[telescoperos] La evolución de las galaxias en el Universo
- From: "Iván Alarcón" <ivanovich100@xxxxxxxxx>
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- Date: Fri, 9 Nov 2007 00:11:09 -0300
Telescoperos Ricardo González
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Estimados Amigos:
les copio este artículo aparecido en el sitio Astroseti, es muy pero
muy bueno, léanlo, se los aconsejo, vayan a la página, hay imágenes
muy esclarecedoras que no aparecen aquí
Atte,
Iván
Enviado por:14
05-Nov-2007
La evolución de las galaxias en el Universo
Un primer paso para comprender la formación y la evolución de las galaxias.
Un artículo original de Olivier Le Fèvre.
Comprender la formación y la evolución de las galaxias es remontarnos
a nuestros orígenes más últimos. A lo largo de la vida del Universo,
es en las estrellas que pueblan las galaxias, donde se han formado los
elementos químicos cada vez más complejos que formaron los planetas en
los que por lo menos uno alberga la vida. Una galaxia es una máquina
compleja hecha de mil millones de estrellas, de gas y de polvo,
interaccionando con su medio ambiente, en encuentros que pueden ser
violentos y que puede albergar en su corazón un agujero negro muy
masivo .
"evolucion
La historia de la evolución de las galaxias, desde galaxias en cúmulos
poco tiempo después del Big bang (izquierda), choques en encuentros
violentos (centro), y galaxias con brazos espirales bien formados al
final de la evolución (derecha).
(c) NASA/ESO-LAM
Uno de los mayores retos de la Astrofísica moderna es comprender cuál
es la secuencia de la evolución que nos conduce a las galaxias que
podemos observar hoy en día, como nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Importantes medios de observación se utilizan para sondear el Universo
y su contenido en galaxias en diferentes épocas. Remontándonos en el
tiempo, gracias a la velocidad terminal de la luz, somos en efecto
capaces de retroceder más de 13 mil millones de años en la evolución.
La cosmología observacional es un campo fascinante donde la
exploración de territorios vírgenes forma parte del día a día de los
investigadores. Las cuestiones que se plantean son fundamentales y se
refieren a nuestros orígenes: ¿Cómo se formaron las primeras estrellas
y las galaxias, cual es la secuencia de la evolución que condujo a
galaxias como nuestra Vía láctea, y que produjo finalmente la vida
sobre un planeta orbitando alrededor de una estrella fabricada por
esta gigantesca máquina universal?
Vivimos años extraordinarios. Por primera vez hemos elaborado un
modelo de Universo que da cuenta de lo esencial de las observaciones,
basado en la teoría del Big bang. Después de décadas de controversias,
parece que tengamos una medida precisa de la edad del Universo con
13,7 mil millones de años, y de su contenido hecho de un 4 % de
materia bariónica, los átomos y las moléculas que conocemos bien, (N.
del T. Se considera materia bariónica toda forma de materia
constituida por bariones y leptones, a excepción de determinados tipos
de neutrinos. Es decir, es la materia que forma todo lo que nos rodea
y podemos ver, incluidos nosotros mismos), un 22 % de materia oscura,
cuyos efectos gravitacionales se hacen sentir imperturbablemente, y un
74 % de energía oscura, parecida a una misteriosa energía del vacío
(Figura 2).
"composicion
Figura 2: composición del Universo, sólo un 4 % bajo la forma de los
átomos que conocemos, el 22 % en forma de materia oscura de la que
podemos medir sus efectos gravitacionales, y el 74 % restante en forma
de una energía misteriosa y oscura.
(c) futura-sciences
Si introducimos estos ingredientes y algunos otros en una probeta,
acelerando el tiempo deberíamos obtener toda la "sopa cósmica" de las
estrellas y otras galaxias. Todo podría partir de minúsculas
fluctuaciones en la densidad del Universo, después de todas las
primeras fases de expansión además de recombinarse. ¡Estas
fluctuaciones podemos ahora observarlas en los mapas del fondo de
microondas cósmico en el que la temperatura es de 2,7 grados por
encima del cero absoluto (cerca de -270 grados centígrados), es el
residuo fósil de la explosión primordial predicha exactamente por la
teoría del Big bang. Esta temperatura no es uniforme, medimos
fluctuaciones ínfimas de temperatura del orden de una cienmilésima de
grado.
