Telescopios de la NASA pusieron límites al espacio-tiempo cuántico "Espuma"

Un equipo de científicos ha utilizado rayos x y las observaciones de rayos gamma de algunos de los objetos más distantes en el universo para mejor comprender la naturaleza del espacio y el tiempo. Sus resultados establecen límites en la naturaleza cuántica, o "cremosidad" del espacio-tiempo en extremadamente pequeñas escamas.

Este estudio combina los datos del Observatorio de rayos x Chandra de la NASA y Fermi de rayos Gamma telescopio espacial junto con las observaciones de rayos gamma terrestres de la muy enérgico radiación Imaging Telescope Array (VERITAS).

En las escalas más pequeñas de la distancia y duración que podemos medir, espacio-tiempo – es decir, las tres dimensiones de espacio y tiempo – parece ser Lisa y sin estructura. Sin embargo, ciertos aspectos de la mecánica cuántica, los teoría exitosa los científicos han desarrollado para explicar la física de los átomos y partículas subatómicas, predice que ese espacio-tiempo no sería suave. Por el contrario, se tendría un carácter nervioso, espumoso y consistiría en muchas regiones pequeñas, cambiante, para lo cual espacio y el tiempo ya no son definitivos, pero fluctúan.

"Una manera de pensar del espacio-tiempo espuma, es si usted está volando sobre el mar en el avión, parece completamente Liso. Sin embargo, si baja bastante ve las olas y más aún, la espuma, con pequeñas burbujas que fluctúan constantemente"dijo el autor principal Eric Perlman de la Florida Institute of Technology en Melbourne. "Aún más extraño, que las burbujas son tan pequeñas que ni siquiera a escala atómica estamos tratando de observarlos desde un muy alto vuelo de avión."

La escala prevista del espacio-tiempo espuma, es aproximadamente diez veces una milmillonésima parte del diámetro del núcleo de un átomo de hidrógeno, así que no puede ser detectado directamente. Sin embargo, si el espacio-tiempo tiene una estructura espumosa hay limitaciones en la precisión con que se pueden medir distancias porque el tamaño de las muchas burbujas cuántica a través de la cual la luz viaja a fluctuar. Dependiendo de qué modelo de espacio-tiempo es utilizado, estas incertidumbres distancia deben acumular en diferentes ritmos como la luz viaja viaja sobre las grandes distancias cósmicas.

 

Los investigadores utilizaron observaciones de rayos x y rayos gamma de quasares muy distantes – fuentes luminosas producidas por la materia cayendo hacia los agujeros negros supermasivos – para probar modelos de espacio-tiempo espuma. Los autores predijeron que la acumulación de incertidumbres de distancia para la luz que viaja a través de miles de millones de años luz causaría la calidad de imagen degradando tanto que los objetos se convertiría indetectables. La longitud de onda donde desaparece la imagen debe basarse en el modelo de espacio-tiempo espuma usada.

Detección de Chandra rayos x de los quásares en distancias de miles de millones de años luz descarta un modelo, según la cual los fotones se difunden aleatoriamente a través del espacio-tiempo espuma de manera similar a la luz que se difunde a través de la niebla. Las detecciones de los quásares distantes en longitudes de onda más cortas, de rayos gamma, Fermi y aún más corta longitud de onda con VERITAS demuestran que un segundo, llamado modelo holográfico con menos difusión no funciona.

"Encontramos que nuestros datos pueden descartar dos modelos diferentes para la espuma del espacio-tiempo," dijo el co-autor Jack Ng de la Universidad de Carolina del norte en Chapel Hill. "Podemos concluir que espacio-tiempo es menos espumosa que algunos modelos predicen".

Los datos de rayos x y rayos gamma muestran que ese espacio-tiempo es suave hasta distancias 1000 veces más pequeños que el núcleo de un átomo de hidrógeno.

Estos resultados aparecen el 20 de mayo en el número de The Astrophysical Journal.

Centro de vuelo espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la dirección de misiones de ciencia de la agencia en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de vuelo y ciencia de Chandra.

Telescopio espacial de la NASA Fermi de rayos Gamma es una astrofísica y la física de partículas Asociación gestionado por Goddard Space Flight Center de la agencia en Greenbelt, Maryland. Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de energía de Estados Unidos, con aportes de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.

 

VERITAS es operado por una colaboración de más de 100 científicos de 22 diferentes instituciones en los Estados Unidos, Irlanda, Inglaterra y Canadá. VERITAS es financiado por el Departamento de energía de Estados Unidos, la US National Science Foundation, la Institución Smithsonian, las ciencias naturales y Engineering Research Council de Canada, la Irlanda Science Foundation y el STFC del Reino Unido.

 

Image Credit: X-ray: NASA/CXC/FIT/E. Perlman; Illustration: CXC/M. Weiss

 

Janet Anderson
Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala.
256-544-0034
janet.l.anderson@nasa.gov
Megan Watzke
Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
617-496-7998
mwatzke@cfa.harvard.edu

Last Updated: June 1, 2015

Editor: Jennifer Harbaugh

 

Traducción: El Quelonio Volador