Miden jet de agujero negro

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El Telescopio William Herschel de La Palma mide el jet de un agujero negro

por Amelia Ortiz · Publicada 31 octubre, 2017 ·
31/10/2017 de Instituto de Astrofísica de Canarias / Nature Astronomy

Representación artística de un jet expulsado de V404 Cygni. Crédito: Gabriel Pérez, SMM (IAC).

Se supone que nada puede escapar de un agujero negro y, sin embargo, mientras crecen al “absorber” material de una estrella cercana, salen expulsados de sus proximidades jets o chorros de energía súper energéticos. Sigue siendo un misterio cómo se forman estos chorros, pero se sabe que son una sopa caliente de plasma que alcanza velocidades relativistas, es decir, próximas a la de la luz. Durante ese proceso, el plasma se va calentando y comienza a brillar, dando lugar a dos columnas luminosas a lo largo del eje de rotación del agujero negro y cuya formación ha sido objeto de un largo debate entre la comunidad científica.

En un trabajo publicado hoy en Nature Astronomy, y que cuenta con participación del IAC, se dan a conocer nuevas pistas de esta incógnita al observar uno de los agujeros negros más famosos de la Vía Láctea –V404 Cygni- mientras sufría uno de esas fases brillantes de crecimiento en junio de 2015. Para ello utilizaron dos instrumentos: ULTRACAM, una cámara de alta velocidad instalada en el Telescopio William Herschel (WHT), del Grupo de Telescopios ING, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma); y NuSTAR, un telescopio espacial de la NASA orbitando la Tierra. Combinando ambas observaciones hallaron un retraso de 100 milisegundos (0,1 segundos) entre los rayos X y los destellos de luz visible.

V404 Cygni es un agujero negro que pesa aproximadamente nueves veces el Sol, orbitado por una estrella compañera que le suministra material para alimentarse. Durante la acreción –la “absorción” de material de la estrella- el gas que cae hacia el interior del agujero negro en forma de espiral emite rayos X, detectados por NuSTAR, y los flashes ópticos emergen del plasma que fluye en los jets.

Conociendo el desfase temporal entre los rayos X y la luz visible, pudieron calcular la distancia máxima que el plasma puede haber recorrido, equivalente a unos 30.000 km. Esta longitud representa la zona de aceleración interna del jet. Más allá de esa región, los chorros son muy brillantes, debido posiblemente a la colisión interna de regiones del plasma que se mueven a gran velocidad.

“Analizar estas zonas interiores en los jets es emocionante porque nos permite restringir las teorías sobre la aceleración extrema de partículas en la naturaleza”, apunta Gandhi. “Para explicar la emisión de chorros de plasma, se han propuesto los fuertes campos magnéticos, pero aún quedan muchas incertidumbres al unir la teoría con las observaciones, que ayudarán sin duda en este sentido”.

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Más acerca de la materia oscura

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Nuevo descubrimiento acerca de la naturaleza de la materia oscura

por Amelia Ortiz · Publicada 27 octubre, 2017 ·
27/10/2017 de Hubble ESA / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Abell S1063 es un cúmulo de galaxias que fue observado dentro del programa Campos Fronterizos del telescopio espacial Hubble. En él se ve una gran galaxia elíptica, la “galaxia más brillante” o BCG que se encuentra en el centro del cúmulo. Crédito: NASA, ESA, y J. Lotz (STScI).

Empleando el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, un equipo de astrónomos ha descubierto que las galaxias más brillantes de los cúmulos de galaxias “se tambalean” respecto al centro de masas del cúmulo. Este resultado inesperado va en contra de las predicciones realizadas por el modelo estándar actual de la materia oscura. Un análisis más profundo puede que proporcione datos acerca de la naturaleza de la materia oscura, quizás indicando incluso la presencia de nuevos principios de la física.