"fondo
Figura 3. Cartografía completa del cielo medida en una longitud de
onda milimétrica por WMAP que pone en evidencia las fluctuaciones de
temperaturas de los restos de la explosión primigenia, auténticos
núcleos de condensación a partir de los cuales se formaron las
galaxias.
El satélite COBE, y luego WMAP generaron mapas detallados de estas
fluctuaciones sobre todo el cielo (Figura 3), y esperamos
impacientemente el lanzamiento del satélite europeo Planck para
obtener medidas todavía más precisas. Lo increíble es que de estas
fluctuaciones de temperatura se puedan extraer los parámetros
fundamentales que describen nuestro Universo: su edad, la cantidad de
bariones y de materia oscura, la parte correspondiente a esa famosa
energía oscura, así como de la época llamada "de reionización".
Cada pequeña fluctuación presente en este mapa que representa el
Universo 300 000 años después del Big bang va a evolucionar luego bajo
el efecto de la gravedad, y a constituir un halo de materia que crece
engullendo a sus vecinos. Es en esa época donde se cree que las
primeras estrellas y las galaxias pudieron comenzar a unirse y que su
luminosidad pudo disipar los velos de la edad oscura. En cada halo de
materia, una parte se condensa a un punto tal que las reacciones
termonucleares se ponen en marcha y nacen las primeras estrellas, otra
parte importante permanece en forma de materia oscura (que no
irradia), asegurando la cohesión del conjunto.
"sondeo
Figura 4: una de los fragmentos del sondeo 2dFGRS realizado midiendo
las distancias de más de 250 000 galaxias (puntos azules) en un
volumen de más de 1,5 miles de millones de años alrededor nuestro. La
distribución de las galaxias en filamentos, cúmulos y otras
estructuras complejas es evidente.
(pulsar sobre la imagen para ampliarla)
Las galaxias se unen en grupos y cúmulos, en filamentos, y regiones
del Universo quedan vacías, así nace la compleja estructura del
Universo observada en los grandes sondeos de galaxias en nuestro
vecindario, (sondeo 2dFGRS, figura 4). El devenir del Universo depende
de la cantidad de materia presente en el Universo. Las medidas de la
expansión del Universo con WMAP, con las balizas que son las
Supernovas y con los efectos gravitacionales producidos sobre la
propagación de la luz por la materia sobre nuestra línea de visión,
indican un universo dominado por el 74 % de energía negra, el 22 % por
materia oscura y el 4 % por el conjunto de la materia que nos rodea.
¡Es decir, el 74 % del contenido del Universo nos es totalmente
desconocido, tenemos algunas ideas pero ninguna prueba para el 22 %, y
nos aplicamos a medir con precisión el conjunto de las estrellas y las
galaxias que constituyen el último 4 % esperando obtener informaciones
indirectas sobre el 96 % restante!.
Las simulaciones numéricas utilizando los superordenadores más
poderosos del mundo hacen las veces de probeta para los aprendices
hacedores de Universos. Inyectamos todos los ingredientes que
caracterizan el Universo, añadimos la gravitación, los procesos
físicos que regulan la formación y la muerte de las estrellas, y las
interacciones diversas entre estrellas, gases y polvo. El resultado es
asombrosamente preciso, las simulaciones reproducen las observaciones
con lujo de detalles. "Millenium run", el mayor simulador actual, está
dirigido por el consorcio VIRGO y contiene más de 10 mil millones de
partículas que han estado evolucionando en los discos del
supercomputador durante varias semanas.
"virgo-01"
Figura 5: Simulaciones numéricas del Millenium producidas por VIRGO.
