Un Blazar a 8 mil millones de años-luz

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Una galaxia a 8 mil millones de años-luz aporta datos sobre los agujeros negros supermasivos

por Amelia Ortiz · Publicada 20 diciembre, 2017 ·
20/12/2017 de Brigham Young University / Nature


Representación artística de un blazar. Crédito: NASA/JPL-Caltech/GSFC.

En diciembre de 2016, lo que en imágenes digitales de telescopio parecía una estrella más entre otras se tornó 250 veces más brillante de lo normal. A casi 8 mil millones de años-luz de distancia, CTA 102 es un agujero negro supermasivo rodeado por un disco de materia que gira y chorros de material lanzados desde él (todo esto conocido de forma conjunta como un blazar). Y cuando aumentó de brillo, los astrónomos tomaron nota.

J. Ward Moody (BYU) captó múltiples imágenes diarias del blazar con un pequeño telescopio óptico. “Cuando explotó tal como lo hizo, nos ofreció la mejor oportunidad hasta la fecha de comprender por qué los blazares aumentan repentinamente de brillo”.

Y estudiar la luz del blazar a su vez puede ofrecernos datos sobre cómo se forman las galaxias. La mayoría de las galaxias cercanas poseen agujeros negros supermasivos en su centro. Los agujeros de las galaxias más viejas están solos, habiendo absorbido o expulsado hace tiempo el material que los rodeaba y los astrónomos no pueden estudiar los agujeros negros directamente porque no emiten luz. Pero los agujeros negros de las galaxias más jóvenes están rodeados de materiales y toda suerte de fenómenos físicos de alta energía.

El aumento de brillo de CTA 102 en 2016 (provocado por una masa de gas expulsada a través de un tubo magnético) permitió también a los investigadores explorar la estructura de los blazares, que se hallan tan lejos que aparecen como puntos de luz en las imágenes. Su estudio revela que los chorros de material lanzados desde el blazar probablemente siguen trayectorias onduladas en lugar de líneas rectas. De este modo, a medida que el material viaja por el chorro, gira y cruza por la línea visual de los astrónomos.

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Un nuevo giro en la historia de la materia oscura

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Un nuevo giro en la historia de la materia oscura

por Amelia Ortiz · Publicada 20 diciembre, 2017 ·
20/12/2017 de Chandra / Physical Review D


Esta imagen muestra los datos en rayos X de Chandra (azul) del cúmulo de galaxias de Perseo, que han sido combinados con datos en el óptico del telescopio espacial Hubble (rosa) y emisión en radio del VLA (rojo). Créditos: rayos X de NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al.; radio de NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al. ; óptico de NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS.

Una interpretación novedosa de los datos en rayos X de un cúmulo de galaxias podría ayudar a los científicos a completar una misión en la que llevan décadas embarcados: determinar la naturaleza de la materia oscura. El hallazgo se basa en una nueva explicación para un conjunto de resultados obtenidos con los telescopios de rayos X Chandra de NASA, XMM-Newton de ESA y Hitomi de JAXA. Si se confirma con observaciones futuras, supondría un importante paso adelante en nuestro conocimiento sobre la naturaleza de la misteriosa sustancia invisible que constituye cerca de un 85% de la materia del Universo.

La historia de este trabajo tuvo comienzo en 2014, cuando un grupo de astrónomos dirigido por Esra Bulbul (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics enCambridge, Mass.) halló un pico de intensidad a una energía muy específica en observaciones realizadas con Chandra y XMM-Newton del gas caliente del cúmulo de galaxias de Perseo.

El pico, o línea de emisión, se encuentra a la energía de 3.5 kiloelectronvolts (keV). La intensidad de la línea de emisión a 3.5 keV es muy difícil de explicar (si no imposible) en términos de características observadas o predichas anteriormente de objetos astronómicos y, por tanto, se sugirió que tenía origen en la materia oscura. Más tarde se encontró la línea de emisión a 3.5 keV en otros cúmulos, en la galaxia M31 y en las afueras del cúmulo de Perseo, Sin embargo, otros astrónomos no la detectaron al observar otros objetos. El debate pareció encontrar su final cuando el satélite Hitomi en 2016 no detectó la línea de 3.5 keV en el cúmulo de Perseo, pero paradójicamente ha servido para dar un giro a la historia de la materia oscura.

