Mes: mayo 2017

Horizonte de sucesos: si o no?

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¿Las estrellas caen silenciosamente a los agujeros negros o chocan contra algo absolutamente desconocido?

por Amelia Ortiz · Publicada 31 mayo, 2017 ·
31/5/2017 de Royal Astronomical Society / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Ilustración de artista que muestra una estrella cruzando el horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo. El agujero negro es tan grande y masivo que los efectos de marea sobre la estrella son despreciables y la estrella es tragada entera. Los efectos de lente gravitatoria distorsionando la luz de las estrellas no se muestran aquí. Crédito: Mark A. Garlick/CfA.

Un equipo de astrónomos de las Universidades de Texas y Harvard ha puesto a prueba un principio básico de los agujeros negros, demostrando que la materia se desvanece por completo cuando cae a su interior. Sus resultados constituyen un éxito más de la teoría de la relatividad general de Einstein.

La mayoría de los científicos están de acuerdo en que los agujeros negros, entidades cósmicas de tan gran gravedad que nada puede escapar de ellos, están rodeados por el llamado horizonte de sucesos. Una vez que la materia o la energía se acerca lo suficiente al agujero negro, no puede escapar y caerá a su interior. Aunque son ampliamente aceptados, la existencia de los horizontes de sucesos no ha sido demostrada. “Nuestro objetivo aquí es convertir esta idea de un horizonte de sucesos en ciencia experimental, y averiguar si los horizontes de sucesos existen realmente o no”, explica Pawan Kumar (Universidad de Texas).

Se cree que en el centro de casi todas las galaxias hay un agujero negro supermasivo. Pero algunos teóricos sugieren que hay otra cosa, no un agujero negro sino un objeto supermasivo todavía más extraño que de algún modo ha conseguido evitar el colapso gravitatorio a una singularidad rodeada por un horizonte de sucesos. La idea está basada en teorías modificadas de la relatividad general, la teoría de la gravedad de Einstein.

Mientras que una singularidad no posee área superficial, el objeto no colapsado tendría una superficie dura. Así que el material que se acercara – una estrella, por ejemplo – no caería de hecho al interior de un agujero negro sino que chocaría contra esta superficie dura y resultaría destruido. Kumar y sus colaboradores han pensado en un test para determinar si la idea es correcta.

“Nuestro motivo no es tanto establecer que existe una superficie dura”, explica Kumar, “sino avanzar la frontera del conocimiento y hallar pruebas concretas de que realmente existe un horizonte de sucesos alrededor de los agujeros negros”. Los investigadores calcularon qué vería un telescopio cuando una estrella golpease contra la superficie dura de un objeto supermasivo situado en el centro de una galaxia cercana: el gas de la estrella rodearía al objeto, haciéndolo brillar durante meses, quizás incluso años. Estimaron que el telescopio Pan-STARRS de 1.8m debería de haber detectado más de 10 casos, si la teoría de la superficie dura es verdadera. Pero no encontraron ninguno. “Nuestro trabajo concluye que algunos, o quizás todos, los agujeros negros tienen horizonte de sucesos y que el material realmente desaparece del universo observable cuando cae al interior de estos objetos exóticos”, afirma Ramesh Narayan (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). “La relatividad general ha superado un nuevo test crítico”.

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Supernova fallida

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La gran estrella que no pudo convertirse en supernova

por Amelia Ortiz · Publicada 26 mayo, 2017 ·
26/5/2017 de The Ohio State University / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Por primera vez en la historia, un equipo de astrónomos ha sido capaz de observar cómo una estrella agonizante ha renacido como agujero negro. Se apagó con un gemido en lugar de una explosión. La estrella, que era 25 veces más masiva que nuestro Sol, debería de haber explotado como una supernova muy brillante. Pero en cambio, se apagó dejando un agujero negro.

Los “fallos masivos” como éste en una galaxia cercana podrían explicar por qué los astrónomos rara vez observan supernovas en las estrellas más masivas, según explica Christopher Kochanek (The Ohio State University). Hasta un 30 por ciento de dichas estrellas, parece, pueden colapsar silenciosamente en agujeros negros, sin necesidad de supernova. “La imagen típica es que una estrella puede formar un agujero negro sólo después de explotar como supernova”, explica Kochanek. “Si una estrella no llega a supernova pero todavía se convierte en agujero negro ayudaría a explicar por qué no vemos supernovas en las estrellas más masivas”.

