en el espacio, nadie puede oírte gritar, pero con el equipo adecuado, es posible detectar un rugido. Eso es lo que los científicos descubrieron en 2006 cuando comenzaron a buscar señales distantes en el universo utilizando un instrumento complejo fijado a un enorme globo que fue enviado al espacio. El instrumento fue capaz de captar ondas de radio del calor de estrellas distantes, pero lo que llegó a través de ese año fue nada menos que asombroso.,
mientras el instrumento escuchaba desde una altura de aproximadamente 23 millas (37 kilómetros), captó una señal que era seis veces más alta de lo esperado por los cosmólogos. Debido a que era demasiado fuerte para ser estrellas tempranas y mucho mayor que la emisión de radio combinada prevista de galaxias distantes, la poderosa señal causó gran desconcierto. Y los científicos todavía no saben qué lo está causando, incluso hoy en día. Además, podría obstaculizar los esfuerzos para buscar señales de las primeras estrellas que se formaron después del Big Bang.,
el instrumento que detectó la misteriosa señal rugiente fue el radiómetro absoluto para cosmología, Astrofísica y emisión difusa (ARCADE), que la NASA construyó para ampliar el estudio del espectro del fondo cósmico de microondas a frecuencias más bajas.
los objetivos científicos de la misión — mientras ARCADE flotaba por encima de la atmósfera de la tierra, libre de interferencias de nuestro planeta — eran encontrar calor de la primera generación de estrellas, buscar Reliquias de física de partículas del Big Bang y observar la formación de las primeras estrellas y galaxias., Logró estos objetivos escaneando el 7% del cielo nocturno en busca de señales de radio, ya que la luz distante se convierte en ondas de radio a medida que pierde energía a lo largo de la distancia.
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el sonido desde el espacio de la NASA
ARCADE fue capaz de hacer mediciones de» nivel cero absolutamente calibrado», lo que significa que estaba midiendo el brillo real de algo en términos físicos reales en lugar de términos relativos. Esto era diferente de los radiotelescopios típicos, que observan y contrastan dos puntos en el cielo., Al mirar toda la «luz» y compararla con una fuente de cuerpo negro, ARCADE fue capaz de ver la combinación de muchas fuentes tenues. Fue entonces cuando la intensidad de una señal en particular se hizo evidente, aunque durante muchos meses.
«si bien podría ser una buena película vernos sorprendidos cuando vemos que el medidor de luz alcanza un valor seis veces superior al esperado, en realidad pasamos años preparándonos para nuestro vuelo en globo y una noche muy ocupada tomando datos», dijo el científico de la NASA Dale J. Fixsen., «Luego tomó meses de análisis de datos separar primero los efectos instrumentales de la señal y luego separar la radiación galáctica de la señal. Así que la sorpresa fue revelada gradualmente durante meses.»Dicho esto, el impacto sigue siendo enorme.
desde entonces, los científicos han mirado para ver de dónde viene la radiación mientras buscan describir las propiedades de la señal. Esto último se hizo evidente con bastante rapidez.,
«es una señal difusa que viene de todas las direcciones, por lo que no es causada por un solo objeto», dijo Al Kogut, quien dirigió el equipo de ARCADE en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. «La señal también tiene un espectro de frecuencia, o’ color’, que es similar a la emisión de radio de nuestra propia galaxia Vía Láctea.»
Los científicos llaman a la señal «fondo de sincrotrón de radio» – el fondo es una emisión de muchas fuentes individuales y se mezcla en un resplandor difuso., Pero debido a que el» rugido espacial » es causado por la radiación sincrotrón, un tipo de emisión de partículas cargadas de alta energía en campos magnéticos, y debido a que cada fuente tiene el mismo espectro característico, es difícil identificar el origen de esta señal intensa.
«Se ha sabido desde finales de la década de 1960 que la emisión de radio combinada de galaxias distantes debería formar un fondo de radio difuso procedente de todas las direcciones», dijo Kogut sobre el espacio en un correo electrónico., «El rugido espacial es similar a esta señal esperada, pero no parece haber seis veces más galaxias en el universo distante para compensar la diferencia, lo que podría apuntar a algo nuevo y emocionante como la fuente.»
es el rugido espacial proveniente del ¿Vía Láctea?,
Si esta fuente está o no dentro o fuera de la Vía Láctea está bajo debate.
