{"id":1248,"date":"2024-07-05T12:32:10","date_gmt":"2024-07-05T12:32:10","guid":{"rendered":"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/?p=1248"},"modified":"2024-07-05T12:33:57","modified_gmt":"2024-07-05T12:33:57","slug":"nuevo-estudio-de-supernovas-confirma-la-prediccion-de-einstein-sobre-la-expansion-del-universo","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/nuevo-estudio-de-supernovas-confirma-la-prediccion-de-einstein-sobre-la-expansion-del-universo\/","title":{"rendered":"Nuevo estudio de supernovas confirma la predicci\u00f3n de Einstein sobre la expansi\u00f3n del universo"},"content":{"rendered":"\n<ul class=\"wp-block-list\"><li><strong>El equipo Dark Energy Survey, con participaci\u00f3n del IFT, estudia un tipo de supernova que confirma nuestro entendimiento de la relatividad especial de Einstein aplicado a la expansi\u00f3n del universo.<br><\/strong><\/li><li><strong>Estas observaciones confirman que el universo se expande aceleradamente, y el tiempo pasa a un ritmo diferente cuanto m\u00e1s lejos observamos.<\/strong><\/li><\/ul>\n\n\n\n<p>Un grupo de cient\u00edficos de la colaboraci\u00f3n internacional DES (Dark Energy Survey), en la que participan investigadores del Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica IFT UAM\/CSIC, han estudiado un tipo de supernovas que confirman una predicci\u00f3n que se puede extraer de las ecuaciones de Einstein: la dilataci\u00f3n temporal relativista. Esto es, la ralentizaci\u00f3n del ritmo al que avanza el tiempo para un observador que se mueve m\u00e1s r\u00e1pido. Este equipo estudia la energ\u00eda oscura, la misteriosa causante de la expansi\u00f3n acelerada del universo, y han observado esta dilataci\u00f3n temporal debida a la expansi\u00f3n. As\u00ed, han confirmado hip\u00f3tesis ya existentes y han ampliado nuestro entendimiento de c\u00f3mo observar el universo.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">El tiempo en la relatividad especial<\/h3>\n\n\n\n<p>Albert Einstein propuso en 1905 su teor\u00eda de la relatividad especial. Entre otras cosas, esta teor\u00eda describe c\u00f3mo el paso del tiempo es percibido de forma diferente para distintos observadores, dependiendo de la velocidad a la que se mueven, y del punto de vista. Imaginando dos hermanos gemelos, si uno de ellos viajara al espacio a velocidades cercanas a la de la luz, sus ritmos vitales de tiempo se ralentizar\u00edan. Al regresar a la Tierra, ser\u00eda m\u00e1s joven que su hermano gemelo, por c\u00f3mo el tiempo ha avanzado distinto para los dos.<\/p>\n\n\n\n<p>Esta no es una idea muy intuitiva: cuanto m\u00e1s r\u00e1pido nos movemos, m\u00e1s lento pasa el tiempo. Sin embargo, se ha confirmado en m\u00faltiples ocasiones con experimentos de part\u00edculas en el laboratorio, por el ritmo de desintegraci\u00f3n de los muones de los rayos c\u00f3smicos y observando sat\u00e9lites en torno a la Tierra. Aun as\u00ed, la comunidad cient\u00edfica siempre revisa sus propios resultados contrastando con nuevas observaciones, volviendo a asegurarse de que las teor\u00edas que asumimos por ciertas contin\u00faan explicando correctamente lo que observamos. Y en ocasiones se confirman predicciones que a\u00fan no se hab\u00edan podido confirmar. En este caso, c\u00f3mo este efecto de dilataci\u00f3n temporal tambi\u00e9n se puede observar debido a la expansi\u00f3n del universo.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Expansi\u00f3n del universo<\/h3>\n\n\n\n<p>Se sabe que nuestro universo est\u00e1 expandi\u00e9ndose porque al mirar en la distancia, en todas direcciones observamos algo llamado \u201credshift\u201d, o corrimiento al rojo. La frecuencia de una&nbsp;onda, como la luz, cambia si la fuente se acerca o aleja del observador. En el caso de la luz, si algo se acerca, sufrir\u00e1 un corrimiento al azul, y si se aleja, al rojo.<\/p>\n\n\n\n<p>Observando el universo, vemos c\u00f3mo todo se est\u00e1 alejando de nosotros. Pero dado que sabemos que esto no se debe a que estemos en el centro de esta expansi\u00f3n, &nbsp;la conclusi\u00f3n es que el propio universo se est\u00e1 expandiendo, y todos los observadores est\u00e9n donde est\u00e9n observar\u00edan lo mismo: el resto del universo alej\u00e1ndose.