DESCUBRIMIENTOS DEL JWST

La Astronomía en su conjunto es la mejor ciencia integradora de conocimiento. Es la vanguardia trascendente y colosal del desarrollo en todos los campos de la ciencia junto a las actividades humanas. Donde se realiza investigación y aplicación en las condiciones más extremas del Universo...

Astronomy as a whole is the best science integrating knowledge. It is the transcendent and colossal vanguard of development in all fields of science along with human activities. Where research and application are carried out in the most extreme conditions of the Universe... 

El primer batacazo para la cosmología. Estamos desde hace unos años inmersos en una revisión de la teoría del Big Bang. Por un motivo claro, la ciencia se basa en pruebas fácticas.

El telescopio James Webb (JWST) rompe el récord de las galaxias más antiguas jamás observada.

GLASS-z13, es una galaxia con ruptura de Lyman descubierta por el telescopio espacial James Webb en julio de 2022. Actualmente es una de las galaxias más antiguas jamás descubiertas, ya que se remonta a tan solo 300-400 millones de años después del Big Bang.

Fuente:

arXiv:2207.09434v2 [astro-ph.GA] 25 Oct 2022.

Un pequeño instante antes de la luz... Hoy tenemos grandes posibilidades de avanzar en la comprensión del Universo como nunca antes. 

Las galaxias masivas más lejanas y antiguas del Universo son más brillantes de lo esperado, según una investigación internacional basada en observaciones del Telescopio Espacial James Webb (JWST, por sus iniciales en inglés).

 

La masa del conjunto de estrellas que se encuentran en estas galaxias parece ser “mucho mayor de lo que se podía anticipar”, escriben los autores de la investigación en la revista Nature.

Fuente:

 https://www.nature.com/articles/s41586-023-05786-2

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05786-2

 

Las seis galaxias masivas detectadas con el JWST corresponden a un momento en que el Universo tenía entre 500 y 700 millones de años, o alrededor de un 4% de su edad actual. Por comparación, las galaxias más antiguas detectadas antes de la entrada en servicio del JWST correspondían a unos mil millones de años después del Big Bang.

En el 2020 partícipe con un poster de la charla del Keck Observatory y creo que fui el único de los participantes que lo hacía en Cosmología. Por ese entonces se debatía en la nominación del Nobel en rigor la existencia de materia oscura y el descubrimiento de los Agujeros Negros. Nadie sabe que pasa en un Agujero Negro a partir de su superficie, si estamos hablando de otro estado de la materia o sobre qué tipo de distribución de materia (su densidad es uniforme o no). Pero de lo que estamos seguros es de que la métrica junto a la observación nos lleva a su existencia irrefutable.

Por otro lado, respecto a la Materia Oscura, está claro que el censo de una anomalía que se presenta en el conjunto de galaxias en espiral no es causa suficiente para una prueba fáctica de la existencia de esa sustancia. Porque en física se necesita encontrar una partícula y demostrar su interacción con el resto de las fuerzas o campos. 

Mi participación fue la propuesta de dos líneas de investigación (con el tiempo agregar otras líneas de investigación). La primera línea que no tenemos probada es que la métrica de Kerr nos da un radio, pero ese radio teórico de un Agujero Negro no nos dice nada sobre la distancia desde el centro hasta donde podemos encontrar el Evento de Horizontes de un Agujero Negro. Se necesitará radiotelescopios de ondas milimétricas y submilimétricas hasta en la Luna tal vez, en un futuro... Ya que de esta forma aumentamos la resolución angular. Sin mencionar otro tipo de radiotelescopio intermedios. Necesitamos medir la trayectoria del plasma que ingresa al Agujero Negro. Esa puede ser una oportunidad para medirla.

Por supuesto que la materia que emite en longitudes de onda del visible puede ser acompañada por telescopios en el óptico (NIR o MIR), para hacer un cálculo de la materia que ingresa y sale (esto como complemento).

