el misterio de la Vía Láctea
Una ilustración del Supercluster Vela asomándose desde detrás de la Zona de Evitación de la Vía Láctea. Crédito de la imagen: MIKE ZENG / QUANTA MAGAZINE
Por Liz Kruezi, para Wired • Diciembre 2 de 2017
La VISTA en el cielo nocturno desde un punto de vista claro, y la banda gruesa de la Vía Láctea se reducirá en el cielo. Pero las estrellas y el polvo que pintan el disco de nuestra galaxia no son bienvenidos a los astrónomos que estudian todas las galaxias que están más allá de las nuestras. Es como una gruesa franja de niebla sobre un parabrisas, una mancha que hace que nuestro conocimiento del universo mayor sea incompleto. Los astrónomos lo llaman la Zona de Evitación.
Renée Kraan-Korteweg ha dedicado su carrera a descubrir lo que hay más allá de la zona. Primero percibió un olor a algo espectacular en el fondo cuando, en la década de 1980, encontró indicios de un posible grupo de objetos en viejas placas de estudio fotográfico. Durante las siguientes décadas, seguían llegando los indicios de una estructura a gran escala.
A fines del año pasado, Kraan-Korteweg y sus colegas anunciaron que habían descubierto una enorme estructura cósmica: un "supercúmulo" de miles y miles de galaxias. La colección abarca 300 millones de años luz, que se extiende tanto arriba como debajo del plano galáctico como un ogro escondido detrás de una farola. Los astrónomos lo llaman el Supercluster Vela, por su posición aproximada alrededor de la constelación de Vela.
Renée Kraan-Korteweg, astrónoma de la Universidad de Ciudad del Cabo, ha pasado décadas tratando de mirar a través de la Zona de Evitación. Crédito de la imagen: UNIVERSITY OF CAPE TOWN
Los que mueven La Vía Láctea :Milky Way Movers
La Vía Láctea, al igual que todas las galaxias del cosmos, se mueve. Mientras que todo en el universo se mueve constantemente porque el universo mismo se está expandiendo, desde la década de 1970 los astrónomos han sabido de un movimiento adicional, llamado velocidad peculiar. Este es un tipo diferente de flujo en el que parece que estamos atrapados. El grupo local de galaxias --una colección (de galaxias) que incluye la Vía Láctea, Andrómeda y algunas docenas de compañeros galácticos más pequeños-- se mueve a unos 600 kilómetros por segundo con respecto a los restos radiación del Big Bang.
En las últimas décadas, los astrónomos han enumerado todas las cosas que podrían estar empujando y empujando al Grupo Local: cúmulos de galaxias cercanas, supercúmulos, paredes de cúmulos y vacíos cósmicos que ejercen una atracción gravitatoria no despreciable en nuestro propio vecindario.
El remolcador más grande es el Shapley Supercluster, un gigante de 50 millones de millones de masas solares que reside a unos 500 millones de años luz de distancia de la Tierra (y no demasiado lejos en el cielo desde el Supercluster Vela). Representa entre un cuarto y la mitad de la velocidad peculiar del Grupo Local.
La Vía Láctea vista por el satélite Gaia muestra las oscuras nubes de polvo que oscurecen la vista de las galaxias en el universo que está más allá. Crédito de la imagen: ESA / GAIA / DPAC / CU5 / DPCI / CU8
El movimiento restante no puede explicarse por las estructuras que los astrónomos ya han encontrado. Así que los astrónomos siguen mirando más hacia el universo, contabilizando objetos cada vez más distantes que contribuyen a la atracción gravitatoria neta de la Vía Láctea. La atracción gravitacional disminuye con el aumento de la distancia, pero el efecto se ve parcialmente compensado por el tamaño creciente de estas estructuras. "A medida que los mapas se fueron hacia afuera", dijo Mike Hudson, un cosmólogo de la Universidad de Waterloo en Canadá, "la gente sigue identificando cosas cada vez más grandes al borde de la encuesta. Estamos mirando más lejos, pero siempre hay una montaña más grande fuera de la vista ". Hasta ahora, los astrónomos solo han podido representar entre 450 y 500 kilómetros por segundo del movimiento del Grupo local.
