Nueva onda gravitatoria captada

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LIGO capta su tercera onda gravitatoria

por Amelia Ortiz · Publicada 2 junio, 2017 ·
2/6/2017 de LIGO / Physical Review Letters

Ilustración de artista que muestra dos agujeros negros en proceso de fusión, similares a los detectados por LIGO. Los agujeros negros, que se precipitan uno hacia el otro en espiral para acabar formando un nuevo agujero mayor, se muestran girando uno alrededor del otro en un plano. Están rotando de un modo no alineado, lo que significa que tienen orientaciones distintas en relación con el movimiento orbital global de la pareja. Existen indicios de este fenómeno en al menos uno de los agujeros negros del sistema GW170104. Crédito: LIGO/Caltech/MIT/Sonoma State (Aurore Simonnet).

El observatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) ha realizado una tercera detección de ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo, demostrando que definitivamente se ha abierto una nueva ventana en astronomía. Tal como ocurrió en el caso de las dos primeras detecciones, las ondas fueron generadas cuando dos agujeros negros chocaron para formar un agujero negro mayor.

Este agujero negro recién hallado, formado por este proceso de fusión, posee una masa que es 49 veces la de nuestro Sol. Esto rellena un hueco entre las masas de los dos agujeros negros fusionados detectados previamente con LIGO, con masas solares de 62 (primera detección) y 21 (segunda detección). “Tenemos una confirmación más de la existencia de agujeros negros de masa estelar que superan las 20 masas solares – hay objetos que no sabíamos que existían antes de que LIGO los detectara”, explica David Shoemaker (MIT).

Esta tercera detección, llamada GW170104, tuvo lugar el pasado 4 de enero de 2017 y, como en los otros dos casos, cada uno de los detectores gemelos de LIGO detectó ondas gravitacionales procedentes de las fusiones tremendamente energéticas de parejas de agujeros negros. Se trata de colisiones que producen más potencia de la que emiten todas las estrellas y galaxias del Universo en un momento dado. La detección reciente parece ser la más lejana, con los agujeros negros situados a unos 3 mil millones de años-luz de distancia.

La nueva observación proporciona también datos sobre las direcciones en las que están girando los agujeros negros. Como las componentes de las parejas de agujeros negros giran una alrededor de la otra, también giran alrededor de sus propios ejes, como una pareja de patinadores girando individualmente mientras van rodeándose uno al otro al mismo tiempo, y a veces giran en dirección opuesta a la de su movimiento orbital. Además, también pueden estar inclinados respecto de su plano orbital; esencialmente, los agujeros negros pueden girar en cualquier dirección. Los nuevos datos de LIGO no pueden determinar si los agujeros negros observados recientemente estaban inclinados pero sí indican que por lo menos uno de ellos puede no encontrarse alineado respecto del movimiento orbital global. “Se trata de la primera vez que tenemos pruebas de agujeros negros que pueden no estar alineados, lo que nos proporciona una ligera indicación de que los agujeros negros binarios puede que se formen en densos cúmulos de estrellas”, comenta Bangalore Sathyaprakash (Penn State University y Cardiff University).

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Galaxias en pérdida de masa

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Las galaxias pierden un tercio de su masa o más al ingresar en grupos

por Amelia Ortiz · Publicada 1 junio, 2017 ·
1/6/2017 de CASCA 2017 / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Cuatro de las siete galaxias que forman el grupo de galaxias HCG 16. Son las galaxias NGC 839, NGC 838, NGC 835, y NGC 833 (de izquierda a derecha). Crédito: ESA Hubble. Fuente: Wikipedia.

Puede ser la mayor dieta del Universo. Cuando las galaxias se juntan para formar grupos, y cuando los grupos se reúnen para formar grandes cúmulos, pierden materia en favor de un objeto más grande a través de un proceso denominado de despojo por efecto de marea.

