Poniendo en práctica la teoría de la relatividad especial al contar galaxias

Por Troy Oakes

 

Los científicos que estudian el cosmos tienen una filosofía en común que parece gustarles mucho, conocida como el “principio de mediocridad”, que, en esencia, sugiere que realmente no hay nada especial en la Tierra, el Sol o la Vía Láctea en comparación con el resto del universo.

Algo interesante a analizar, es una nueva investigación de la Universidad de California en Boulder, que añade una prueba más a los argumentos a favor de la mediocridad: Las galaxias están, en promedio, en reposo con respecto al universo primitivo.

Jeremy Darling, profesor de astrofísica de la Universidad de California en Boulder, publicó recientemente este nuevo hallazgo cosmológico en la revista Astrophysical Journal Letters.

Darling dijo

“Lo que esta investigación nos dice es que tenemos un movimiento divertido, pero ese movimiento divertido es consistente con todo lo que sabemos sobre el universo: no esta sucediendo nada especial aquí.

No somos especiales como galaxia o como observadores”.

Esta imagen realizada a partir de una composición de fotos de septiembre de 2003 a enero de 2004 captadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA muestra casi 10.000 galaxias en la imagen más profunda del cosmos en luz visible, que abarca miles de millones de años luz. (Imagen: S. Beckwith (STScI), Equipo HUDF vía NASA, ESA)

Hace aproximadamente 35 años, los investigadores descubrieron el fondo cósmico de microondas, que es la radiación electromagnética que quedó de la formación del universo durante el Big Bang.

El fondo cósmico de microondas parece más cálido en la dirección de nuestro movimiento y más frío en la dirección opuesta. A partir de este resplandor del universo primitivo, los científicos pueden deducir que el Sol -y la Tierra que orbita a su alrededor- se mueven en una dirección determinada, a una velocidad determinada.

Los investigadores descubrieron que nuestra velocidad inferida es una fracción de un porcentaje de la velocidad de la luz: pequeña, pero no nula.

Científicos prueban esta inferencia contando galaxias

Los científicos pueden probar de forma independiente esta inferencia contando las galaxias que son visibles desde la Tierra o sumando su brillo.

Pueden hacerlo en gran medida gracias a la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein de 1905, que explica cómo la velocidad afecta al tiempo y al espacio. En esta aplicación, una persona en la Tierra que mire al universo en una dirección -la misma en la que se mueven el Sol y la Tierra- debería ver galaxias más brillantes, más azules y más concentradas.

Del mismo modo, al mirar en la otra dirección, la persona debería ver galaxias más oscuras, más rojas y más espaciadas.

Pero cuando los investigadores trataron de contar las galaxias en los últimos años -un proceso difícil de realizar con precisión- obtuvieron cifras que sugieren que el Sol se mueve mucho más rápido de lo que se pensaba, lo que contradice la cosmología estándar.

Dijo Darling:

“Es difícil contar las galaxias en todo el cielo: normalmente te quedas con un hemisferio o menos. Y, además, nuestra propia galaxia se interpone. Tiene polvo que hará que encuentres menos galaxias y las hará parecer más tenues a medida que te acercas a nuestra galaxia”.

Darling estaba intrigado y perplejo por este rompecabezas cosmológico, así que decidió investigar por sí mismo. También sabía que había dos sondeos recientemente publicados que podrían ayudar a mejorar la precisión del recuento de galaxias, y arrojar luz sobre el misterio de la velocidad, estos son:

  •  Very Large Array Sky Survey (VLASS) en Nuevo México, y
  • Rapid Australian Square Kilometer Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) en Australia.

En conjunto, estos sondeos permitieron a Darling estudiar todo el cielo uniendo las vistas de los hemisferios norte y sur.

Además, los nuevos sondeos utilizaron ondas de radio, lo que facilitó la “visión” a través del polvo de la Vía Láctea, mejorando así la visión del universo.

Cuando Darling analizó los estudios, descubrió que el número de galaxias y su brillo coincidían perfectamente con la velocidad que los investigadores habían deducido previamente del fondo cósmico de microondas, él dijo:

“Encontramos una dirección brillante y una dirección tenue- Es decir, encontramos una dirección donde hay más galaxias y una dirección donde hay menos galaxias.

La gran diferencia es que se alinea con el universo temprano del fondo cósmico de microondas y tiene la velocidad correcta. Nuestra cosmología está bien”.

Dado que los hallazgos de Darling difieren de los resultados anteriores, es probable que su artículo dé lugar a varios estudios de seguimiento para confirmar o refutar sus resultados.

Además de impulsar el campo de la cosmología, los resultados son un buen ejemplo del mundo real de la teoría de la relatividad especial de Einstein, y demuestran cómo los investigadores siguen poniendo en práctica la teoría, más de 100 años después de que el famoso físico la propusiera por primera vez.

Darling dijo:

“Me encanta la idea de que este principio básico del que nos habló Einstein hace mucho tiempo es algo que se puede ver, es una cosa realmente esotérica que parece súper rara, pero si sales y cuentas las galaxias, puedes ver este bonito efecto. No es tan esotérico y raro como se podría pensar”.

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