Sin embargo, los astrónomos aún no han explorado completamente la zona de evasión a esas mismas profundidades. Y el descubrimiento de Vela Supercluster muestra que algo grande puede estar ahí, fuera de su alcance.
En febrero de 2014, Kraan-Korteweg y Michelle Cluver, astrónoma de la Universidad de Western Cape en Sudáfrica, se dispusieron a mapear el Supercluster Vela durante una observación de observación de seis noches en el Telescopio Anglo-Australiano en Australia. Kraan-Korteweg, de la Universidad de Ciudad del Cabo, sabía dónde el gas y el polvo en la zona de evitación eran más densos; apuntó a los lugares individuales donde tenían la mejor oportunidad de ver a través de la zona. El objetivo era crear un "esqueleto", como ella lo llama, de la estructura. Cluver, que tenía experiencia previa con el instrumento, leería las distancias a galaxias individuales.
Ese proyecto les permitió concluir que el Supercluster Vela es real, y que se extiende 20 por 25 grados en el cielo. Pero todavía no entienden lo que está sucediendo en el núcleo del supercúmulo. "Vemos paredes que cruzan la Zona de Evitación, pero donde cruzan, no tenemos datos en este momento debido al polvo", dijo Kraan-Korteweg. ¿Cómo interactúan esas paredes? ¿Han comenzado a fusionarse? ¿Hay un núcleo más denso, oculto por el resplandor de la Vía Láctea?
Y lo más importante, ¿cuál es la masa del Supercluster de Vela? Después de todo, es la masa la que gobierna la atracción de la gravedad, la acumulación de estructura.
Cómo ver a través de la neblina
Mientras que el polvo y las estrellas de la Zona bloquean la luz en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, las ondas de radio pueden atravesar la región. Con eso en mente, Kraan-Korteweg tiene un plan para usar un tipo de radio cósmico para trazar todo lo que se encuentra detrás de las partes más gruesas de la Zona de Evitación.
El plan depende del hidrógeno, el gas más simple y más abundante en el universo. El hidrógeno atómico está hecho de un solo protón y un electrón. Tanto el protón como el electrón tienen una propiedad cuántica llamada spin, que se puede considerar como una pequeña flecha unida a cada partícula. En el hidrógeno, estos giros pueden alinearse paralelos entre sí, con ambos apuntando en la misma dirección, o antiparalelo, apuntando en direcciones opuestas. Ocasionalmente, un giro se volteará: un átomo paralelo cambiará a antiparalelo. Cuando esto sucede, el átomo liberará un fotón de luz con una longitud de onda particular.
Una de las 64 antenas que formarán el telescopio MeerKAT en Sudáfrica. Crédito de la imagen: SKA SUDÁFRICA
La probabilidad de que un átomo de hidrógeno emita esta onda de radio es baja, pero reúne una gran cantidad de gas de hidrógeno neutro y aumenta la posibilidad de detectarlo. Afortunadamente para Kraan-Korteweg y sus colegas, muchas de las galaxias miembros de Vela tienen mucho de este gas.
Durante esa sesión de observación de 2014, ella y Cluver vieron indicios de que muchas de sus galaxias identificadas albergan estrellas jóvenes. "Y si tienes estrellas jóvenes, significa que se formaron recientemente, significa que hay gas", dijo Kraan-Korteweg, porque el gas es la materia prima que produce las estrellas.
La Vía Láctea también tiene algo de este hidrógeno, otra bruma en primer plano que interfiere con las observaciones. Pero la expansión del universo se puede usar para identificar el hidrógeno procedente de la estructura de Vela. A medida que el universo se expande, aleja las galaxias que se encuentran fuera de nuestro Grupo Local y desplaza la luz de la radio hacia el extremo rojo del espectro. "Esas líneas de emisión se separan, por lo que puedes elegirlas", dijo Thomas Jarrett, astrónomo de la Universidad de Ciudad del Cabo y parte del equipo de descubrimiento Vela Supercluster.