La mateia oscura constituye poco más de un 25 por ciento de toda la materia del Universo pero no puede ser observada directamente, lo que la convierte en uno de los mayores misterios de la astronomía moderna. Halos invisibles de la escurridiza materia oscura rodean a galaxias y cúmulos de galaxias. Estos últimos son grupos masivos compuestos de hasta mil galaxias inmersos en gas intergaláctico caliente. Tales cúmulos poseen centros muy densos, cada uno conteniendo una galaxia masiva que recibe el nombre de “galaxia más brillante del cúmulo”, o BCG, de sus iniciales en inglés.

El modelo estándar de la materia oscura (modelo de materia oscura fría) predice que una vez el cúmulo de galaxias ha regresado a su estado “relajado” después de experimentar la turbulencia de un proceso de fusión con otro cúmulo, la BCG no se mueve del centro del cúmulo. Permanece inmóvil en su posición por la enorme fuerza de gravedad de la materia oscura. Pero ahora un equipo de astrónomos suizos, franceses y británicos ha analizado 10 cúmulos de galaxias, observados con el telescopio espacial Hubble, descubriendo que sus galaxias BCG no están fijas en el centro como se esperaba.

Los datos del Hubble indican que están “oscilando” alrededor del centro de masas de cada cúmulo. Si este “tambaleo” no es un fenómeno físico desconocido y resulta se realmente un efecto del comportamiento de la materia oscura, entonces esto contradice el modelo estándar de la materia oscura y sólo puede ser explicado si las partículas de materia oscura pueden interactuar unas con otras – algo que contradice fuertemente la noción actual de materia oscura. Esto podría indicar que son necesarios nuevos principios físicos fundamentales para resolver el misterio de la materia oscura.

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Supergigante producen espirales en el viento estelar

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Las manchas de una estrella supergigante producen espirales en el viento estelar

por Amelia Ortiz · Publicada 25 octubre, 2017 ·
25/10/2017 de EurekAlert / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Ilustración de artista de la estrella caliente masiva supergigante Zeta Puppis. El periodo de rotación de la estrella señalado por las nuevas observaciones con BRITE es de 1.78 días. Crédito: Tahina Ramiaramanantsoa.

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto recientemente que las manchas de la superficie de una estrella supergigante están produciendo enormes estructuras espirales en su viento estelar.

Zeta Puppis es una estrella masiva evolucionada del tipo “supergigante”. Es unas seis veces más masiva que nuestro Sol y siete veces más caliente en la superficie. Las estrellas masivas son raras y habitualmente se encuentran en parejas en sistemas llamados binarios o en pequeños grupos conocidos como ‘sistemas múltiples’. Sin embargo, Zeta Puppis es especial porque es una estrella masiva sin pareja, que se desplaza sola por el espacio a una velocidad de unos 60 kilómetros por segundo. “Imagina un objeto de unas sesenta veces la masa del Sol, viajando una sesenta veces más rápido que una bala”, explican los investigadores. Dany Vanbeveren (Vrije Universiteit Brussel) da una posible explicación de por qué la estrella viaja tan rápido: “Una teoría es que zeta Puppis ha interaccionado con un sistema binario o múltiple en el pasado y ha sido arrojada al espacio a una velocidad increíble”.

Empleando la red de nanosatélites de la misión espacial BRITE (BRIght Target Explorer) los astrónomos monitorizaron el brillo de la superficie de Zeta Puppis a lo largo de un periodo de seis meses y simultáneamente observaron el comportamiento de su viento estelar desde varios observatorios en tierra. Tahina Ramiaramanantsoa (Centre de Recherche en Astrophysique du Québec) explica los resultados: “Las observaciones revelaron un patrón repetido cada 1.78 días, tanto en la superficie de la estrella como en el viento estelar. La señal periódica resulta que refleja la rotación de la estrella a través de las manchas brillantes gigantes de su superficie, que están produciendo estructuras espirales de gran escala en el viento, llamadas regiones de interacción corrotantes”.

Los investigadores también detectaron cambios aleatorios en escalas de horas en la superficie de Zeta Puppis, fuertemente correlacionados con el comportamiento de regiones en el viento más pequeñas y con densidad más alta que viajan escapando de la estrella. “Estos resultados son muy interesantes porque también hemos hallado pruebas, por primera vez, de la relación directa entre cambios en la superficie y regiones densas en el viento, ambas aleatorias por naturaleza”, comenta Anthony Moffat (Université de Montréal).