De izquierda a derecha, las fluctuaciones iniciales se desarrollan en
el curso del tiempo bajo el efecto de la gravedad para formar el
conjunto de galaxias y del tejido de grandes estructuras observadas
hoy; más de 13 mil millones de años han transcurrido entre ambos
extremos de esta secuencia.
(c) Virgo
(pulsar sobre la imagen para ampliarla)
Por eso, por muy espectacular que sean estos resultados para
reproducir las grandes líneas (Figuras 5 y 6), están lejos de
reproducir el conjunto de las observables y de las numerosas zonas
oscuras restantes, en parte porqué los ordenadores no pueden
representar cada galaxia sólo a partir de algunas partículas, sino
también por nuestra ignorancia sobre los detalles de los fenómenos que
rigen la física de las galaxias.
"virgo-02"
Figura 6: La simulación del Millenium muestra la complejidad de la
estructura del Universo. A escalas muy grandes el Universo es
uniforme, mientras que escalas del tamaño de cúmulos de galaxias, la
distribución de materia no es homogenea.
(c) VIRGO
(pulsar sobre la imagen para ampliarla)
¿Es cierto según el escenario teórico sostenido por estas simulaciones
que las cosas pasaron así realmente?. La sola respuesta viene de la
confrontación sin cesar entre las predicciones de los modelos teóricos
y las observaciones. Los observables que fuerzan la evolución de las
galaxias principalmente vienen hoy de la observación del fondo
cosmológico, es decir las fluctuaciones de densidad presentes justo al
principio de la vida del Universo, y de grandes sondeos de galaxias en
nuestro vecindario, mostrando el resultado de la evolución de estas
fluctuaciones después de más de 13 mil millones de años. ¿Qué ha
pasado entre los dos? Las observaciones hasta el día de hoy no son
completas.
"sondeo
El cielo que nos rodea visto por el sondeo de Sloan Digital Sky
Survey: las posiciones en el Universo de más de 200 000 galaxias.
(pulsar sobre la imagen para ampliarla)
La cartografía del Universo está completa para las galaxias más
brillantes que nuestra Vía láctea hasta cerca de 3 mil millones de
años en el pasado, con las posiciones de más de 250 000 galaxias
medidas. ¿Razones de los 10 mil millones de años restantes?. Los
sondeos del Universo son el mayor instrumento de exploración, pero la
sensibilidad y la eficacia de los telescopios actuales no permiten
medir las posiciones de los mil millones de galaxias en el Universo
desde la reionización. Entonces recurrimos a las técnicas de
perforación, exploramos conos de Universos más o menos grandes,
esperando que sean representativos. En cada cono sondeamos una
continuidad de épocas, desde nuestro entorno inmediato, hasta una
época definida por la profundidad, la luminosidad de los objetos
observados.
"telescopio
Estas galaxias son observadas con un telescopio de 2.5m.
Los astrónomos tienen en efecto el gran privilegio de utilizar una
máquina muy perfecta para remontarse en el tiempo, teniendo en cuenta
la velocidad de la luz (~300 000km/s), cuanto más lejos están los
objetos, la luz que emiten necesita de más tiempo para llegarnos, y
entonces los observamos cuando eran más jóvenes. Esta extracción de un
patrón permite determinar y comparar las propiedades de las galaxias
en diferentes épocas. Evidentemente no son las mismas galaxias, pero
si se construyó bien una muestra representativa, sin introducir sesgos
en la observación, podemos comparar directamente las propiedades
medias de las poblaciones en diferentes épocas y deducir cuál fue su
evolución.
Uno de los primeros sondeos realmente representativos fue el Canadá
Francia Redshift Survey, donde han sido medidas las distancias de más
de 600 galaxias hasta una profundidad de más de la mitad de la edad
del Universo, programa que tuve el privilegio de conducir con colegas
canadienses y franceses. Por primera vez pusimos en evidencia sin
ambigüedades y de modo cuantitativo la evolución de las propiedades de
las galaxias: la luminosidad, el contenido en estrellas, la
reagrupación en el espacio, evolucionando de modo sustancial. No es
una sorpresa, pero es un alivio poder confirmar con los resultados de
las observaciones debidamente validadas, lo que se esperaba por los
modelos. Ciertos elementos sorprendieron, en particular la fuerte
evolución del índice de formación de estrellas medido hasta diez veces
más importante, cuando el Universo tenía la mitad de edad actual que
ahora.
