Tendencias21
Una onda cuántica pudo formar las primeras galaxias

Una onda cuántica pudo formar las primeras galaxias

El Universo podría haberse formado por una materia oscura difusa que imprimió su naturaleza de onda cuántica a las primeras distribuciones de estrellas y gas. Lo confirma una sofisticada simulación que cuestiona la formación de galaxias en el universo temprano.

Una onda cuántica pudo formar las primeras galaxias

Una nueva investigación ha simulado la materia oscura de una manera nueva por primera vez, cuestionando el pensamiento convencional sobre la composición del universo.

La investigación, publicada en Physical Review Letters, implicó a científicos de las universidades de Sussex, Princeton, Harvard, Cambridge y MIT, entre otras.

Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que el 85 por ciento del universo está compuesto de partículas invisibles, o materia oscura, que deben ser muy frías y pesadas.

Si bien la materia oscura aún no se ha detectado directamente, la hipótesis que describe la materia oscura como fría ha demostrado ser exitosa al describir la estructura a gran escala del universo observable. En consecuencia, los modelos de formación de galaxias se basan en el supuesto de que la materia oscura es fría.

Pero como no hay certeza absoluta sobre esa naturaleza de la materia oscura, los científicos han considerado dos propuestas alternativas diferentes.

La primera supone que la materia oscura es cálida (en vez de muy fría) y que está formada por una partícula más ligera y más rápida.

La segunda imagina que la materia oscura es difusa, y que está formada por un bosón  ultraligero, que puede haber impreso su naturaleza de onda cuántica a las primeras distribuciones de estrellas y gas.

Las simulaciones realizadas por los científicos de las citadas universidades muestran cómo las estrellas y galaxias podrían haberse formado y agrupado en el origen del universo si la materia oscura fuese realmente como se ha imaginado: muy fría y pesada, cálida y ligera, o difusa y ondulatoria.

Tres modelos diferentes de galaxias

A través de estas simulaciones, los científicos descubrieron que estos tres modelos conducen a una distribución diferente de la materia oscura y, por lo tanto, a un patrón distinto de formación de galaxias.

Si la materia oscura fuera realmente fría y pesada, como se ha asumido hasta ahora, entonces las galaxias en el universo primitivo se habrían formado en halos casi esféricos.

Pero si la naturaleza de la materia oscura fuese cálida y ligera, el universo primitivo se habría visto muy diferente, y las primeras galaxias se habrían generado en forma de filamentos extendidos, como una cola.

Finalmente, si la materia oscura fuese difusa y ondulatoria, estos filamentos galácticos habrían aparecido estriados, como las cuerdas de un arpa iluminadas con estrellas.

Escenario alternativo creíble

Anastasia Fialkov, una de las investigadoras, explica en un comunicado : “La naturaleza de la materia oscura sigue siendo un misterio. La teoría de la materia oscura difusa tiene sentido en términos de física fundamental, por ejemplo, la teoría de cuerdas, por lo que es un candidato interesante para la materia oscura. Y si la nueva generación de telescopios potentes demuestra que la teoría de la materia oscura difusa es correcta, habremos aclarado la naturaleza de la materia oscura: uno de los mayores misterios de todo el universo”.

Y añade: “En todo el mundo, los investigadores están buscando materia oscura, y los físicos de partículas están construyendo modelos para la materia oscura, y muchos de ellos han asumido que la materia oscura es ‘fría’. La teoría de la materia oscura difusa, donde la materia oscura se comporta como una onda a escalas galácticas, ahora presenta un escenario alternativo creíble: esa materia oscura es pequeña, se mueve en ondas que se comportan como materia cuántica. Nuestras simulaciones son las primeras en abordar la formación de galaxias en el contexto de la materia oscura difusa».

¿Wally o Wenda?

Kathy Romer, profesora en la Universidad de Sussex, añade al respecto: «La búsqueda de la materia oscura es un poco como ¿Dónde está Wally? El trabajo dedicado en las últimas décadas por astrónomos y físicos de partículas nos ha dado algunas de las pistas que debemos buscar, equivalentes al suéter y sombrero a rayas de Wally, pero aún no lo hemos encontrado”.

«Tal vez no deberíamos haber estado buscando a Wally (materia oscura fría) todo este tiempo, sino que deberíamos haber estado buscando a Wenda (materia oscura difusa) en su lugar. Esta nueva investigación es tan importante porque nos proporciona otra pista para localizar los calcetines a rayas de Wenda”.

Para descubrir si el universo debe su estructura a Wally o Wenda, el equipo ha desarrollado las primeras predicciones realistas de cómo podrían haber sido las primeras galaxias en un universo dominado por materia protogaláctica diferente, muy ligera en masa, en lugar de muy pesada, como la mayoría de los científicos ha asumido hasta ahora.

El objetivo de estas simulaciones es proporcionar un mapa para los próximos telescopios, como el James Webb, que pueden mirar lo suficientemente atrás en el tiempo como para detectar las primeras galaxias.

