El universo bajo el microscopio

Cómo los microscopios están abriendo una puerta a un universo invisible

Vea la Vía Láctea a 10 millones de años luz de la Tierra. A continuación, desplácese por el espacio en dirección a la Tierra en sucesivos órdenes de magnitud hasta llegar a un alto roble a las afueras de los edificios del Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético en Tallahassee, Florida. Después, comience a pasar del tamaño real de una hoja a un mundo microscópico que revela las paredes celulares de la hoja, el núcleo celular, la cromatina, el ADN y, finalmente, al universo subatómico de los electrones y protones.

Una vez que el tutorial se haya descargado completamente, aparecerá un conjunto de flechas que permiten al usuario aumentar o disminuir la magnitud de la vista en el modo Manual. Haga clic en el botón Auto para volver al modo Automático.

Observe cómo cada imagen es en realidad una imagen de algo que es 10 veces más grande o más pequeña que la que le precede o le sigue. El número que aparece en la parte inferior derecha, justo debajo de cada imagen, es el tamaño del objeto en la imagen. En la parte inferior izquierda aparece el mismo número escrito en potencias de diez, o notación exponencial. La notación exponencial es una forma conveniente para los científicos de escribir números muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo, compara el tamaño de la Tierra con el de una célula vegetal, que es un trillón de veces menor:

El universo bajo el microscopio / Wszechświat pod

Estructura del cristal de manganita de itrio. La figura muestra la célula unitaria atómica de la que están compuestos los cristales investigados. Los átomos de manganeso (azul) están colocados dentro de una jaula de átomos de oxígeno (gris). Entre ellos se disponen los átomos de itrio (rojo). La ligera inclinación de las jaulas de oxígeno hacia la izquierda o la derecha es la base de la transición de fase descrita en el texto.

Spaldin y Fiebig, junto con sus grupos de investigación, han abordado una cuestión fundamental de la cosmología utilizando un pequeño cristal de un material llamado manganita de itrio. El cristal atrajo por primera vez la atención de los investigadores por su denominado comportamiento multiferroico, en el que las cargas eléctricas y los dipolos magnéticos se ordenan espontáneamente. Los científicos descubrieron que, sorprendentemente, la disposición espontánea de las cargas eléctricas sigue las mismas reglas que describen el universo durante su expansión temprana, de hecho, en el momento en que el universo se dividió en materia y las fuerzas que la mantienen unida.

Ver lo más pequeño del universo

Antes de que la NASA ponga en marcha el diseño y la construcción de su próximo telescopio espacial a gran escala, una junta de revisión independiente evaluará el alcance y el coste previsto del proyecto, según anunció la agencia el jueves (27 de abril).

El Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) fue aprobado oficialmente como misión de la NASA en 2016. El telescopio espacial estudiará el cosmos con un campo de visión 100 veces mayor que el del telescopio espacial Hubble. Al igual que el Hubble, ayudará a los científicos a estudiar muchos aspectos del universo, y será especialmente adecuado para ayudar a los científicos a aprender más sobre la misteriosa fuerza que impulsa la expansión del universo.

«Desarrollar grandes misiones espaciales es difícil», dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, en un comunicado de la agencia. «Este es el momento adecuado para que hagamos una pausa en nuestros planes para asegurarnos de que entendemos cuánto tiempo llevará, y cuánto costará, construir WFIRST».

WFIRST será el último de una larga lista de instrumentos espaciales a gran escala de la NASA, como el telescopio espacial Hubble, el observatorio de rayos X Chandra, el telescopio espacial Spitzer y el telescopio espacial James Webb, cuyo lanzamiento está previsto para 2018. WFIRST se encuentra actualmente en la «fase de formulación», lo que significa que su diseño no ha sido finalizado.

Explorando el Universo con los más poderosos del mundo

Los científicos han sustituido el telescopio por el microscopio: Utilizando las similitudes entre la estructura de un cristal y el estado del cosmos en el universo primitivo, han explorado un fenómeno aún no confirmado, la formación de cuerdas cósmicas. Se cree que estos llamados «defectos topológicos» se formaron cuando el universo se expandió poco después del Big Bang.

Regiones con diferente orientación de las cargas eléctricas en la manganita de itrio (las zonas blancas y negras corresponden a una distribución de carga positiva y negativa, respectivamente). Las intersecciones en forma de estrella donde se encuentran las regiones brillantes y oscuras son los defectos correspondientes a las cuerdas cósmicas. (Imagen: de Griffin SM et al, 2012)