Sus estudios combinan datos del Observatorio de rayos X de la NASA, Chandra X-Ray Observatory, y del telescopio de rayos gamma Fermi Gamma-ray Space Telescope junto con datos del arreglo de telescopios de rayos gamma Very Energetic Imaging Telescope Array (VERITAS).
Para las pequeñas escalas de duración y de distancia que podemos medir (esto es las tres dimensiones del espacio y el tiempo), el espacio-tiempo parece ser suave y sin estructuras. Sin embargo, ciertos aspectos de la mecánica cuántica, la teoría de gran éxito que los científicos han desarrollado para explicar la física de los átomos y las partículas subatómicas, predicen que el espacio-tiempo no debería ser suave. Mas bien, tendría que ser "espumoso", de naturaleza agitada y consistiría de una gran cantidad de pequeñas regiones, que cambiarían constantemente, para las que el espacio-tiempo ya no estaría definido, pero que fluctuarían.
"Una manera de pensar el espacio-tiempo como espuma es pensando que estamos volando en un avión sobre el océano, este se ve completamente suave. Sin embargo, si descendemos lo suficiente como para ver las olas e incluso nos acercamos tanto que vemos la espuma, con esas pequeñas burbujas que se forman y que están en constante cambio" dijo el autor Eric Perlman del instituto de Tecnologia en Melbourne. "Aún mas extraño, las burbujas son tan pequeñas que incluso a escalas atómicas estaríamos tratando de verlas de una altura muy grande desde el avión”
La escala prevista de la espuma del espacio-tiempo es alrededor de 10 veces la billonésima parte del núcleo de un átomo de hidrógeno, entonces no puede ser detectado directamente. Sin embargo, si el espacio-tiempo tiene una estructura espumosa hay limitaciones en la precisión con la que se puedan medir las distancias porque el tamaño de muchas burbujas cuánticas a través de la cual viaja la luz puede fluctuar. Dependiendo del modelo de espacio-tiempo que se use, estas incertezas en la distancia deben acumularse a ritmos diferentes a medida que la luz viaja a través de las grandes distancias cósmicas.
Los investigadores usaron observaciones de rayos gamma y rayos X de quasars muy lejanos (fuentes luminosas producidas por materia que cae hacia un agujero negro supermasivo) para testear modelos de la espuma del espacio-tiempo. Los autores predijeron que la acumulación de incertezas en la distancia para la luz que viaja a lo largo de billones de años luz podría causar que la calidad de la imagen se degrade tanto que los objetos se vuelvan indetectables. La longitud de onda a la cual la imagen desaparece debe depender del modelo de la espuma del espacio-tiempo usado.
La detección en rayos X de Chandra de quasars a distancias de billones de años luz descartó un modelo, según el cual los fotones que se dispersan al azar a través de la espuma del espacio-tiempo lo hacen de una manera similar a la luz que se dispersa a través de la niebla. Las detecciones con Fermi de quasars distantes a longitudes de onda corta en rayos gamma e incluso detecciones a longitudes de onda más corta con VERITAS han demostrado que el segundo modelo llamado "halographic" con menos dispersión no funciona tampoco.
"Hemos encontrado que nuestros datos descartan dos modelos de la espuma del espacio-tiempo" dijo el co-autor Jack Ng de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill. "Podemos concluir que el espacio-tiempo es menos espumoso que lo que algunos modelos predicen."
Los datos en rayos X y rayos gamma muestran que el espacio-tiempo es suave a distancias 1000 veces menores que las del núcleo de un átomo de hidrógeno.
Estos resultados aparecieron en una publicación de Astrophysical Journal del 20 de Mayo.
El centro espacial de la NASA en Huntsville, Alabama, Space Flight Center dirije el programa Chandra de la agencia de Science Mission Directorate en Washington. El Observatorio en Cambridge, Massachusetts, The Smithsonian Astrophysical Observatory, controla las operaciones y ciencia de Chandra.
El telescopio de la NASA FERMI forma parte de una colaboración en astrofísica y física de partículas dirigida por la agencia Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland. Fue desarrollada en colaboración con el departamento de energía de los EEUU, con contribuciones de instituciones académicas y socios de Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y EEUU.
VERITAS es operado por una colaboración entre más de 100 científicos de 22 instituciones diferentes de los EEUU, Irlanda, Inglaterra y Canadá. Fue fundado por El departamento de energia de los EEUU, Smithsonian Institution, la Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, Science Foundation Ireland y el STFC del Reino unido.
(*) Blazar: fuente de energía muy compacta y altamente variable, asociada a un agujero negro situado en el centro de una galaxia.
Contacto:
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marinasosa@fcaglp.unlp.edu.ar
Instituto de Astrofísica La Plata -(IALP)
CONICET
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