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wiki
porStuart Clark
treinta Marzo 2016


del Lugar WebNewScientist


traducción de Adela Kaufmann
V. O bien. en ingles


wiki


Doble Problema: cuando las galaxias colisionan
Tatiana Plakhova


La balística de metralla galáctica


demuestra que la Vía Láctea ya ha


colisionado con su vecina gigante, Andrómeda


- mas si eso es adecuado, la ciencia física está equivocada.


El final de la Vía Láctea ya está programado, y va a ser marcada con luces en el cielo.


Algunos4 mil millones de años, los cielos nocturnos van a estar alumbrados por el brillo de centenares de miles de millones de estrellas conforme la próxima galaxia de Andrómeda se apoya sobre nosotros.Los 2 gigantes celestes se transformarán en uno y las estrellas, los planetas y las nubes de gas van a ser lanzadas al espacio intergaláctico por enormes fuerzas gravitacionales.


Las estrellas y planetas supervivientes se asentaron en una confusa nube confusa encendida con nuevas estrellas - flotando en un tiempo futuro no en la Vía Láctea, ni Andrómeda, sino más bien en una monstruosa galaxia, "Lactómeda".


Es una imagen bien establecida del desastroso futuro de nuestra galaxia.Más controversialmente, asimismo podría ser una visión de su pasado.


Las observaciones señalan que los restos eviscerados de un encuentro pasado entre 2 gigantes celestes rodean el vecindario de nuestra galaxia.Alineaciones prohibidas de galaxias satélites, cúmulos globulares y corrientes de estrellas arrastrándose en nuestra estela galáctica despiertan todo rastro de que nuestra historia galáctica local precisa una reescritura.


Y no solo eso:


De la misma manera que muchos grandes inconvenientes, este empezó siendo pequeño:


En dos mil doce, el astrónomoMarcel Pawlowski,que en ese entonces estaba en la Universidad de Bonn en Alemania, lo llamó "la vasta estructura polar" (El VPOS - Una Vasta y Extensa Estructura Polar de Galaxias Satélite, Cúmulos Globulares y Corrientes en torno a la Vía Láctea- The VPOS - A Vast Polar Structure of Satellite Galaxies, Globular Clusters and Streams around the Milky Way).


Esto fue por la manera en que los enanos se alinean en un anillo que rodea la galaxia en ángulos rectos con el disco primordial de estrellas, que contiene nuestro sol y todo lo demás.Pero no fue en lo más mínimo el primero en verlo.


Este fueDonald Lyndon-Bellde la Universidad de Cambridge, que en mil novecientos setenta y seis apuntó que las galaxias satélites que rodean la Vía Láctea no se desperdigan al azar, sino como sialgolas ha acorralado en una alineación diferente.


Lo que lo hizo impopular fue el aumentode la materia obscura.


La materia obscura transformó en un fijo en la década de mil novecientos setenta para explicar una discrepancia evidente entre nuestros modelos cosmológicos estándar, basada en la imagen de la gravedad tomada porNewtonyEinstein, y observaciones de la realidad.


Cuando los astrónomos midieron la velocidad a la que las galaxias distantes rotaban, hallaron que estos cuerpos celestes daban vueltas tan veloz que volarían en pedazos si estuviesen basadas solo en la gravedad de la materia perceptible para sostenerlos juntos.


Esta furiosa rotación podría explicarse sihubiera más a las galaxiasde lo que se podía ver- si la mayoría de su materia no estaba hecha de átomos usuales, sino más bien de partículas que no interaccionan con la luz y en consecuencia eran invisibles.


Las ideas encajadas sobre la materia obscura flotante de los físicos que estudiaban los escandalosos primeros años del cosmos, ya antes de estrellas y galaxias.En este ardiente entorno, una panoplia de nuevas partículas habría surgido para cargar fuerzas y energía.


Conforme el cosmos se expandió y su temperatura bajó, estas partículas habrían perdido su potencia transformándose en una inerte y también invisible sopa.


Formando Halos


Absolutamente nadie ha detectado alguna vez o bien fabricado tanto como una sola partícula de materia obscura, y no obstante, su popularidad ha crecido y crecido.