El radio de Kerr asume una densidad uniforme. Probablemente no sea así, en el caso de que un Agujero Negro, puede que este se forme con una cantidad de materia finita y en el transcurso de su vida la frontera sea la que acumule el resto de materia-energía que son eventos distintos. sobre todo, en el tamaño del radio del Agujero Negro.

 El Agujero Negro cuando tiene materia en sus inmediaciones funciona como un poderoso campo de ondas electromagnéticas (un gran acelerador de partículas), lo que de ningún modo significa que las ondas lo atraviesen como a un imán. Por eso el radio de Kerr que usamos es este y no hablamos de otros campos intrínsecos de un Agujero Negro sin materia en su entorno.

Los Agujeros Negros son un laboratorio para investigar si hay similitud con el Universo actual. Y ahora me voy a explayar en ese sentido.

Si medimos el Universo en un radio determinado, medimos su materia, y la extrapolamos al pasado a una densidad similar a la de una estrella de neutrones. Sabemos que es imposible que un Universo que nació con materia y espacio al mismo tiempo se separe de forma homogénea (desde que tenemos nucleones, tenemos gravedad). Pero de lo que estamos seguros es que debemos hablar de un fluido incomprensible. En el caso del agua, el fluido como el agua es simple, mantiene su característica independiente de las presiones. Pero en el caso de un gas de protones (o nucleones). Solo se va a mantener incomprensible si hay bajas presiones y eso no parece haber sido lo que sucedió. Todos hablamos de grandes presiones en el inicio del Universo. En mi interpretación personal de un enfriamiento por etapas del plasma (o progresivo y no instantáneo), hasta alcanzar el equilibrio térmico en nuestros días ya que medimos la misma temperatura hacia donde apuntemos. 

Qué necesitamos entonces, necesitamos una velocidad de escape del plasma baja al principio y eso debería depender de la relación de velocidad de recesión de Hubble para velocidades no relativistas (respecto a la frontera). Por el otro lado una inhomogeneidad de neutrones. Esta partícula como se estudia en las Estrellas de Neutrones evita a altas presiones y altas temperaturas que se formen núcleos pesados. Pero en estado libre el neutrón, con un tiempo de vida media corto, genera protones y estos en una nube protoplanetaria forma un Universo como el nuestro. A muy grandes rasgos.

Hay otro fenómeno que tenemos que tener en cuenta, el hecho de que pudo existir una frontera sin ir al momento previo de la formación del Universo, solo hablando desde un Universo con densidad similar al de una Estrella de Neutrones (NS). El Universo empezó a enfriarse lentamente, la frontera se retiró y le impele momento angular al sistema. Las primeras galaxias tienen una velocidad angular muy similar a las actuales.

Cómo se prueba esto, pues bien... La anomalía que encontramos en el 70% de las galaxias del Universo que tienen forma en espiral muestran una influencia externa de torque o fuerza. Luego la materia se acumuló por gravedad en el centro y el bulbo supera en velocidad a los Halos. Las observaciones nos dirán a diferencia del modelo actual de formación de galaxias que podemos tener formación de galaxias antes de lo que se creía en modelos con Materia Oscura, Agujeros Negros, Estrellas, rotación del sistema. Esa sorpresa para algunos llega en la actualidad, los descubrimientos del JWST usando Nircam, Niresp, y ALMA verifica los resultados controversiales para el mundo de las teorías (algo que no me preocupa). Ya que la ciencia está para investigar y aprender de las propiedades de la materia. Las matemáticas no le dicen al Universo que tiene que tener tiempos negativos (que no existen) o a los Agujeros Negros no le dice cuál es la masa crítica para formarse o a la acumulación crítica de Uranio enriquecido iniciar fisión espontánea. Son las propiedades de la materia las que nos dice cómo se comportan y el estudio es el que documenta esas reacciones.

Usando solo la materia bariónica que vemos (tenemos un error enorme al no calcular todas las estrellas que vemos, agujeros negros, asteroides. Podemos decir que cuando se mide materia oscura con desviación de la luz se hace un cálculo en base a la anomalía de los Halos lo que asevera que no hay un cálculo independiente de materia oscura respecto solo al conocimiento de las anomalías de los Halos). Entonces medimos bariónica sin Materia Oscura y tomamos el cálculo de edad del Universo y se va a más de 19 miles de millones de años. Lo mismo pasa con las curvas de potencia del Fondo Cósmico de Microondas vemos que puede faltar materia porque cambian las curvas. Es esa materia la interacción de la frontera, tal vez....

