Quinteto de Stephan: grupo compacto de galaxias, ubicadas en la constelación de Pegaso
Mi nombre es Jose Vargas y desde mi web Universo Big sin Bang.com quiero hacer unos comentarios a bote pronto y sin bibliografía sobre las imágenes que el supertelescopio James Webb acaba de facilitarnos. Por lo pronto son imágenes en falso color , es decir en blanco y negro que han sido coloreadas con criterios estéticos y que prometen resolver todos los misterios y los primeros instantes de la Creación.
Son fotografías tomadas en el infrarrojo cercano es decir con longitud de onda relativamente pequeña y con una gran definición y brillo comparadas con el Telescopio Hubble , son hasta 100 veces mas nítidas. El campo profundo como era de esperar es similar al del Hubble con miríadas de galaxias a unos 13.000 a 13.500 millones de años luz ,solo que aparecen muchísimas mas galaxias donde antes no se veía nada. También se observan multitud de aberraciones cromáticas inducidas por las lentes gravitatorias (explicadas por A. Eintein). A más aumento en la potencia de las lentes, mayor aumento de las aberraciones, mas o menos como en los microscopios ópticos de toda la vida. Sabemos que cuando la longitud de onda es pequeña la resolución aumenta. En este caso al aumentar las ondas al infrarrojo pierde resolución, pero se compensa con un mayor diámetro del espejo principal.
Un argumento a favor del J.Webb es que las nubes de gas y polvo intergaláctico son transparentes a los fotones del infrarrojo al contrario que el Hubble que opera en el visible y el ultravioleta y solo puede ver una franja pequeña de la realidad.
En general, es mas de lo mismo aunque con mas detalle. Muy cerca del Big Bang teórico , a 13.800 millones de años luz, las galaxias no difieren cualitativamente del Universo actual en principio. ¿Se han formado todas esas estructuras muy complejas y de gran tamaño en solo 500 millones de años?. Existen dos aspectos a considerar en el campo profundo: Cuanto mas se retrocede en el tiempo mayor es el numero de galaxias ya que el volumen de la esfera es 4/3 π R3, algo que no debería suceder si el Big Bang estuviera tan cerca pues hemos de pensar que según esta teoría todas las galaxias debían estar reunidas en una sola de muy pequeño tamaño aunque de gran energía. Otro aspecto, es que en un Universo tan homogéneo y ordenado como el nuestro, no encontramos rastros de una primera y gran explosión a nivel global. Por el contrario la estructura del mismo es regular y parecido a una esponja con múltiples filamentos y regiones de vacío como burbujas. Tampoco de esta manera se encuentran evidencias de una primitiva gran explosión.
La teoría de la Inflación de Alan Gould parece hoy día desprovista de sentido y traída «de facto» para borrar las huellas del Big Bang y compaginarlo con las observaciones. Cada vez mas científicos consagrados dudan de su validez sobre todo porque viola el limite de la velocidad de la luz en el vacío. Dicen que crece el vacío entre la materia como mana el agua de una fuente pero que la velocidad de separación entre la materia no es mayor que la que marca la velocidad de la luz (300.000 kilometros por segundo ). El asunto de la dilatación del tiempo también afecta a las velocidades lumínicas y harían imposible dicha teoría.
En una primera impresión, parece que el numero de galaxias aumenta de forma exponencial con la distancia y las condiciones de observación. Es como si existiera otro Universo mas allá de la barrera de los 13500-14.000 millones de años luz. Claro que no podríamos verlo de forma directa porque los fotones después de esa distancia pierden energía hasta el dominio de los infrarrojos lejanos y las microondas.
Posiblemente el James Webb sea el ultimo de los grandes telescopios espaciales por su precio exorbitante y la lluvia de meteoritos que parece soportar. Esta a 1.5 millones de kilometros de la tierra (>3 veces la distancia a la luna) en un punto de Lagrange tierra /luna. Los puntos de Lagrange, también denominados puntos L o puntos de libración, que son las cinco posiciones en un sistema orbital donde un objeto pequeño, solo afectado por la gravedad, puede estar teóricamente estacionario respecto a dos objetos más grandes, como es el caso de un satélite artificial con respecto a la Tierra y la Luna. Aprovechémoslo en los 10 o mas años que duren sus servicios.
