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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Antimateria en la Vía Láctea

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Resuelven el misterio de cómo se forma la mayor parte de la antimateria de la Vía Láctea

por Amelia Ortiz · Publicada 23 mayo, 2017 ·
23/5/2017 de Australian National University / Nature Astronomy


Imagen de la Vía Láctea. Crédito: Roanish.

Un equipo internacional de astrofísicos dirigido por la Australian National University (ANU) ha demostrado cómo se forma la mayor parte de la antimateria que hay en la Vía Láctea.

La antimateria es un material compuesto por las antipartículas contrapartida de la materia normal: cuando la antimateria encuentra materia rápidamente se aniquilan mutuamente y producen un estallido de energía en forma de rayos gamma. Desde los primeros años de la década de 1970 los astrónomos saben que las regiones interiores de la galaxia de La Vía Láctea son una intensa fuente de rayos gamma, lo que indica la existencia de antimateria, pero no se han puesto de acuerdo sobre la procedencia de la misma.

Ahora el investigador Dr. Roland Crocker y su equipo han demostrado que la causa son una serie de explosiones de supernova  a lo largo de millones de años, cada una creada por la unión de dos enanas blancas, los restos ultracompactos de estrellas no mayores que dos soles. “Nuestra investigación aporta datos nuevos sobre una zona de la Vía Láctea donde encontramos algunas de las estrellas más viejas de nuestra galaxia”, señala el Dr. Crocker.

Además los astrónomos han descartado el agujero negro supermasivo del Centro de la Vía Láctea y la todavía misteriosa materia oscura como orígenes de la antimateria. Afirman que la antimateria procede de sistemas en los que dos enanas blancas forman una binaria y acaban chocando entre sí. La más pequeña de las estrellas pierde masa que captura la estrella mayor, conduciendo al final al sistema a una explosión de supernova, que es fuente de la antimateria.

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Crean el mayor mapa del Universo

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Crean el mayor mapa del Universo

por Amelia Ortiz · Publicada 22 mayo, 2017 ·
22/5/2017 de SDSS


Un corte a través del mapa tridimensional más grande del Universo. La Tierra estaría a la izquierda, y las distancias a las galaxias y los cuásares están etiquetadas según el tiempo que la luz de los objetos ha tardado en llegar hasta la Tierra. El extremo derecho del mapa es el límite del Universo observable, en el que vemos el fondo cósmico de microondas, el resplandor resultante del Big Bang. Crédito: Anand Raichoor (École polytechnique fédérale de Lausanne, Switzerland) y la colaboración del SDSS.

Los astrónomos del proyecto Sloan Digital Sky Survey (SDSS) han creado el primer mapa de la estructura de gran escala del Universo basándose completamente en las posiciones de cuásares. Los cuásares son puntos de luz increíblemente brillantes y lejanos alimentados por agujeros negros supermasivos.

“Como los cuásares son tan brillantes, podemos verlos desde el otro extremo del Universo”, afirma Ashley Ross (Ohio State University). “Eso les convierte en los objetos ideales a utilizar para crear el mapa más grande hasta la fecha”. El asombroso brillo de los cuásares es debido a los agujeros negros supermasivos que se encuentran en sus centros. Cuando la materia y la energía se precipitan al agujero negro del cuásar, se calientan hasta temperaturas increíbles y empiezan a brillar. Este es el brillo detectado por un telescopio de 2.5m en la Tierra.

Durante el primer año del proyecto, llamado eBOSS, los astrónomos han medido de forma precisa las posiciones de más de 147 000 cuásares. Las observaciones con el telescopio les proporcionaron las distancias a estos objetos, permitiéndoles crear un mapa tridimensional  de dónde se encuentran. Pero para entender la historia de la expansión del Universo, tienen que ir un paso más allá, usando una técnica inteligente con las llamadas oscilaciones acústicas bariónicas (BAO de sus iniciales en inglés). Las  oscilaciones acústicas bariónicas son las huellas actuales de ondas sonoras que viajaron por el Universo primitivo, cuando era mucho más denso y caliente que el Universo que vemos hoy en día. Pero cuando el Universo tenía 380 000 años de edad, las condiciones cambiaron repentinamente y las ondas sonoras quedaron “congeladas” donde se encontraban. Estas ondas congeladas han dejado huella en la estructura tridimensional del Universo que vemos hoy en día.

El tamaño de las oscilaciones acústicas bariónicas observadas puede ser utilizado como una “regla estándar” para medir distancias, al igual que utilizar el ángulo aparente de un palo que mida un metro desde el otro extremo de un campo de fútbol te permite estimar la longitud del campo. Los resultados confirman el modelo estándar de la cosmología que los investigadores han construido durante los últimos 20 años. En este modelo estándar el Universo sigue las leyes de la teoría general de la relatividad de Einstein, pero incluye componentes cuyos efectos podemos medir, pero cuyas causas todavía desconocemos. Junto con la materia ordinaria que constituye las estrellas y galaxias, el Universo incluye materia oscura, invisible aunque afectada por la gravedad, y una componente misteriosa llamada “energía oscura”. La energía oscura es la componente dominante en la actualidad y tiene propiedades especiales que provocan que se acelere la expansión del Universo.