Mientras que el trabajo de Kraan-Korteweg sobre su carrera ha desenterrado unas 5.000 galaxias en el Supercluster Vela, confía en que un estudio de radio lo suficientemente sensible de este gas de hidrógeno neutral triplicará ese número y revelará las estructuras que se encuentran detrás de la parte más densa de la Vía Láctea. disco.
Ahí es donde el radiotelescopio MeerKAT entra en escena. Situado cerca de la pequeña ciudad desértica de Carnarvon, Sudáfrica, el instrumento será más sensible que cualquier radiotelescopio de la Tierra. Su plato de antena número 64 y final se instaló en octubre, aunque algunos platos aún deben unirse y probarse. A mediados de este año, debería haber una media serie de 32 platos, con la gama completa a principios del próximo año.
Kraan-Korteweg ha estado presionando durante el año pasado para observar el tiempo en esta etapa de media serie, pero si no recibe las 200 horas solicitadas, espera 50 horas en toda la gama. Ambas opciones proporcionan la misma sensibilidad, que ella y sus colegas necesitan para detectar las señales de radio del hidrógeno neutral en miles de galaxias individuales a cientos de años luz de distancia. Armados con esa información, podrán mapear cómo se ve realmente la estructura completa.
Cuencas cósmicas
Hélène Courtois, astrónoma de la Universidad de Lyon, está tomando un enfoque diferente al mapeo de Vela. Ella hace mapas del universo que compara con cuencas hidrográficas o cuencas. En ciertas áreas del cielo, las galaxias migran hacia un punto en común, del mismo modo que toda la lluvia en una cuenca fluye hacia un solo lago o arroyo. Ella y sus colegas buscan los límites, los puntos de inflexión de donde la materia fluye hacia una cuenca u otra.
Hélène Courtois, astrónoma de la Universidad de Lyon, mapea la estructura cósmica al examinar el flujo de galaxias. Crédito de la imagen: ERIC LEROUX, UNIVERSIDAD LYON CLAUDE BERNARD LYON 1.
Hace unos años, Courtois y sus colegas utilizaron este método para tratar de definir nuestra estructura local de gran escala, a la que llaman Laniakea. El énfasis en la definición es importante, explica Courtois, porque si bien tenemos definiciones de galaxias y cúmulos de galaxias, no existe una definición comúnmente aceptada para las estructuras de mayor escala en el universo, como los supercúmulos y las paredes.
Parte del problema es que simplemente no hay suficientes superclusters para llegar a una definición estadísticamente rigurosa. Podemos enumerar los que conocemos, pero como estructuras agregadas llenas de miles de galaxias, los superclusters muestran una cantidad desconocida de variación.
Ahora, Courtois y sus colegas están desviando su atención. "Vela es la más intrigante", dijo Courtois. "Quiero intentar medir la cuenca de atracción, el límite, la frontera de Vela". Ella está usando sus propios datos para encontrar los flujos que se mueven hacia Vela, y de eso puede inferir cuánta masa está tirando de esos flujos. . Al comparar esas líneas de flujo con el mapa de Kraan-Korteweg que muestra dónde las galaxias se agrupan físicamente juntas, pueden tratar de abordar cuán denso es un supercluster Vela y qué tan lejos se extiende. "Los dos métodos son totalmente complementarios", agregó Courtois.
Los dos astrónomos ahora están colaborando en un mapa de Vela. Cuando esté completo, los astrónomos esperan poder usarlo para clavar la masa de Vela, y así el enigma de la pieza restante del movimiento del Grupo Local: "esa discrepancia que nos ha perseguido durante 25 años", dijo Kraan-Korteweg. E incluso si el supercúmulo no es responsable de ese movimiento restante, recolectar señales a través de la Zona de Evitación de lo que sea que esté allí ayudará a resolver nuestro lugar en el universo.
Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorial independiente de la Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia al cubrir los desarrollos de investigación y las tendencias en matemáticas y ciencias físicas y de la vida.
