El pasado 11 de febrero se cumplieron 5 años del lanzamiento del telescopio espacial Solar Dynamics Observatory, un instrumento diseñado para el estudio del Sol. El vídeo de más abajo rinde homenaje a sus casi 2000 días en el espacio, sus 2600 Tb de datos mandados hacia nosotros y sus 200 millones de imágenes. Un vídeo espectacular. Más información en su página.
Category: Astrofísica
ESA Euronews: Los misterios de la materia oscura
Copio y pego el texto que han puesto en Youtube, los enlaces son míos.
Todo lo que nos rodea, desde el planeta Tierra hasta las galaxias distantes, representa sólo el cinco por ciento del universo. El resto es o bien energía oscura o bien materia oscura.
Algunos físicos y expertos del CERN nos ayudan a entender un poco más sobre la materia oscura.
En Ginebra hace tres años, se confirmó la existencia del bosón de Higgs. Este año se esperan nuevos hallazgos con la puesta en marcha del Gran Colisionador de Hadrones que funcionará a pleno rendimiento por primera vez.
Pero, los avances no sólo vendrán del gran acelerador de partículas. La Agencia Espacial Europea está construyendo un nuevo telescopio espacial llamado Euclides con el que se podrá observar el universo a gran escala.
Con estos dispositivos tecnológicos los físicos y cosmólogos han encontrado que la materia normal constituye sólo el 5 por ciento de todo el universo. Y la proporción de energía oscura sigue aumentando…
La investigación sigue avanzando. Y los científicos están casi seguros de que probablemente la materia oscura, podría estar integrada por algún tipo de partícula misteriosa, y que tarde o temprano terminarán por identificarla.
Nueva vista de los Pilares de la Creación
En 1995 el Telescopio Espacial Hubble capturó una de las imágenes más icónicas que nos ha regalado el telescopio en órbita con su Cámara Planetaria y de Gran Angular 2. Se trata de los llamados Pilares de la Creación, una formación de tres enormes regiones gaseosas, en su interior se están formando nuevas estrellas. La formación es solo una pequeña parte de la Nebulosa de la Águila, también conocida como M16, situada a unos 7000 años luz de nosotros.
En 2009 se instaló en el Hubble la Cámara de Gran Angular 3 la cual nos ha proporcionado una nueva vista de la región, más afinada y con más detalle que es la que podéis ver más abajo. Además nos ha proporcionado otra vista de la región en infrarrojo, es decir, un mapa del calor que desprende. Es la segunda imagen que os muestro. Toda la información en la web del Hubble. Clic para ampliar.
Primer planeta descubierto alrededor de gemelo solar en un cúmulo estelar
Los astrónomos han usado el buscador de planetas HARPS de ESO situado en Chile, en conjunto con otros telescopios alrededor del mundo, para descubrir tres planetas orbitando estrellas en el cúmulo Messier 67. A pesar de que actualmente se han detectado más de mil planetas fuera del Sistema Solar, sólo un puñado de ellos ha sido encontrado en cúmulos estelares. Notablemente, uno de estos nuevos exoplanetas está orbitando una estrella que es un gemelo solar muy poco común – una estrella que es casi idéntica al Sol en todos sus aspectos.
Ahora ya se sabe que los planetas que orbitan estrellas fuera del Sistema Solar son bastante comunes. Estos exoplanetas se han encontrado orbitando estrellas de una amplia gama de edades y composiciones químicas y están dispersos en los cielos. Sin embargo, hasta ahora, muy pocos planetas han sido descubiertos dentro de cúmulos estelares[1]. Esto es particularmente extraño, ya que es sabido que las estrellas nacen en cúmulos. Los astrónomos se han preguntado acaso existe algo peculiar acerca de la formación de planetas en cúmulos estelares que pudiera explicar esta curiosa escasez.
Anna Brucalassi (Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, Garching, Alemania), autora principal del nuevo estudio, junto a su equipo, deseaban investigar más a fondo. “En el cúmulo estelar Messier 67, todas las estrellas tienen aproximadamente la misma edad y composición que el Sol. Esto proporciona un perfecto laboratorio para estudiar cuántos planetas se forman en un ambiente tan aglomerado, y si acaso se forman principalmente alrededor de estrellas más masivas o menos masivas”.