Ahora un equipo de la Universidad de Oxford ha revisado los datos obtenidos por Chandra de la región cercana al agujero negro del cúmulo de Perseo, encontrando un déficit en lugar de un superávit de rayos X a 3.5 keV. Esto sugiere que algo en Perseo absorbe los rayos X a exactamente esta energía. Así, el equipo de Oxford sugiere que las partículas de materia oscura podrían ser parecidas a átomos que poseen dos estados de energía separados por 3.5keV. Si fuera así, sería posible observar la línea de absorción a 3.5 keV al observar en ángulos cercanos a la dirección del agujero negro y una línea de emisión al mirar al gas caliente de un cúmulo a ángulos grandes, lejos del agujero negro.

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Las fusiones de estrellas

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Las fusiones de estrellas: un nuevo test de las teorías de la gravedad y de la energía oscura

por Amelia Ortiz · Publicada 19 diciembre, 2017 ·
19/12/2017 de Berkeley Lab / Physical Review Letters


Representación artística de la fusión de dos estrellas de neutrones. La cuadrícula del espacio-tiempo ondulada representa las ondas gravitacionales expulsadas por el choque y los haces estrechos muestran la emisión de rayos gamma lanzados sólo unos segundos después que las ondas gravitacionales. Crédito: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet.

Cuando los científicos registraron unas ondulaciones en el espacio-tiempo seguidas dos segundos más tarde por un estallido de luz que fue observado por docenas de telescopios de todo el globo, habían sido testigos, por primera vez, de la colisión explosiva y la fusión de dos estrellas de neutrones. Este intenso fenómeno cosmológico fue observado el 17 de agosto y tuvo otras repercusiones en la Tierra: refutaba una clase de teorías de la energía oscura que modifican la gravedad y puso en duda otra gran clase de teorías.

La fusión de las estrellas de neutrones creó ondas gravitacionales – una distorsión ondulada en el tejido del espacio y el tiempo, como una piedra lanzada en un estanque crea ondas en él – que viajaron 130 millones de años-uz por el espacio y llegaron a la Tierra casi al mismo tiempo que la luz de alta energía emitida por esta fusión. Este llegada casi simultánea es un test muy importante para las teorías sobre la energía oscura y la gravedad.

“Nuestros resultados suponen un progreso importante para elucidar la naturaleza de la energía oscura”, explica Miguel Zumalacárregui (Berkeley Lab). “Las teorías más simples han sobrevivido”, comenta. “Lo importante realmente es la coincidencia temporal”.

La teoría centenaria de la “constante cosmológica” introducida por Albert Einstein en relación con su trabajo en relatividad general y otras teorías derivadas de este modelo, siguen siendo contendientes viables, porque proponen que la energía oscura es una constante tanto en el espacio como en el tiempo: las ondas gravitacionales y las ondas de luz están afectadas del mismo modo por la energía oscura y, por tanto, viajan a la misma velocidad por el espacio.

“La explicación favorita es esta constante cosmológica”, explica Zumalacárregui. “Es tan sencillo como eso”. Otras teorías, que mantenían que la llegada de las ondas gravitacionales estaría separada temporalmente de la llegada de la señal luminosa de la fusión por periodos mucho más largos (hasta de millones de años) no explican lo que se vio y por tanto deben de ser modificadas o descartadas.

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Caos de órbitas en una enana roja

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Caos de órbitas alrededor de una enana roja

por Amelia Ortiz · Publicada 19 diciembre, 2017 ·
19/12/2017 de Université de Genève / Nature

Una regata espacial alrededor de GJ436. Los barcos espaciales aparcados en el plano ecuatorial de la estrella esperan a que emerja el planeta peludo por este plano y aprovechar el “viento” planetario con la ayuda de naves con cometas. Crédito: Denis Bajram – Creative Commons.