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Relatividad con binarias de neutrones

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Un test más estricto de la teoría general de la relatividad con estrellas binarias de neutrones

por Amelia Ortiz · Publicada 25 octubre, 2017 ·
25/10/2017 de Max Planck Institutes for Gravitational Physics

Las restricciones sobre las desviaciones de la relatividad general impuestas por el cronometrado de púlsares deja una laguna entre 1.6 y 1.7 masas solares. Las observaciones de ondas gravitacionales de estrellas binarias de neutrones de la masa apropiada podrían rellenar esta laguna y restringir aún más las teorías alternativas de la gravedad. Crédito: L. Shao (Max Planck Institute for Gravitational Physics & Max Planck Institute for Radio Astronomy), N. Sennett, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics).

La teoría general de la relatividad ha resistido a 100 años de escrutinio experimental. Sin embargo, estos tests no especifican lo bien que obedecen esta teoría los campos gravitatorios muy fuertes producidos por estrellas de neutrones en fusión. Ahora técnicas nuevas y más sofisticadas pueden buscar desviaciones de la relatividad general con una sensibilidad sin precedente. Así, un equipo de científicos de los Institutos Max Planck de Física Gravitatoria y de Radioastronomía han estudiado dos de estas herramientas para comprobar el régimen de campos gravitatorios intensos – observaciones de púlsares y de ondas gravitacionales- y han demostrado que combinando estos métodos pueden comprobar teorías alternativas a la teoría de la relatividad general.

Los autores investigaron teorías de la gravedad en las que los fuertes campos gravitatorios del interior de las estrellas de neutrones difieren de los predichos por la relatividad general. Esta desviación hace que los sistemas binarios radien energía y se fusionen más rápidamente que en la relatividad general, un comportamiento que debería de verse en las observaciones de estrellas de neutrones.

“La aceleración gravitatoria en la superficie de una estrella de neutrones es unas 2×1011 veces la de la Tierra, lo que las convierte en objetos excelentes para el estudio de la teoría general de la relatividad de Einstein y de teorías alternativas en regímenes de campos fuertes”, explica el Dr. Lijing Shao (Albert Einstein Institute/AEI). “En un estudio sistemático con tecnologías de cronometrado de púlsares, fuimos capaces de poner restricciones sobre una clase de teorías alternativas de la gravedad demostrando por primera vez en detalle cómo dependen de la física de la materia extremadamente densa que contienen”.

Shao y sus colaboradores estudiaron inicialmente sistemas de púlsares binarios, cada uno formado por una estrella de neutrones y una enana blanca. Descubrieron que las mejores restricciones sobre la gravedad modificada que se obtienen a partir de púlsares binarios dejan lagunas que podrían ser rellenadas por los detectores de ondas gravitatorias. “Los detectores LIGO-Virgo podrían descubrir pronto sistemas binarios de estrellas de neutrones con las masas adecuadas para mejorar las restricciones impuestas por las pruebas con púlsares binarios y proporcionar un test cualitativamente nuevo de la teoría general de la relatividad de Einstein y de teorías alternativas”, comenta la profesora Alessandra Buonanno (AEI).

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Revelando secretos galácticos

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Revelando secretos galácticos

25 de Octubre de 2017 – eso1734es — Foto noticia


Innumerables galaxias compiten por llamar la atención en esta deslumbrante imagen del cúmulo de Fornax: algunas aparecen sólo como puntos de luz mientras que otras dominan el primer plano. Una de ellas es la galaxia lenticular NGC 1316. El turbulento pasado de esta galaxia, ampliamente estudiada, ha dejado su huella en forma de delicada estructura de bucles, arcos y anillos que, ahora, los astrónomos han fotografiado con un detalle sin precedentes con el telescopio de rastreo del VLT. Esta imagen asombrosamente profunda revela también una miríada de objetos tenues junto con una débil luz intracumular.

