Explican la dinámica de las galaxias enanas sin recurrir a la materia oscura

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Explican la dinámica de las galaxias enanas sin recurrir a la materia oscura

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 15 JUNIO, 2018 ·
15/6/2018 de Observatoire de Paris / The Astrophysical Journal

Un equipo de astrónomos ha rechazado las pruebas de presencia de materia oscura en galaxias enanas, demostrando que los movimientos de las estrellas de las galaxias enanas que se pensaban gobernados por materia oscura allí presente son, en realidad, debidas a las fuerzas gravitatorias de la Vía Láctea.

Los movimientos estelares en las galaxias enanas son demasiado rápidos para estar controlados por la sola fuerza de gravedad debida a la masa estelar o visible. Asumiendo que las galaxias están en equilibrio, los cosmólogos han explicado los rápidos movimientos estelares a fuerzas gravitatorias ejercidas por la materia oscura. Hn calculado que las más pequeñas de ellas pueden contener miles de veces más materia oscura que la materia visible.

Pero el análisis de las galaxias enanas más diminutas que orbital alrededor de nuestra Vía Láctea ha demostrado la existencia de una fuerte relación entre la cantidad de materia oscura que se asumía en la mayoría de las galaxias enanas y la fuerza de gravedad debida a la Vía Láctea. Esto implica que la gravedad de la Vía Láctea sí controla los movimientos estelares en estas galaxias enanas y que, por tanto, la materia oscura no lo hace.

Este estudio puede afectar a la mayor parte de lo que sabemos sobre el contenido de materia oscura en galaxias enanas, ya que puede extenderse al vecindario de la galaxia de Andrómeda. “estos resultados no demuestran la ausencia de materia oscura en galaxias enanas, aunque no hay ninguna razón para seguir suponiendo su presencia en ausencia de más pruebas”, especifica François Hammer (Observatorio de París).

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Nubes de polvo pueden explicar características extrañas de los núcleos galácticos activos

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Nubes de polvo pueden explicar características extrañas de los núcleos galácticos activos

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 15 JUNIO, 2018 ·
15/6/2018 de UC Santa Cruz / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Ilustración de artista del aspecto que podría tener un núcleo galáctico activo visto de cerca. El disco de acreción produce una luz brillante en el centro. La región de líneas anchas está justo sobre el disco de acreción, perdida entre el resplandor. Nubes de polvo son arrastradas hacia arriba por la radiación intensa. Crédito: Peter Z. Harrington.

Muchas galaxias grandes poseen una brillante región central llamada núcleo galáctico activo (AGN) alimentada por materia que se precipita hacia el interior de un agujero negro. Las nubes de gas en un área alrededor del AGN conocida como “región de líneas anchas” emite luz a longitudes de onda particulares, pero la complejidad y variabilidad de estas emisiones ha sido un rompecabezas para los astrofísicos.

Un nuevo análisis explica estas y otras características problemáticas de los núcleos galácticos activos como el resultado de pequeñas nubes de polvo que pueden oscurecer parcialmente las regiones más interiores de los AGN.

“Hemos demostrado que muchas de las propiedades misteriosas de los núcleos galácticos activos pueden ser explicadas por estas pequeñas nubes polvorientas que causan cambios en lo que vemos”, comenta Martin Gaskell (UC Santa Cruz).

Los resultados tienen consecuencias importantes porque los investigadores usan las emisiones ópticas de la región de bandas anchas para deducir el comportamiento de los gases en las zonas interiores alrededor del agujero negro supermasivo. “La emisión de este gas es una de las mejores fuentes de información sobre la masa de un agujero negro y cómo está creciendo. Sin embargo, la naturaleza de este gas es poco conocida”, explica Gaskell.

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Observan la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella

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Observan la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 15 JUNIO, 2018 ·
15/6/2018 de Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) / Science


Concepción artística de un evento de disrupción por mareas, en el que un agujero negro desgarra una estrella. De fondo, la galaxia Arp 299, donde tuvo lugar el fenómeno estudiado. Fuente: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF; NASA, STScI.

En enero de 2005 se detectaba, en el núcleo de la galaxia en proceso de fusión Arp 299-B, un brillante destello que se consideró una explosión supernova. Sin embargo, diez años de observaciones en distintas longitudes de onda han permitido presenciar cómo la región luminosa se alargaba y expandía, y concluir que se trata de un chorro de material expulsado por el agujero negro supermasivo central de la galaxia tras desgarrar una estrella.

“Hasta la fecha solo se han detectado unos pocos, pero hasta ahora nunca se había podido observar directamente la formación y evolución de un chorro a raíz de ellos”, apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que lidera el trabajo junto con Seppo Mattila, de la Universidad de Turku (Finlandia).

“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en las longitudes de onda visibles y de rayos X -apunta Seppo Mattila (Universidad de Turku)-. Esto se debe, probablemente, a que el polvo denso presente en el centro de la galaxia absorbió los rayos X y la luz visible y lo irradió como infrarrojo”.