Nuestro modelo estándar actual de cosmología compensa la materia normal por 5 a uno.Existente en semejantes cantidades, la materia obscura no solo explica la rotación galáctica, sino asimismo semeja ser solo la cosa para dejar que las galaxias como la Vía Láctea se formen.


Pequeñas irregularidades en la densidad inicial de la materia obscura ocasionan bolsillos de materia, sin obstáculos por las interactúes con cualquier otra cosa, para comenzar a colapsar bajo su peso.


Estos tirones de materia normal, que colapsa cara abajo en discos planos, discos giratorios de materia - galaxias.


wiki


Cuando las galaxias colisionan


Un precedente encuentro entre 2 galaxias podría ser el responsable del extraño anillo de galaxias enanas en torno a la Vía Láctea.


El encuentro próximo de 2 galaxias arranca enormes estelas de gas.


Estas estelas se funden, se incorporan para formar galaxias enanas en un anillo en los ángulos rectos cara el disco primordial.


Las simulaciones de esto reproducen a la perfección la manera observada de las galaxias como la Vía Láctea.


Los puntos calientes y fríos que vemos en elfondo galáctico de microondas, luz mandada saltando alrededor del universo, cuando tenía apenas trescientos ochenta con cero mil años, son interpretadas como una indicación de las semillas de este proceso.


Y de esta manera pensamos que las galaxias de el día de hoy están rodeadas de un excepcional "halo" de materia obscura que produce gravedad y sostiene todo junto.


Esas simulaciones muestran de qué manera, al colapsar la materia obscura para formar un halo de galaxias, unas partes del mismo se fragmentan, atrapando la materia normal que cae normal y dando sitio a una población de galaxias enanas desperdigadas al azar cerca de la galaxia madre más grande.


Conque es un tanto un inconveniente el que los satélites enanos de la Vía Láctea no están de ningún modo desperdigados al azar.


El gran éxito del modelo de materia obscura quería decir que la mayor parte de los astrónomos se conformaron con hacer la vista gordita a esta pequeña vergüenza: la idea era que sencillamente todavía no habíamos visto a todos y cada uno de los enanos que acompañan a la Vía Láctea.


Mas en 2005,Pavel Kroupa, asimismo en la Universidad de Bonn, volvió a examinar los datos de la galaxia satélite y confirmó la atractiva falta de coincidencia con la teoría de la materia obscura.


Pawlowski, estudiante de doctorado de Kroupa, entonces, fue más allí.


Estudió la alineación de otros objetos en el halo de la Vía Láctea - compilaciones esféricas de estrellas considerablemente más pequeñas que las galaxias enanas conocidas comocúmulos globulares, y largos y sutiles caminos de estrellas que se piensa que se forman cuando las galaxias enanas se apartan.


Los halló ordenados igual que las galaxias enanas.


Para explicarlo todo, Pawlowski encauza la sugerencia original de Lyndon-Bell de que podrían ser los restos de una colisión intergaláctica y miró para poder ver lo que podrían ser las consecuencias de semejante colisión.Él estudió si las galaxias enanas en verdad podrían formarse de la materia dejada atrás cuando 2 galaxias interaccionan.


Los astrónomos vieron un buen número de esos bailes galácticos en todo el cosmos expulsando grandes colas de estrellas y gas en el espacio.


Las simulaciones de Pawlowski confirmaron que las galaxias enanas de la Vía Láctea podrían en verdad formarse en sus situaciones observadas tras tal encuentro (imagen de arriba).


Mas, ¿qué fue lo que bailó con nosotros?


No había ningún aspirante obvio hasta dos mil trece, cuandoRodrigo Ibatadel Observatorio de Estrasburgo en Francia y sus colegas publicaron sus observaciones (Un Vaso y Delgado Plano de Galaxias Enanas co-rotando Orbitando la Galaxia de Andrómeda- A Vast Thin Plane of Co-rotating Dwarf Galaxies Orbiting the Andromeda Galaxy) que mostraba una estructura polar afín de galaxias enanas existente cerca de Andrómeda, nuestro vecino galáctico más próximo, a unos dos con cinco millones de años luz de distancia.


Los enanos sobre el plano de Andrómeda se están distanciando de nosotros, al paso que en la parte inferior se dirigen hacia nosotros –existe patentiza contundente de que el disco no es un alineamiento casual, sino más bien una estructura giratoria congruente.