Entre las galaxias que Kochanek y su equipo han estado observando se encuentra NGC 6946, una galaxia a 22 millones de años-luz de distancia apodada la “galaxia de los fuegos artificiales”, porque en ella se producen supernovas con frecuencia (de hecho, SN 2017eaw, descubierta el 14 de mayo, está ahora brillando con intensidad máxima). Empezando en 2009, una estrella particular de esta galaxia, llamada N6946-BH1, empezó a aumentar un poco de brillo. En 2015 parecía haber dejado de existir.  No pudo ser ya detectada ni con el telescopio espacial Hubble ni con Spitzer.

“N6946-BH1 es la única supernova fallida probable que hemos encontrado en los primeros siete años de nuestro estudio. Durante este periodo, seis supernovas normales se han producido en las galaxias que hemos estado monitorizando, lo que sugiere que entre un 10 y un 30 por ciento de las estrellas masivas mueren como supernovas fallidas”, explica Scott Adams (Caltech).

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Galaxias en crecimiento rápido

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Galaxias en crecimiento rápido, recientemente descubiertas, podrían resolver un misterio cósmico

por Amelia Ortiz · Publicada 25 mayo, 2017 ·
25/5/2017 de Max Planck Institute for Astronomy / Nature


Ilustración de artista de un cuásar y una galaxia vecina en proceso de fusión con otra. Las galaxias observadas por Decarli y sus colaboradores están tan lejos que no tenemos imágenes detalladas. Esta combinación de imágenes de objetos similares (aunque más cercanos) proporciona la impresión del aspecto detallado que podrían tener. Crédito: MPIA utilizando material de NASA/ESA Hubble Space Telescope.

Un equipo de astrónomos ha descubierto un nuevo tipo de galaxia en el Universo temprano, a menos de mil millones de años después del Big Bang. Estas galaxias están formando estrellas más de cien veces más rápido que nuestra Vía Láctea. El descubrimiento podría explicar un hallazgo anterior: una población de galaxias sorprendentemente masivas 1500 millones de años después del Big Bang, lo que exigiría que estas precursoras hiperproductivas crearan sus cientos de miles de millones de estrellas. Las observaciones también muestran lo que parece ser la imagen más temprana de galaxias en fusión.

Cuando un grupo de astrónomos descubrió galaxias inusualmente masivas en el Universo temprano, su enorme tamaño, con cientos de miles de millones de estrellas, era un misterio. Ahora, el descubrimiento casual realizado por un grupo de astrónomos dirigido por Roberto Decarli (Planck Institute for Astronomy) apunta a una posible solución al misterio: una población de galaxias hiperproductivas en el Universo muy temprano, en una época anterior a mil millones de años después del Big Bang.

Roberto Decarli afirma: “Estábamos buscando algo diferente, la actividad de formación estelar en galaxias con cuásares. Pero lo que encontramos, en cuatro casos separados, fueron galaxias vecinas que estaban formando estrellas a un ritmo tremendo, produciendo el equivalente a cien masas solares en estrellas nuevas al año”.

Que estas galaxias recién descubiertas sean o no las precursoras de sus parientes más masivas y tardías, y por tanto resolver el misterio cósmico, dependerá de lo comunes que sean en el Universo. Esta es una cuestión a decidir con las próximas observaciones planeadas por Decarli y sus colaboradores.

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Simulaciones de la historia de la galaxia

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Las mayores simulaciones hasta la fecha ayudan a descubrir la historia de la Galaxia

por Amelia Ortiz · Publicada 25 mayo, 2017 ·
25/5/2017 de Royal Astronomical Society /  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Tres imágenes de la simulación. Izquierda: densidad de gas proyectada de galaxias hace unos 10 mil millones de años. Se ven las estructuras de filamentos de gas que alimentan a la galaxia principal, situada en el centro. Centro: imagen vista desde arriba de un disco de gas en la actualidad. Resulta claramente visible el detallado patrón espiral. Derecha: vista de canto del mismo disco de gas en la actualidad. El gas frío se muestra en azul, el templado en verde y el caliente en rojo. Crédito: Robert J. J. Grand, Facundo A. Gomez, Federico Marinacci, Ruediger Pakmor, Volker Springel, David J. R. Campbell, Carlos S. Frenk, Adrian Jenkins y Simon D. M. White.