Los equipos que conforman este maravillosa maquina desarrollada por la NASA la ESA y en total 20 paises son los siguientes: MIRI, (Instrumento para la observacion del Infrarrojo (IR) medio, NIRCam (camara para la observacion del IR cercano). NIRSpec (espectrometro para el infrarojo cercano) tomara 100 espectros opticos de galaxias simultaneamente. FGS/NIRISS (sensores de obtencion de imagen en el IR cercano y alineamiento. La orientacion del Webb es con el sol en la espalda para que la sombrilla de cobertura impida el calentamiento de los sistemas que deben de estar muy cerca del cero absoluto. Junto a esto su estructura de berilio y el recubrimiento de todo el conjunto de espejos con oro permiten que las imágenes del IR sean perfectas. Solo tiene un pero y es que los sistemas de combustible y refrigeración pueden no durar mas de 10 años. Ademas su movilidad es muy limitada y depende de su órbita alrededor del sol.
¿Puede el aumento de la potencia observacional resolver todos las dudas y problemas como el origen de la materia oscura, la energía oscura ,la expansión del Universo ,la rotación de las galaxias ,origen del mismo , agujeros negros ,etc, etc?. La experiencia nos induce a ser muy cautos porque el aumento del conocimiento nos puede llevar a otros problemas que serian de mas difícil solución.
Por ejemplo si asumimos que todas las galaxias se separan de la tierra a mayor velocidad cuanto mas lejos están y en todas las direcciones , resulta que el Big Bang parece que comenzó en la tierra o en el Sistema solar. Contra esto ,se argumenta la idea de que el Universo es como un globo en el que toda la materia esta en la membrana exterior y el hincharse se separan sus componentes. Difícil de conciliar con las observaciones astronómicas porque seria reducir las 3 dimensiones del espacio a solo dos que corresponden a la superficie (πR2).
El Universo es increíblemente complejo y del estudio de sistemas simples incluso con supercomputadoras y programas de simulación no se pueden sacar conclusiones que abarquen el todo. Un ejemplo son los Universos creados a partir de software complejo complementado con Inteligencia Artificial. Todos , (muchos miles),son estériles es decir que no se pueden sacar conclusiones lógicas de ellos.
Vamos a ver, si la teoria del Big Bang es correcta ,lo que esperariamos encontrar segun el J. Webb profundizara en el espacio profundo:
Se entiende por ‘Big Bang’ o Gran Expansión (término proveniente del astrofísico Fred Hoyle a modo de burla de la teoría llamada originalmente del Huevo cósmico por el sacerdote Georges Lemaître) al principio del Universo, es decir, el punto inicial en el que se formó la materia, el espacio y el tiempo. De acuerdo con el modelo estándar, el Big Bang tuvo lugar hace unos 13 800-14.000 millones de años calculados por la Constante de Hubble( 70 kilometros/segundo/Megaparsec).
El modelo estándar afirma que el universo estaba en un estado de muy alta densidad y temperatura y luego se expandió. Mediciones modernas datan este momento hace aproximadamente 13 .800 millones de años, lo que sería por tanto la edad del universo. Después de la expansión inicial, el Universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de las partículas subatómicas y después los simples átomos. Nubes gigantes de estos elementos primordiales se unieron más tarde debido a la gravedad, para formar estrellas y galaxias. Debido a las altas temperaturas en los primeros momentos después del Big Bang, el universo era una sopa caliente de partículas cargadas en la cual las partículas de luz (los fotones) interactuaban constantemente con este plasma por lo que el universo era opaco. Este estado se mantuvo durante los primeros 380.000 años . Al expandirse, el universo se enfrió permitiendo que protones neutrones y electrones se unieron para formar los primeros átomos correspondiente a materia neutra (ya que los átomos tienen igual número de carga positiva y negativa).
Esto permitió que los fotones pudieran propagarse libremente sin interactuar con las partículas cargadas que ahora formaban sistemas neutros (los átomos). Los físicos llaman desacoplamiento a esta separación entre materia y luz.
