He participado en el episodio 433 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [iVoox A, iVoox B; iTunes A y iTunes B], titulado “Ep433: Garumbatitan; JUMBOs; Relatividad General; Supersimetría; Entrelazamiento», 12 oct 2023. «La tertulia semanal en la que repasamos las últimas noticias de la actualidad científica. En el episodio de hoy: Cara A: Revista “Paralajes” del IAC, nº 1, 2023 “El Infrarrojo” (3:00). Actualización de la búsqueda del Planeta 9 (7:00). Resultado preliminar de la muestra de OSIRIS-REx de Bennu (15:00). Garumbatitan morellensis: Un nuevo dinosaurio gigante del Cretáceo Inferior en la Península Ibérica (21:00). JWST descubre JuMBOs, parejas de planetas gigantes sin estrellas (49:00). Cara B: Solución a las ecuaciones de Einstein con dos agujeros negros en equilibrio con una constante cosmológica positiva (18:52). ATLAS (LHC) publica nuevos límites de exclusión para la supersimetría (1:13:52). ATLAS (LHC) registra el entrelazamiento a mayor energía jamás observado (1:36:52). Señales de los Oyentes. Imagen de portada realizada por Héctor con Midjourney. Todos los comentarios vertidos durante la tertulia representan únicamente la opinión de quien los hace… y a veces ni eso».
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Descargar el episodio 433 cara A.
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Como muestra el vídeo participamos por videoconferencia Héctor Socas Navarro @HSocasNavarro (@pCoffeeBreak), Sara Robisco Cavite @SaraRC83,Gastón Giribet @GastonGiribet (solo cara B), y Francis Villatoro @eMuleNews.
Tras la presentación, Héctor recuerda que ya puedes votar en la 6ª edición de los Premios iVoox a los podcasts de la audiencia. Quedan tres semanas, pero cuanto antes votes a tus podcasts favoritos antes te quitarás la necesidad de votar al nuestro.
Aprovecho para recomendar el nuevo número de la revista «Paralajes» [web; PDF] editada por la Unidad de Comunicación y Cultura Científica (UC3) del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Dirigida por Rafael Rebolo, la redacción y la coordinación están a cargo de Carmen del Puerto, Ángel Gómez Roldán y Alfred Rosenberg. El primer número de 2023, «El Infrarrojo: más allá del arcoíris», está dedicado a la Astronomía en el Infrarrojo, con artículos muy interesantes sobre diferentes instrumentos científicos y satélites que operan en esta banda del espectro. Hay muchísimos colaboradores en este primer número, destaco a nuestros colaboradores Nayra Rodríguez Eugenio, Javier Licandro y José Alberto Rubiño Martín.
Héctor nos ofrece una actualización de su búsqueda del Planeta 9 al hilo de su vídeo en su nuevo canal de YouTube: 18 millones de km. Nos resume cómo funciona su algoritmo de detección de posibles señales candidatas a Planeta 9, escrito en Python. El software ha encontrado 155 candidatos, pero ninguno parece un candidato firme a Planeta 9. La siguiente fase es hacer un estudio estadístico para caracterizar la población observada; además, hay que redefinir los criterios de aceptación de candidatos y ver si puede aceptar más o menos. Así que la búsqueda continúa.
Héctor aprovecha para comentar el artículo de Katherine Brown, Harsh Mathur, «Modified Newtonian Dynamics as an Alternative to the Planet Nine Hypothesis,» The Astronomical Journal 166: 168 (22 Sep 2023), doi: https://doi.org/10.3847/1538-3881/acef1e, arXiv:2304.00576 [gr-qc] (02 Apr 2023). El artículo no prueba que MOND describa las observaciones sin planeta 9. Solo apunta que los sednianos con órbitas anómalas son realmente anómalos; pero nada más. Según Héctor no hay que hacerlo mucho caso a este resultado. En mi opinión, el resultado es una chorrada mondiana, basada en la teoría MOND cuasilineal de Milgrom (2010).
