¿POR QUÉ TUS PENSAMIENTOS NO TE DEJAN DORMIR?

Típico. Después de un duro día de actividad, te metes en la cama, cierras los ojos y… No viene el sueño.

Álvaro Trujillo-muhimu.- Esa misma noche, tu cerebro ha decidido volverse troll. Y te recuerda esa noticia tan incómoda de tu amigo, el “tenemos que hablar” de tu pareja, la exposición que tienes pasado mañana y que aún no has empezado…

Todo lo que ha permanecido callado durante el día, parece que nos grita al oído por la noche.

Te ha pasado eso alguna vez, y lo sabes. Has sufrido lo que los expertos llaman: insomnio por pensamiento.

El cerebro te trollea de muchas maneras. Y esta es una. Pero, ¿por qué pasa esto?

Nuestro cerebro produce impulsos eléctricos, que a la vez, producen una serie de ritmos que conocemos mejor como ondas cerebrales. A través de la lectura de estas ondas, podemos inferir el estado de conciencia de una persona.

Existen cuatro tipos de ondas cerebrales:

o    Las ondas beta (14 a 30-35 Hz), que se producen cuando el cerebro está despierto, o haciendo alguna tarea mental intensa.

o    Las ondas alfa (8 a 14 Hz). Más lentas y que surgen cuando el organismo ha dejado de hacer una tarea intensa y está relajada o descansando.

o    Las ondas theta (4 a 8 Hz). Que se alcanzan en un estado de calma O en esos estados en los que parece que nos hemos ido a la luna. 

o    Ondas delta (1,5 a 4 Hz). Las que sólo alcanzamos cuando estamos en nuestros sueños más profundos.

Cuando vamos a dormir, antes de pasar a las fases del sueño, debemos relajarnos primero. Es decir. Debemos de pasar de un estado beta, a un estado alfa.

Y cuando vamos entrando en ese estado alfa, nuestros pensamientos que tenemos de forma normal durante un estado de conciencia activo durante el día, se van diluyendo. Solo quedan unos pocos hilos activos en nuestro cerebro. Concretamente, los que percibimos como más relevantes, o más preocupantes.

De esta manera, de la misma forma que nos pueden venir imágenes agradables o motivantes para seguir relajados, nos pueden llegar los recuerdos de esas cosas que durante el día nos han dado la lata. Y puede ser posible porque ahora tenemos toda la atención completamente libre para esos pensamientos.

Y es ahí donde nuestro cerebro, sin maldad ninguna, sino con toda la inocencia del mundo, nos trae a la mente todos esos pequeños problemas y fastidios cotidianos que durante el día no tenían importancia. Y que ahora parece que tienen cada vez más.

Durante el día, estos pensamientos no son prioritarios. Tenemos otras cosas que hacer, y conscientemente los desplazamos o los racionalizamos de alguna manera. Pero en este estado, hasta la más mínima rumiación puede activar nuestro sistema de alarma y provocar ansiedad.

Cómo pesar un agujero negro

Webb examinará el centro de la galaxia activa NGC 4151

Las galaxias y sus agujeros negros centrales y supermasivos están inextricablemente unidos. Ambos crecen al mismo tiempo por razones que aún no se comprenden. Para obtener nuevos conocimientos, Webb dirigirá su mirada infrarroja al centro de una galaxia cercana llamada NGC 4151, cuyo agujero negro supermasivo se está alimentando y brillando intensamente.

 Al medir los movimientos de las estrellas agrupadas alrededor del agujero negro y compararlas con los modelos de computadora, los astrónomos pueden determinar la masa del agujero negro. Esta medición desafiante probará las capacidades del instrumento innovador de Webb llamado unidad de campo integral. 

A primera vista, la galaxia NGC 4151 parece una espiral media. Sin embargo, examina su centro más de cerca, y puedes ver una mancha brillante que sobresale del brillo más suave que lo rodea. Ese punto de luz marca la ubicación de un agujero negro supermasivo que pesa aproximadamente 40 millones de veces más que nuestro Sol.