El equipo utilizó el instrumento buscador de planetas HARPS, del Telescopio de 3.6 metros de ESO, en el Observatorio La Silla. Estos resultados fueron complementados con observaciones desde varios otros observatorios alrededor del mundo[2]. Se monitorearon cuidadosamente 88 estrellas seleccionadas en Messier 67[3] durante un periodo de seis años para observar los pequeñísimos movimientos indicadores de acercamiento y alejamiento desde la Tierra, que revelan la presencia de planetas orbitando.
Este cúmulo yace aproximadamente a 2500 años luz, en la constelación de Cáncer (El Cangrejo) y contiene alrededor de 500 estrellas. Muchas de las estrellas del cúmulo son más tenues que aquellas normalmente seleccionadas para la búsqueda de exoplanetas y, al intentar detectar las señales débiles de posibles planetas el instrumento HARPS fue exigido al límite.
Se descubrieron tres planetas: dos orbitando estrellas similares al Sol, y uno orbitando una estrella gigante roja, más masiva y evolucionada. Respecto a los dos primeros planetas, ambos tienen aproximadamente un tercio de la masa de Júpiter y orbitan sus estrellas anfitrionas en siete y cinco días respectivamente. El tercer planeta tarda 122 días en orbitar su estrella anfitriona y es más masivo que Júpiter[4].
Se comprobó que el primero de estos planetas se encontraba orbitando una estrella notable – uno de los gemelos solares más idénticos detectados hasta la fecha y que es prácticamente idéntico al Sol (eso1337) [5]. Es el primer gemelo solar en un cúmulo que se haya descubierto conteniendo un planeta.
Dos de los tres planetas son “Júpiteres calientes” – planetas comparables a Júpiter en tamaño, pero mucho más cercanos a sus estrellas anfitrionas y, por lo tanto, mucho más calientes. Los tres planetas están más cercanos a sus estrellas anfitrionas que la zona habitable, donde podría existir agua en estado líquido.
“Estos nuevos resultados demuestran que los planetas en cúmulos estelares abiertos son casi tan comunes como los que se encuentran alrededor de estrellas aisladas – pero no es fácil detectarlos”, afirmó Luca Pasquini (ESO, Garching, Alemania), co-autor del nuevo artículo científico[6]. “Los nuevos resultados contrastan con trabajos anteriores que no lograron encontrar planetas en cúmulos, pero concuerdan con otras observaciones más recientes. Continuamos observando este cúmulo, para descubrir cómo las estrellas con y sin planetas difieren en masa y composición química”.
Notas
[1] Los cúmulos estelares se presentan en dos categorías principales. Los cúmulos abiertos son grupos de estrellas que se han formado juntas a partir de una nube de gas y polvo única, en el pasado reciente. Se les encuentra con mayor frecuencia en los brazos espirales de una galaxia como la Vía Láctea. Por otra parte, los cúmulos globulares son conglomerados esféricos, mucho mayores, de estrellas mucho más longevas, que orbitan alrededor del centro de una galaxia. A pesar de búsquedas cuidadosas, no se han encontrado planetas en cúmulos globulares y, menos de seis, en cúmulos abiertos. En estos últimos dos años, se han encontrado exoplanetas en los cúmulos NGC 6811 y Messier 44 y, más recientemente aún, se ha detectado uno, también, en el brillante y cercano cúmulo Hyades.
[2] Esta investigación también hizo uso de observaciones realizadas con el instrumento SOPHIE del Observatorio de Haute-Provence, en Francia, como también con el Telescopio Suizo Leonhard Euler de 1.2 metros en el Observatorio La Silla de ESO en Chile y el Telescopio Hobby Eberly, ubicado en Texas, USA.
[3] La mayoría de los cúmulos abiertos se disipan, luego del transcurso de una decena de millones de años. Sin embargo, los cúmulos que se forman con una densidad de estrellas mayor, pueden mantenerse juntos por periodos más largos. Messier 67 es un ejemplo de tales cúmulos longevos y uno de los cúmulos más antiguos y mejor estudiados, cercanos a la Tierra.
[4] Las estimaciones de masa de planetas observados usando el método de velocidad radial son estimaciones de valor mínimo: si la órbita del planeta es altamente inclinada podría tener una masa mayor y crear los mismos efectos observados.