Esta imagen profunda, captada usando las excepcionales capacidades del VST (VLT Survey Telescope, telescopio de rastreo del VLT) en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile, revela los secretos de los luminosos miembros del cúmulo de Fornax, uno de los cúmulos de galaxias más ricos y cercanos a la Vía Láctea.

Quizás, el miembro más fascinante del cúmulo sea NGC 1316, una galaxia que ha experimentado una historia muy movida tras nacer por la fusión de varias galaxias más pequeñas. Las distorsiones gravitatorias del pasado aventurero de la galaxia han dejado su huella en la estructura lenticular [1]. En la década de 1970 se observaron por primera vez las grandes ondas, bucles y arcos embebidos en la envoltura exterior cargada de estrellas, y hoy sigue siendo un campo activo de estudio para los astrónomos, que utilizan la última tecnología de los telescopios para observar los detalles más finos de la inusual estructura de NGC 1316 mediante una combinación de imagen y modelos.

Las fusiones que formaron NGC 1316 generaron un flujo de gas que alimenta a un exótico objeto astrofísico en su centro: un agujero negro supermasivo con una masa de aproximadamente 150 millones de veces la del Sol. A medida que acreta la masa de su entorno, este monstruo cósmico genera chorros de partículas de alta energía inmensamente potentes, que a su vez dan origen a los característicos lóbulos de emisión que se ven en longitudes de onda de radio, haciendo que NGC 1316 sea la cuarta fuente de radio más brillante del cielo.

NGC 1316 también ha albergado a cuatro supernovas de tipo Ia registradas, que son eventos astrofísicos de vital importancia para los astrónomos. Dado que las supernovas de tipo Ia tienen un brillo muy definido [2], pueden utilizarse para medir la distancia a la galaxia anfitriona, en este caso, 60 millones de años luz. Estas “candelas estándar” son muy buscadas por los astrónomos, ya que son una excelente herramienta para medir de manera fiable la distancia a objetos remotos. De hecho, desempeñaron un papel clave en el revolucionario descubrimiento de la expansión acelerada de nuestro universo.

Esta imagen fue tomada por el VST, en el Observatorio Paranal de ESO, como parte del Sondeo Profundo de Fornax, un proyecto que quiere proporcionar un estudio profundo y multi-imagen del cúmulo de Fornax. El equipo, liderado por Enrichetta Iodice (INAF-Observatorio de Capodimonte, Nápoles, Italia), ha observado previamente esta zona con el VST, revelando un débil puente de luz entre NGC 1399 y la galaxia de menor tamaño NGC 1387 (eso1612). El VST fue diseñado específicamente para realizar sondeos del cielo a gran escala. Con OmegaCAM, una cámara especialmente diseñada que cuenta con 256 megapíxeles y un gran campo de visión corregido, VST puede obtener, con gran rapidez, imágenes profundas de grandes áreas del cielo, dejando a los telescopios de mayor tamaño —como el VLT (Very Large Telescope) de ESO— la tarea de explorar los detalles de objetos individuales.

Notas

[1] Las galaxias lenticulares o “en forma de lente” son una forma intermedia entre las galaxias elípticas difusas y las archiconocidas galaxias espirales, como la Vía Láctea.

[2] El tipo de supernovas Ia se producen cuando una enana blanca que forma parte de un sistema binario de estrellas acreta lentamente la masa de su estrella compañera hasta que llega un límite que provoca la fusión nuclear del carbono. En un breve periodo de tiempo, se inicia una reacción en cadena que finalmente termina en una enorme liberación de energía: una explosión de supernova. La supernova siempre se produce cuando alcanza una masa determinada, conocida como el límite de Chandrasekhar y produce una explosión casi idéntica en cada ocasión. La semejanza en las supernovas de tipo Ia permite a los astrónomos utilizar estos eventos cataclísmicos para medir distancias.

