Científicos crean mapa de la Materia Oscura, utilizando Inteligencia artificial.

En los años posteriores a la publicación de la Teoría de la Relatividad Generalizada, Albert Einstein, (1879 - 1955) aseguraba que "la peor metedura de pata", o en ingles “the biggest blunder“,  en la que había incurrido en toda su vida era el de haber ajustado las ecuaciones de dicha teoría con la inclusión de la llamada "Constante Cosmológica", denotada usualmente por la letra del alfabeto griego Lambda, ), propuesta en el año 1917, para modificar la versión original de la ecuación  del campo gravitatorio para conseguir una solución que diera como resultado la existencia de un universo estático. El sabio rechazó esta idea en 1931 una vez que el descubrimiento realizado por Edwin Hubble (1889 - 1953) de las galaxias observado en "Corrimiento al Rojo *" sugiriese que el Universo no era estático, así como de que Arthur Stanley Eddington (1882 - 1944), demostrara en 1930 que el universo estático de la relatividad general con constante cosmológica era inestable, sin embargo con el descubrimiento y demostración del efecto de la "Aceleración Cósmica", esto es, de que el Universo se expande a una velocidad cada vez mayor, en el año 1998 y que consiguió el Premio Nobel de Física en 2011, para: Saul Perlmutter (nacido 1959), Adam Riess (nacido 16 diciembre 1969) y Brian P. Schmidt (nacido 24 febrero 1967). A causa de ello, ahora "La Constante Cosmológica" esta de nuevo en el centro de la escena, pero no está sola, le acompañan: "Energía Oscura" y "Materia Oscura".

Fotografía. Astrónomos descubren fragmentos de titanio que salen de una supernova, lo que podría contribuir a entender cómo explotan algunas estrellas masivas. Foto NASA.

* Nota: El acercamiento hacia el rojo o desplazamiento hacia el rojo (en inglés: redshift), ocurre cuando la radiación electromagnética, normalmente la luz visible, que se emite o refleja desde un objeto, es desplazada hacia el rojo al final del "Espectro Electromagnético". De manera más general, el corrimiento al rojo es definido como un incremento en la "longitud de onda" de radiación elctromagnética recibida por un detector comparado con la longitud de onda emitida por la fuente. Este incremento en la longitud de onda se corresponde con un decremento en la frecuencia de la radiación electromagnética. En cambio, el decrecimiento en la longitud de onda es llamado "corrimiento al azul". Toda esta corriente de pensamiento surgió cuando Christian Andreas Doppler (1803 -1853) explicó en el año 1842, lo referente a la forma en que percibimos las  ondas sonoras  cuando el objeto que las produce se encuentra en movimiento. A ello se le llamó "Efecto Doppler", este permite determinar si una fuente de emisión de ondas se está acercando o alejando del observador analizando su frecuencia. Doppler predijo correctamente que el fenómeno debería aplicarse a todas las ondas y en particular sugirió que la variación de los colores de las estrellas podía ser atribuida a su movimiento con respecto a la Tierra, que era una consideración errada en la forma mas no en el fondo o contenido. El primer "Corrimiento al rojo Doppler" fue descrito en el año 1848 por el físico francés Hippolyte Fizeau (1819 - 1896), que indicó que el desplazamiento en líneas espectrales, visto en las estrellas era debido al efecto Doppler. El efecto es llamado algunas veces el "Efecto Doppler-Fizeau". Fue en el año de 1868, que el astrónomo William Huggins ( - ) fue el primero en determinar la velocidad de una estrella alejándose de la Tierra mediante este método. Final de la Nota.

Retomando el hilo de la exposición, tenemos que: puesto que la energía causante de la aceleración del "Espacio - Tiempo" no ha podido ser observada en forma directa, se ha dado en llamarla "Energía Oscura".

La llamada "Energía Oscura" es una forma de energía que estaría presente en todo el espacio, produciendo una presión que tiende a acelerar la expansión del Universo, resultando en una fuerza gravitacional repulsiva. Y a ella se le achaca ser la causa de la aceleración desde hace unos seis mil millones de años. Motivada porque la densidad de la materia ha seguido disminuyendo, mientras que la energía oscura ha permanecido constante. En el "Modelo Estándar de la Cosmología", la energía oscura aporta prácticamente el 68% de la masa-energía total del universo. 

No se debe confundir la "Energía Oscura" con la "Materia Oscura", ya que, aunque ambas forman la mayor parte de la "Masa del Universo", la segunda es una forma de materia, mientras que la primera se asocia a un campo que ocupa todo el espacio.

Recientemente y basada en un trabajo realizado por la "Nave Espacial Planck"  sobre la distribución del Universo, se obtuvo una estimación más precisa de ello: en un 68.3% del Universo, corresponde a "Energía Oscura", un 26.8% a la "Materia Oscura" y un 4.9% de materia visible, la ordinaria, que es la que percibimos.