With a little help from Google Translate for Business
Una ilustración del Supercluster Vela asomándose desde detrás de la Zona de Evitación de la Vía Láctea. Crédito de la imagen: MIKE ZENG / QUANTA MAGAZINE
Por Liz Kruezi, para Wired • Diciembre 2 de 2017
La VISTA en el cielo nocturno desde un punto de vista claro, y la banda gruesa de la Vía Láctea se reducirá en el cielo. Pero las estrellas y el polvo que pintan el disco de nuestra galaxia no son bienvenidos a los astrónomos que estudian todas las galaxias que están más allá de las nuestras. Es como una gruesa franja de niebla sobre un parabrisas, una mancha que hace que nuestro conocimiento del universo mayor sea incompleto. Los astrónomos lo llaman la Zona de Evitación.
Renée Kraan-Korteweg ha dedicado su carrera a descubrir lo que hay más allá de la zona. Primero percibió un olor a algo espectacular en el fondo cuando, en la década de 1980, encontró indicios de un posible grupo de objetos en viejas placas de estudio fotográfico. Durante las siguientes décadas, seguían llegando los indicios de una estructura a gran escala.
A fines del año pasado, Kraan-Korteweg y sus colegas anunciaron que habían descubierto una enorme estructura cósmica: un "supercúmulo" de miles y miles de galaxias. La colección abarca 300 millones de años luz, que se extiende tanto arriba como debajo del plano galáctico como un ogro escondido detrás de una farola. Los astrónomos lo llaman el Supercluster Vela, por su posición aproximada alrededor de la constelación de Vela.
Renée Kraan-Korteweg, astrónoma de la Universidad de Ciudad del Cabo, ha pasado décadas tratando de mirar a través de la Zona de Evitación. Crédito de la imagen: UNIVERSITY OF CAPE TOWN
Los que mueven La Vía Láctea :Milky Way Movers
La Vía Láctea, al igual que todas las galaxias del cosmos, se mueve. Mientras que todo en el universo se mueve constantemente porque el universo mismo se está expandiendo, desde la década de 1970 los astrónomos han sabido de un movimiento adicional, llamado velocidad peculiar. Este es un tipo diferente de flujo en el que parece que estamos atrapados. El grupo local de galaxias --una colección (de galaxias) que incluye la Vía Láctea, Andrómeda y algunas docenas de compañeros galácticos más pequeños-- se mueve a unos 600 kilómetros por segundo con respecto a los restos radiación del Big Bang.
En las últimas décadas, los astrónomos han enumerado todas las cosas que podrían estar empujando y empujando al Grupo Local: cúmulos de galaxias cercanas, supercúmulos, paredes de cúmulos y vacíos cósmicos que ejercen una atracción gravitatoria no despreciable en nuestro propio vecindario.
El remolcador más grande es el Shapley Supercluster, un gigante de 50 millones de millones de masas solares que reside a unos 500 millones de años luz de distancia de la Tierra (y no demasiado lejos en el cielo desde el Supercluster Vela). Representa entre un cuarto y la mitad de la velocidad peculiar del Grupo Local.
La Vía Láctea vista por el satélite Gaia muestra las oscuras nubes de polvo que oscurecen la vista de las galaxias en el universo que está más allá. Crédito de la imagen: ESA / GAIA / DPAC / CU5 / DPCI / CU8
El movimiento restante no puede explicarse por las estructuras que los astrónomos ya han encontrado. Así que los astrónomos siguen mirando más hacia el universo, contabilizando objetos cada vez más distantes que contribuyen a la atracción gravitatoria neta de la Vía Láctea. La atracción gravitacional disminuye con el aumento de la distancia, pero el efecto se ve parcialmente compensado por el tamaño creciente de estas estructuras. "A medida que los mapas se fueron hacia afuera", dijo Mike Hudson, un cosmólogo de la Universidad de Waterloo en Canadá, "la gente sigue identificando cosas cada vez más grandes al borde de la encuesta. Estamos mirando más lejos, pero siempre hay una montaña más grande fuera de la vista ". Hasta ahora, los astrónomos solo han podido representar entre 450 y 500 kilómetros por segundo del movimiento del Grupo local.