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Más candidatos a lentes gravitatorias

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Hallan con inteligencia artificial 56 nuevas candidatas a lentes gravitatorias

por Amelia Ortiz · Publicada 24 octubre, 2017 ·
24/10/2017 de Astronomie.nl / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Con la ayuda de inteligencia artificial, un equipo de astrónomos ha encontrado 56 nuevas candidatas a lentes gravitatorias. Esta imagen es una muestra de las fotos hechas a mano de lentes gravitatorias con las que los astrónomos entrenaron a la red neuronal. Crédito: Enrico Petrillo (Rijksuniversiteit Groningen).

Un grupo de astrónomos de la Universidad de Groningen, Nápoles y Bonn ha desarrollado un método para encontrar lentes gravitatorias en enormes montones de observaciones. El método se basa en el mismo algoritmo de inteligencia artificial que Google, Facebook y Tesla han estado utilizando durante los últimos años.

Cuando una galaxia se encuentra escondida detrás de otra galaxia, podemos a veces ver la que está escondida alrededor de la que está delante. Este fenómeno se llama de lente gravitatoria porque surge de la teoría de la relatividad de Einstein que afirma que una masa puede desviar la luz. Los astrónomos buscan lentes gravitatorias porque ayudan en la búsqueda de materia oscura.

La búsqueda de lentes gravitatorias es laboriosa. Los astrónomos tienen que examinar miles de imágenes. Y son ayudados por voluntarios entusiastas de todo el mundo. Hasta ahora la búsqueda se han mantenido a la par con la disponibilidad de imágenes nuevas. Pero gracias a las observaciones nuevas con telescopios especiales que observan grandes secciones del cielo, se han añadido millones de imágenes. Los humanos no pueden sostener ese ritmo.

Para trabajar con la cantidad creciente de imágenes, los astrónomos han utilizado las llamadas “redes neuronales convolucionales”. Google empleó estas redes neuronales para ganar un torneo de Go contra el campeón mundial. Facebook lo usa para reconocer lo que hay en las imágenes de tu historia. Y Tesla ha desarrollado coches que conducen solos gracias a las redes neuronales.

Los astrónomos entrenaron la red neuronal usando millones de imágenes hechas a mano de lentes gravitatorias. Luego confrontaron la red neuronal con millones de imágenes de una pequeña porción de cielo. Inicialmente encontró 761 candidatas, pero después de la inspección visual de los astrónomos, la muestra se redujo a 56 que ahora tendrán que ser confirmadas con telescopios como el Hubble.

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Se profundiza en la naturaleza de los neutrinos

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El experimento CUORE profundiza en la naturaleza de los neutrinos

por Amelia Ortiz · Publicada 24 octubre, 2017 ·
24/10/2017 de Berkeley Lab / Physical Review Letters


El detector CUORE, mostrado en esta ilustración, está formado por 19 “torres” con estructura de cobre. Cada una alberga una matriz de 52 cristales con forma de cubo. Crédito: colaboración CUORE.

Los primeros datos de un detector de partículas muy frío ubicado bajo una montaña en Italia ha proporcionado los límites más precisos hasta la fecha sobre dónde podrían encontrar los científicos un proceso (predicho teóricamente) que explique por qué hay más materia que antimateria en el Universo.

Este resultado nuevo está fundado en dos meses de datos tomados por el detector del experimento CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events) instalado en los Laboratorios Nacionales del Gran Sasso en Italia.

CUORE está considerado uno de los proyectos más prometedores para determinar si unas partículas diminutas llamadas neutrinos, que raramente interaccionan con la materia, son “partículas de Majorana”, idénticas a sus propias antipartículas. La mayoría de las demás partículas se sabe que tiene antipartículas con la misma masa pero carga eléctrica diferente, por ejemplo. CUORE también podría ayudar a conocer las masas exactas de los tres tipos, o “sabores” de neutrinos (los neutrinos poseen la rara habilidad de tomar diferentes formas).

Los datos nuevos proporcionan un intervalo estrecho en el que los científicos podrían esperar ver alguna indicación del proceso de partículas para cuyo descubrimiento fue diseñado el detector, conocido como la doble desintegración beta sin neutrinos.

[Fuente]