Una constante universal no solo parece molestamente inconstante en los márgenes exteriores del cosmos, ocurre en una sola dirección, lo cual es francamente extraño.

Aquellos que esperan el día en que la Gran Teoría Unificadora del Todo de la ciencia se pueda usar en una camiseta pueden tener que esperar un poco más mientras los astrofísicos continúan encontrando indicios de que una de las constantes cosmológicas no es tan constante después de todo.

En un artículo publicado en Avances de la ciencia , Los científicos de UNSW Sydney informaron que cuatro nuevas mediciones de luz emitidas desde un cuásar a 13 mil millones de años luz de distancia reafirman estudios anteriores que encontraron pequeñas variaciones en la constante de estructura fina.

El profesor de ciencia de la UNSW, John Webb, dice que la constante de estructura fina es una medida de electromagnetismo, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (las otras son la gravedad, fuerza nuclear débil y fuerza nuclear fuerte).

"La constante de estructura fina es la cantidad que los físicos usan como medida de la fuerza de la fuerza electromagnética, "Dice el profesor Webb.

"Es un número adimensional e implica la velocidad de la luz, algo llamado constante de Planck y carga de electrones, y es una proporción de esas cosas. Y es el número que usan los físicos para medir la fuerza de la fuerza electromagnética ".

La fuerza electromagnética mantiene a los electrones girando alrededor de un núcleo en cada átomo del universo, sin ella, toda la materia volaría en pedazos. Hasta hace poco, se creía que era una fuerza inmutable a lo largo del tiempo y el espacio. Pero durante las últimas dos décadas, El profesor Webb ha notado anomalías en la constante de estructura fina por la cual la fuerza electromagnética medida en una dirección particular del universo parece ligeramente diferente.

"Encontramos un indicio de que ese número de la constante de estructura fina era diferente en ciertas regiones del universo. No solo en función del tiempo, pero en realidad también en dirección en el universo, lo cual es bastante extraño si es correcto ... pero eso es lo que encontramos ".

Buscando pistas

Siempre el escéptico cuando el profesor Webb se encontró por primera vez con estos primeros signos de mediciones ligeramente más débiles y más fuertes de la fuerza electromagnética, pensó que podría ser una falla del equipo, o de sus cálculos o de algún otro error que hubiera dado lugar a lecturas inusuales. Al observar algunos de los cuásares más distantes (cuerpos celestes masivos que emiten una energía excepcionalmente alta) en los bordes del universo, estas anomalías se observaron por primera vez utilizando los telescopios más poderosos del mundo.

"Los cuásares más distantes que conocemos se encuentran entre 12 y 13 mil millones de años luz de nosotros, "Dice el profesor Webb.

"Entonces, si puedes estudiar la luz en detalle de cuásares distantes, estás estudiando las propiedades del universo tal como era cuando estaba en su infancia, sólo mil millones de años. El universo entonces era muy, muy diferente. No existían galaxias las primeras estrellas se habían formado, pero ciertamente no había la misma población de estrellas que vemos hoy. Y no había planetas ".

Dice que en el estudio actual, el equipo examinó uno de esos quásar que les permitió sondear cuando el universo tenía solo mil millones de años, lo que nunca se había hecho antes. El equipo realizó cuatro mediciones de la constante fina a lo largo de la línea de visión de este cuásar. Individualmente, las cuatro mediciones no proporcionaron ninguna respuesta concluyente sobre si hubo o no cambios perceptibles en la fuerza electromagnética. Sin embargo, cuando se combina con muchas otras mediciones entre nosotros y cuásares distantes realizados por otros científicos y no relacionados con este estudio, las diferencias en la constante de estructura fina se hicieron evidentes.

Un universo extraño

"Y parece estar apoyando esta idea de que podría haber una direccionalidad en el universo, lo cual es muy extraño de hecho, "Dice el profesor Webb.

"Por lo tanto, el universo puede no ser isótropo en sus leyes de la física, uno que es el mismo, estadísticamente, en todas direcciones. Pero, de hecho, podría haber alguna dirección o dirección preferida en el universo donde cambian las leyes de la física, pero no en dirección perpendicular. En otras palabras, el universo en cierto sentido, tiene una estructura dipolo.