El Satélite Artificial Planck, conocido anteriormente como "Planck Surveyor", conforma la tercera misión de "Medio Tamaño" (M3) del "Programa Científico Horizon 2000" promovido y creado por la "Agencia Espacial Europea". Su lanzamiento se realizó el 14 de mayo del año 2009, impulsado por un cohete "Ariane" junto al "Observatorio Espacial Herschel" en configuración dual. Diseñado para cumplir, entre otros varios objetivos, el de comprobar las teorías actuales sobre el "Universo Primitivo" y los orígenes de las "Estructuras Cósmicas".

Sobre esta base ahora podemos entender la consecución lograda, en este año, sobre la creación de un mapa de esta "Materia Oscura" y el posible impacto que tendrá en el futuro de las investigaciones sobre el gran tema de la Física actual.

Evolucion Espacio Temporal Universo

NASA, Ryan Kaldari, adaptation to Spanish: Luis Fernández García, wiping WMAP: Basquetteur - File:Evolución Universo WMAP.jpg, File:CMB Timeline300 no WMAP.jpg, Original version: NASA

Crean un mapa de la materia oscura; se revelan estructuras filamentosas entre galaxias

Un nuevo mapa de "Materia Oscura" en el "Universo Local", desarrollado mediante "Aprendizaje Automático" (que es una de las ramas de la "Inteligencia Artificial"), ha revelado varias estructuras filamentosas inéditas que conectan Galaxias.

El mapa resultante de la Red Cósmica Local se ha publicado en un artículo que aparece en "Astrophysical Journal."

Es esta cartografía cósmica una herramienta que podría permitir realizar estudios sobre la naturaleza de la materia oscura, que es una materia en la que es enigmática a la fecha, así como acercase de alguna forma a la historia, y aún, el futuro de nuestro "Universo Local", según sus autores.

La "Materia Oscura", como sabemos,  es una "sustancia" esquiva que constituye el mayor porcentaje el Universo. Pero, también proporciona el esqueleto de lo que los especialistas llaman "La Red Cósmica", esto es, la estructura a gran escala del Universo que, debido a su patente influencia gravitacional, se ha inferido como la causa que dicta el movimiento de las galaxias y otros componentes celestes.

Sin embargo, actualmente se desconoce la distribución de la "Materia Oscura Local" ante la imposibilidad de poder medirla de forma directa. En cambio, los científicos empeñados en esta investigación deben inferirla basándose en su influencia gravitacional en otros objetos del Universo, como son  las "Galaxias".

El profesor Donghui Jeong, asociado de astronomía y astrofísica en la Universidad de Penn State y autor correspondiente del estudio explicó: “De manera irónica, es más fácil estudiar la distribución de la "Materia Oscura" que se encuentra mucho más distante, porque refleja un pasado muy lejano, mucho menos complejo”. 

Los intentos anteriores de mapear la Red Cósmica comenzaron con un modelo del Universo Temprano y lproceder simular su evolución, durante miles de millones de años. Sin embargo, es computacionalmente muy intensivo y no ha producido resultados lo suficientemente detallados para ver específicamente la región del Espacio Local.

En este, nuevo estudio, los científicos adoptaron un enfoque diferente, utilizando el "Aprendizaje Automático" para construir un modelo que usa información en torno a la distribución y el movimiento de las Galaxias para predecir la distribución de la "Materia Oscura" adyacente.

Construyeron y entrenaron su modelo mediante un gran conjunto de simulaciones de Galaxias, llamado "Illustris-TNG", que incluye gases, la materia visible y la oscura.

Seleccionaron galaxias simuladas comparables a las de la Vía Láctea e identificaron qué propiedades de esos conglomerados son necesarios para predecir la distribución de la "Materia Oscura."

Comentó Jeong: “Cuando se le da cierta información, el modelo puede llenar los vacíos basándose en lo que ha mirado antes. El mapa de nuestros modelos no se ajusta de forma perfecta a los datos de la simulación, pero aún podemos reconstruir estructuras muy detalladas. Descubrimos que incluir el movimiento de las galaxias (sus velocidades radiales peculiares) además de su distribución mejoró drásticamente la calidad del plano y nos permitió ver estos detalles.”

A continuación el equipo aplicó su modelo a datos reales del "Universo Local" del "Catálogo de Galaxias Cosmicflow-3", que contiene datos completos sobre la distribución y el movimiento de más de 17 mil galaxias, ubicadas en las cercanías de la Vía Láctea, dentro de un radio de doscientos "megaparsecs". 

Pero los esfuerzos empeñados en llevar a la humanidad a completar los conocimientos, sobre el Universo, en la lejanía del espacio sideral, también incorporan proyectos a concretar en las regiones cercanas a nuestro planeta.