«Hay buenos argumentos por los que no puede venir desde dentro de la Vía Láctea, y buenos argumentos por los que no puede venir desde fuera de la galaxia», dijo Kogut.
una razón por la que probablemente no viene de dentro de nuestra galaxia es porque el rugido no parece seguir la distribución espacial de la emisión de radio de la Vía Láctea. Pero nadie está diciendo con certeza que la señal no proviene de una fuente más cercana a casa, solo que el dinero inteligente está en ella proveniente de otros lugares.,
Este artículo es traído a usted por Todo el Espacio.
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«no diría que los científicos han descartado en gran medida la posibilidad de que el fondo de sincrotrón de radio se origine en nuestra galaxia», dijo Jack Singal, profesor asistente de física en la Universidad de Richmond en Virginia, quien recientemente dirigió un taller sobre el tema. «Sin embargo, yo diría que esta explicación parece ser menos probable.,
«la razón principal es que haría a nuestra galaxia completamente diferente a cualquier galaxia espiral similar, que por lo que podemos decir no exhiben el tipo de halo gigante, esférico, emisor de radio que se extiende mucho más allá del disco galáctico que se requeriría. También hay otros problemas, como que requeriría un replanteamiento completo de nuestros modelos del campo magnético galáctico.»
Fixsen está totalmente de acuerdo. «En otras galaxias espirales hay una estrecha relación entre el infrarrojo y la emisión de radio, incluso en pequeñas secciones de estas otras», dijo., «Entonces, si es de un halo alrededor de nuestra galaxia, haría de la Vía Láctea una galaxia extraña, mientras que en la mayoría de los otros aspectos parece una galaxia espiral ‘normal’.»
por esas razones, los expertos piensan que la señal es principalmente extragaláctica en origen. «Sería el fondo de fotones más interesante en el cielo en este momento porque la población de origen es completamente desconocida», dijo Singal. Pero dado que el universo es tan vasto, esto no reduce mucho las cosas, por lo que los científicos han estado trabajando duro para idear múltiples teorías para la fuente de la señal.,
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el físico estadounidense David Brown, por ejemplo, dijo que el rugido espacial podría ser «el primer gran éxito empírico de la teoría M», un amplio marco matemático que abarca la teoría de cuerdas. «Podría haber un autómata Fredkin-Wolfram diseminado a través de multitudes de universos alternativos, produciendo tiempo físico recurrente con repeticiones interminables de todos los eventos físicos posibles», escribió Brown en el blog de la Comunidad FQXi., Lo que esto supone es que el universo primitivo tenía mucha más materia real que hoy en día, dando cuenta de la poderosa señal de radio.
El espacio rugido podría ser «el primer gran éxito empírico de la M-teoría,» un amplio marco matemático que abarca la teoría de cuerdas.
– el Físico David Brown
Pero si eso es demasiado, hay otras teorías para hincarle el diente., «Los radioastrónomos han observado el cielo y han identificado un par de tipos de fuentes de sincrotrón», dijo Fixsen.
la radiación sincrotrón es fácil de hacer, dijo. «Todo lo que necesitas son partículas energéticas y un campo magnético, y hay partículas energéticas en todas partes, producidas por supernovas, vientos estelares, agujeros negros, incluso estrellas OB», que son estrellas calientes y masivas de tipo espectral O o de tipo temprano B. «El espacio intergaláctico parece estar lleno de gas muy caliente, por lo que si los campos magnéticos intergalácticos fueran lo suficientemente fuertes, podrían generar radiación sincrotrón suave», dijo.,
también se sabe que la radiación sincrotrón está asociada con la producción de estrellas. «Esto también genera radiación infrarroja, de ahí la estrecha correlación», dijo Fixsen. «Pero tal vez las primeras estrellas generaron radiación sincrotrón sin embargo, antes de que se produjeran los metales, no generaron mucha radiación infrarroja. O tal vez hay algún proceso en el que aún no hemos pensado.»