"profundo"
Figura 8 : La imagen más profunda del cielo capturada por el
telescopio espacial Hubble
(c) NASA
Desde este pionero programa, dos grandes motivaciones empujaron el
desarrollo de instrumentos todavía más perfectos: encontrar galaxias
siempre más lejos para remontarnos a los primeros objetos que han de
aparecer en el Universo en la época de la reionización, y cartografiar
grandes volúmenes de Universo en cada época a lo largo de la flecha
del tiempo. Traducido en coacciones técnicas para los observatorios,
esto implica aumentar la capacidad de los telescopios que capturan
flujos luminosos muy débiles y poder medir muchas galaxias. Existe el
espectacular telescopio espacial Hubble, que ha capturado las imágenes
más profundas del Universo (Figura 8). Durante los doce últimos años
una nueva generación de telescopios muy grandes vio la luz, en
particular los dos telescopios Keck sobre Mauna Kea en Hawai, ¡cada
uno con un espejo colector de 10m de diámetro, y los cuatro
telescopios de VLT (Telescopio Muy Grande) del Observatorio Austral
Europeo (ESO) en Chile cada uno de un diámetro de 8m.! Recuerdo la
emoción qué sentí cuando vi uno de los grandes espejos de 8m en el
momento de su pulido por la sociedad Sagem-Reosc, más de 50 metros
cuadrados de superficie colectora pulida con una precisión tal, que a
la escala de la Tierra las irregularidades del espejo serían sólo
algunos centímetros!. Nueva emoción contemplando los 4 telescopios VLT
desde la plataforma del Observatorio Paranal, una verdadera catedral
de la ciencia, la ventana al Universo.
"espectro"
Figura 9 : Miles de espectros de galaxias muy distantes obtenidos con
el instrumento VIMOS del VLT del ESO. Cada espectro contiene la
información de la distancia y de la composición de los gases y
estrellas de una galaxia, (el encarte a la derecha: aumento de un
espectro)
Sólo, un telescopio no es nada, hay que equipar su plano focal con
instrumentos cada vez más sofisticados. (Fig.9) Para sondear el
Universo, propuse equipar uno de los telescopios de 8m del VLT de un
espectrógrafo multi objetos capaz de medir la distancia y las
propiedades de varias centenas de galaxias simultáneamente. El
instrumento VIMOS, por las siglas de Visible Multi-Object Spectrograph
(Espectrógrafo Visible Multi-Objeto) ha sido concebido y realizado con
un equipo de ingenieros superdotados, bajo mi responsabilidad.
Probablemente el mejor de su categoría, VIMOS explota plenamente el
ojo gigantesco del VLT, varias centenas de espectros simultáneos,
centenas de horas de observaciones para colocar a la comunidad de
astrónomos europeos en una situación de liderazgo mundial en los
sondeos del Universo profundo. Hoy varios programas de grandes sondeos
están en proceso, un poco a la manera de las muñecas rusas, sondeos
que abarcan mucha superficie de cielo pero son poco profundos, unidos
a sondeos muy profundos sobre una superficie pequeña .
El sondeo VIMOS VLT Deep Survey que conduzco con un equipo de más de
30 investigadores, estudiantes y post-doctorados, reúne informaciones
de distancia sobre más de 100 000 galaxias, en varios conos que cubren
más de 90 % de la evolución del Universo. Hemos mostrado cómo las
galaxias evolucionan distintamente según su luminosidad o su tipo
elíptico, espiral o irregular. Ciertos resultados son particularmente
espectaculares. Demostramos que importantes efectos del entorno
generan la forma de las galaxias, con las galaxias elípticas
preferentemente en las regiones más densas, relación que no es innata
sino que se construye con el curso del tiempo. De modo sorprendente,
encontramos galaxias en el Universo muy distante, 1 a 2 mil millones
de años después del Big bang, que suponían sondeos precedentes.