En la imaginación colectiva, todos los planetas de un sistema solar giran en círculos alrededor de su estrella en el mismo plano que coincide con el plano del ecuador de la estrella. Además, la estrella gira a su vez y su eje de giro está alineado con los ejes de giro de las órbitas planetarias, dando la impresión de un sistema bien ordenado. Pero la naturaleza es caprichosa, tal como acaba de averiguar un equipo internacional de investigadores: han detectado un sistema planetario cabeza abajo.

GJ436 es una estrella famosa por tener un planeta “peludo” que se evapora como un cometa. En un estudio nuevo, investigadores de la Universidad de Ginebra demuestran que además de su enorme nube de gas, el planeta GJ436b también tiene una órbita muy especial. Es polar: en lugar de girar en el plano ecuatorial de la estrella, el planeta pasa casi justo por encima de los polos estelares.

A diferencia de los planetas del Sistema Solar, cuyas órbitas son casi círculos perfectos, la de GJ436b forma una elipse muy plana, fuertemente excéntrica; esto es, su distancia a la estrella cambia a lo largo de su órbita. “Este planeta se halla bajo fuerzas de marea enorme porque se encuentra increíblemente cerca de su estrella, apenas al 3% de la distancia d ella Tierra al Sol, explica Vincent Bourrier (UNIGE). “La estrella es una enana roja cuya vida es muy larga, las fuerzas de marea que induce deberían de haber convertido en circular la órbita del planeta, ¡pero no es el caso!”.

La existencia de un planeta perturbador desconocido, más masivo y lejano, explicaría por qué GJ436b no está en una órbita circular: “Si esto es cierto, entonces nuestros cálculos indican que no sólo el planeta no seguiría un círculo alrededor de la estrella, como sabemos desde hace 10 años, sino que además debería de encontrarse en una órbita altamente inclinada. ¡Esto es precisamente lo que acabamos de medir!”, explica con entusiasmo Hervé Beust. Los mismos cálculo predicen también que el planeta no ha estado siempre tan cerca de su estrella, sino que podría haberse acercado recientemente (en una escala cósmica).

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Buscando señales en ‘Oumumua

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Resultados y datos iniciales de las observaciones de ‘Oumumua del proyecto Breakthrough Listen

por Amelia Ortiz · Publicada 18 diciembre, 2017 ·
18/12/2017 de Breakthrough Initiatives


Ilustración artística de 1l/’Oumuamua. Crédito: ESO/M.Kommesser.

Breakthrough Listen, el proyecto que busca signos de vida inteligente en el Universo, ha publicado los resultados preliminares y los datos iniciales de sus observaciones del “visitante interestelar” ‘Oumuamua.

El bloque inicial de observaciones (el primero de los cuatro planeados) tuvo lugar el pasado 13 de diciembre con el instrumento de Breakthrough Listen instalado en el radiotelescopio de Green Bank. Listen observó ‘Oumuamua en cuatro bandas de radio, cubriendo miles de millones de canales individuales entre 1 GHz y 12GHz.

Ahora se ha empezado a buscar señales que puedan tener un origen artificial, pero a pesar del impresionante poder de cálculo del cúmulo de ordenadores de Breathrough Listen en Green Bank, el gran volumen de datos significa que se tardará un cierto tiempo en completar el análisis.

El algoritmo utilizado peina los datos en bandas estrechas buscando los que van cambiando de frecuencia. Comparando el ritmo de cambio de estas señales con el desplazamiento esperado debido al movimiento de ‘Oumuamua, el software intenta identificar cualquier señal que proceda del propio ‘Oumuamua, No se han detectado señales de este tipo, aunque el análisis todavía no es completo.

