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.