Comento el primer análisis de la muestra de OSIRIS-REx de Bennu. Ayer, 11 de octubre, se celebró una rueda de prensa de la NASA. Recomiendo leer a Daniel Marín, «El material del que están hecho los planetas: un primer vistazo a las muestras del asteroide Bennu», Eureka, 12 oct 2023. «Se ha mostrado el regolito y los guijarros fuera del TAGSAM (Touch-And-Go Sample Acquisition Mechanism), el dispositivo que recogió las muestras. El contenedor TAGSAM todavía no ha sido abierto, luego no sabemos la cantidad exacta de material recogido (¿250 gramos?). Las muestras contienen una gran proporción de carbono (4.7 %) y agua, como se espera para Bennu, un asteroide carbonáceo de tipo B, es decir, que contiene carbono y volátiles como agua. Pero se trata de la mayor proporción de carbono medida, que supera la de meteoritos terrestres. Futuros análisis determinarán la composición precisa de las muestras (su proporción isotópica, su edad, etc.). Se estima que Bennu se remonta a, casi, la formación del Sistema Solar, con unos 4500 millones de años».
Nos comenta Sara que se ha descubierto un nuevo dinosaurio gigante, Garumbatitan morellensis (se ha encontrado en Morella, Castellón, España). Garumbatitan significa “el gigante de la Garumba” porque se encontró en la base de la Muela de la Garumba, uno de los relieves más altos de la comarca de Els Ports. Este dinosaurio saurópodo, herbívoro cuadrúpedo con cola y cuello largos, vivió en la península ibérica hace 122 millones de años, en el Cretácico Inferior (o Temprano). Se ha publicado en la prestigiosa revista Zoological Journal of the Linnean Society el análisis de restos fósiles de tres individuos de la nueva especie (vertebras de más de 1 metro de ancho, un fémur de cerca de dos metros de altura y dos pies casi completos). La historia evolutiva de los saurópodos del Cretácico europeo es muy compleja, con especies emparentadas con linajes de Asia y América del Norte, y otras con linajes del continente africano.
Nos cuenta Sara que la historia empieza en 1998, cuando alguien encontró un fémur. La excavación se inició en 2005, con el descubrimiento de dos ejemplares, uno más pequeño y otro más grande. En 2008 retomaron la excavación y vieron que el más grande era muy grande (se estima que su longitud es de unos 25 metros) y que había otro más (un adulto y dos juveniles). Destaca Sara que todavía no se han estudiado todos los restos, pero que entre los analizados destacan por su rareza su fémur y sus pies. Se ha clasificado a este titanosaurio entre los sonfospondilos (Somphospondyli). Morella nos está dando muchas alegrías, finaliza Sara. El artículo es Pedro Mocho, Fernando Escaso, …, Francisco Ortega, «New sauropod dinosaur from the Lower Cretaceous of Morella (Spain) provides new insights on the evolutionary history of Iberian somphospondylan titanosauriforms,» Zoological Journal of the Linnean Society XX: 1-55 (28 Sep 2023), doi: https://doi.org/10.1093/zoolinnean/zlad124. Más información divulgativa en «Garumbatitan, un nuevo dinosaurio gigante en el Cretácico inferior de Morella», UNED, 28 sep 2023.
Me toca comentar el descubrimiento de los JuMBOs gracias al telescopio JWST. Los JuMBOs (Jupiter-Mass Binary Objects) son sistemas binarios formados por dos cuerpos con masas entre 3 y 7 masas de Júpiter. Ya se habían observado exoplanetas solitarios con masas jupiterinas; el telescopio JWST los ha observado en el Cúmulo del Trapecio ubicado en el centro de la Nebulosa de Orión, en la constelación de Orión. Se han observado 540 objetos de masa jupiterina, entre los que hay 40 sistemas binarios y 2 sistemas triples formados por exoplanetas jupiterinos separados menos de 1 segundo de arco (390 UA, unidades astronómicas). Nadie esperaba exoplanetas jupiterinos en sistemas binarios o ternarios que estén vagan solitarios por el medio interestelar. Ninguno de los modelos de formación de sistemas estelares, que predicen la eyección de exoplanetas jupiterinos, predice la eyección de JuMBOs. Quizás hay que buscar nuevas hipótesis para la formación y eyección de estos sistemas binarios.