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Una colisión galáctica

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El amanecer de una colisión galáctica

por Amelia Ortiz · Publicada 18 diciembre, 2017 ·
18/12/2017 de ESA Hubble


NGC 5256 es una pareja de galaxias en su fase final de fusión. Los nuevos datos hacen que el gas y el polvo que se mueve por dentro y por fuera de la galaxia se vea mejor que en observaciones previas. Crédito: ESA/Hubble, NASA.

Un revoltijo de color y luz baila por esta galaxia con forma peculiar, NGC 5256. Sus estrellas como de humo son lanzadas en todas direcciones y el núcleo brillante ilumina las regiones caóticas de gas y de polvo que giran por el centro de la galaxia. Su extraña estructura es debida al hecho de que se trata, no de una galaxia, sino de dos, en proceso de choque.

NGC 5256, también conocida como Markarian 266, se encuentra a unos 350 millones de años-luz de la Tierra, en la constelación de la Osa Mayor. Está compuesta de dos galaxias de disco cuyos núcleos están actualmente separados sólo 13.000 años-luz. El gas, polvo y estrellas que la constituyen se revuelven en una vigorosa batidora cósmica, encendiendo estrellas recién nacidas en brillantes regiones de formación estelar por la galaxia.

Las galaxias en interacción pueden encontrarse por todo el Universo, produciendo una gran variedad de estructuras complicadas. Algunas son tranquilas, con una galaxia que absorbe desvergonzadamente a la otra. Otras son violentas y caóticas, produciendo cuásares, detonando supernovas y provocando brotes de formación de estrellas.

Aunque estas acciones son destructivas a escala galáctica, las estrellas muy rara vez colisionan entre sí en este proceso debido a las enormes distancias que hay entre ellas. Pero cuando las galaxias se entrelazan, efectos de marea muy fuertes producen estructuras nuevas, como las estelas de aspecto caótico de NGC 5256, antes de asentarse en una disposición estable después de millones de años.

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Pesando las estrellas solitarias

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Un modo mejor de pesar millones de estrellas solitarias

por Amelia Ortiz · Publicada 18 diciembre, 2017 ·
18/12/2017 de Vanderbilt University / The Astronomical Journal


Desarrollan un nuevo método para determinar las masas de estrellas solitarias. Fuente de la ilustración: Vanderbilt University.

A un equipo de astrónomos se le ha ocurrido un método mejorado para medir las masas de millones de estrellas solitarias, especialmente de aquéllas con sistemas planetarios. Conseguir medidas precisas de cuánto pesan las estrellas no solo juega un papel crucial para entender cómo nacen, evolucionan y mueren las estrellas, sino que es también esencial para comprobar la verdadera naturaleza de miles de exoplanetas que ahora se sabe que están en órbita alrededor de la mayoría de estrellas.

El método está pensado para la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), que se encuentra en proceso de cartografíado de nuestra galaxia la Vía Láctea en tres dimensiones y para el próximo satélite de exploración de exoplanetas transitantes (TESS), que será lanzado el año próximo y que estudiará las 200.000 estrellas más brillantes del firmamento buscando tierras alienígenas.

“Hemos desarrollado un método novedoso para ‘pesar’ estrellas solitarias, comenta Keivan Stassun (Universidad de Vanderbilt). “Primero utilizamos la luz total de la estrella y su paralaje para inferir su diámetro. Luego analizamos el modo en que la luz de la estrella parpadea, lo que nos proporciona una medida de su gravedad superficial. Entonces combinamos las dos cosas para conseguir la masa total de la estrella”.

Satussun y sus colaboradores han demostrado la precisión de este método utilizando 675 estrellas de masa conocida. “Nuestro método puede medir un gran número de estrellas con una precisión de entre el 10 y el 25 por ciento. En la mayoría de los casos, esto es mucho más preciso de lo que es posible con otros de los métodos disponibles y, lo importante, es que puede ser aplicado a estrellas solitarias de modo que no estamos limitados a las binarias”, explica Sassun.

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