Lo que sabemos de Venus es que es el segundo planeta de nuestro Sistema Solar, en orden de proximidad al Sol y el tercero en cuanto a tamaño en orden ascendente después de Mercurio y Marte Al igual que Mercurio, carece de satélites naturales. Se trata de un planeta interior, en el Sistema Solar, de tipo rocoso y terrestre, llamado con frecuencia el planeta hermano de la Tierra, ya que ambos son similares en cuanto a tamaño, masa y composición, sin embargo totalmente diferentes en cuestiones térmicas y atmosféricas (la temperatura media de Venus es de 463.85 ºC), de resto se desprende el que se califique de "invernadero infernal".

Su presión atmosférica es noventa veces superior a la nuestra; es, por lo tanto, la mayor presión atmosférica de todos los planetas rocosos del sistema solar. Es de color blanco/amarillento por su atmósfera compuesta mayoritariamente por: dióxido de carbono (CO2), ácido sulfhídrico (H2S) y nitrógeno (N2). Su atmósfera es la más más caliente del sistema solar; esto se debe a que está principalmente compuesta por gases que propician el llamado "efecto invernadero", como es el dióxido de carbono, por lo que acumula mucho más calor proveniente del Sol.

Otra característica que lo hace único entre los planetas del sistema Solar, es que, posee el día más largo del sistema solar — el equivalente a 243 días terrestres— lo que lo convierte en poseedor de ambientes de luz y oscuridad muy prolongados. Adicionalmente a que su rotación es muy lento y gira en el sentido contrario al movimiento de los otros planetas, pues su movimiento es "dextrógiro", es decir, que gira en el sentido de las manecillas del reloj, por ello, en un "día venusiano" el Sol sale por el oeste y se pone por el este. Sin embargo, hay vientos fuertes que posibilitan que sus nubes, pueden dar la vuelta al planeta en cuatro días terrestres. Por lo anterior, con antelación a estudiarlo con naves no tripuladas en su superficie o con radares, se pensaba que el período de rotación de Venus era de unos cuatro días terrestres.

Actualmente carece de agua líquida y sus condiciones en superficie se consideran incompatibles con la vida conocida, aunque en descubrimientos recientes se ha encontrado "fosfina" en su superficie nebular, que es una molécula que en la Tierra es generada por microbios, lo que da indicios de que exista posiblemente vida.

No obstante, el Instituto Goddard de Estudios Espaciales de la NASA, y aún  otros, han realizado postulados, sobre, que en el pasado pudieron existir océanos, con dimensiones y contenido de agua, muy similar a los de la Tierra, especulándose que pudiera haber sido habitable de acuerdo a las condiciones que sabemos es factible albergue vida, y quizás, no solamente celular.

La primera sonda en visitar Venus fue la sonda  fascina, espacial soviética "Venera 1", que en el año de 1961, siendo la primera sonda lanzada a otro planeta.  Le siguió la "Mariner 2" de los Estados Unidos en el año siguiente, y así siguieron los esfuerzos con más misiones "Venera" y "Mariner". La exploración espacial sobre Venus permaneció muy activa durante finales de los 70 y los primeros años de la década de los 80. Para el año 1990, nos Estados Unidos enviaron la sonda "Magallanes", que alcanzó en parte la superficie planetaria, pero en su mayor parte, se piensa, se vaporizó al entrar en la atmósfera venusina.

La "Agencia Espacial Europea" (ESA) maneja una misión llamada "Venus Express", que estudia la atmósfera y las características de la superficie desde la órbita. La "Venus Express" fue lanzada desde el Cosmódromo de Baikonur (Kazajistán) el nueve de noviembre del año 2005, y pese a que se esperaba que permaneciese operativa hasta diciembre del 2009, la (ESA) decidió prolongar oficialmente la misión hasta el 2015. La "Agencia Japonesa de Exploración Espacial"  (JAXA) lanzó la misión "PLANET-C" el 20 de mayo de 2010, pero debido a que la sonda no desaceleró lo suficiente para entrar en la órbita del planeta , pasó de largo y entró en órbita solar. Después de realizar la última serie de maniobras en agosto de 2015, se programó el encuentro de la sonda con Venus para el 7 de diciembre de 2015.​ El segundo intento resultó exitoso, situándose la sonda en órbita de Venus.

En la publicación de la Machincuepa Cuántica del 29 de octubre del 2020, llamada "Fosfina en la atmósfera de Venus es un signo potencial de vida.", se abordó con amplitud el descubrimiento antes citado.

NASA estudiará en Venus cómo el hermano de la Tierra es un infierno.

La Agencia  de Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) regresará a fin de esta década, al planeta Venus, nuestro vecino planetario más cercano, para buscar comprender cómo fue el proceso de un planeta, tan  similar al nuestro, pueda llegar a convertirse en un invernadero infernal.