Destaca Héctor que lo más interesante de este trabajo es lo que sugiere (pues no se comenta en detalle) sobre la distribución de masas estelares de las estrellas jóvenes en las nebulosas. Habrá que esperar a que se publiquen los análisis de esta distribución estelar (ya que los autores han preferido publicar primero lo más novedoso, los JuMBOs, en lugar de lo que era su objetivo, las estrellas jóvenes). El artículo es Samuel G. Pearson, Mark J. McCaughrean, «Jupiter Mass Binary Objects in the Trapezium Cluster,» arXiv:2310.01231 [astro-ph.EP] (02 Oct 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2310.01231. Más información divulgativa en Jonathan Amos, «James Webb telescope makes ‘JuMBO’ discovery of planet-like objects in Orion,» BBC, 02 Oct 2023.
Nos cuenta Gastón que se ha encontrado una nueva solución a las ecuaciones de Einstein con dos agujeros negros en equilibrio en un universo con constante cosmológica positiva (espacio tipo de Sitter). Óscar J. C. Dias (Univ. Southampton, Reino Unido), Gary W. Gibbons y Jorge E. Santos (Univ. Cambridge, Reino Unido), y Benson Way (Univ. Barcelona, España) han obtenido una nueva solución de equilibrio entre dos agujeros negros estáticos, gracias a que la atracción gravitacional se compensa con la repulsión debida a la constante cosmológica positiva. La nueva solución numérica parece inestable, cualquier perturbación destruye el equilibrio y, o bien se atraen hasta fusionarse, o bien se repelen hasta separarse; sin embargo, no se ha realizado el oportuno estudio numérico de su estabilidad.
Como todos las soluciones exactas conocidas, la nueva solución tiene dos simetrías (vectores de Killing). Por un lado ∂/∂t, que implica que la solución es estática; y por otro lado, ∂/∂ϕ, que implica que la solución tiene simetría rotacional (la figura muestra la función lapso N, la raíz cuadrada de la componente temporal –gtt de la solución). La nueva métrica se inspira en la solución de Bach–Weyl (1922) en su formulación moderna de Israel–Khan (1964), modificada para asemejarse a una solución newtoniana (Newton–Hooke). Se usa un ansatz que incluye 10 funciones libres, que se determinan resolviendo de forma numérica la ecuación de Einstein con constante cosmológica para el vacío en la formulación de De Turck (1981). Se ha verificado que la nueva solución numérica cumple con las leyes de la termodinámica de los agujeros negros. Resulta que el agujero negro de Schwarzschild con cierta masa tiene una entropía más alta que el sistema binario de dos agujeros negros con dicha masa; esto significa que la solución es termodinámicamente inestable, cualquier pequeña perturbación puede llevar a la fusión de ambos agujeros negros.
Quedan muchas cuestiones que resolver sobre esta nueva solución (como su estabilidad, si se puede extender a agujeros negros en rotación de tipo Kerr o qué tiene la nueva solución con los gravisolitones cuádruples de Tomimatsu–Sato). El artículo es Óscar J. C. Dias, Gary W. Gibbons, …, Benson Way, «Static Black Binaries in de Sitter Space,» Phys. Rev. Lett. 131: 131401 (25 Sep 2023), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.131401, arXiv:2303.07361 [gr-qc] (13 Mar 2023). Más información divulgativa en Toby Wiseman, «Two Black Holes Masquerading as One,» Physics 16: 164 (25 Sep 2023) [link].
Me toca comentar que la colaboración ATLAS del LHC (CERN) ha publicado nuevos límites de exclusión para la supersimetría (SUSY). Resultados similares se publican todos los años, desde hace años. ATLAS ha usado 140 fb⁻¹ datos de colisiones protón-protón a 13 TeV c.m. recabadas en el LHC Run 2. Para analizarlas se usa el modelo supersimétrico mínimo fenomenológico de 19 parámetros (llamado pMSSM), que asume la conservación de la simetría de paridad-R y que la partícula supersimétrica más ligera es el neutralino más ligero, entre muchas otras hipótesis. Hay que recordar que un modelo supersimétrico mínimo completo (MSSM) tiene unos 120 parámetros, lo que hace inviable falsar dicho modelo. En el modelo pMSSM usado se fijan más de 100 parámetros para dejar 19 parámetros; pero el espacio de estos parámetros se explora de manera somera (pues ajustar 19 parámetros libres a los datos es inviable).