Los investigadores utilizaron el Telescopio Nórdico (NOT) en las Islas Canarias y el telescopio espacial Spitzer (NASA) para observar el objeto en el infrarrojo, y realizaron observaciones continuas con múltiples radiotelescopios, entre ellos la red europea de VLBI (EVN) y el VLBA (Very Long Baseline Array), que combina antenas separadas miles de kilómetros y logra una resolución equivalente a la que tendría un telescopio con el diámetro de la tierra.

Gracias a este seguimiento pudieron presenciar cómo el destello inicial se expandía en una dirección, tal como se esperaría para un chorro, a una velocidad de unos 75.000 kilómetros por segundo, un cuarto de la velocidad de la luz. Así pudieron descartarse otros posibles escenarios para el fenómeno, como el de la explosión de supernova, y afirmar el más probable: el agujero negro supermasivo de Arp 299-B, con unos veinte millones de masas solares, había desgarrado una estrella con entre dos y seis veces la masa del Sol.

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Demuestran que las fusiones de estrellas de neutrones sí producen estallidos de rayos gamma cortos

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Demuestran que las fusiones de estrellas de neutrones sí producen estallidos de rayos gamma cortos

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 14 JUNIO, 2018 ·
14/6/2018 de Oregon State University / Physical Review Letters


Ilustración de un estallido de rayos gamma corto. Fuente: Oregon State University.

Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón han confirmado que la fusión de dos estrellas de neutrones detectadas el otoño pasado sí provocó un estallido de rayos gamma corto.

Los estallidos de rayos gamma (GRB, de sus iniciales en inglés) son haces estrechos de ondas electromagnéticas que las longitudes de onda más cortas del espectro electromagnético. Son los fenómenos electromagnéticos más potentes del Universo, produciéndose a miles de millones de años-luz de la Tierra y emitiendo tanta energía en unos pocos segundos como emitirá el Sol a lo largo de su vida entera.

Los GRB se agrupan en dos categorías: de larga y de corta duración. Los GRB largos están asociados con la muerte de una estrella masiva cuando su núcleo se convierte en un agujero negro y puede durar desde un par de segundos a varios minutos. Los GRB cortos se sospechaba que tienen origen en la fusión de dos estrellas de neutrones, lo que también produce un nuevo agujero negro. Duran como mucho 2 segundos.

En el verano de 2017, Davide Lazzati (OSU) y su equipo publicaron un artículo prediciendo que, en contra de lo esperado según estimaciones previas, los rayos gamma cortos asociados con la emisión de ondas gravitacionales producidas por la fusión de dos estrellas de neutrones podría ser observada aún cuando el GRB no estuviera apuntando directamente hacia la Tierra.

En noviembre de 2017 se detectó por primera vez una fusión de dos estrellas de neutrones en rayos gamma, rayos X y ondas gravitacionales, seguida por emisión de luz visible. Los datos obtenidos coinciden con las predicciones de Lazzati cuando se observa el GRB fuera de eje, no apuntando directamente hacia nosotros, confirmando que los GRB cortos son producidos por este tipo de fusiones.

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Nuevos datos de GAIA revelan fusiones en la Vía Láctea

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Nuevos datos de GAIA revelan fusiones en la Vía Láctea

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 14 JUNIO, 2018 ·
14/6/2018 de University of Groningen / The Astrophysical Journal Letters


Panel izquierdo: diferentes corrientes estelares (puntos de colores), el disco de la Vía Láctea (azul) y en negro el resto de las estrellas del halo, entre las que se aprecia una concentración con forma de puro. Panel derecho: los mismos datos, ahora vistos desde un ángulo de 90º. Ilustración: Koppelman et al.

Astrónomos de la Universidad de Groningen han descubierto restos de fusiones en el halo de la Vía Láctea. Cinco grupos pequeños de estrellas parecen representar fusiones con galaxias más pequeñas, mientras que una gran acumulación de cientos de estrellas podría ser el resto de un episodio de fusión más importante.

El estudio está basado en la reciente publicación de nuevos datos de Gaia. Estos han proporcionado a la comunidad astronómica información precisa sobre la posición y el movimiento de millones de estrellas, principalmente de la Vía láctea.

“Recopilamos la información de estrellas a menos de 3000 años-luz del Sol, ya que la precisión en la posición y movimiento es mayor en el caso de las estrellas que tenemos cerca”, explica Helmer Koppelman (Universidad de Groningen). El primer paso fue filtrar y excluir las estrellas del disco de la Vía Láctea. “Estas estrellas se mueven alrededor del centro del disco, así que es fácil identificarlas”. Lo que quedó fueron 6000 estrellas del halo.

Calculando su trayectoria, Koppelman pudo identificar estrellas con un origen común. “Descubrimos cinco pequeños grupos que pensamos que son restos de cinco episodios de fusiones”. Sin embargo, muchas de las estrellas sobrantes parecían tener también una historia común. “Estas estrellas forman una enorme ‘concentración’ que tiene un movimiento retrógrado respecto al disco. Ello sugiere que es el resultado de la fusión con una galaxia grande. De hecho, pensamos que este episodio de fusión puede haber remodelado el disco de nuestra Vía Láctea”.

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¿Cómo pesar una galaxia, especialmente si estás dentro de ella?

