Hoy vamos a hacer juegos mentales, porque la Física Teórica y la Astrofísica son, de lejos, las disciplinas que mayor grado de abstracción y concentración mental exigen: un nuevo agujero negro en nuestra galaxia, una explicación para la reionización del Cosmos después del Big Bang y otra teoría sobre por qué hay tanta materia oscura en el Universo.
Un grupo de científicos de la Universidad de Keio (Japón) ha detectado signos de un nuevo agujero negro en la Vía Láctea que tendría 100.000 veces la masa de nuestro Sol, lo que lo convertiría en el segundo más grande de la galaxia (publicación en el Astrophysical Journal Letters). Estaría dentro de una descomunal nube de gas a 200 años luz de distancia del centro de la galaxia; esa nube se comportaría de una forma extraña: los gases se mueven a altísima velocidad en su interior y de forma variable, como si hubiera “algo” dentro que atrajera por fases el material. Para el análisis han usado dos radiotelescopios, el ASTE de Chile y el Nobeyama 45-m en Japón. Los resultados mostraron que la nube tiene forma elíptica con dos tipos de densidad, una compacta y baja de alta velocidad (100 km por segundo) y otra de densidad baja que se extiende varios años luz pero con velocidad más baja. Este tipo de comportamiento es propio de materia que encierra en su interior una gran dinamo que la moviliza y modifica por la altísima presión gravitatoria que alberga.
Una buena explicación, según los investigadores, sería un agujero negro masivo ya que no hay presencia de supernovas. Para determinar que su conclusión podría ser plausible simularon qué ocurriría dentro de una nube de gas con una fuerte presión gravitatoria en su interior: primero las nubes de gas fueron atraídas en fases concéntricas al origen de la fuerza y aumenta la velocidad cuanto más cerca están de ese centro. Y a continuación, una vez que la materia superaba ese punto de atracción se movían más allá de él y disminuían su velocidad. Algo hay dentro de esa nube que mueve el gas como si alguien tirara una canica dentro de un embudo pero, en lugar de caer por el agujero, fuera repelido. Este agujero negro sería el primero de tipo intermedio: hasta ahora se conocen dos volúmenes, los pequeños formados por las explosiones solares y los gigantes, supermasivos, que suelen estar en el centro de las galaxias y que, literalmente, podrían moverlas.
Uno de los grandes misterios del origen del Universo es la llamada “reionización” del hidrógeno mil millones de años después del estallido. Fue un proceso fuera de lo normal producido por un súbito recalentamiento del todo. Para entenderlo primero hay que explicar qué ocurrió. Después del Big Bang el Universo se expandió, y a medida que lo hacía se enfriaba. Al bajar la temperatura la materia se agrupó y formó las primeras estrellas y galaxias en un proceso que duró cientos de miles de años. Pero cuando el Cosmos apenas tenía mil millones de años volvió a calentarse y el elemento más abundante, el hidrógeno, se ionizó otra vez. Lo que hay que intentar explicar es por qué se produjo esa reionización. Un buen intento acaba de llevarlo a cabo el grupo de investigadores de la Universidad de Ginebra (Suiza), publicado en Nature, que apuestan por una vieja teoría: las responsables fueron las galaxias. Ellos han dado con una galaxia que emite un gran número de fotones ionizantes, que son responsables de esta transformación del Universo.
La materia habitual, llamémosla “normal”, que había en los primeros tiempos del Universo era básicamente gas, del cual nacieron las estrellas y luego los cúmulos de estrellas. A su vez esas estrellas emitían radiación ultravioleta que transportan fotones ionizantes. Hasta ahí todo bien. El problema es que para que el proceso fuera masivo tuvo que ser tan fuerte que dejara alguna huella a día de hoy, 14.000 millones de años después. Problema: no había galaxias que emitieran. O por lo menos no las habían encontrado. Para resolver las dudas investigaron a fondo las “galaxias guisante”, descubiertas en 2007, un tipo de cúmulo muy particular, antiguo y poco común. Son muy compactas y en su interior se producen explosiones estelares que resolverían la duda de la emisión. En total son unas 5.000 en este grupo, rastreado a fondo por el Hubble en busca de emisión intensa. El resultado fue la J0925, a 3.000 millones de años luz, la más intensa en emisión y que demostraría que la “culpabilidad” de la ionización sería la actividad de estas galaxias.
Otro de los grandes misterios de esos primeros tiempos es por qué existe la materia oscura. En la teoría estándar el Big Bang produjo una expansión inicial creadora seguida de una segunda “inflación” posterior, el cual, según la nueva hipótesis de un grupo de físicos de la Universidad Stony Brook (EEUU), el Acelerador Fermi y el Grupo de Teoría de Alta Energía del Laboratorio de Brookhaven que se publicó el pasado 18 de enero, habría generado la materia oscura. La idea original de que el TODO apareció con la primera explosión no cuadra con muchos de los detalles descubiertos después. El problema con la teoría oficial es que no explica la enorme cantidad de materia oscura que hay en el Universo. Ésta representa más del 20% del total de la materia existentes y no interactúa con la materia visible (apenas un 5%, desde las estrellas a nosotros mismos como animales), pero su efecto gravitacional es determinante.
La teoría de este grupo resolvería pues la cantidad concreta de materia oscura, explicaría su origen en un segundo periodo de inflación del Universo después del primigenio (que fue casi inmediato), forzado por lo que el grupo de físicos denomina “sector oculto” de la Física que habría interactuado e impulsado una segunda etapa inflacionaria. Este segundo período más suave supuso un rápido aumento de volumen del Universo y sobre todo diluyó la enorme abundancia de partículas inicial dejando con la cantidad justa de materia oscura que se puede detectar hoy. De no ser así habría problemas: en la inflación inicial la temperatura era de varios miles de millones de grados en poco espacio, con lo que las partículas de materia oscura interactuaban entre sí aniquilándose. Pero el enfriamiento posterior evitaba esa conexión entre partículas. La teoría estándar no es capaz de cuadrar las cuentas, por lo que hace falta una nueva que habrá que contrastar y validar.
Distribución canónica de componentes del Universo