Miles de procesadores, terabytes de datos y meses de computación han ayudado a un grupo de investigadores de Alemania a crear las simulaciones mayores y de más alta resolución que se hayan realizado de galaxias como nuestra Vía Láctea.

Los astrónomos estudian nuestra galaxia y otras con telescopios y simulaciones para intentar conocer su estructura e historia. Las galaxias espirales como la Vía Láctea se piensa que contienen varios cientos de miles de millones de estrellas, así como copiosas cantidades de gas y polvo. Esta forma espiral es habitual, con un agujero negro supermasivo en el centro rodeado por un bulbo de estrellas viejas y brazos sinuosos  que salen hacia afuera y en los que se encuentran estrellas relativamente jóvenes como el Sol. Sin embargo, conocer cómo se formaron los sistemas como nuestra galaxia sigue siendo una cuestión clave en la historia del cosmos.

El enorme intervalo de escalas (las estrellas, componentes de las galaxias, son cada una un billón de veces más pequeñas en masa que la galaxia que juntas construyen) así como la física compleja involucrada suponen un reto formidable para cualquier modelo por computadora.

Utilizando las supercomputadoras Hornet y SuperMUC en Alemania y un sofisticado código, los investigadores corrieron 30 simulaciones a alta resolución y 6 a muy alta resolución, durante varios meses. El Dr. Robert Grand y su equipo están encantados con los resultados de la simulación. “El resultado del Proyecto Auriga es que los astrónomos serán ahora capaces de utilizar nuestro trabajo para acceder a una gran cantidad de información como las propiedades de las galaxias satélite y las estrellas muy viejas del halo que rodea la galaxia”. Los astrónomos también observan el efecto de esas galaxias más pequeñas, que en ocasiones se precipitan cayendo en espiral sobre la galaxia mayor al principio de su historia, en un proceso que podría haber creado grandes discos espirales.

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Nuevas características de las ondas gravitacionales

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Descubren nuevas características de las ondas gravitatorias

por Amelia Ortiz · Publicada 25 mayo, 2017 ·
25/5/2017 de Phys.org / Physical Review Letters


Una visualización de una simulación por computadora de agujeros negros en fusión que están emitiendo ondas gravitacionales. Crédito: NASA/C. Henze.

Investigadores de la Universidad de Monash (Australia) han identificado un nuevo concepto – “memoria huérfana”- que cambia el modo en que se piensa actualmente sobre las ondas gravitacionales.

La teoría de la relatividad general de Einstein predice que hay explosiones cataclísmicas que estiran el tejido del espacio-tiempo. Estos estiramientos del espacio-tiempo se llaman “ondas gravitacionales”. Después de uno de estos episodios, el espacio-tiempo no regresa a su estado original, sino que permanece estirado. Este efecto es lo que se llama “memoria”. El término “huérfana” alude al hecho de que la onda progenitora no puede detectarse directamente.

“Estas ondas podrían abrir el camino al estudio  de física actualmente inaccesible para nuestra tecnología”, explica el Dr. Eric Thrane (Universidad de Monash). “Este efecto, llamado ‘memoria’ todavía no se ha observado”, añade.

Los detectores de ondas gravitacionales como LIGO sólo “escuchan” ondas a ciertas frecuencias, explica Lucy McNeill, investigadora principal del trabajo. “Si existen ahí fuera fuentes exóticas de ondas gravitacionales, por ejemplo, microagujeros negros, LIGO no las oiría porque tienen frecuencias demasiado altas”, explica. “Pero este estudio demuestra que LIGO puede utilizarse para estudiar ondas gravitacionales en el Universo que se pensaba que eran invisibles para él”. LIGO no será capaz de ver el estiramiento y la contracción, pero sí será capaz de detectar la señal de memoria si existen tales objetos, ya que las ondas gravitacionales de alta frecuencia dejan una memoria que LIGO puede detectar.