Hay otro estudio que nos puede hablar de eso y es el análisis de Neutrinos primordiales. Si hay frontera esta pudo “emitir radiación hacia su interior” antes que se separe o se fugue, antes de la emisión de fotones. Todos estos son campos en pleno desarrollo para el estudio Cosmológico. Pero sin duda nos va a dar muchas sorpresas en esta década.

Hay otros estudios como Modos E y B. Van a ser importante por la diferencia de opiniones que puede arrojar con respecto al estudio de Neutrinos. Si medimos la interacción de la masa del Universo con los fotones que viajan desde el Universo Primordial vamos a ver que estos no están influenciados por la materia oscura.

Hoy contamos con pruebas fácticas y la diferencia real con la teoría. Pero hay varios hechos que nos van a construir una imagen del Universo Primordial y no solo una. Así que lo irrefutable va a ser que nunca vamos a ver una partícula que represente a la materia oscura. Pero si van a ir apareciendo con el tiempo varias pruebas de un Universo que supera a las mentes más creativas. Por suerte hoy tenemos al JWST y mañana viendo las primeras luces del Universo a los grandes telescopios de la nueva generación junto a la física de Neutrinos y al estudio de las Estrellas de Neutrones vamos a comprender mejor sin dudas al Universo. Vamos a comprender mejor al Universo con ciencia real como las que nos llevó a ver por primera vez un Agujero Negro Super Masivo o la que nos dieron los aceleradores de partículas y no solo con teorías que son necesarias. Pero más necesario es su clara interpretación bajo distintos eventos de la naturaleza.  

The six massive galaxies detected with the JWST correspond to a time when the Universe was between 500 and 700 million years old, or about 4% of its current age. By comparison, the oldest galaxies detected before the commissioning of the JWST were about a billion years after the Big Bang.

In 2020 I participated with a poster of the Keck Observatory talk and I think I was the only one of the participants who did so in Cosmology. At that time, the existence of dark matter and the discovery of Black Holes were strictly debated in the Nobel nomination. Nobody knows what happens in a Black Hole from its surface, if we are talking about another state of matter or about what kind of matter distribution (its density is uniform or not). But what we are sure of is that the metric together with the observation leads us to its irrefutable existence.

On the other hand, regarding Dark Matter, it is clear that the census of an anomaly that occurs in the set of spiral galaxies is not sufficient cause for a factual proof of the existence of that substance. Because in physics you need to find a particle and demonstrate its interaction with the rest of the forces or fields.

My participation was the proposal of two lines of research (over time add other lines of research). The first line we don't have proven is that the Kerr metric gives us a radius, but that theoretical radius of a Black Hole tells us nothing about the distance from the center to where we can find the Event Horizons of a Black Hole. Millimeter and submillimeter wave radio telescopes will be needed even on the Moon perhaps, in the future... Since in this way we increase the angular resolution. Not to mention another type of intermediate radio telescope. We need to measure the trajectory of the plasma entering the Black Hole. That may be an opportunity to measure it.

Of course, the matter that emits in visible wavelengths can be accompanied by telescopes in the optical (NIR or MIR), to make a calculation of the matter that enters and leaves (this as a complement).

The Kerr radius assumes a uniform density. This is probably not the case, in the case of a Black Hole, it may be formed with a finite amount of matter and in the course of its life the border is the one that accumulates the rest of matter-energy that are different events. above all, in the size of the radius of the Black Hole.

  When the Black Hole has matter in its vicinity, it functions as a powerful field of electromagnetic waves (a large particle accelerator), which in no way means that the waves pass through it like a magnet. That is why the Kerr radius that we use is this and we are not talking about other intrinsic fields of a Black Hole without matter in its surroundings.

Black Holes are a laboratory to investigate if there is a similarity with the current Universe. And now I am going to elaborate in that sense.