[5] Los gemelos solares, análogos solares y estrellas de tipo solar, son categorías de estrellas, clasificadas de acuerdo a su similitud con nuestro propio Sol. Los gemelos solares presentan un parecido mayor, ya que poseen masas, temperaturas y abundancias químicas muy similares al Sol. Los gemelos solares son muy escasos, pero las otras categorías de estrellas, donde la similitud es menos precisa, resultan mucho más corrientes.
[6] Esta tasa de detección de 3 planetas en una muestra de 88 estrellas en Messier 67, es cercana a la frecuencia promedio de planetas alrededor de estrellas que no pertenecen a cúmulos.
Enlaces
- Artículo científico : A&A letter
- Fotografías del Telescopio de 3.6-metros de ESO
Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).
La medida más precisa de las galaxias lejanas
El grupo internacional del Espectroscopio Detector de Oscilación de Bariones (BOSS) ha medido la distancia que existe hasta galaxias situadas a más de 6.000 millones de años luz con una precisión sin precedentes del 1%. El trabajo, en el que participan científicos de la Universidad de Barcelona, también establece límites para la misteriosa materia oscura.
En la reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana hoy se han anunciado los últimos datos del Baryons Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). El equipo que integra este espectroscopio ha informado que ha logrado tomar la medida, con una precisión sin precedentes del 1%, de la distancia a galaxias lejanas localizadas a más de 6.000 millones de años luz de la Tierra.
“No hay muchas cosas en nuestra vida cotidiana que conozcamos con una precisión del 1%”, dice David Schlegel, investigador principal del proyecto y físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL). “Ahora conozco el tamaño del universo mejor que el de mi casa”.
Toda medida conlleva un grado de incertidumbre, que puede expresarse como un porcentaje de aquello que se mide –por ejemplo, si se mide una distancia de 200 km con un error de 2 km del valor real, la precisión sería del 1%–. En astronomía sólo unos pocos cientos de estrellas y algunos cúmulos están lo suficientemente cerca para que las distancias medidas tengan esa precisión.
Casi todas estas estrellas están a sólo unos pocos miles de años luz de distancia, dentro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Por tanto, llegar a medir distancias un millón de veces más lejanas con esta precisión es un reto en astronomía.
Para llevar a cabo estas medidas BOSS ha utilizado la medida de las denominadas oscilaciones acústicas de bariones (BAO), unas ondas periódicas del universo primitivo que permiten conocer la distribución de galaxias en el universo.
Estas ondas de sonido tienen una longitud conocida que se puede usar para medir distancias y deducir el ritmo de expansión del universo en el pasado. Como el tamaño original de estas ondas es conocido, se puede obtener su medida actual para cartografiar galaxias, lo que ha permitido ubicar 1,2 millones de galaxias.
En esta investigación han participado los científicos Licia Verde y Antonio Cuesta del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB). En concreto han efectuado los cálculos necesarios para determinar cómo la medida de la distancia promedio a estas galaxias afecta a nuestro conocimiento del contenido de materia y energía del universo.
“La precisión de la medida de distancia de BOSS, complementada con otras fuentes de información cosmológica, ofrecen la mejor determinación hasta la fecha de la historia de la expansión del universo, de su geometría y de su contenido de materia y energía”, destaca Verde.
Avances sobre la materia oscura
“Los resultados de estos cálculos restringen los posibles valores de los seis parámetros que describen nuestro universo, como son su expansión en el momento presente, su curvatura o el contenido de materia oscura”, apunta Cuesta.
De hecho, las medidas ponen nuevos límites a las propiedades de la misteriosa materia oscura que se piensa llena el espacio vacío, lo que provoca la expansión acelerada del universo.
Hasta ahora, las mediciones de BOSS parecen consistentes con una forma de energía oscura que se mantiene constante a través de la historia del Universo. Esta ‘constante cosmológica’ es uno de los seis números necesarios para hacer un modelo que una la forma y la estructura a gran escala del universo.
El proyecto BOSS, que lidera Schlegel desde el Lawrence Berkeley National Laboratory, forma parte del tercer proyecto de Exploración Digital del Espacio Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III) y en él participan entre otros un grupo de astrofísicos españoles.