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Singularidades

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Un universo con geometría de “silla de montar” podría socavar la relatividad general

por Amelia Ortiz · Publicada 22 mayo, 2017 ·
22/5/2017 de University of Cambridge / Physical Review Letters


Imagen de un espacio antideSitter (con una coordenada de tiempo y una espacial) inmerso en un espacio dimensional plano (una coordenada de tiempo más dos espaciales). Crédito: Wikimedia Commons.

Un equipo de investigadores ha demostrado cómo las singularidades (que normalmente sólo se encuentran en el centro de los agujeros negros y están escondidas) podrían existir en un espacio tridimensional altamente curvo. Para ello han utilizado simulaciones por computadora que les permiten predecir la existencia de la llamada singularidad desnuda, que interfiere con la teoría general de la relatividad de Einstein. Se trata de la primera vez que alguien predice una singularidad desnuda, que hace que se rompan las leyes de la física, en un espacio tridimensional.

La teoría general de la relatividad de Einstein marca lo que sabemos actualmente sobre la gravedad: todo, desde la estimación de la edad de las estrellas hasta las señales de GPS en las que confiamos para viajar, está basado en sus ecuaciones. En parte, la teoría nos dice que la materia deforma el espacio-tiempo que la rodea y lo que llamamos gravedad es el efecto de esa deformación. En los 100 años que han transcurrido desde su publicación, la teoría de la relatividad ha pasado cada prueba a la que ha sido sometida, pero uno de sus límites es la existencia de singularidades.

Una singularidad es un punto donde la gravedad es tan intensa que el espacio y las leyes de la física se rompen. La relatividad general predice la existencia de singularidades en el centro de los agujeros negros y que se encuentran rodeadas por un horizonte de sucesos, el ‘punto de no retorno’ donde la atracción gravitatoria es tan fuerte que escapar es imposible, lo que significa que no pueden ser observadas desde fuera. Durante más de cuarenta años, los matemáticos han propuesto que siempre que se forman singularidades, se encuentran ocultas de este modo. Si esto es así, entonces fuera de los agujeros negros estas singularidades no tienen un efecto medible sobre nada y las predicciones de la relatividad general siguen siendo válidas.

En años recientes, los investigadores han utilizado simulaciones por computadora para predecir la existencia de ‘singularidades desnudas’, esto es, singularidades que existen fuera de un horizonte de sucesos. Sin embargo, hasta ahora todas estas predicciones eran válidas en universos de más dimensiones. La nueva investigación, dirigida por Toby Crisford y Jorge Santos, ha predicho la existencia de una singularidad desnuda por vez primera en un universo de 4 dimensiones, tres espaciales más el tiempo. Sus predicciones muestran que una singularidad desnuda puede formarse en un tipo especial de espacio curvo conocido como espacio antideSitter, en el que el Universo tiene la forma característica de una silla de montar. Y aunque los resultados no pueden aplicarse a nuestro Universo, que sabemos que es plano, sí abren nuevas oportunidades a estudiar otras teorías para comprender el Universo, como la gravedad cuántica.

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Fuerte emisión en enana marrón

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Una enana marrón lanza un chorro de materia de más de medio año-luz de longitud

por Amelia Ortiz · Publicada 18 mayo, 2017 ·
18/5/2017 de National Optical Astronomy Observatory / The Astrophysical Journal


El chorro HH 1165 lanzado por una joven enana marrón aparece de color verde en esta imagen tomada por el telescopio SOAR instalado en Cerro Pachón (Chile). Crédito: Cesar Briceño (CTIO-SOAR).

Un equipo de astrónomos ha descubierto un espectacular chorro de material expulsado por una joven estrella enana marrón. Con masas demasiado bajas para mantener la fusión del hidrógeno en sus interiores, las enanas marrones ocupan el intervalo de masas que hay entre las estrellas y los planetas gigantes. Aunque las estrellas jóvenes habitualmente expulsan chorros que se extienden a un año-luz o más, éste es el primer chorro de extensión similar detectado en una enana marrón. El descubrimiento apoya la teoría de que las enanas marrones se forman de modo parecido a las estrellas.

La imagen muestra el chorro, HH 1165, lanzado por la enana marrón Mayrit 1701117, que se encuentra en la periferia exterior del cúmulo estelar sigma Ori, de tres millones de años de edad. Revelado por la emisión de azufre una vez ionizado, de color verde en la imagen, el chorro se extiende hasta 0.7 años-luz al noroeste de la enana marrón. Los nodos de emisión más intensa  a lo largo del chorro revelan que la pérdida de masa cambia con el paso del tiempo, probablemente debido a episodios puntuales de acrecimiento de material sobre la enana marrón. La nebulosa roja al sureste de la enana marrón es una nebulosa de reflexión que muestra la cavidad de salida en la dirección del chorro opuesto.

Aunque se habían detectado chorros con anterioridad en enanas marrones jóvenes, se trataba de “microchorros”, 10 veces menos extensos. “Nuestro resultado demuestra que las enanas marrones pueden lanzar chorros de escala de parsecs parecidos a los de las estrellas jóvenes”.

El descubrimiento prueba que, como las estrellas, las enanas marrones lanzan potentes chorros y acumulan masa a través de procesos puntuales y no estables. “El chorro HH 1165 muestra todas las características familiares de emisiones de estrellas: zonas de emisión, una cavidad con nebulosidad de reflexión y frentes de choque en los extremos del chorro”, comenta Emma Whelan.

[Fuente Noticia]