<\/p>\n\n\n\n<p>Pero no s\u00f3lo eso: la expansi\u00f3n del universo est\u00e1 acelerando. Todo se aleja cada vez m\u00e1s r\u00e1pido, como impulsado por una fuerza invisible. Pero no se trata de un movimiento propio de las galaxias: es el espacio el que est\u00e1 expandi\u00e9ndose. Como si fu\u00e9ramos pasas en un bizcocho al hornearse, las pasas no se mueven, pero se crea espacio entre ellas, se alejan entre s\u00ed. No se sabe qu\u00e9 est\u00e1 causando esta aceleraci\u00f3n, es uno de los grandes misterios de la cosmolog\u00eda. Al origen de esta aceleraci\u00f3n se le llama \u201cenerg\u00eda oscura\u201d. Y como esta energ\u00eda est\u00e1 acelerando la expansi\u00f3n del universo, la relatividad de Einstein predice que deber\u00edamos observar el fonomeno de la dilataci\u00f3n temporal si observamos el universo m\u00e1s distante, que se aleja m\u00e1s r\u00e1pidamente.<\/p>\n\n\n\n<p>Esto no es algo f\u00e1cil de comprobar. Para empezar, tenemos que poder observar estos objetos del universo lejano que podr\u00edan sufrir dilataci\u00f3n temporal, as\u00ed que ha de ser algo muy brillante. Adem\u00e1s, necesitar\u00edamos saber exactamente cu\u00e1nto dura este fen\u00f3meno brillante normalmente, para compararlo con lo que observamos y comprobar si ha durado m\u00e1s de lo que deber\u00eda si estuviera en reposo, por la dilataci\u00f3n temporal.<\/p>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Supernovas tipo Ia<\/h3>\n\n\n\n<p>Las supernovas son un buen candidato para observar esta dilataci\u00f3n temporal. Estas explosivas muertes estelares son muy brillantes, as\u00ed que podemos observarlas a grandes distancias. En general, el brillo y duraci\u00f3n de una supernova depende mucho de la masa inicial de la estrella que explota, excepto en un caso: las supernovas de tipo Ia.<\/p>\n\n\n\n<p>Normalmente, las supernovas surgen a partir de estrellas muy masivas, 8 veces m\u00e1s que el Sol. Cuando ya no tienen m\u00e1s material que fusionar, su n\u00facleo colapsa y provoca la expulsi\u00f3n violenta de las capas exteriores de la estrella. Las estrellas que son menos masivas tienen una evoluci\u00f3n mucho m\u00e1s d\u00e9bil, expulsando sus capas exteriores en pulsos suaves, dejando una nebulosa, y donde se situaba la estrella, una enana blanca. Las enanas blancas son restos del n\u00facleo de la anterior estrella, el material que no lleg\u00f3 a fusionar, y son inertes. Brillan poco y se van enfriando cada vez m\u00e1s.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"576\" src=\"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/supernova-ia-1024x576.jpg\" alt=\"Supernova Ia\" class=\"wp-image-1252\" srcset=\"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/supernova-ia-1024x576.jpg 1024w, https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/supernova-ia-300x169.jpg 300w, https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/supernova-ia-768x432.jpg 768w, https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/supernova-ia.jpg 1128w\" sizes=\"auto, (max-width: 1024px) 100vw, 1024px\" \/><figcaption><em>Concepci\u00f3n art\u00edstica del sistema que produjo la supernova, en el que una estrella enana blanca absorbe material de su estrella compa\u00f1era.\/ Adam Makarenko\/W. M. Keck Observatory.<\/em><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p>Sin embargo, a veces las enanas blancas no se limitan \u00fanicamente a enfriarse. En ocasiones se encuentran orbitando alrededor de otra estrella en lo que se llama un sistema binario. Si est\u00e1n muy cerca, esta segunda estrella puede alimentar a la enana blanca, que atrae su envoltura, adquiriendo m\u00e1s masa. Pero las estrellas normalmente son un equilibrio entre las reacciones termonucleares de fusi\u00f3n y el peso de toda la estrella comprimi\u00e9ndola. Una enana blanca es inerte, no tiene fusi\u00f3n, por lo que la masa adicional no tiene una fuerza contraria que la equilibre, y una vez se alcanza suficiente masa, habr\u00e1 tanta presi\u00f3n que la enana blanca volver\u00e1 a fusionar su material, de forma tan r\u00e1pida &nbsp;que se produce una explosi\u00f3n de supernova. \u00c9stas se conocen como supernovas de tipo Ia. Lo que tienen de especial estas supernovas es que siempre se hacen inestables cuando llegan a la misma cantidad de masa: 1.44 veces la masa del Sol. Esto se conoce como el l\u00edmite de Chandrasekhar.