Científicos brasileños investigan los mecanismos de la formación del Universo

Un Proyecto Temático de la FAPESP reúne estudio teóricos, observacionales y experimentales de cuestiones tales como el origen de los elementos en el cosmos o las reacciones nucleares en las explosiones de estrellas

Por Heitor Shimizu, desde Nueva York (EE.UU.)  |  Agência FAPESP – La comprensión concerniente a cómo se formaron y cómo evolucionarán las estrellas y la galaxia en donde se encuentra el Sistema Solar constituye el reto de un grupo de científicos brasileños.

Con apoyo de la FAPESP en el marco de un Proyecto Temático, el grupo CompStarBrazil investiga cuestiones básicas y fundamentales relacionadas con la existencia y el futuro del Universo.

El objetivo de estos estudios consiste en intentar hallar pistas acerca de un de los mayores enigmas de la física de la materia: ¿bajo qué condiciones se manifiestan en la naturaleza los grados de libertad fundamentales de la materia fuertemente interactuante –las partículas fundamentales cuarks y gluones– descritos por la teoría de las interacciones fuertes conocida como cromodinámica cuántica? Se trata de las condiciones presentes en la formación de las estrellas y del proprio Universo.

“El proyecto comprende investigaciones teóricas, fenomenológicas y experimentales u observacionales que apuntan a caracterizar el estado de la materia en densidades supranucleares y a bajas temperaturas”, dijo Jorge Ernesto Horvath, docente del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) de la Universidad de São Paulo (USP), durante la FAPESP Week New York, realizada por la FAPESP junto con la City University of New York (CUNY) y el Wilson Center entre los días 26 y 28 de noviembre en el Graduate Center de la CUNY.

“Investigamos estados exóticos (materia cuántica), la naturaleza de estrellas de neutrones y de enanas blancas magnetizadas y teorías alternativas de la gravitación aplicadas a objetos compactos”, dijo Horvath.

“¿De qué estamos hablando? De un escenario situado muy lejos de los datos obtenidos en los laboratorios terrestres. Grosso modo, investigamos todo lo que se encuentra en el espacio hasta las densidades más elevadas existentes en cualquier punto del Universo”, dijo.

Horvath explicó que el CompStarBrazil está compuesto por cuatro investigadores principales, diez investigadores asociados, seis posdoctorandos y 12 estudiantes de grado del estado de São Paulo. Reúne a científicos del Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA), del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, por sus siglas en portugués), del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), del Instituto de Física de la USP, de la Universidad Federal del ABC, de la Universidad Federal de São Paulo y de la Universidade Estadual Paulista.

“Contamos también con una gran cantidad de colaboradores de Brasil y del exterior”, dijo Horvath, uno de los investigadores principales del Proyecto Temático. La coordinación está a cargo del profesor Manuel Máximo Bastos Malheiro de Oliveira, del ITA.

“Investigamos explicaciones posibles al respecto de lo que denominamos como problemas del milenio en la astrofísica, entre ellos cuáles son las naturalezas de las estrellas de neutrones y de la materia nuclear densa, cuál es el origen de los elementos en el cosmos o cuáles son las reacciones nucleares inherentes a las explosiones de estrellas y estelares”, dijo Horvath.

Las líneas de investigación del Proyecto Temático comprenden estudios sobre la composición del interior de estrellas de neutrones y de cuarks y su estructura; el modelado de la formación de estrellas compactas en supernovas y brotes de rayos gamma; púlsares, magnetares y enanas blancas magnetizadas; ondas gravitacionales; teorías alternativas de la gravedad; e implicaciones de la materia superdensa en el Universo, entre otros.

Según los investigadores del Proyecto Temático, los grados de libertad fundamentales estuvieron presentes durante los primeros instantes de la historia del Universo, que pasó por un proceso que confinó a los cuarks y a los gluones en el momento en que su temperatura cayó a alrededor de 160 MeV (megaelectronvoltios), resultando en la formación de la materia hadrónica ordinaria.

Existen lugares en el Universo actual en donde los científicos esperan encontrar grados de libertad de la materia hadrónica similares a los existentes en el origen del Universo: el interior de las estrellas superdensas, por ejemplo, donde la temperatura llega a los 10 mil millones Kelvin y la densidad sobrepasa el valor de la densidad de saturación nuclear.

Horvath destaca que para investigar algo tan complejo no es posible utilizar únicamente una cantidad limitada de líneas de investigación y herramientas teóricas y observacionales. Debido a ello, las investigaciones del CompStarBrazil comprenden una vasta serie de estudios destinados a mejorar la comprensión del problema de las estrellas compactas y su interior. La idea es lograr un avance teórico que explique la fenomenología de estos objetos compactos y que permita entender mejor los procesos que hicieron posible la formación del Universo.

Sepa más sobre la FAPESP Week New York en: www.fapesp.br/week2018/newyork.