Sin embargo, los astrónomos aún no han explorado completamente la zona de evasión a esas mismas profundidades. Y el descubrimiento de Vela Supercluster muestra que algo grande puede estar ahí, fuera de su alcance.
En febrero de 2014, Kraan-Korteweg y Michelle Cluver, astrónoma de la Universidad de Western Cape en Sudáfrica, se dispusieron a mapear el Supercluster Vela durante una observación de observación de seis noches en el Telescopio Anglo-Australiano en Australia. Kraan-Korteweg, de la Universidad de Ciudad del Cabo, sabía dónde el gas y el polvo en la zona de evitación eran más densos; apuntó a los lugares individuales donde tenían la mejor oportunidad de ver a través de la zona. El objetivo era crear un "esqueleto", como ella lo llama, de la estructura. Cluver, que tenía experiencia previa con el instrumento, leería las distancias a galaxias individuales.
Ese proyecto les permitió concluir que el Supercluster Vela es real, y que se extiende 20 por 25 grados en el cielo. Pero todavía no entienden lo que está sucediendo en el núcleo del supercúmulo. "Vemos paredes que cruzan la Zona de Evitación, pero donde cruzan, no tenemos datos en este momento debido al polvo", dijo Kraan-Korteweg. ¿Cómo interactúan esas paredes? ¿Han comenzado a fusionarse? ¿Hay un núcleo más denso, oculto por el resplandor de la Vía Láctea?
Y lo más importante, ¿cuál es la masa del Supercluster de Vela? Después de todo, es la masa la que gobierna la atracción de la gravedad, la acumulación de estructura.
Cómo ver a través de la neblina
Mientras que el polvo y las estrellas de la Zona bloquean la luz en longitudes de onda ópticas e infrarrojas, las ondas de radio pueden atravesar la región. Con eso en mente, Kraan-Korteweg tiene un plan para usar un tipo de radio cósmico para trazar todo lo que se encuentra detrás de las partes más gruesas de la Zona de Evitación.
El plan depende del hidrógeno, el gas más simple y más abundante en el universo. El hidrógeno atómico está hecho de un solo protón y un electrón. Tanto el protón como el electrón tienen una propiedad cuántica llamada spin, que se puede considerar como una pequeña flecha unida a cada partícula. En el hidrógeno, estos giros pueden alinearse paralelos entre sí, con ambos apuntando en la misma dirección, o antiparalelo, apuntando en direcciones opuestas. Ocasionalmente, un giro se volteará: un átomo paralelo cambiará a antiparalelo. Cuando esto sucede, el átomo liberará un fotón de luz con una longitud de onda particular.
Una de las 64 antenas que formarán el telescopio MeerKAT en Sudáfrica. Crédito de la imagen: SKA SUDÁFRICA
La probabilidad de que un átomo de hidrógeno emita esta onda de radio es baja, pero reúne una gran cantidad de gas de hidrógeno neutro y aumenta la posibilidad de detectarlo. Afortunadamente para Kraan-Korteweg y sus colegas, muchas de las galaxias miembros de Vela tienen mucho de este gas.
Durante esa sesión de observación de 2014, ella y Cluver vieron indicios de que muchas de sus galaxias identificadas albergan estrellas jóvenes. "Y si tienes estrellas jóvenes, significa que se formaron recientemente, significa que hay gas", dijo Kraan-Korteweg, porque el gas es la materia prima que produce las estrellas.
La Vía Láctea también tiene algo de este hidrógeno, otra bruma en primer plano que interfiere con las observaciones. Pero la expansión del universo se puede usar para identificar el hidrógeno procedente de la estructura de Vela. A medida que el universo se expande, aleja las galaxias que se encuentran fuera de nuestro Grupo Local y desplaza la luz de la radio hacia el extremo rojo del espectro. "Esas líneas de emisión se separan, por lo que puedes elegirlas", dijo Thomas Jarrett, astrónomo de la Universidad de Ciudad del Cabo y parte del equipo de descubrimiento Vela Supercluster.