El disco satélite de Andrómeda asimismo está virando en exactamente el mismo sentido que la nuestra, y apuntando a la Vía Láctea, si bien con una ligera desalineación de unos treinta y cinco grados respecto a la estructura polar de nuestra galaxia.


Todo es precisamente lo que cabría esperarsi las 2 galaxiashubieran interactuado anteriormente.


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La fusión de lo sublime:


¿podemos hacer un modelo de las choques galácticas?


Tatiana Plakhova


Salvo que no podrían haberlo hecho...


Aun contando sus supuestos halos de materia obscura, Andrómeda y la Vía Láctea sencillamente no tienen suficiente masa, y por tanto tampoco esta gravedad mutua, para haberlas empujado a una colisión en el tiempo libre desde elbig bang.


Con lo que es un punto fallecido.A menos, o sea, que algo esté pasando con la gravedad. Las teorías de Einstein y Newton aceptan que la gravedad es una fuerza cuya intensidad reduce con el cuadrado de la distancia entre 2 objetos masivos.Esto, ciertamente, semeja ser el caso en las escalas hasta la de nuestro sistema solar - la órbita de un cuerpo tan lejos como Plutón se ajusta a las esperanzas.


Mas es una suposición que jamás hemos sido capaces de probar a escalas mayores.


La herética idea de que la fuerza de la gravedad no es igual en todas y cada una partes se planteó nuevamente en la década de mil novecientos ochenta como una opción alternativa a la materia obscura.Conocida comoMOND para "modified Newtonian dynamics - activa newtoniana cambiada", la idea fue lanzada porMordechai Milgrom, entonces en la Universidad de Princeton en Nueva Suéter.


Él halló que la rotación de las galaxias podría ser prácticamente de forma perfecta descrita si, en situaciones donde el campo gravitatorio es parcialmente enclenque, su fuerza no prosiguiese reduciendo con el cuadrado de la distancia, sino aplanándose.En este género de ambientes, por poner un ejemplo, en los límites de las galaxias, la gravedad va a ser más fuerte de lo aguardado (imagen arriba).


En 2014,Hong Sheng Zhaode la Universidad de St. Andrews, R. Unido, trabajando con Kroupa y otros, mostró que un cambio tan sutil dejó una interacción entre la Vía Láctea y Andrómeda hace entre siete y once millones de años.


Epifanía Superfluida


Mas MOND no es precisamente el sabor del mes entre los físicos.


Pese a que la fuerza de la gravedad jamás ha sido probada en campos muy enclenques, la idea de que una fuerza de la naturaleza deba mudar su resistencia tan sencillamente es desapacible para la mayor parte.Y MOND entra en inconvenientes cuando las escalas son exageradamente grandes.


En las agrupaciones de muchas galaxias, la materia obscura prosigue siendo precisa para sostener todo unido.Y esos puntos calientes y fríos en elfondo galáctico de microondasson realmente difíciles de explicar sin alguna forma demateria oscuraasistiendo al colapso de la materia normal en las galaxias.


Todo esto dio a Pawlowski pausa para meditar, preguntándose si la idea de MOND en sí podría ser cambiada no solo para explicar una colisión pasada entre la Vía Láctea y Andrómeda, sino más bien asimismo para amoldarse a todas las otras observaciones.


Introduzcamos aJustin Khourycon exactamente la misma pregunta - y quizás tengamos una contestación.


Siendo físico teorético de la Universidad de Pensilvania en la ciudad de Filadelfia, Khoury a lo largo de un buen tiempo ha estado maravillado por el éxito de MOND en la descripción activa galáctica hasta la escala de las galaxias - y su descalabro con algo más grande.


Su respuesta:


La epifanía de Khoury implica unestado superfluidoconocido como uncondensado de Bose-Einstein, que entra en acción entre ciertos géneros de átomos de materia normal, en el momento en que caen bajo una cierta temperatura.


En este estado, las partículas constituyentes comienzan a portarse como una masa única, congruente que no tiene viscosidad y fluye sin óbice.


Cuando la temperatura se eleva nuevamente, estos brincan nuevamente a un estado normal de líquidos, viscosos.