"En una dirección en particular, podemos mirar hacia atrás 12 mil millones de años luz y medir el electromagnetismo cuando el universo era muy joven. Poniendo todos los datos juntos, el electromagnetismo parece aumentar gradualmente cuanto más miramos, mientras que hacia la dirección opuesta, disminuye gradualmente. En otras direcciones del cosmos la constante de estructura fina permanece exactamente eso:constante. Estas nuevas mediciones muy distantes han llevado nuestras observaciones más lejos de lo que jamás se había alcanzado ".

En otras palabras, en lo que se pensaba que era una dispersión arbitrariamente aleatoria de galaxias, cuásares, agujeros negros, estrellas, nubes de gas y planetas, con vida floreciendo en al menos un pequeño nicho de él, el universo de repente parece tener el equivalente de un norte y un sur. El profesor Webb todavía está abierto a la idea de que de alguna manera estas mediciones realizadas en diferentes etapas utilizando diferentes tecnologías y desde diferentes lugares de la Tierra son en realidad una gran coincidencia.

"Esto es algo que se toma muy en serio y se considera, muy correctamente con escepticismo, incluso por mi a pesar de que hice el primer trabajo con mis alumnos. Pero es algo que tienes que probar porque es posible que vivamos en un universo extraño ".

Pero añadiendo al lado del argumento que dice que estos hallazgos son más que una mera coincidencia, un equipo en los EE. UU. que trabaja de manera completamente independiente y desconocido para el profesor Webb, hizo observaciones sobre los rayos X que parecían alinearse con la idea de que el universo tiene algún tipo de direccionalidad.

"No sabía nada sobre este artículo hasta que apareció en la literatura, " él dice.

"Y no están probando las leyes de la física, están probando las propiedades, las propiedades de los rayos X de las galaxias y los cúmulos de galaxias y las distancias cosmológicas de la Tierra. También encontraron que las propiedades del universo en este sentido no son isotrópicas y hay una dirección preferida. Y he aquí, su dirección coincide con la nuestra ".

Vida, el universo y todo

Si bien aún desea ver pruebas más rigurosas de las ideas de que el electromagnetismo puede fluctuar en ciertas áreas del universo para darle una forma de direccionalidad, El profesor Webb dice que si estos hallazgos continúan siendo confirmados, pueden ayudar a explicar por qué nuestro universo es como es, y por qué hay vida en él.

"Por mucho tiempo, Se ha pensado que las leyes de la naturaleza parecen estar perfectamente sintonizadas para establecer las condiciones para que florezca la vida. La fuerza de la fuerza electromagnética es una de esas cantidades. Si fuera solo un pequeño porcentaje diferente al valor que medimos en la Tierra, la evolución química del universo sería completamente diferente y es posible que la vida nunca hubiera comenzado. Plantea una pregunta tentadora:¿esta situación de "Ricitos de oro, donde las cantidades físicas fundamentales como la constante de estructura fina son 'correctas' para favorecer nuestra existencia, aplicar en todo el universo? "

Si hay una direccionalidad en el universo, El profesor Webb argumenta, y si se demuestra que el electromagnetismo es muy ligeramente diferente en ciertas regiones del cosmos, los conceptos más fundamentales que sustentan gran parte de la física moderna necesitarán revisión.

"Nuestro modelo estándar de cosmología se basa en un universo isotrópico, uno que es el mismo, estadísticamente, en todas direcciones, " él dice.

"Ese modelo estándar en sí se basa en la teoría de la gravedad de Einstein, que asume explícitamente la constancia de las leyes de la naturaleza. Si tales principios fundamentales resultan ser solo buenas aproximaciones, las puertas están abiertas a algunos muy emocionantes, nuevas ideas en física ".

El equipo del profesor Webb cree que este es el primer paso hacia un estudio mucho más amplio que explora muchas direcciones en el universo, utilizando datos provenientes de nuevos instrumentos en los telescopios más grandes del mundo. Ahora están surgiendo nuevas tecnologías para proporcionar datos de mayor calidad, y los nuevos métodos de análisis de inteligencia artificial ayudarán a automatizar las mediciones y realizarlas con mayor rapidez y precisión.