El SDSS se inició el año 2000 y desde el principio ha examinado más de una cuarta parte del cielo nocturno y ha producido el mapa tridimensional en color del universo más grande que se haya hecho nunca.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
ALMA detecta supernova que actúa como fábrica de polvo cósmico
Nuevas e impactantes observaciones realizadas con el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) captan, por primera vez, los restos de una supernova reciente en presencia de grandes cantidades de polvo cósmico formado hace poco tiempo atrás. Si una cantidad suficiente de este polvo lograra realizar la peligrosa transición hacia el espacio interestelar, podría explicar cómo muchas galaxias adquirieron su aspecto oscuro y polvoriento.
Las galaxias pueden contener enormes cantidades de polvo [1] y se cree que las supernovas son una de sus principales fuentes de producción, especialmente en el Universo primitivo. Pero la evidencia directa que demuestra la verdadera capacidad que tienen las supernovas de generar polvo ha sido muy escasa hasta el momento, y no da respuesta a los grandes volúmenes de polvo detectados en galaxias jóvenes y distantes. Sin embargo, observaciones realizadas con ALMA están cambiando este escenario.
“Hemos encontrado una masa de polvo de enormes proporciones concentrada en la parte central del material eyectado de una supernova relativamente joven y cercana”, dijo Remy Indebetouw, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de los Estados Unidos (NRAO) y de la Universidad de Virginia, ambos localizados en Charlottesville, Estados Unidos. “Esta es la primera vez que realmente hemos logrado obtener imágenes del lugar en donde se formó el polvo, lo que es de gran importancia para comprender la evolución de las galaxias”.
Un equipo internacional de astrónomos usó ALMA para observar los brillantes remanentes de la Supernova 1987A [2], ubicada en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana que orbita la Vía Láctea a unos 160.000 años luz de la Tierra. La SN 1987A es la explosión más cercana alguna vez captada desde la observada por Johannes Kepler dentro de la Vía Láctea en 1604.
Los astrónomos predijeron que a medida que el gas se enfriara luego de la explosión, se formarían grandes cantidades de polvo una vez que los átomos de oxígeno, carbono y silicio se combinaran en las frías regiones centrales del remanente. No obstante, las primeras observaciones de la SN 1987A con telescopios infrarrojos, realizadas durante los primeros 500 días posteriores a la explosión, sólo detectaron una pequeña cantidad de polvo caliente.
Con la resolución y sensibilidad sin precedentes de ALMA, el equipo de investigación fue capaz de fotografiar el polvo frío, el que se encuentra en mayores proporciones y brilla intensamente en luz milimétrica y submilimétrica. Los astrónomos estiman que el remanente ahora contiene alrededor del 25 por ciento de la masa del Sol en polvo recién formado. Además, descubrieron que se habían generado importantes cantidades de monóxido de carbono y monóxido de silicio.
“La SN 1987A es un lugar especial, ya que no se ha mezclado con su entorno, es por esto que lo que observamos allí se generó allí”, comenta Indebetouw. “Los nuevos resultados producidos por ALMA, los primeros de su clase, revelan un bloque conformado por el remanente de la supernova colmado de material que simplemente no existía hace unas décadas”.
Sin embargo, las supernovas no solo pueden crear sino también destruir las partículas de polvo.
Cuando la onda expansiva de la explosión inicial se propagó hacia el espacio, produjo anillos brillantes de material, como se pudo apreciar en observaciones anteriores realizadas con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ ESA. Después de colisionar con esta capa de gas, expulsada por la estrella progenitora, una gigante roja, al acercarse al final de su vida, una parte de esta poderosa explosión cambió de dirección, devolviéndose hacia el centro del remanente. “En algún momento, esta onda de choque que viene de regreso colisionará con estos abultados cúmulos de polvo recién formado”, indica Indebetouw. “Es probable que en ese punto alguna fracción del polvo sea desintegrado. Es difícil predecir exactamente cuánto, tal vez sólo un poco, posiblemente la mitad o dos tercios”. Si una buena parte subsiste y logra alcanzar el espacio interestelar, podría explicar la abundante cantidad de polvo que los astrónomos detectan en el Universo primitivo.