Los astrónomos usarán el Telescopio Espacial James Webb de la NASA para medir la masa de ese agujero negro. El resultado puede parecer una pieza de trivia, pero su masa determina cómo un agujero negro se alimenta y afecta a la galaxia circundante. Y como la mayoría de las galaxias contienen un agujero negro supermasivo, aprender acerca de esta galaxia cercana mejorará nuestra comprensión de muchas galaxias en todo el cosmos.

“Algunas preguntas centrales en astrofísica son: cómo crece el agujero negro central de una galaxia con el tiempo; ¿Cómo crece la galaxia con el tiempo? ¿Y cómo se afectan unos a otros? Este proyecto es un paso hacia la respuesta a esas preguntas”, explicó Misty Bentz, de la Universidad Estatal de Georgia en Atlanta, la principal investigadora del proyecto.

Probar el núcleo de una galaxia

Existen varios métodos para pesar agujeros negros supermasivos. Una técnica se basa en medir los movimientos de las estrellas en el núcleo de la galaxia. Cuanto más pesado sea el agujero negro, más rápido se moverán las estrellas cercanas bajo su influencia gravitatoria.

NGC 4151 representa un objetivo desafiante, porque contiene un agujero negro particularmente activo que se está alimentando vorazmente. Como resultado, el material que gira alrededor del agujero negro, conocido como un disco de acreción, brilla intensamente. La luz del disco de acreción amenaza con abrumar la luz más débil de las estrellas en la región.

"Con los espejos bellamente formados de Webb y la visión aguda, 'deberíamos poder acercarnos más al centro de la galaxia a pesar de que allí hay un disco de acreción realmente brillante", dijo Bentz.

El equipo espera poder investigar los 1.000 años luz centrales de NGC 4151, y poder resolver movimientos estelares en una escala de unos 15 años luz.

Mil espectros a la vez

Para lograr esta hazaña, el equipo utilizará la unidad de campo integral o IFU del espectrógrafo de nfrarrojo cercano ( NIRSpec ) de Webb . Será el primer IFU volado en el espacio, y tiene una capacidad única.

El IFU de Webb toma la luz de cada ubicación en una imagen y la divide en un espectro de arco iris. Para ello, emplea casi 100 espejos, cada uno de ellos elaborado con precisión a una forma específica, todo comprimido en un instrumento del tamaño de una caja de zapatos. Esos espejos cortan efectivamente un pequeño cuadrado del cielo en tiras, luego dispersan la luz de esas tiras espacialmente y en longitud de onda.

De esta manera, una sola imagen produce 1.000 espectros. Cada espectro les dice a los astrónomos no solo sobre los elementos que forman las estrellas y el gas en ese punto exacto del cielo, sino también sobre sus movimientos relativos.

A pesar de la exquisita resolución de Webb, el equipo no podrá medir los movimientos de las estrellas individuales. En su lugar, obtendrán información sobre grupos de estrellas muy cerca del centro de la galaxia. Luego aplicarán modelos de computadora para determinar el campo gravitatorio que afecta a las estrellas, que depende del tamaño del agujero negro.

“Nuestro código de computadora genera un montón de estrellas simuladas, decenas de miles de estrellas, imitando los movimientos de estrellas reales en la galaxia. Colocamos en una variedad de agujeros negros diferentes y vemos qué coincide mejor con las observaciones”, dijo Monica Valluri, de la Universidad de Michigan, co-investigadora del proyecto.

El resultado de esta técnica se comparará con un segundo que se centra en el gas en el centro de la galaxia, en lugar de las estrellas.

"Deberíamos obtener la misma respuesta, sin importar qué técnica usemos, si estamos viendo el mismo agujero negro", dijo Bentz. "NGC 4151 es uno de los mejores objetivos para hacer esa comparación".