Me ha gustado de este artículos algo que no es habitual en estos estudios, se deja abierta la posibilidad de ciertas combinaciones del espectro de partículas supersimétricas sean compatibles con las observaciones. Por tanto, son límites de exclusión tienen validez relativa. Así, los anti-SUSY opinarán que demuestran que la SUSY no existe a baja energía; pero, también así, los SUSY-fan opinarán que dejan la puerta abierta a un próximo descubrimiento. Por supuesto, hay quien afirma que la supersimetría no es falsable, en el sentido popperiano. El artículo (en su versión actual para una conferencia) es ATLAS Collaboration, «ATLAS Run 2 searches for electroweak production of supersymmetric particles interpreted within the pMSSM,» CDS, CERN, ATLAS-CONF-2023-055 (21 Aug 2023). Más información divulgativa en CERN, «ATLAS sets stringent limits on the existence of supersymmetric dark matter particles,» Phys.org, 11 Oct 2023.
Nos cuenta Gastón que la colaboración ATLAS del LHC (CERN) ha observado el entrelazamiento cuántico a mayor energía jamás observado. En concreto entre un quark top y un antiquark top producido en colisiones a 13 TeV en el LHC Run 2 (entre los años 2015 y 2018). En teoría, el espín del top estará entrelazado con el espín del antitop y, además, en un estado de máximo entrelazamiento (un estado EPR). Pero ambos decaen en muy poco tiempo, 0.5 yoctosegundos (cuadrillonésimas de segundo). El entrelazamiento cuántico del cierto estado cuántico de una pareja de partículas solo es una correlación entre dichos estados. ATLAS ha logrado observar una correlación entre la distribución de ángulos de salida de los productos de la desintegración de cada miembro de un par top-antitiop; dicha correlación angular se interpreta como señal de la correlación cuántica entre los estados de sus espines, una señal de su entrelazamiento máximo.
Para medir el entrelazamiento se usa el llamado nivel de correlación (particle-level D), siendo un número negativo. Si no hay entrelazamiento, el nivel D será superior a —0.33; el entrelazamiento será máximo, si el nivel D es inferior a –0.5. La Colaboración ATLAS ha observado un nivel-D de –0.547 ± 0.021, para energías del par top-antitop (par ttbar) de 340 < m(ttbar) < 380; este máximo entrelazamiento se observa para parejas top-antitop de muy baja energía cinética (respecto a su masa), entre comillas podemos decir que se producen «casi en reposo». Para energías mayores m(ttbar) > 380 el nivel D indica que no se observa el entrelazamiento.
Por tanto, se ha logrado la observación del entrelazamiento a mayor energía hasta ahora. Como la pareja top-antitop producida en una colisión protón-protón a 13 TeV c.m. tiene una energía total típica m(ttbar) inferior a 1 TeV; se ha observado un nivel de correlación (D) para m(ttbar) > 500 GeV (como muestra la figura). Esta energía es del orden de un billón de veces mayor que la energía con la que se había observado el entrelazamiento en átomos (recuerda que 1 TeV es un billón de eV, la energía típica de los electrones en los átomos). Por tanto, se ha demostrado la idea del joven físico español Juan Ramón Muñoz de Nova, Universidad de Complutense, quien, con Yoav Afik, CERN, propuso en 2020 esta manera de observar el entrelazamiento en colisionadores de partículas (Yoav Afik, Juan Ramón Muñoz de Nova, «Entanglement and quantum tomography with top quarks at the LHC,» Eur. Phys. J. Plus 136: 907 (03 Sep 2021), doi: https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01902-1, arXiv:2003.02280 [quant-ph] (04 Mar 2020)).
El artículo (en su versión para una conferencia científica) es ATLAS Collaboration, «Observation of quantum entanglement in top-quark pair production using pp collisions of √s = 13 TeV with the ATLAS detector,» ATLAS-CONF-2023-069 (28 Sep 2023) [CDS CERN].