Mientras que el trabajo de Kraan-Korteweg sobre su carrera ha desenterrado unas 5.000 galaxias en el Supercluster Vela, confía en que un estudio de radio lo suficientemente sensible de este gas de hidrógeno neutral triplicará ese número y revelará las estructuras que se encuentran detrás de la parte más densa de la Vía Láctea. disco.
Ahí es donde el radiotelescopio MeerKAT entra en escena. Situado cerca de la pequeña ciudad desértica de Carnarvon, Sudáfrica, el instrumento será más sensible que cualquier radiotelescopio de la Tierra. Su plato de antena número 64 y final se instaló en octubre, aunque algunos platos aún deben unirse y probarse. A mediados de este año, debería haber una media serie de 32 platos, con la gama completa a principios del próximo año.
Kraan-Korteweg ha estado presionando durante el año pasado para observar el tiempo en esta etapa de media serie, pero si no recibe las 200 horas solicitadas, espera 50 horas en toda la gama. Ambas opciones proporcionan la misma sensibilidad, que ella y sus colegas necesitan para detectar las señales de radio del hidrógeno neutral en miles de galaxias individuales a cientos de años luz de distancia. Armados con esa información, podrán mapear cómo se ve realmente la estructura completa.
Cuencas cósmicas
Hélène Courtois, astrónoma de la Universidad de Lyon, está tomando un enfoque diferente al mapeo de Vela. Ella hace mapas del universo que compara con cuencas hidrográficas o cuencas. En ciertas áreas del cielo, las galaxias migran hacia un punto en común, del mismo modo que toda la lluvia en una cuenca fluye hacia un solo lago o arroyo. Ella y sus colegas buscan los límites, los puntos de inflexión de donde la materia fluye hacia una cuenca u otra.
Hélène Courtois, astrónoma de la Universidad de Lyon, mapea la estructura cósmica al examinar el flujo de galaxias. Crédito de la imagen: ERIC LEROUX, UNIVERSIDAD LYON CLAUDE BERNARD LYON 1.
Hace unos años, Courtois y sus colegas utilizaron este método para tratar de definir nuestra estructura local de gran escala, a la que llaman Laniakea. El énfasis en la definición es importante, explica Courtois, porque si bien tenemos definiciones de galaxias y cúmulos de galaxias, no existe una definición comúnmente aceptada para las estructuras de mayor escala en el universo, como los supercúmulos y las paredes.
Parte del problema es que simplemente no hay suficientes superclusters para llegar a una definición estadísticamente rigurosa. Podemos enumerar los que conocemos, pero como estructuras agregadas llenas de miles de galaxias, los superclusters muestran una cantidad desconocida de variación.
Ahora, Courtois y sus colegas están desviando su atención. "Vela es la más intrigante", dijo Courtois. "Quiero intentar medir la cuenca de atracción, el límite, la frontera de Vela". Ella está usando sus propios datos para encontrar los flujos que se mueven hacia Vela, y de eso puede inferir cuánta masa está tirando de esos flujos. . Al comparar esas líneas de flujo con el mapa de Kraan-Korteweg que muestra dónde las galaxias se agrupan físicamente juntas, pueden tratar de abordar cuán denso es un supercluster Vela y qué tan lejos se extiende. "Los dos métodos son totalmente complementarios", agregó Courtois.
Los dos astrónomos ahora están colaborando en un mapa de Vela. Cuando esté completo, los astrónomos esperan poder usarlo para clavar la masa de Vela, y así el enigma de la pieza restante del movimiento del Grupo Local: "esa discrepancia que nos ha perseguido durante 25 años", dijo Kraan-Korteweg. E incluso si el supercúmulo no es responsable de ese movimiento restante, recolectar señales a través de la Zona de Evitación de lo que sea que esté allí ayudará a resolver nuestro lugar en el universo.
Historia original reimpresa con permiso de Quanta Magazine, una publicación editorial independiente de la Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia al cubrir los desarrollos de investigación y las tendencias en matemáticas y ciencias físicas y de la vida.
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