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¿Cómo pesar una galaxia, especialmente si estás dentro de ella?

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 13 JUNIO, 2018 ·
13/6/2018 de The University of Arizona / The Astrophysical Journal


Ilustración de artista de lo que ocurre cuando una galaxia satélite se fusiona con su galaxia principal: estas corrientes de estrellas arqueadas por encima de la Vía Láctea son restos de galaxias y cúmulos estelares, deshechos y rotos por las tensiones gravitatorias de nuestra propia galaxia en el transcurso de miles de millones de años. Cubren gran parte del firmamento del norte, y se encuentran a entre 13 000 y 130 000 años-luz de la Tierra. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt/SSC/Caltech.

Un equipo de investigadores ha publicado una nueva técnica para estimar la masa de las galaxias, que promete resultados más fiables, especialmente cuando se aplica a grandes bases de datos generados por sondeos futuros. Este estudio es el primero que combina los movimientos en tres dimensiones de varias galaxias satélite de la Vía Láctea con amplias simulaciones por computadora para obtener una estimación de alta precisión de la masa de la galaxia que es nuestro hogar.

Debido a que es imposible “pesar” una galaxia simplemente mirándola (y menos aún si el observador resulta estar en su interior, como es el caso de la Vía Láctea) los investigadores deducen la masa de la galaxia estudiando los movimientos de objetos celestes que bailan a su alrededor (galaxias satélite o corrientes estelares creadas por la dispersión de antiguas galaxias que se acercaron demasiado como para quedar intactas).

A diferencia de los métodos anteriores habitualmente utilizados, como medir las velocidades y posiciones de estos objetos, el método desarrollado por Ekta Patel (Universidad de Arizona) y sus colaboradores emplea su momento angular, que proporciona resultados mucho más fiables al no cambiar con el transcurso del tiempo. El momento angular de un cuerpo en el espacio depende tanto de su distancia como de su velocidad. Dado que las galaxias satélite tienden a moverse alrededor de la Vía Láctea siguiendo órbitas elípticas, sus velocidades aumentan cuando se acercan a nuestra galaxia y disminuyen cuando se alejan. Como el momento angular es el producto entre la posición y la velocidad, no hay un cambio neto dependiendo de si el objeto se encuentra en un punto más cercano o más lejano en su órbita.

El equipo de Patel ha determinado que la masa de la Vía Láctea es de 0.96 billones de masas solares. Las estimaciones previas daban valores entre 700 mil millones y 2 billones de masas solares. Los resultados también refuerzan las estimaciones que sugieren que la galaxia de Andrómeda (M31) es más masiva que nuestra Vía Láctea.

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La inflación oscura abre una ventana gravitacional a los primeros momentos después del Big Bang

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La inflación oscura abre una ventana gravitacional a los primeros momentos después del Big Bang

POR AMELIA ORTIZ · PUBLICADA 12 JUNIO, 2018 ·
12/6/2018 de University of Warsaw / Journal of Cosmology and Astroparticle Physics


Comparación entre la evolución del Universo según el modelo actual de inflación y el modelo de inflación oscura propuesto por científicos de la facultad de física de la Universidad de Varsovia. Crédito: UW Physics.

La materia oscura y la energía oscura pueden haber provocado la inflación, la expansión exponencial del Universo momentos después del Big Bang. Un nuevo modelo cosmológico propuesto por científicos de la Universidad de Varsovia, que tiene en cuenta la inflación oscura, es el primero en dibujar una cronología precisa de los primeros eventos que se produjeron durante la historia temprana del Universo. El modelo realiza una predicción espectacular: debería de ser posible detectar ondas gravitacionales que se formaron solo fracciones de segundo después de la creación del espacio-tiempo.

La estructura más temprana del Universo que podemos estudiar actualmente es la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB). Esta reliquia electromagnética data de 380 000 años después del Big Bang y es sorprendentemente homogénea, incluso en regiones que están tan separadas que la luz no podría haber recorrido la distancia entre ellas en el tiempo que han tenido disponible. En 1979, Alan Guth propuso la inflación como una forma sencilla de explicar esta uniformidad: las enormes distancias actuales entre las regiones homogéneas son tan grandes porque en el pasado se produjo una expansión del espacio-tiempo extremadamente rápida. Se dice que fue provocada por un hipotético campo de inflación y partículas llamadas inflatones.

En el nuevo modelo propuesto, la inflación es producida por un campo escalar. Las propiedades del campo implican que la inflación no es permanente y que debe de llegar a un final: en un cierto punto, el ritmo de la expansión del Universo empezará a disminuir en vez de acelerar. En el momento del cambio, se forman nuevas partículas relativistas, comportándose del mismo modo que la radiación. Algunas de ellas están descritas por el Modelo Estándar, mientras que otras pueden corresponder a partículas predichas por teorías fuera del Modelo Estándar, como la supersimetría.

“En nuestro modelo, las partículas nuevas son producto de la gravitación, que es una fuerza muy débil. El proceso de formación de partículas es ineficiente y al final de la inflación los inflatones continúan dominando el Universo”, explica Olga Czerwińska (Universidad de Varosvia).

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