Tenemos que dejar un par de temas para la semana próxima por falta de tiempo (y por que somos más optimistas de la cuenta a la hora de programar los temas a tratar). Pasamos a Señales de los Oyentes. No pude copiar la pregunta de alguien sobre la antigravedad, que contestó Gastón: la energía oscura tiene presión negativa, por ello actúa de forma repulsiva (en cierto sentido, «antigravita»); toda la materia tiene presión positiva y por tanto actúa de forma atractiva («gravita»).
Gargoloso pregunta: «Sobre la solución de los dos agujeros negros y la expansión. ¿Por qué es necesario que sean agujeros negros? ¿Dos masas suficientemente grandes funcionarían igual (por ej. estrellas masivas)?» Gastón contesta que una solución con dos estrellas sería una solución distinta y además de una ecuación distinta. En este artículo se ha resuelto la ecuación de Einstein para el espaciotiempo vacío, aunque con energía oscura (constante cosmológica positiva).
Cristina Hernandez García pregunta: «La función de onda del universo en la hipótesis de Hawking de ausencia de frontera, ¿afectaría tanto al espacio como al tiempo por igual? ¿Habría infinitos en el espacio-tiempo?» Gastón contesta que la solución Hartell–Hawking es un instantón (una solución con tiempo imaginario) para un universo nace a partir de la nada (J. B. Hartle, S. W. Hawking, «Wave function of the Universe,» Phys. Rev. D 28: 2960 (15 Dec 1983), doi: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.28.2960). La idea de dicho artículo es obtener una solución de la ecuación de Wheeler–DeWitt para la «función de onda» del universo; para ello se usa un integral de camino, que solo se puede evaluar cuando el tiempo es complejo. En cualquier caso, dicho solución corresponde a la métrica de un espaciotiempo, luego afectan tanto al tiempo como al espacio. En dicha solución no hay infinitos (es decir, no hay singularidades). El «origen del tiempo» se comporta como el polo norte de una esfera, sin ningún tipo de singularidad verdadera, a pesar de que en ciertos sistemas de coordenadas se observa una singularidad aparente. Como afirma Gastón, «la matemática nos permite ir a lugares a los que las palabras no nos llevan».
Aprovecho para comentar que recurrir a un tiempo imaginario (una rotación de Wick que transforma el espacio de Minkowski en un espacio euclidiano) es algo muy habitual en matemática aplicada y física matemática. La idea es transformar el tiempo en una coordenada espacial es equivalente a transformar una ecuación de onda (hiperbólica) en una ecuación de campo (elíptica). Las ecuaciones hiperbólicas tienen soluciones de muy baja regularidad (muy pocas derivadas continuas, incluso ninguna), mientras las ecuaciones elípticas siempre tienen soluciones con alta regularidad (todas sus infinitas derivadas son continuas). Por ello, obtener soluciones a ecuaciones elípticas es más sencillo y mucho más métodos para obtenerlas. Así, con un tiempo imaginario convertimos la ecuación de onda en una ecuación de campo, que podemos resolver; luego volvemos a cambiar el tiempo a real y obtenemos una solución de la ecuación hiperbólica.
¡Que disfruten del podcast!
Hola Francis!
Me dio la sensacion que eran mas interesantes las predicciones de la supersimetria con 120 parametros ajustables que MOND con unos pocos.
Faltan experimentos precisos que descarten teorias me parece.
Saludos.
Alejol9, MOND es una idea, no es una teoría, y además es una idea refutada. Por ello, solo una ridícula minoría de astrofísicos trabaja en la idea MOND (porque hacen oídos sordos a lo que todos los demás saben). Sin embargo, la gran mayoría de físicos teóricos que ha estudiado supersimetría es consciente de que es una de las ideas matemáticas más bellas; por ello, se trata de un área de investigación muy activa en la actualidad. La supersimetría a baja energía resuelve ciertos problemas del modelo estándar de forma muy elegante. Por desgracia, lo hace en su versión más simple (y más bella), que está descartada por los experimentos; muchos físicos fenomenológicos siguen investigando en supersimetría a baja energía porque guiarnos hacia física más allá del modelo estándar.