La estudiante de doctorado Gandhali Joshi ha descubierto que se produce una pérdida significativa de masa cuando galaxias individuales se unen a grupos pequeños que acaban formando parte de cúmulos mayores. Hasta ahora se pensaba que esto ocurre sólo en cúmulos grandes. Durante esta primera fase, pueden perder hasta un 40 por ciento de su masa, a comparar con las pérdidas mucho menos sustanciales que sufren las galaxias que se unen de manera individual a los cúmulos.

Un grupo de galaxias contiene de tres a 20 o 30 galaxias, mientras que los cúmulos albergan cientos o incluso miles de galaxias. Las galaxias en grupos y cúmulos se comportan de manera diferente a las galaxias individuales aisladas. Las que están en grupos y cúmulos son típicamente de color más rojo, crean menos estrellas y tienden a ser de forma elíptica, comparada con las aisladas, de forma espiral.

“Si podemos averiguar de manera definitiva cuánta pérdida de masa se está produciendo, ello nos ayudaría a comprender en última instancia los procesos físicos que afectan a las galaxias”, explica Joshi. “Todo ello se suma a la imagen de cómo evolucionan las galaxias y qué les ocurre en estos ambientes densos”.

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Los primeros agujeros negros podrían haber crecido intermitentemente

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Los primeros agujeros negros podrían haber crecido intermitentemente

por Amelia Ortiz · Publicada 1 junio, 2017 ·
1/6/2017 de Chandra / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

El Campo Profundo Sur de Chandra, junto con una ilustración que muestra un agujero negro supermasivo en crecimiento. Créditos: rayos X de NASA/CXC/Univ. of Rome/E.Pezzulli et al.; ilustración de NASA/CXC/M.Weiss.

Una nueva investigación, en la que se ha utilizado el observatorio de rayos X Chandra de NASA y datos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) sugiere que los agujeros negros supermasivos presentes en el Universo temprano pudieron alimentarse de manera intermitente durante los primeros 1000 millones de años después del Big Bang.

Los astrónomos han determinado que el Big Bang se produjo hace 13800 millones de años y tienen pruebas en el SDSS de que hace 12800 millones de años ya existían agujeros negros supermasivos con masas de unos 1000 millones de veces la del Sol. Esto implica que los agujeros negros supermasivos crecieron rápidamente durante los primeros 1000 millones de años después del Big Bang. Sin embargo, los científicos han sufrido para encontrar indicios de estos agujeros negros gigantes creciendo. “Los agujeros negros supermasivos no nacen de manera espontánea, necesitan ingerir grandes cantidades de material y eso lleva tiempo”, comenta la estudiante de doctorado Edwige Pezzulli (University di Roma). “Intentamos averiguar cómo lo han hecho sin dejar demasiadas señales de este crecimiento”.

Cuando el material cae hacia un agujero negro, se calienta y produce grandes cantidades de radiación electromagnética, incluyendo abundante emisión en rayos X. Los agujeros negros que crecen rápidamente en el Universo muy temprano deberían de ser detectables con Chandra. Sin embargo, estos agujeros negros han demostrado ser muy esquivos y sólo han sido confirmados unos pocos en observaciones muy largas con Chandra, como el Campo Profundo Sur de Chandra, la imagen en rayos X más profunda que se haya tomado.

Pezzulli y sus colaboradoras han comparado los modelos teóricos con los datos en el óptico del SDSS y en rayos X de Chandra, descubriendo indicaciones de que la alimentación de los agujeros negros en esta época puede empezar abruptamente y durar periodos de tiempo cortos, lo que haría que su crecimiento fuese difícil de detectar. Las investigadoras han descubierto que los agujeros negros pueden acumular tanta materia en los pocos momentos en que crecen intensamente que agujeros inicialmente de sólo cien veces la masa del Sol pueden alcanzar los 1000 millones de masas solares cuando el Universo tiene sólo 1000 millones de años de edad.

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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.

[Fuente Noticia]