Si viera galaxias con las colas, o ‘filamentos’ como se simulan en esta investigación, podrán confirmar que la materia oscura es realmente de naturaleza difusa y ondulatoria, señalan las científicas.

Referencia

First Star-Forming Structures in Fuzzy Cosmic Filaments. Philip Mocz et al. Phys. Rev. Lett. 123, 141301, 2 October 2019. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.141301

RedacciónT21

1 comentario

  • La ciencia siempre va con la última partícula des-cubierta. La física cuántica también pasará a ser física elemental. Sólo puede haber una física de un equilibrio asimetric que no se anule a si mismo. En esa asimetría cabe la probabilidad de auto-improvisacion ??? Que interesante!!!

RSS Lo último de Tendencias21

  • Revelan el origen de la falla geológica de Seattle, una de las más peligrosas del mundo 15 febrero, 2024
    Los datos magnéticos sugieren que la falla de Seattle, en Estados Unidos, se formó hace 55 millones de años, cuando la mitad sur de una cadena de islas volcánicas en subducción se amontonó sobre el continente y se separó de otra parte de la estructura, "desgarrando" el borde de América del Norte.
    Pablo Javier Piacente
  • Gigantescos "huevos espaciales" podrían ayudarnos a descubrir civilizaciones extraterrestres 15 febrero, 2024
    Un elipsoide SETI es un enfoque geométrico que identifica una región del espacio con forma de huevo, dentro de la cual cualquier civilización inteligente habría logrado observar un evento astronómico significativo, como por ejemplo una supernova, basándose en el tiempo que tarda la luz en viajar a través del espacio. Ahora, un nuevo análisis muestra […]
    Pablo Javier Piacente
  • Nuevo hito en la tecnología cuántica 15 febrero, 2024
    Investigadores alemanes han logrado un avance en la tecnología cuántica al visualizar las posiciones tridimensionales de átomos individuales en un cristal de diamante. Este logro allana el camino para la visualización de moléculas individuales con una precisión atómica, lo que podría revolucionar la investigación y el diseño de materiales y fármacos. Con un poco de […]
    ST/T21
  • ¿Qué pasaría si viajáramos a la velocidad de la luz? 15 febrero, 2024
    La física dice que es imposible, pero soñamos con la posibilidad de viajar a la velocidad de la luz. En ese supuesto, el tiempo se dilataría y se alteraría nuestro campo de visión, pero la fuerza de la aceleración nos destruiría. Sin ayuda alguna, no podemos ir a más de 45 kilómetros por hora.
    Redacción T21
  • Una extraña y antigua megaestructura acecha bajo el mar Báltico 14 febrero, 2024
    En la bahía alemana de Mecklenburg, a 21 metros de profundidad, los científicos han encontrado una antigua megaestructura que data de la Edad de Piedra, concretamente de hace más de 10.000 años. La estructura, que abarca una longitud de casi un kilómetro y está compuesta por piedras de distintos tamaños, desafía toda explicación natural: los […]
    Pablo Javier Piacente
  • Detectan por primera vez materia oscura en un cúmulo galáctico 14 febrero, 2024
    La materia oscura identificada, detectada indirectamente en un cúmulo conformado por miles de galaxias, podría ayudar a los científicos a comprobar la existencia de una estructura a gran escala que se extiende por todo el Universo: de esta forma, un "andamiaje" de materia oscura atravesaría todo el cosmos y sería el sostén de innumerables galaxias, […]
    Pablo Javier Piacente
  • El primer implante cerebral de Neuralink en un humano está rodeado de misterio 14 febrero, 2024
    Existen dudas sobre si el primer implante cerebral a un humano, anunciado por Elon Musk el 29 de enero, se ha producido realmente, ya que todo está rodeado de falta de transparencia, ausencia de certificación científica, escasos detalles sobre su tecnología, sus métodos y sus resultados.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren un fármaco de animación suspendida que imita la hibernación 14 febrero, 2024
    Descubren un fármaco de "animación suspendida" que imita la hibernación y podría mejorar el trasplante de órganos, asegurar la supervivencia ante lesiones traumáticas y facilitar los viajes espaciales de larga duración.
    Redacción T21
  • La muerte los llama y ellos se juntan 13 febrero, 2024
    Un experimento desarrollado en "granjas de cadáveres" permitió comprobar que la descomposición de cuerpos humanos y de otras especies atrae siempre a las mismas variedades de microorganismos y hongos, sin importar el clima, la estación del año o la ubicación en el globo. Un mejor conocimiento de esta comunidad "universal" de descomponedores permitirá importantes avances […]
    Pablo Javier Piacente
  • Una corriente oceánica fundamental para el equilibrio climático podría anticipar su colapso 13 febrero, 2024
    Los científicos han descubierto una señal de advertencia clave antes que una corriente crucial del Atlántico colapse y sumerja al hemisferio norte en un verdadero caos climático: la Circulación de Vuelco Meridional del Atlántico (AMOC) genera una liberación de calor que ayuda a mantener a Europa, y también en parte a América del Norte, más […]
    Pablo Javier Piacente