Una de las dos misiones seleccionadas para este propósito se denomina "Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging" (DAVINCI +).

Será su objetivo el de medir la composición de la atmósfera de Venus para comprender cómo se formó y evolucionó, así como para determinar si el planeta alguna vez tuvo un océano.

El JPL de la NASA diseña conceptos de misión para sobrevivir a las temperaturas extremas y la presión atmosférica de Venus, siguiente planeta que explorará la Agencia espacial estadunidense, el 3 de junio de 2021. Foto Europa Press

La misión consiste en una esfera descendente que se sumergirá a través de la atmósfera espesa del planeta, realizando mediciones precisas de gases nobles y otros elementos para comprender por qué la atmósfera de Venus es un invernadero desbocado en comparación con la de la Tierra.

Además, DAVINCI + enviará las primeras imágenes de alta resolución de las características geológicas únicas en Venus conocidas como "teselas", que pueden ser comparables a los continentes de la Tierra, lo que sugiere que Venus tiene placas tectónicas.

Esta sería la primera misión dirigida por los Estados Unidos a la atmósfera de Venus desde 1978, y los resultados de DAVINCI + podrían remodelar nuestra comprensión de la formación de planetas terrestres en nuestro sistema solar y más allá. La misión se liderará desde el Centro Goddard de la NASA.

En lo que respecta a la segunda misión, se ha denominado como   "Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy" (VERITAS), que mapeará la superficie de Venus para determinar la historia geológica del planeta y comprender por qué se desarrolló de manera tan diferente a la Tierra.

En órbita alrededor de Venus con un radar de apertura sintética, VERITAS trazará las elevaciones de la superficie de casi todo el planeta para crear reconstrucciones 3D de la topografía y confirmar si procesos como la tectónica de placas y el vulcanismo todavía están activos en Venus.

VERITAS también mapeará las emisiones infrarrojas de la superficie de este planeta para mapear su tipo de roca, que es en gran parte desconocido, y determinará si los volcanes activos están liberando vapor de agua a la atmósfera.

Con el liderazgo del "Jet Propulsion Laboratory" (JPL), tres países europeos estarán en la tarea, la que en detalle es que: el Centro Aeroespacial Alemán proporcionará el mapeador infrarrojo con la Agencia Espacial Italiana y el Centro Nacional de Estudios Espaciales de Francia contribuyendo al radar y otras partes de la misión.

En un comunicado Thomas Zurbuchen, que es administrador asociado de ciencia de la NASA, comunicó: "Estamos acelerando nuestro programa de ciencia planetaria con una intensa exploración de un mundo que la NASA no ha visitado en más de 30 años. Utilizando tecnologías de vanguardia que la NASA ha desarrollado y perfeccionado durante muchos años de misiones y programas de tecnología, estamos marcando el comienzo de una nueva década de Venus para comprender cómo un planeta similar a la Tierra puede convertirse en un invernadero. Nuestras metas son profundas. No se trata solo de comprender la evolución de los planetas y la habitabilidad en nuestro propio sistema solar, sino de extenderse más allá de estos límites a los exoplanetas, un área de investigación emocionante y emergente para la NASA ".

Además de las dos misiones, la NASA seleccionó un par de demostraciones de tecnología para volar con ellas. Aí enstonces en el proyecto VERITAS albergará el "Deep Space Atomic Clock-2", construido por (JPL) y financiado por la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA. Con ello se generará una señal ultraprecisa, Esta señal de reloj de ultraprecisión generada con esta tecnología ayudará en última instancia a permitir maniobras de naves espaciales autónomas y mejorar las observaciones científicas de radio.

Por otra parte, DAVINCI + albergará el "Espectrómetro Compacto de Imágenes Ultravioleta a visible" (CUVIS) construido por el "Centro de vuelo espacial Goddard" (CVEG) o en inglés "Goddard Space Flight Center" (GSFC) . El espectrómeótro "CUVIS" realizará mediciones de luz ultravioleta de alta resolución utilizando un nuevo instrumento basado en óptica de forma libre.

La Superficie de Venus, tomada de Astronoo.com

Estas observaciones se utilizarán para determinar la naturaleza del absorbente ultravioleta desconocido en la atmósfera de Venus que absorbe hasta la mitad de la energía solar entrante.

Dos proyectos científicos que estarán generando nueva información, en dos vertientes que convergen en mejorar el entendimiento humano sobre lo que sucede en nuestro alrededor, pues si bien la "Materia Oscura", brindará información tomada en la lejanía, es indudable que su existencia debe distribuirse por todo el Universo y entonces nos envuelve, sin que podamos percibirla, sin que sepamos gran cosa sobre ella, así como de cu correspondiente "Energía Oscura", y por otro lado, las circunstancia que llevaron a uno de los mundos cercanos a nuestro Sol por un camino distinto, cuando menos a esta fecha.