Después del Big Bang, el Universo sufrió un progresivo enfriamiento y expansión cuyo desarrollo posterior fue determinado por procesos que podemos observar en la física de partículas. Las primeras ecuacines de Friedmann describen todas estas épocas hasta el presente y el futuro lejano. Derivadas de las ecuaciones de campo de Einstein.
α = factor de escala del Universo. Δ=constante cosmologica. K = curvatura Gaussiana. ρ= densidad de masa del fluido del vacío.
En 1929, a partir del análisis de corrimiento al rojo de las galaxias, Edwin Hubble concluyó que las galaxias se estaban distanciando unas de otras, lo que es una prueba observacional importante consistente con la hipótesis de un universo en expansión. La expansión total del Universo estaría soportada por el efecto Doppler según Hubble pero también existen otros efectos como el Raman, Compton, Zwicky y otros muchos como el denominado cansancio de la luz que contradicen tal expansión.
En 1964 ,se descubrió también la radiación de fondo cósmico de microondas , lo que puede ser también una prueba crucial en favor del modelo del Big Bang, ya que esta teoría predijo la existencia de la radiación de fondo en todo el universo antes de ser esta descubierta. Más recientemente, las mediciones del corrimiento al rojo de las supernovas indican que la expansión del universo se está acelerando y esta aceleración es atribuida a la energía oscura (Modelo Lambda-CDM) muy controvertida.
Si se imagina el desarrollo del universo en sentido temporal INVERSO retrocediendo hacia el pasado, el Universo se va haciendo cada vez más pequeño ( pero no es eso lo que vemos) y ya que la cantidad de materia es la misma, la densidad va aumentando hasta llegar al punto en el que el tiempo es igual a 0 (t = 0) y la densidad de materia y energía se hace infinita (singularidad), superando la densidad de Planck. Esto significa que las ecuaciones fallan porque matemáticamente no es posible tratar números infinitos y el proceso no se puede explicar. En este estado, la teoría de la relatividad general carece de validez y para explicar la situación del universo en ese momento y habría que recurrir a una teoría, aún desconocida, de gravedad cuántica. Serian las teorías de Cuerdas y Lazos que están incompletas.
Pues bien, el James Webb fue diseñado para profundizar en el pasado en el punto en que la materia estaba mas agrupada y tenia mayor temperatura, pero como antes dijimos no parece que sea así. Avi Loeb, físico teorico estadounidense escribio un libro en 2010 sobre como se formaron las primeras estrellas y galaxias y en el se llegaba a la conclusión de que las primeras habian surgido 100 millones de años después del Big Bang según el modelo Pencias)
(Arnol y cosmológico standar. Las primeras estrellas serian mucho mas grandes que el sol ,por ejemplo Earendel es 50 veces mas masiva que el sol y esta a 12.900 millones de años luz y las galaxias primitivas eran muy pequeñas y de color rojo. Ese seria el panorama del Universo primitivo. Pero según recientes calibraciones de las imagenes del J Webb el desplazamiento hacia el rojo se mide en un numero adimensional llamado Z que varia de forma sustancial con estimaciones anteriores. Asi solo 7 galaxias se han podido certificar con el Webb que su Z>9. Tambien hay otras con Z>15 pero no es seguro. De todas formas se va a necesitar mucho trabajo y comparaciones para que las desviaciones o sigmas sean superiores a 5 (garantía de certeza). Las nuevas técnicas tienen un tiempo de maduracion y el análisis espectroscópico en este caso muestra una gran confusión y la posibilidad de que no se llegue a certificar la lejanía de tantas galaxias aunque se vean en el infrarrojo. La desviación al rojo galáctico no es la misma según se mire con telescopios en banda visible/ultravioleta o infrarrojo es decir Hubble y Webb.
Todo lo anterior nos lleva a la teoria del Big sin Bang que solo promete cimientos solidos a partir de observaciones controladas por la lógica y las matematicas + fisica. Hay que partir de ideas básicas sin dar nada por hecho. La mejores teorías aplicadas fuera de lugar, pueden llevar a un derroche de talento y trabajo que demoraran mas si cabe nuestro estudio científico precario en todo tipo de materias que es urgente acometer.