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Una muy vieja explosión

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Ayudan a encontrar una estrella que explotó hace 970 millones de años

por Amelia Ortiz · Publicada 25 mayo, 2017 ·
25/5/2017 de Australian National University


Ilustración de artista de una supernova de tipo Ia. Crédito. ESA.

Más de 700 voluntarios han ayudado a astrónomos de ANU a encontrar una estrella que explotó hace 970 millones de años, antes de la época de los dinosaurios en la Tierra. Los investigadores pudieron confirmar en solo un día que un objeto anteriormente desconocido era la explosión de una estrella, gracias a la eficiencia y dedicación de los cazadores de supernovas voluntarios.

Este proyecto científico tiene como objetivo encontrar supernovas que los astrónomos puedan utilizar para medir el Universo y su crecimiento acelerado. “Este es el tipo exacto de supernova que estamos buscando, supernovas de tipo Ia, para medir propiedades y distancias del Universo”, explica el Dr. Brad Tucker (ANU).

Los astrofísicos utilizan las supernovas para medir el crecimiento del Universo y entender mejor la energía oscura, la causa de la aceleración del Universo, calculando las distancias a las supernovas desde la Tierra a partir de cómo decrece la cantidad de luz emitida por la explosión.

El proyecto de ANU permite a los científicos ciudadanos utilizar un portal web en Zooniverse.org para examinar imágenes tomadas por el telescopio de 1.3 metros SkyMapper instalado en el observatorio de Sidding Spring. Los voluntarios examinan las imágenes en red buscando diferencias, marcando las que encuentran para que los investigadores las estudien con mayor detenimiento.

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Estallidos rápidos en radio

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ASKAP dominará la caza de los estallidos en radio

por Amelia Ortiz · Publicada 23 mayo, 2017 ·
23/5/2017 de CSIRO /  The Astrophysical Journal Letters


El radiotelescopio Australian Square Kilometre Array Pathfinder del CSIRO, en una imagen nocturna, con la Vía Láctea al fondo. Crédito: Alex Cherney/terrastro.com.

Un telescopio del CSIRO ha descubierto su primer estallido rápido en radio en el espacio menos de cuatro días después de empezar la búsqueda. El descubrimiento llegó tan rápido que el telescopio, el ASKAP (Australian Square Kilometre Array Pathfinder), instalado en Geraldton, en Australia Occidental, parece destinado a convertirse en un campeón mundial en esta área altamente competitiva de la astronomía.

Los ‘estallidos rápidos en radio’ son breves picos de emisión de ondas de radio que duran unos pocos milisegundos. Parecen proceder de potentes fenómenos que se producen a miles de millones de años-luz de distancia, pero qué  los causa es todavía un misterio. El primero fue descubierto en 2007 y desde entonces sólo se han encontrado dos docenas.

El descubrimiento del nuevo estallido, FRB170107, fue realizado por el DR. Keith Bannister y sus colaboradores del CSIRO, Curtin University y el International Centre for Radio Astronomy Research (ICRAR) mientras utilizaban sólo ocho de las 36 antenas que tiene el telescopio ASKAP. “Podemos esperar que detectaremos uno cada dos días cuando utilicemos 12 antenas, nuestro número estándar actual”, explica el Dr. Bannister.

Para realizar la detección más reciente, los investigadores emplearon una estrategia inusual. “Convertimos el telescopio en el Sauron del espacio, el ojo que todo lo ve”, explica el Dr. Bannister refiriéndose al señor oscuro de “El Señor de los Anillos” de Tolkien. Normalmente todas las antenas de ASKAP apuntan hacia una parte del cielo. Pero puede hacerse que cada una apunte en una dirección ligeramente distinta, como los segmentos del ojo de una mosca. Esto multiplica la cantidad de cielo que el telescopio puede ver. Ocho antenas de ASKAP pueden ver 240 grados de una sola vez, unas mil veces el área de la luna llena.

El FRB170107 procedía del borde de la constelación de Leo. Parece haber viajado a través del espacio durante seis mil millones de años a la velocidad de la luz antes de chocar con el telescopio de Australia. El brillo de la explosión y su distancia aparente implican que la energía necesaria para producirlo fue enorme, lo que hace muy difícil explicarlo. “Hemos hecho que un problema difícil se haya convertido en más difícil aún”, comenta el Dr. Ryan Shannon (CSIRO, Curtin University, ICRAR).

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