"sondeo
Figura 10: galaxias muy distantes identificadas por el sondeo VVDS
(rodeadas), en número más importante que lo que se suponía
anteriormente.
(c) CFHT-LS
Mostramos que esto era debido probablemente a un sesgo observacional
importante de estos sondeos, y que el Universo era capaz pues de
formar estrellas en galaxias masivas que es lo que se suponía hasta
ahora (Fig. 10). Numerosos resultados están siendo producidos por este
sondeo VVDS, así como por otros sondeos complementarios conducidos en
particular por el equipo DEEP2 sobre el telescopio Keck.
¿Que nos reserva el futuro?. La carrera de la instrumentación
continúa. Estamos en una fase sin precedentes en la historia de la
astrofísica, casi todos los campos de longitud de onda son accesibles
a la observación, desde las ondas de radio, hasta rayos X, pasando por
el campo visible y próximo infrarrojo. Varios nuevos observatorios
verán la luz en los próximos años. ALMA es una gran red de antenas
sensibles al brillo sub-milimétrico para ver las primeras estrellas
enterradas en sus capullos de polvo incluso en galaxias muy distantes.
"webb"
Figure 11 : El futuro telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento
está previsto en el 2014. Con un diámetro de más de 6 metros, equipado
con una cámara y un espectrógrafo infrarrojo, deberá permitir observar
las primeras galaxias que se formaron en el universo.
El telescopio espacial James Webb (Figura 11) va a suceder al
telescopio Hubble: con un espejo de más de 6m. de diámetro en el
espacio, sensibilidad a los infrarrojos, y un espectrógrafo
multiobjeto, el campo de la astronomía va a ser revolucionado de nuevo
permitiendo seguir el brillo desplazado hacia el rojo de las galaxias
justo después o durante la reionización, en redshifts (desplazamiento
al rojo) de 10, 15 o más. A más largo plazo, la construcción de una
nueva generación de telescopios en el suelo, con diámetros colectores
gigantescos que alcancen de 30 a 50 metros, va a ser lanzada. El poder
colector es tal, que se espera poder observar detalladamente el
génesis de las primeras galaxias.
Crédito de las imágenes: NASA. ESO-LAM. futura-sciences. Sloan Digital
Sky Survey. VIRGO. CFHT-LS.
Autor de la traducción: Xavier Civit
Enlace con el artículo original: AQUÍ.
Un Universo por descubrir
Enlace: http://www.futura-sciences.com
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Enviado por : joaquin quiros
08-Nov-2007 19:23 CET
En mi opinion las corrientes de pensamiento cuando ciencia y religion
se solapan mutuamente solo dejan dos opciones:O Dios lo es todo,o
simplemente,nada.No puede haber ambiguedad o termino medio.Es mi
opinion,por supuesto.Saludos
Enviado por : Kent
06-Nov-2007 21:08 CET
La energia oscura (74 %) no se conseguirá descifrar nunca ni será
accesible por ello es misteriosa.
Ella sostiene el equilibrio del universo y no compete al hombre porque
forma parte de la grandiosidad de la creación.
Enviado por : karkamal
06-Nov-2007 20:31 CET
¿La materia oscura es Dios?
Enviado por : _facundo_
06-Nov-2007 09:01 CET
"Lejos, lejos / fuera del palneta / lejos, lejos / sin este planeta...
/ la gui-llo-ti... na / la gui-llo-ti... na"
Roberto Pandolfo (1968) "La Ondulacion"
Enviado por : seba
06-Nov-2007 01:55 CET
Cuando más se avanza en los conocimientos científicos del universo,
nos damos cuenta que es cada vez más misterioso e insondable. Con esto
de la materia oscura y la energía oscura que en conjunto acaparan el
96% del universo conocido, les va a dar más que un dolor de cabeza a
los científicos ....
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