If we measure the Universe in a certain radius, we measure its matter, and we extrapolate it to the past at a density similar to that of a neutron star. We know that it is impossible for a Universe that was born with matter and space at the same time to separate in a homogeneous way (since we have nucleons, we have gravity). But what we are sure of is that we must speak of an incomprehensible fluid. In the case of water, the fluid like water is simple, it maintains its characteristic independent of pressures. But in the case of a gas of protons (or nucleons). It's only going to remain incomprehensible if there are low pressures and that doesn't seem to have been what happened. We all talk about big pressures at the start of the universe. In my personal interpretation of a gradual cooling of the plasma (or progressive and not instantaneous), until reaching thermal equilibrium in our days since we measure the same temperature where we point.

What do we need then, we need a low escape velocity from the plasma at first and that should depend on the Hubble recession velocity relationship for non-relativistic velocities (with respect to the boundary). On the other hand an inhomogeneity of neutrons. This particle, as studied in Neutron Stars, prevents heavy nuclei from forming at high pressures and high temperatures. But in the free state, the neutron, with a short half-life, generates protons and these in a protoplanetary cloud form a Universe like ours. In very broad strokes.

There is another phenomenon that we have to take into account, the fact that a border could exist without going to the previous moment of the formation of the Universe, only speaking from a Universe with a density similar to that of a Neutron Star (NS). The Universe began to cool slowly, the boundary withdrew and impels angular momentum on the system. The first galaxies have an angular speed very similar to the current ones.

How is this proven, well... The anomaly that we found in 70% of the galaxies in the Universe that have a spiral shape show an external influence of torque or force. Then the matter accumulated by gravity in the center and the bulge outspeeds the Halos. The observations will tell us, unlike the current model of galaxy formation, that we may have galaxy formation earlier than was believed in models with Dark Matter, Black Holes, Stars, system rotation. That surprise for some comes today, the JWST discoveries using Nircam, Niresp, and ALMA verify the controversial results for the world of theories (something that doesn't concern me). Since science is to investigate and learn from the properties of matter. Mathematics does not tell the Universe that it has to have negative times (which do not exist) or Black Holes what is the critical mass to form or the critical accumulation of enriched Uranium to initiate spontaneous fission. It is the properties of matter that tell us how they behave and the study is what documents these reactions.

Using only the baryonic matter that we see (we have a huge error in not calculating all the stars we see, black holes, asteroids. We can say that when dark matter is measured with deflection of light, a calculation is made based on the anomaly of the Halos which asserts that there is no independent calculation of dark matter with respect only to the knowledge of the anomalies of the Halos). So we measure baryonics without Dark Matter and we take the calculation of the age of the Universe and it goes to more than 19 billion years. The same happens with the power curves of the Cosmic Microwave Background, we see that matter may be missing because the curves change. Is that matter the interaction of the border, perhaps....

There is another study that can tell us about this and it is the analysis of primordial Neutrinos. If there is a border, it could "emit radiation towards its interior" before it separates or escapes, before the emission of photons. All of these are fields in full development for Cosmological study. But without a doubt it will give us many surprises in this decade.

There are other studies such as Modes E and B. They are going to be important because of the difference of opinions that it can throw with respect to the study of Neutrinos. If we measure the interaction of the mass of the Universe with the photons that travel from the Primordial Universe, we will see that these are not influenced by dark matter.

Today we have factual evidence and the real difference with theory. But there are several facts that will build us an image of the Primordial Universe and not just one. So the irrefutable will be that we will never see a particle that represents dark matter. But if several proofs of a Universe that surpasses the most creative minds are going to appear over time. Luckily today we have the JWST and tomorrow seeing the first lights of the Universe at the large telescopes of the new generation together with the physics of Neutrinos and the study of Neutron Stars we will undoubtedly better understand the Universe. We are going to better understand the Universe with real science like the one that led us to see a Super Massive Black Hole for the first time or the one that particle accelerators gave us and not only with theories that are necessary. But more necessary is its clear interpretation under different events of nature.