Estas observaciones se tomarán como parte del programa de Ciencia de Lanzamiento Temprano Discrecional del Director . El programa DD-ERS proporciona tiempo para proyectos seleccionados que permiten a la comunidad astronómica aprender rápidamente la mejor manera de utilizar las capacidades de Webb, mientras que también proporciona una ciencia sólida.

El Telescopio Espacial James Webb será el observatorio de ciencia espacial más importante del mundo. Webb resolverá los misterios de nuestro sistema solar, mirará más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y los orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un proyecto internacional liderado por la NASA con sus socios, la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Canadiense (CSA). 

Sobre el objeto
Nombre del objeto	NGC 4151
Descripción del objeto	Galaxia espiral con núcleo galáctico activo
Posición RA	12: 10: 32.6
Posición de diciembre	+39: 24: 21
Distancia	62 millones de años luz
Dimensiones	La imagen tiene 2.4 minutos de arco (aproximadamente 440,000 años luz)
Sobre los datos
Descripción de los datos	Las observaciones del HST incluyen las de los programas 13765 (B. Peterson)
Instrumento	WFC3 / UVIS
Fechas de exposición	07 dic 2015 - 18 feb 2016
Filtros	F350LP, F555W, F814W
Sobre la imagen
Información de color	Estas imágenes son un compuesto de exposiciones separadas adquiridas por los instrumentos WFC3 en el Telescopio Espacial Hubble. Se usaron varios filtros para muestrear rangos de longitud de onda estrechos. El color resulta de asignar diferentes tonos (colores) a cada imagen monocromática (escala de grises) asociada con un filtro individual. En este caso, los colores asignados son: Luminosidad: F350LP Cian: F555W Naranja: F814W

Se detecta el mayor proto-supercúmulo de galaxias

Utilizando el instrumento VIMOS del Very Large Telescope de ESO, un grupo internacional de astrónomos ha detectado una estructura colosal en el universo temprano. El proto-supercúmulo de galaxias, denominado Hyperion, se ha revelado mediante nuevas mediciones y un estudio complejo de datos de archivo. Se trata de la más grande y masiva estructura encontrada hasta el momento, a tan lejano tiempo y distancia: apenas 2.000 millones de años después del Bing Bang.

Un equipo de astrónomos liderado por Olga Cucciati del Instituto Nacional de Astrofísica de Bolonia (INAF), utilizó el instrumento VIMOS del Very Large Telescope de ESO (VLT) para identificar un gigantesco proto- supercúmulo de galaxias formándose en el universo temprano, tan solo 2300 millones de años tras el Big Bang. La estructura, que los investigadores denominaron Hyperion, es la más masiva y de mayor tamaño que se ha encontrado en una etapa de formación del universo tan temprana [1]. Se estima que la masa del proto-supercúmulo es más de mil billones de veces la masa del Sol. Esta masa colosal es similar a la de estructuras de mayor envergadura observadas en el universo actualmente, pero el hallazgo de un objeto tan masivo en el universo temprano sorprendió a los astrónomos.

Visión de amplio campo del campo COSMOS 

Esta imagen de amplio campo en luz visible de la región en

torno al campo COSMOS se creó a partir de fotografías obtenidas

con filtros azul y rojo como parte del sondeo Digitized Sky Survey 2.

La extensión del campo COSMOS, una de las partes más estudiadas

del  cielo con telescopios en Tierra y en el espacio, está marcada

con un recuadro azul 

El campo de visión total de esta imagen es de, aproximadamente,

3,3 grados de ancho. 

Crédito: ESO and Digitized Sky Survey 2.

Acknowledgement: Davide De Martin.

“Es la primera vez que se ha identificado una estructura de tan gran tamaño a tan alto corrimiento al rojo, sólo 2000 millones de años después del Bing Bang,” declaró la autora principal del artículo científico, Olga Cucciati [2]. 