Si las partículas de materia obscura podrían entrar en un estado de Bose-Einstein, razonó Khoury, eso sería lo justo para contestar MOND en determinadas escalas, y la materia obscura ordinaria sobre otras.


En los campos gravitatorios parcialmente enclenques de las galaxias, la materia obscura sería de movimientos lentos y tendría una temperatura eficaz baja.Caería en un estado de Bose-Einstein, cuya energía se prolonga desde forma uniforme en su extensión, encorvando el espacio y creando una fuerza gravitacional auxiliar afín a MOND.


Mas en campos gravitatorios más fuertes, como aquellos encontrados en los cúmulos de galaxias, la congruencia se rompería y el tema se comportaría igual que la materia obscura ordinaria, aportando su minúscula fuerza de gravedad partícula por partícula.


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Ayuda de Gravedad


La Activa Newtoniana cambiada da un impulse por fuerza de gravedad a grandes distancias


Fuerza de


gravedad


Gravedad modificada


Cuadrado-inverso estándar de gravedad


Distancia del centro de gravedad


Esto asimismo explicaría por qué razón no vemos el comportamiento Mondiano en la escala de nuestro sistema solar.


Con nuestro sol, tenemos una realmente fuerte fuente local de gravedad, con lo que el condensado se rompería en este nivel local.Lo mismo sería cierto para cada una de las estrellas de la Vía Láctea, que se comportaría como impurezas en el condensado.


Mas debido a que nuestra galaxia, de la misma manera que todas y cada una de las galaxias, es principalmenteespacio vacío, el condensado general galáctico todavía dominaría (Una opción alternativa a las Partículas de Materia Obscura- An Alternative to Particle Dark Matter).


Khoury no es el primero en sugerir que la activa de materia obscura, naturalmente, sería afín a los de un condensado de Bose-Einstein, mas es el primero en sugerir que daría sitio a alteraciones tipo-MOND en la gravedad, uniendo de esta forma los bits 2 modelos que previamente se consideraban como inexorablemente opuestos.


A fin de que este modelo híbrido funcione, sus cálculos sugieren que la propia materia obscura es un billón de veces más ligera de lo que los modelos actuales señalan.


Un Fuerte Desajuste


Khoury está desarrollando hoy en día modelos de computadora para poder ver de qué forma los halos superfluidos de materia obscura podrían afectar la manera en que se fusionan las galaxias, y de esta manera ver si existe alguna observación que podía hacer para poner a prueba la idea.


Asimismo está cooperando con un colega físico especialista en materia condensada de la Universidad de Pensilvania,Tom Lubensky, para poder ver si existe algún fluido atómico super-frío conocido para crear precisamente el efecto pronosticado.


Ciertos charlan con respecto a que la superfluida materia obscura altera la gravedad como una inconveniente y también muy inoportuna complicación - una enorme alteración para explicar el inconveniente parcialmente pequeño de las de forma extraña alineadas galaxias enanas.


Ed Shayade la Universidad de Maryland en College Park, por poner un ejemplo, considera que la carencia de coincidencia entre las simulaciones y la realidad de las galaxias enanas se debe a una falta de potencia de cálculo, lo que limita la resolución de las simulaciones.


Él piensa que aún hay soluciones que invocan la física ordinaria y la materia obscura ordinaria.


La distancia entre la simulación y la realidad es fuerte de momento.


La vasta estructura de polar en forma de anillo es cerca de quinientos con cero años luz de diámetro, no obstante, no tiene más de cincuenta con cero años luz de ancho.Aunque ciertas simulaciones de capacitación de galaxias estándar pueden ser manipuladas para generar alineaciones afines, jamás se generan anillos de menos de un millón de años luz de ancho.


Para Pawlowski, este desajuste es un enorme inconveniente.


Nada de esto afectará a nuestro destino final, mientras que tranquilamente avanzamos en espiral cara el enorme espectáculo de luces al final de nuestra galaxia.


Mas, ¿esa exhibición de convulsión y pánico va a ser una reiteración?Quién sabe - y si debemos alterar nuestra idea de la gravedad y la materia obscura, no podemos calcular la próxima data en nuestras agendas con mucha certidumbre, tampoco.


Las luces artificiales podrían ir apagándose ya antes de lo aguardado...


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