“Las primeras galaxias contienen enormes cantidades de polvo y este posee un rol fundamental en la evolución de las mismas”, dijo Mikako Matsuura de la Escuela Universitaria de Londres, Reino Unido. “Hoy sabemos que el polvo se puede generar de varias maneras, pero en los inicios del Universo la mayor parte debe haber provenido de las supernovas. Por fin tenemos una evidencia clara que avala esa teoría”.
Notas
[1] El polvo cósmico está compuesto por partículas de silicato y grafito — minerales muy abundantes también en la Tierra. El hollín producido por una vela es muy similar al polvo cósmico de grafito, aunque el tamaño de las partículas en el hollín supera en diez veces, o incluso más, las dimensiones de las partículas cósmicas de grafito de tamaño regular.
[2] La luz de esta supernova llegó a la Tierra en el año 1987, como lo indica su nombre.
Enlaces
Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).
El detector antártico IceCube confirma la llegada de neutrinos cósmicos
El equipo de IceCube, un detector de partículas enterrado en el hielo de la Antártida, anuncia esta semana en Science el registro de 28 partículas de muy alta energía. La observación constituye la primera evidencia de neutrinos procedentes de lejanos aceleradores cósmicos, más allá de los confines de nuestro sistema solar. La era de la astronomía de neutrinos acaba de comenzar.
Tras casi 25 años de la idea de detectar neutrinos bajo el hielo, el observatorio IceCube de la Antártida por fin lo ha conseguido. Según publican los miembros del equipo en la revista Science, se han registrado 28 eventos de partículas muy energéticas que se corresponden con neutrinos de aceleradores cósmicos.
“Esta es la primera muestra de neutrinos de muy alta energía que provienen de fuera de nuestro sistema solar, con energías de más de un millón de veces superiores a las observadas en 1987 en el marco de una supernova –SN 1987A– vista en la Gran Nube de Magallanes”, señala Francis Halzen, investigador principal del proyecto y profesor en la Universidad de Wisconsin-Madison (EE UU), donde ya se adelantaron los resultados hace un par de meses.
“Este es el amanecer de una nueva era de la astronomía”, destaca el investigador, satisfecho de haber encontrado algo que los científicos llevaban buscando desde hacía mucho tiempo, sobre todo para desentrañar el misterioso origen de los rayos cósmicos.
Sus partículas de alta energía están cargadas eléctricamente, por lo que se desvían por los campos magnéticos y son muy difíciles de rastrear. Los científicos necesitaban un mensajero que no tuviera obstruido su viaje por el universo, una partícula que llegara hasta la Tierra desde distancias muy lejanas. Ahora parece que lo tienen.
Los neutrinos cósmicos son estos mensajeros, aunque no se había detectado ninguno fuera del sistema solar –de otras fuentes distintas al Sol– desde 1987. Años después, a partir de 2010, las observaciones de IceCube tuvieron sus frutos y en 2012 llegaron las buenas noticias desde el polo Sur, cuando se informó del descubrimiento de dos neutrinos de altas energías a los que bautizaron como Epi y Blas (Bert y Ernie, en inglés).
Epi, Blas y el científico español
“Blas se había detectado en agosto de 2011, y Epi –el más potente de todos– se detectó mientras mi compañero Sven y yo cuidábamos del detector en enero de 2012”, recuerda el investigador español Carlos Pobes, actualmente en el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (Universidad de Zaragoza-CSIC) pero por entonces en el observatorio antártico.
“Estos dos neutrinos eran con una probabilidad bastante elevada de origen astrofísico, algo que no se había observado nunca y que era uno de los objetivos principales de IceCube”, añade el científico.
El equipo comenzó a revisar concienzudamente el resto de los registros, buscando más eventos de neutrinos de alta energía. Así se descubrieron 26 más, incluyendo los más energéticos jamás observados. Todos presentan las características previstas para los neutrinos de origen extraterrestre.
Los científicos sospechan que su procedencia está en fuentes luminosas que producen rayos cósmicos de alta energía. Confirmar esto es su siguiente línea de investigación, para resolver de una vez el enigma del origen de los rayos cósmicos.