entonces, ¿con qué nos deja esto?, «Las posibles fuentes incluyen mecanismos difusos a gran escala, como la fusión turbulenta de cúmulos de galaxias, o una clase completamente nueva de fuentes individuales de emisión de radio hasta ahora desconocidas increíblemente numerosas en el universo», dijo Singal. «Pero cualquier cosa en ese sentido es altamente especulativa en este momento, y algunas sugerencias que se han planteado incluyen la aniquilación de la materia oscura, supernovas de las primeras generaciones de estrellas y muchas otras.,»
algunos científicos han sugerido que los gases en grandes cúmulos de galaxias podrían ser la fuente, aunque es poco probable que los instrumentos de ARCADE hubieran sido capaces de detectar la radiación de cualquiera de ellos. Del mismo modo, existe la posibilidad de que la señal se detectara desde las estrellas más tempranas o que se origine de muchas radiogalaxias, cuyo efecto acumulativo está siendo captado. Pero si este fuera el caso, entonces tendrían que estar muy apretados, hasta el punto de que no hay brecha entre ellos, lo que parece poco probable.,
cómo se resolverá el misterio de 13 años
«por supuesto, también existe la posibilidad de que haya habido una coincidencia de errores entre ARCADE y las otras mediciones hasta la fecha que han medido mal el nivel de la radio fondo de sincrotrón», dijo Singal., «Esto parece poco probable, dado que se trata de instrumentos muy diferentes que miden en bandas de frecuencia muy diferentes.»
sea cual sea la señal, también está causando problemas cuando se trata de detectar otros objetos espaciales. Como NASA ha señalado en el pasado, las primeras estrellas están escondidas detrás del rugido espacial, y eso las hace más difíciles de detectar. Es como si el universo estuviera dando con una mano y tomando con la otra, pero haber descubierto algo tan inusual es inmensamente emocionante., Cuando se descarta un origen de estrellas primordiales y fuentes de radio conocidas como el gas en el halo más externo de nuestra galaxia, es un misterio que cualquier científico saborearía con gusto.
«Más allá de eso, creo que podemos necesitar alguna brillante nueva hipótesis de origen que nadie ha pensado todavía.»
– Astrofísico Jack Singal
para que los científicos finalmente resuelvan este enigma de 13 años, se necesitan más investigaciones y pruebas., Tal como está, hay un debate sobre Enviar a ARCADE de nuevo dado el advenimiento de la nueva tecnología, y dado su preciso conjunto de instrumentos, sumergidos en más de 500 galones de helio líquido ultrafino para hacerlos aún más sensibles, ciertamente no habría ningún daño en hacerlo.
pero también están surgiendo nuevos proyectos que podrían ayudar. «Uno de ellos utilizará el radiotelescopio de 300 pies en Green Bank, Virginia Occidental, para mapear el cielo de radio con mayor precisión que antes», dijo Kogut. «Tal vez esto arroje alguna luz sobre el misterio.»
Singal ciertamente lo espera., Está trabajando en el proyecto del telescopio Green Bank, haciendo uso del radiotelescopio de apertura clara más grande del mundo para medir el nivel del fondo como objetivo primario, en lugar de secundario. Lo hará utilizando una medida de nivel cero absolutamente calibrada, definitiva y especialmente diseñada, tomada en las frecuencias de megahercios (MHz) donde el cielo de radio es más brillante. (Un megahertz es igual a un millón de hertz.)
«Esta medición está siendo desarrollada actualmente por un equipo en el que Estoy, utilizando instrumentación personalizada que se montará en el telescopio», explicó Singal., También va a haber otro intento de medición, este que busca medir o limitar aún más la llamada «anisotropía», o variación del fondo del sincrotrón de radio, de nuevo en las frecuencias de MHz donde domina.
«ese no es su nivel absoluto, sino más bien las pequeñas diferencias de un lugar a otro en el cielo», dijo Singal. «Con algunos Colaboradores, estoy intentando un primer intento en eso usando la matriz de baja frecuencia en los Países Bajos., Ambas mediciones en conjunto pueden ayudar a determinar si el fondo del sincrotrón de radio es principalmente Galáctico o extragaláctico en origen. Más allá de eso, creo que podemos necesitar alguna brillante nueva hipótesis de origen que nadie ha pensado todavía.,»
recursos adicionales:
- Leer más sobre la misión radiómetro absoluto para cosmología, Astrofísica y emisión difusa (ARCADE) del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA
- Aprender sobre la radiación sincrotrón con el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO)
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este artículo fue adaptado de una versión anterior publicada en la revista all about space, a future Ltd. publicación.,