«Por desgracia, lo hace en su versión más simple (y más bella), que está descartada por los experimentos»
Recuerdo haber leído, no sé si será cierto, que cuando le dijeron a Einstein, qué hubiera pensado si aquel famoso experimento del eclipse no hubiera apoyado su TG, éste dijo algo así como que se hubiera apiadado del buen dios (como expresando que dios no habría hecho lo más bello y simple). Aquí pasa algo similar, como el modelo explicativo final no sea, por lo menos, igual de bello que la versión más simple de la supersimetría, tendremos que apiadarnos del buen dios.
Pedro, según parece dichas palabras son el recuerdo de Ilse Rosenthal-Schneider, estudiante de Einstein en 1919 en la Universidad de Berlín; parece que estaban hablando sobre la validez de la relatividad general, cuando Einstein recibió un telegrama anunciando el resultado de la expedición de Eddington; él se puso contento y ella le preguntó que habría pasado en caso contrario: dijo en alemán algo así como «then I would have been sorry for the dear Lord». Obviamente, como es un testimonio de una estudiante, las palabras exactas pueden ser otras.
Gracias Francis por tu respuesta. Si te entendi bien, MOND fue refutada por experimentos.
Y por lo que cuentas, los 120 parametros de la supersimetria son dificiles de falsar pero la idea tiene tanta belleza que los fisicos siguen buscandole alguna correlacion experimental.
Gracias!
Hola Francis,
Muy interesante la conversación final sobre la transformación de ecuaciones de formas hiperbólicas a elípticas. Me he quedado con preguntas sobre algunos puntos. ¿Podrías darme respuesta o referencias sobre lo siguiente?:
– Mencionas que los ingenieros de teleco trabajan mucho con tiempos imaginarios. ¿Te refieres al uso de la transformada de Fourier?El resultado de la transformada de Fourier son números complejos que representan una magnitud y una fase, pero no un tiempo imaginario en sí. ¿O te refieres a que como la fase siempre aparece multiplicada por «i» entonces es como un tiempo imaginario?
– ¿Uno de los usos de la transformada de Fourier es convertir ecuaciones hiperbólicas en ecuaciones elípticas (campos)?
– Respecto al debate de las soluciones físicas de las ecuaciones de Einstein ¿por qué algunas soluciones tienen representacion física y otras no? ¿Como se descartan familias de soluciones? ¿Sólo se puede saber mediante experimentos?
Muchas gracias y gran podcast 🙂
Mar, no me refería al uso de la transformada de Fourier (lo habría indicado de forma explícita si así fuera). Me refiero a que en ingeniería de telecomunicaciones se usan de forma habitual las frecuencias negativas (obviamente, una frecuencia no puede ser negativa, pero a los ingenieros no les importa); las frecuencias negativas corresponden a tiempos imaginarios (aunque me parece que a los ingenieros no se les dice para que piensen en ello). Las frecuencias negativas son claves para obtener soluciones de ecuaciones de onda en cavidades.
En relación a la ecuación de Einstein, no sabemos diferenciar entre soluciones matemáticas que son físicas y las que no son físicas. Hay algunas conjeturas cósmicas sobre la densidad de energía y las singularidades (así se descartan las soluciones con densidad de energía negativa y las que presentan singularidades desnudas como soluciones no físicas), pero son insuficientes (hay muchas soluciones que sobreviven a dichas conjeturas). La única manera conocida es desvelar un mecanismo físico que lleve de una solución física (sobre la que no hay dudas de que es física) hasta la solución sobre la que hay dudas; si se puede, será física; si no se puede, no sabremos si es o no es física, pero todo apuntará a que no es física.
Entiendo. Gracias por la aclaración. Y por último, tu comentario sobre transformación de PDE hiperbólicas a PDE elípticas para resolver y luego volver a hiperbólica, ¿no deforma esto la naturaleza del problema? ¿cómo puede ser que la ecuación de onda se pueda «traducir» a campos para resolver cosas sin deformar el fenómeno? Entiendo que esto sólo se puede hacer en condiciones muy concretas…
Mar dice «entiendo que esto…», entonces no entiendes lo que afirmo y repetirlo no servirá de nada. Si de verdad te interesa, te recomiendo consultar cualquier libro de resolución de ecuaciones en derivadas parciales.