Referencia bibliográfica:
M.G. Aartsen et al. “Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector”. Science, 21 de noviembre de 2013.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
Las enanas blancas esconden información sobre las fuerzas oscuras
Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y otros centros internacionales han descartado multitud de parámetros posibles para los fotones oscuros –un tipo de materia y energía oscura– con la ayuda de las enanas blancas. En algunos aspectos, el brillo de estas estrellas moribundas aporta más datos sobre las fuerzas oscuras que los que facilitan los laboratorios terrestres.
Las enanas blancas representan la última etapa de la vida de las estrellas de masa pequeña o intermedia (menos de 10 veces la masa del Sol) y las medidas de su luminosidad permiten seguir de forma precisa su enfriamiento y el comportamiento de las partículas, de acuerdo al modelo estándar de la física. Cualquier desviación de los datos previstos ofrecería pistas a los científicos de lo que puede haber más allá, como la materia y la energía oscura.
“La velocidad de enfriamiento de las enanas blancas es medible, incluso en tiempo real si aceptamos como tal observaciones efectuadas a lo largo de 30 años, por lo que la presencia en su interior de cualquier fuente o sumidero extra de energía perturbaría este ritmo de enfriamiento y permitiría detectarla”, explica Jordi Isern, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC).
A partir de esta idea, Isern y otros investigadores de Europa y EE UU proponen seguir este método “indirecto y poco costoso” de estudiar el brillo de las enanas blancas para poner a prueba la validez de nuevas teorías y acotar los rangos de sus parámetros. El trabajo se publica en la revista Physical Review D.
En concreto, los científicos se han centrado entre qué valores pueden moverse los fotones oscuros o pesados, llamados también así por tener masa –a diferencia de los fotones convencionales– y poder interactuar con la materia ordinaria. Estas partículas hipotéticas, relacionadas con la versión ‘oscura’ del electromagnetismo, solo se podrían detectar de forma indirecta cuando se desintegran en electrones y antielectrones (positrones).
“Muchos de los intentos de ampliación del modelo estándar se basan en la introducción de nuevas interacciones, las cuales utilizan como mediadores los fotones oscuros, que si existen, pueden ser creados en el interior de las enanas blancas y escapar libremente, comportándose como un sumidero de energía que perturba la evolución de la estrella”, explica Isern.
Enanas blancas y laboratorios terrestres
Los investigadores han demostrado que este efecto permite descartar un amplio abanico de posibles masas e intensidades de acoplamiento bajo condiciones que son imposibles o muy difíciles de alcanzar en los centros de investigación de la Tierra.
A pesar de lo útiles que resultan las enanas blancas en la exploración de las fuerzas oscuras, los resultados del trabajo reflejan que para estudiar otras partículas hipotéticas más allá del modelo estándar –como los neutralinos de los modelos de supersimetría o los axiones de algunas teorías cuánticas–, lo laboratorios terrestres, como el CERN, siguen siendo mejores.
En cualquier caso las enanas blancas aportan datos de gran interés para los astrofísicos, incluida su capacidad para proporcionar información sobre el pasado de las galaxias, como su edad, ritmo de formación estelar o los restos de galaxias vecinas que fueron capturadas por la Vía Láctea.
El desarrollo de las estadísticas de la mecánica cuántica y la física nuclear en el siglo XX permitió descubrir que estas estrellas moribundas no se sostienen por reacciones termonucleares, sino por la presión que ejercen los electrones ‘degenerados’ (una propiedad microscópica de superposición cuántica) antes de que las enanas blancas se conviertan en un cadáver estelar.
Referencia bibliográfica:
Herbert K. Dreiner, Jean-Francois Fortin; Jordi Isern; Lorenzo Ubaldi. “White Dwarfs constrain Dark Forces”. Physical Review D 88(4), 2013.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
ALMA sondea los misterios de los chorros procedentes de agujeros negros gigantes
Dos equipos internacionales de astrónomos han utilizado las capacidades de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudiar en detalle los chorros que emiten los enormes agujeros negros del centro de las galaxias y observar cómo afectan a su entorno. Han logrado, por un lado, la mejor imagen obtenida hasta el momento del gas molecular que rodea a un agujero negro cercano y poco activo y, por otro, han captado un inesperado destello de la base de un potente chorro cercano a un agujero negro distante.
