de los objetos más distantes.

El resultado fue un valor medido de gamma de 0,9998 + / – 0,0003, en excelente acuerdo con la predicción de Einstein de 1,0.

“Con más observaciones  como la nuestra, además de medidas complementarias, como las realizadas con la nave espacial Cassini, de la NASA, podemos mejorar la exactitud de esta medida por lo menos en un factor cuatro, para proporcionar la mejor medición de gamma jamás realizada”, dijo Edward Fomalont, del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO). “Como gamma es un parámetro fundamental para las teorías de la gravedad, su medición, utilizando diferentes métodos de observación, es crucial para obtener un valor que sea apoyado por la comunidad de la Física”, agregó Fomalont.

Kopeikin y Fomalont trabajaron junto a John Benson, del NRAO, y Gabor Lanyi, del Laboratorio de Propulsión a Reacción, de la NASA. Ellos publicaron sus hallazgos en la edición del 10 de julio de 2009 de la revista Astrophysical Journal.

Más información en:

http://www.nrao.edu/