Hola Francis, te voy a realizar una pregunta desde la ignorancia que espero tengas a bien contestar (si tienes tiempo y ganas, que imagino no será motivador para ti). No encuentro en ningún sitio (blog, canal, web…)de divulgación, la correspondencia de los datos observados de la velocidad de traslación las estrellas cercanas a agujeros negros masivos o supermasivos (siendo estos datos relativistas por los efectos gravitatorios) a nuestra «realidad» física. Es decir, entiendo que la velocidad de traslación de una estrella cercana a un agujero negro se verá desvirtuada para nosotros por los efectos de la relatividad, es decir, si observamos que una estrella se mueve una distancia X en un tiempo T en un campo gravitacional distinto del nuestro, para nosotros como observadores desde nuestra posición veremos como un avance de un año de la estrella, se viviría en la estrella observada como un tiempo mucho menor… entiendo es así, no? Bueno, pues mi cuestión es (muy ignorante, insisto): En las observaciones de la rotación de las galaxias se tiene en cuenta que lo que percibimos esta alterado por la deformación del espaciotiempo en función de los distintos campos gravitacionales y velocidades relativas de las estrellas? Se podría confundir esto con la supuesta gravedad ejercida por la materia oscura Entiendo? Entiendo que observamos en «nuestro» tiempo pero las estrellas (o mejor dicho, todos los cuerpos de materia barionica dentro del espaciotiempo) se mueven en «su tiempo» que percibimos de forma distinta desde nuestra posicion, no? Gracias de antemano.
Juan Ramón, no me consta que la GRAVITY Collaboration (https://www.eso.org/sci/facilities/paranal/instruments/gravity/overview.html) o la UCLA Galactic Center Group (https://galacticcenter.astro.ucla.edu/) hayan publicado sus datos orbitales en ninguna página web gratuita; te recomiendo contactar con ellos (sus webs incluyen correo de contacto) para solicitar dichos datos (si tu petición está bien justificada seguro que te los darán). En la wikipedia tienes los parámetros orbitales de S2 (S0-2) https://en.wikipedia.org/wiki/S2_(star); ambas colaboraciones disponen de parámetros orbitales de otras estrellas (aunque sus valores tienen mayor incertidumbre).
Por otro lado, todo lo que comentas de tiempo aquí y ahora, y tiempo allí y entonces, no tiene ningún sentido. Los parámetros orbitales se calculan a partir de las imágenes de las estrellas (su proyección en el cielo y el desplazamiento al rojo de su luz); la reconstrucción de la órbita se hace en coordenadas galácticas. No te montes ninguna película mental de ciencia ficción (las estrellas están tan alejadas del agujero negro supermasivo que los efectos que sugieres son despreciables).
Muchas gracias como siempre Francis. Desde mi ignorancia solo pretendo ir despejando incógnitas sin dar por seguro nada. Te agradezco las referencias para solicitar datos, pero me temo que no sabría interpretarlos bien por ahora. En todo caso y solo para que no me quede la duda: Si observamos desde la tierra que un objeto orbita muy cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro (donde el efecto de la gravedad sea altísimo), el desplazamiento que vemos en un determinado tiempo de ese objeto desde nuestra posición se corresponde con lo que avanza el objeto en su posición? Es decir, si vemos que avanza 100km en un segundo, por ejemplo, ese objeto se desplazó (hablo en pasado por salvar la distancia en años luz) 100km en un segundo? O debido a los efectos de la gravedad lo vemos en la tierra distorsionado? Entiendo lo de aplicar el factor de corrección de corimiento al rojo d lo observado pero me queda la duda de si lo que estoy viendo lo estoy viendo moverse a cámara lenta con respecto a mi. Gracias de nuevo y saludos.
Juan Ramón, el periastro de S2 (la estrella conocida más cercana a Sgr A*) es de 120 UA, mientras el radio del horizonte de Sgr A* es de 0.08 UA; así S2 se aproxima a 1500 radios de Sgr A* (una distancia enorme comparada con tu «muy cerca del horizonte»).