En el centro de casi todas las galaxias del universo hay agujeros negros supermasivos — con masas de más miles de millones de veces la masa del Sol —, incluso en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. En un pasado remoto, estos extraños objetos eran muy activos, engullendo enormes cantidades de material de sus alrededores, resplandeciendo con un brillo cegador y eyectando diminutas fracciones de esa materia a través de chorros extremadamente potentes. En el universo actual, la mayor parte de los agujeros negros supermasivos son mucho menos activos que en su juventud, pero la interacción entre los chorros y su entorno aún sigue moldeando a las galaxias.
Dos nuevos estudios publicados hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, han utilizado ALMA para sondear los chorros de los agujeros negros a escalas muy diferentes: un agujero negro cercano y relativamente tranquilo en la galaxia NGC 1433 y un objeto muy distante y activo llamado PKS 1830-211.
“ALMA ha revelado la existencia de una sorprendente estructura espiral en el gas molecular cercano al centro de NGC 1433,” afirma Françoise Combes (Observatorio de París, Francia), autora principal del primer artículo. “Esto explica cómo fluye el material hacia el interior para alimentar al agujero negro. Con estas nuevas y precisas observaciones de ALMA hemos descubierto un chorro de material que fluye fuera del agujero negro, extendiéndose solo unos 150 años luz. Es el chorro molecular de este tipo más pequeño observado hasta ahora en una galaxia externa”.
El descubrimiento de este chorro, que está siendo arrastrado junto con el chorro desde el agujero negro central, muestra cómo este tipo de chorros pueden frenar la formación estelar y regular el crecimiento de los bulbos centrales de las galaxias [1].
En PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia) y su equipo también han observado y agujero negro supermasivo con un chorro, pero este es mucho más brillante y activo y se encuentra en el Universo temprano [2]. Esto resulta inusual ya que su brillante luz, en su camino hacia la Tierra, topa con una galaxia masiva, dividiéndose en dos imágenes debido a la lente gravitatoria [3].
De vez en cuando, de repente los agujeros negros supermasivos engullen una gran cantidad de masa [4], lo que aumenta la potencia de los chorros y provoca que la radiación aumente a las energías más altas. Ahora, ALMA ha captado, por casualidad, uno de estos eventos en PKS 1830-211.
“Observar con ALMA este caso de “indigestión” de un agujero negro ha sido totalmente casual. Estábamos observando PKS 1830-211 con otros fines y entonces detectamos sutiles cambios de color e intensidad en las lentes gravitatorias. Tras estudiar con detalle este comportamiento inesperado llegamos a la conclusión de que estábamos observando, por un golpe de suerte, en el momento adecuado, justo cuando nueva materia fresca entraba en la base del chorro del agujero negro”, afirma Sebastien Muller, uno de los coautores del segundo artículo.
El equipo también quiso saber si este violento evento fue captado por otros telescopios y se sorprendieron al detectar una clara señal en rayos gamma gracias a las observaciones de monitorización del satélite Fermi-LAT. El proceso que causó el aumento de radiación en longitudes de onda largas, captadas por ALMA, fue también el responsable del gran aumento de brillo en el chorro, alcanzando las energías más altas que pueden obtenerse en el Universo [5].
“Es la primera vez que se establece una conexión tan evidente entre los rayos gamma y las ondas de radio submilimétricas partiendo de la observación del chorro de un agujero negro”, añade Sebastien Muller.
Las dos nuevas observaciones son solo el inicio de las investigaciones de ALMA en torno a los trabajos relacionados con los chorros de agujeros negros supermasivos, tanto cercanos como distantes. El equipo de Combes ya está estudiando otras galaxias activas cercanas con ALMA, y se espera que el singular objeto PKS 1830-211 sea el centro de muchas otras investigaciones futuras con ALMA y otros telescopios.
“Aún queda mucho por conocer acerca de cómo los agujeros negros pueden crear esos enormes y energéticos chorros de materia y radiación”, concluye Ivan Martí-Vidal. “Pero los nuevos resultados, obtenidos incluso antes de que se completara la construcción de ALMA, muestran que es una potente herramienta, única para sondear estos chorros — ¡y los descubrimientos no han hecho más que empezar!”.