“Normalmente, este tipo de estructuras son conocidas a menor corrimiento al rojo, vale decir, cuando el universo ha tenido más tiempo para evolucionar y construir objetos tan enormes. Nos sorprendió ver algo tan evolucionado cuando el universo era relativamente joven!”

Ubicado en el campo COSMOS dentro de la constelación Sextans (el Sextante), Hyperion se identificó mediante el análisis de un vasto número de datos obtenidos del VIMOS Ultra-Deep Survey, liderado por Olivier Le Fèvre (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES). El VIMOS Ultra-Deep Survey proporciona una cartografía en 3D sin precedentes de la distribución de más de 10 000 galaxias.

El equipo encontró que Hyperion tiene una estructura sumamente compleja y contiene, al menos, 7 regiones de alta densidad conectadas por filamentos de galaxias, y su tamaño es comparable al de otros supercúmulos cercanos, si bien su estructura es muy distinta.

“Los supercúmulos más cercanos a la Tierra tienden a tener una distribución de masa más concentrada con claras características estructurales,” explica Brian Lemaux, astrónomo de la Universidad de California, Davis y LAM, miembro del equipo que logró este resultado. “Pero en Hyperion, la masa está distribuida de manera más uniforme en una serie de manchas conectadas, pobladas por conglomerados de galaxias dispersas.”

Comparación entre el proto-supercúmulo Hyperion y un típico cúmulo masivo de galaxias
Esta imagen muestra la extensión de Hyperion, comparada con el tamaño de un típico cúmulo de galaxias masivo en el universo local.
Crédito: ESO/L. Calçada & Olga Cucciati et al.

Este contraste probablemente se debe a que los supercúmulos cercanos han tenido  miles de millones de años en los cuales la gravedad ha aglutinado masa formando regiones más densas, un proceso que ha actuado mucho menos tiempo en el caso del joven Hyperion.

Dado su tamaño en una época tan temprana de la historia del universo, se espera que Hyperion evolucionará de manera similar a los inmensas estructuras del universo local, tales como los supercúmulos que conforman la Gran Muralla Sloan o el supercúmulo Virgo que contiene a nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. “Comprender a Hyperion y cómo se compara con otras estructuras similares recientes puede brindar información sobre cómo se desarrolló el Universo en el pasado y cómo evolucionará en el futuro, y nos da la oportunidad de desafiar algunos modelos de formación de supercúmulos,”  concluye Cucciati. “El descubrimiento de este titán cósmico ayuda a develar la historia de estas mega-estructuras.”

Notas

El proto-supercúmulo Hyperion
Crédito: ESO/L. Calçada & Olga Cucciati et al.

[1] El apodo Hyperion se escogió por un titán de la mitología griega, debido al enorme  tamaño y masa del proto-supercúmulo. La inspiración para esta nomenclatura mitológica proviene de un proto-cúmulo descubierto anteriormente dentro de Hyperion, designado  Colossus. Las áreas individuales de alta densidad en Hyperion han recibido nombres mitológicos, como Tea, Eos, Selene y Helios, éste último reflejado en la antigua estatua del Coloso de Rodas.

La descomunal masa de Hyperion, mil billones de veces la del Sol, es 1015 masas solares en notación científica.

[2] La luz que llega a la Tierra desde galaxias extremadamente distantes viaja durante mucho tiempo y nos abre una ventana hacia el pasado cuando el universo era mucho más joven. La longitud de onda de esta luz se ha estirado por la expansión del universo durante su recorrido, un efecto conocido como corrimiento cosmológico al rojo. Los objetos más distantes y antiguos tienen, en consecuencia, mayor corrimiento hacia el rojo, por lo cual los astrónomos frecuentemente utilizan los términos corrimiento al rojo y edad indistintamente. El corrimiento al rojo de 2,45 de Hyperion significa que los astrónomos observaron el proto-supercúmulo tal como éste se encontraba 2300 millones de años tras el Big Bang.