Quizás tienes en mente la película Interstellar (2014). En ella el planeta Miller orbita el agujero negro Gargantúa, cuyo radio es ~1 UA ya que tiene 100 millones de masas solares. El periastro de dicho planeta debe ser muy próximo al horizonte (siendo estable su órbita gracias a que el momento angular de Gargantúa es casi máximo, 0.999 (aunque en las imágenes se usa un valor de ~0.6); esto es físicamente imposible en un agujero negro que exista en la Naturaleza). En muchos cálculos se simplifica el cálculo y se usa la relatividad especial: el planeta Miller se movería a una velocidad media de 0.55 c (el 55 % de la velocidad de la luz en el vacío), para que 1 hora en su superficie corresponda a 7 años a gran distancia.
Gracias Francis por la amable contestación. En todo caso, no me refería a la película (que he visto y me gustó, aun siendo sabedor de los «defectos» de los conceptos empleados). Intentaré simplificar lo posible la cuestión y si no te molesta mi insistencia (reconozco que la ignorancia puede ser molesta): ¿cuando observamos desde nuestra posición en el universo un objeto que esta sujeto a mayores efectos relativistas (nosotros también estamos afectados aunque sea despreciable) por la gravedad, que vemos? Es decir, si en un tiempo nuestro To vemos que el objeto se mueve una velocidad X, esa velocidad se corresponde con la real para el objeto? Es decir, entiendo que nuestro To será distinto que el tiempo en el objeto (si tuviésemos 2 relojes sincronizados), entonces que vemos? Si la posición del objeto esta 100 años luz, pero se mueve en un campo gravitacional que afecta a «su tiempo», lo vemos como era hace 100 años o esos 100 años se ven alterados por los efectos de la gravedad en el objeto observado.
Insisto en que me parece una cuestión que seguro es muy básica y siento que te hago perder el tiempo (podría hacer un chiste de los de Hector con la expresión y la relatividad), pero te agradecería si puedes una explicación para «burros». Muchas gracias de antemano.
Juan Ramón, la gravitación es básicamente una dilatación (curvatura) del tiempo (los efectos de curvatura en el espacio son de menor orden, al estar divididos por la velocidad de la luz en el vacío). Toda la gravitación de Newton se explica con la curvatura del tiempo (g₀₀ es igual a un potencial newtoniano, modificado) sin tocar nada más (el resto de componentes gₘₙ de la métrica, con m>0 y n>0, corresponden a un espaciotiempo plano). La gravitación es la curvatura del tiempo (con pequeñas correcciones). Si quieres saber más, estudia un libro de texto sobre relatividad.
Gracias por tu amable respuesta. Lo cierto es que si; en la carrera de ingeniería apenas se toca relatividad (quiza en telecomunicaciones) y en ello estoy porque me fascina. La cuestión viene a colación de la idea de que si unos efectos relativistas tan minúsculos como los que se deben corregir para que el sistema GPS proporcione datos correctos tienen tanta importancia, hace que me pregunte como se corrigen las observaciones que tenemos a través de telescopios y demás aparatos de medida, para entender bien lo que estamos viendo, pues entiendo que al fin y al cabo, los datos que recibimos sobre posicion y velocidad de objetos que recibimos del espacio profundo estarán mucho mas expuestos a los efectos de la relatividad que los datos que recibimos de de un satélite en la orbita baja de la tierra. Se que es una cuestión trivial y no quiero entretenerte más. Gracias por la atención prestada, que considero un lujo.
Juan Ramón, lo siento, pero no es cierto que «los datos que recibimos … del espacio profundo estén más expuestos a los efectos de la relatividad que los datos que recibimos de un satélite …» En un satélite GPS se requiere una sincronización de relojes con una precisión de nanosegundos, lo que requiere tener en cuenta su velocidad (efectos de relatividad especial) y su distancia al centro terrestre (efectos de relatividad general en el límite postnewtoniano). En los datos del espacio profundo rara vez se requieren precisiones inferiores al milisegundo, rara vez se conoce la velocidad (los errores son enormes y rara vez es tan grande que requiere la relatividad especial), y rara vez se conoce su distancia (los errores son aún mayores y solo en rarísimas ocasiones se requieren efectos de relatividad general).
Una cara B del programa espectacular; lo que hemos disfrutado con tus explicaciones y aclaraciones, Francis.