Notas
[1] Este procesos, denominado retroalimentación (feedback en inglés), puede explicar la misteriosa relación entre la masa de un agujero negro en el centro de una galaxia y la masa del bulbo que lo rodea. El agujero negro acreta gas y crece de forma más activa, pero entonces produce chorros que limpian de gas las regiones circundantes y frenan la formación estelar, parándola.
[2] PKS 1830-211 tiene un desplazamiento al rojo de 2.5, lo cual significa que su luz ha tenido que viajar unos 11 billones de años antes de llegar hasta nosotros. La luz que vemos fue emitida cuando el Universo tenía tan solo un 20% de su edad actual. Haciendo una comparación, la luz de NGC 1433 solo tarda unos 30 millones de años en alcanzar la Tierra, un tiempo muy corto en términos galácticos.
[3] La teoría de la Relatividad General de Einstein predice que los rayos de luz se desviarán al pasar cerca de un objeto masivo como una galaxia. Este efecto se denomina lente gravitatoria y, desde su primera confirmación en 1979, se han descubierto numerosos efectos de lente gravitatoria. La lente puede crear múltiples imágenes además de distorsionar y aumentar las fuentes de luz del fondo.
[4] El material que cae podría ser una estrella o una nube molecular. Este tipo de evento, con una nube cayendo, ya ha sido observado en el centro de la Vía Láctea (eso1151, eso1332).
[5] Esta energía se emite como rayos gamma, la longitud de onda más corta y la energía más potente en forma de radiación electromagnética.
Enlaces
- Artículos científicos: Combes et al. & Marti-Vidal et al.
- Fotos del conjunto ALMA
Nota de prensa publicada en el portal del Observatorio Europeo Austral (ESO).
El Curiosity no encuentra metano en la atmósfera de Marte
Las mediciones realizadas por el Curiosity revelan que la atmosfera marciana “no contiene metano, o si tiene, es una cantidad mínima”. Los datos obtenidos por el espectrómetro láser del robot indican que la atmósfera del planeta tiene un máximo de 1,3 partes por mil millones en volumen de este gas, seis veces menos que las estimaciones previas, según un estudio publicado en Science.
Nuevos datos procedentes del robot Curiosity de la NASA, que ha estado estudiando Marte desde hace un año, han revelado que la atmósfera del planeta rojo no contiene prácticamente metano, lo que echa por tierra estudios realizados durante la última década en este ámbito.
Estas investigaciones apuntaban a la existencia de trazas de ese gas en la atmósfera marciana, lo que podría significar una posible actividad biológica en el planeta. Pero, como esos estudios fueron realizados desde la Tierra o un satélite orbital, sus resultados nunca fueron considerados muy fiables.
Ahora, un equipo de investigadores de varias instituciones estadounidenses, liderados por Christopher Webster de la NASA, ha analizado las mediciones directas de metano hechas por espectrómetro láser sintonizable del Curiosity. El estudio, publicado en Science, revela que la atmósfera marciana tiene un máximo de 1,3 partes por mil millones en volumen de este gas, seis veces menos que las estimaciones previas.
Los datos invalidan observaciones previas
Según explica a SINC Christopher Webster, “las mediciones realizadas con Curiosity muestran que la atmósfera de Marte no contiene metano, o, si tiene algo, es una cantidad mínima. Por tanto, nuestros resultados no validan las observaciones precedentes que hablaban de una abundancia significativa de este gas en el planeta.
“Reconciliar nuestras mediciones con las observaciones desde la Tierra o desde la órbita de Marte supondría una destrucción muy rápida de metano, cientos de veces más eficiente que los mecanismos de destrucción conocidos”, indica.
En su opinión, “esto reduce de forma drástica las posibilidades de que haya habido una actividad biológica en la producción de metano, incluyendo microbios metanogénicos bajo la superficie marciana”.
También limita la cantidad de este gas que podría haber sido generada geológicamente en el planeta o importadas de otro cuerpo celeste, concluye.
Referencia bibliográfica:
Christopher R. Webster; Paul R. Mahaffy; Sushil K. Atreya; Gregory J. Flesch; Kenneth A. Farley; the MSL Science Team. “Low Upper Limit to Methane Abundance on Mars”. Science, 19 de septiembre de 2013.
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).
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