<\/p>\n\n\n\n<p>Como tienen un punto de partida com\u00fan, las supernovas de este tipo siempre tienen la misma luminosidad y la misma duraci\u00f3n. Como su duraci\u00f3n siempre es la misma, si observamos una supernova tipo Ia en el universo cercano y lejano, deber\u00edamos observar una diferencia en la duraci\u00f3n debida a la dilataci\u00f3n temporal relativista, con&nbsp;<strong>\u0394\ud835\udc61obs = \u0394\ud835\udc61em (1 + \ud835\udc67).<\/strong>&nbsp;Como el universo se expande, el tiempo pasa diferente para las supernovas que se observan m\u00e1s lejos, y ser\u00e1n m\u00e1s lentas, a pesar de que sabemos que deber\u00edan durar lo mismo.<\/p>\n\n\n\n<p>Esto es exactamente lo que ha encontrado este grupo de cient\u00edficos&nbsp;<a href=\"https:\/\/arxiv.org\/abs\/2406.05050\">en su art\u00edculo<\/a>.<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"902\" height=\"578\" src=\"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/image.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-1249\" srcset=\"https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/image.png 902w, https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/image-300x192.png 300w, https:\/\/projects.ift.uam-csic.es\/outreach_new\/wp-content\/uploads\/2024\/07\/image-768x492.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 902px) 100vw, 902px\" \/><\/figure>\n\n\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\">Observaciones de DES<\/h3>\n\n\n\n<p>Estudiando m\u00e1s de 1500 supernovas a diferentes distancias con datos del DES, la observaci\u00f3n ha comprobado, nuevamente, las conclusiones de la teor\u00eda de la relatividad especial de Albert Einstein. No s\u00f3lo ha sido la medida m\u00e1s precisa de esta dilataci\u00f3n temporal cosmol\u00f3gica, sino que es una de las pruebas m\u00e1s directas de la expansi\u00f3n del universo. Estas observaciones ayudan a comprobar una vez m\u00e1s la teor\u00eda de Einstein hasta escalas cosmol\u00f3gicas, con una precisi\u00f3n del 0.3%.<\/p>\n\n\n\n<p>Adem\u00e1s, esto nos ense\u00f1a c\u00f3mo deber\u00edamos buscar fen\u00f3menos en el universo m\u00e1s lejano. Si no observamos a distancias demasiado grandes, quiz\u00e1s observemos que una supernova dura el doble de lo que dura si est\u00e1 cerca de nosotros. Pero si buscamos a grandes distancias en el universo m\u00e1s temprano, la dilataci\u00f3n temporal puede suponer una diferencia de meses o incluso a\u00f1os. Muchas veces las supernovas distantes se detectan observando el brillo de una galaxia en dos momentos diferentes del tiempo, y si comparamos y vemos menos luminosidad, significa que una supernova ha sucedido y ha terminado. Pero este descubrimiento de DES nos indica que este tipo de comparaci\u00f3n debe entenderse en escalas de a\u00f1os cuando se trata del universo m\u00e1s lejano.<\/p>\n\n\n\n<p>Estas observaciones ponen de manifiesto la utilidad de continuar comprobando nuestras hip\u00f3tesis, incluso si ya han sido demostradas en otros experimentos. No s\u00f3lo nos permiten seguir confiando en estas teor\u00edas en las que basamos la investigaci\u00f3n actual, como es el caso de la relatividad especial. Tambi\u00e9n nos pueden ense\u00f1ar cosas nuevas sobre nuestro entendimiento del universo y de c\u00f3mo deber\u00edamos estudiarlo.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El equipo Dark Energy Survey, con participaci\u00f3n del IFT, estudia un tipo de supernova que confirma nuestro entendimiento de la relatividad especial de Einstein aplicado a la expansi\u00f3n del universo. 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