A 690 millones de años después del Big Bang

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Hallan el agujero negro supermasivo más lejano observado

por Amelia Ortiz · Publicada 11 diciembre, 2017 ·
11/12/2017 de Carnegie Science / Nature


Ilustración del agujero negro supermasivo más lejano descubierto hasta ahora, que forma parte de un cuásar fechado en solo 690 millones de años después del Big Bang. Se halla rodeado por hidrógeno neutro, indicando que pertenece al periodo conocido como época de reionización, cuando las primeras fuentes de luz del Universo empezaron a brillar. Ilustración de Robin Dienel, cortesía de Carnegie Institution for Science.

Un equipo de astrónomos ha descubierto el agujero negro supermasivo más lejano jamás observado. Reside en un cuásar luminoso y su luz nos llega de cuando el Universo tenía solo un 5 por ciento de su edad actual, sólo 690 millones de años después del Big Bang. Los cuásares son objetos tremendamente brillantes compuestos por enormes agujeros negros que acretan materia en los centros de las galaxias masivas. Este agujero negro recién descubierto posee una masa que es 800 millones de veces la masa de nuestro Sol.

“Reunir toda esa masa en menos de 690 millones de años es un desafío enorme para las teorías de crecimiento de los agujeros negros supermasivos”, explica Eduardo Bañados (Carnegie). Para crear agujeros negros de ese tamaño tan pronto después del Big Bang, los astrónomos han especulado que el Universo muy temprano podría haber tenido condiciones que permitieran la creación de agujeros negros muy grandes con masas alcanzando las 100 000 veces la masa del Sol. Esto es muy diferente del modo en que los agujeros negros se forman en la actualidad, que raramente superan unas pocas docenas de masas solares.

El cuásar de Bañados es especialmente interesante porque se observa en el periodo conocido como época de reionización, cuando el Universo emergió de sus periodos oscuros. Unos 400 000 años después del Big Bang el Universo estaba bañado en hidrógeno neutro, era oscuro, sin fuentes luminosas, hasta que la gravedad condensó la materia creando las primeras estrellas y galaxias. La energía emitida por estas galaxias antiguas hizo que el hidrógeno neutro se ionizara (perdiera un electorón), estado en el que dicho gas ha permanecido desde entonces. Una vez el Universo se reionizó, los fotones pudieron viajar libremente por el espacio y el Universo se convirtió en transparente a la luz.

El análisis del cuásar recién descubierto muestra que una gran fracción del hidrógeno presente en sus alrededores inmediatos es neutro, indicando que los astrónomos han identificado una fuente en la época de reionización antes de que suficientes estrellas y galaxias se hayan puesto en marcha reionizando completamente el Universo.

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Presentamos a las SIMP

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Los MACHO han muerto. Las WIMP no aparecen. Recibamos a las SIMP.

por Amelia Ortiz · Publicada 5 diciembre, 2017 ·
5/12/2017 de UC Berkeley


Estructuras fundamentales de un pión (izquierda) y una SIMP (derecha). Los iones están compuestos por un quark up y un antiquark down, con un gluón (g) que los mantiene unidos. Una SIMP estaría formada por un quark y un antiquark unidos por un tipo desconocido de gluón (G). Fuente: UC Berkeley.

La intensa búsqueda mundial de la materia oscura, la masa perdida del Universo, no ha encontrado hasta ahora muchas estrellas masivas oscuras ni muchas partículas masivas nuevas y extrañas que interactúan débilmente, pero una nueva candidata está ganando adeptos lentamente y apoyo de las observaciones.

Llamadas SIMP (partículas masivas que interactúan fuertemente, o en inglés ‘strongly interacting massive particles’) fueron propuestas hace tres años por el físico teórico Hitoshi Murayama (UC Berkeley). Murayama afirma que recientes observaciones de un choque múltiple galáctico podrían ser la prueba de la existencia de las SIMP y anticipa su descubrimiento en los experimentos de física de partículas del futuro.

La prueba más sólida de la existencia de la materia oscura es el movimiento de las estrellas dentro de una galaxia. Sin una concentración invisible de materia oscura, las galaxias se disgregarían. Al principio se propuso que se trataba de objetos de materia normal pero demasiado débiles para verse (estrellas fallidas llamadas enanas marrones, estrellas consumidas o agujeros negros) presentes en el halo de las galaxias, llamados MACHO (de ‘massive compact halo objects’). Pero las observaciones más recientes descartan que pueda haber una población importante de estos objetos aún por descubrir.

Otras candidatas, las partículas masivas que interactúan débilmente (WIMP, de ‘weakly interacting massive particles) tampoco han sido detectadas hasta la fecha.

Ahora se ha propuesto la existencia de las SIMP, que interactuarían fuertemente entre sí por la gravedad pero muy débilmente con la materia normal. Murayama propone que podría tratarse, por ejemplo, de una nueva combinación de quarks (los componentes fundamentales de los protones y neutrones); pero una SIMP solo contendría un quark y un antiquark. Según Murayama, la colisión de galaxias dentro del cúmulo Abell 3827 aporta pruebas de la existencia de las SIMP.

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Nubes de gas hidrógeno de alta velocidad

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Un mapa revela la ubicación de gas misterioso que se mueve rápidamente

por Amelia Ortiz · Publicada 5 diciembre, 2017 ·
5/12/2017 de ICRAR / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Un mapa del cielo completo que muestra la posición y densidad columna del gas de hidrógeno neutro que pertenece a las nubes de alta velocidad de la Vía Láctea y dos galaxias vecinas, la Gran Nube y la Pequeña Nube de Magallanes. Crédito: ICRAR.

Un científico australiano ha creado el mapa más detallado de nubes de gas de alta velocidad del Universo que existen a nuestro alrededor. El mapa cubre el cielo entero y muestra curiosas nubes de gas de hidrógeno neutro que se mueven a una velocidad diferente de la rotación normal de la Vía Láctea.

El astrónomo Dr Tobias Westmeier (The University of Western Australia) afirma que este mapa sugiere que por lo menos el 13 por ciento del cielo está cubierto por nubes de alta velocidad. “Estas nubes se están acercando o alejando de nosotros a velocidades de hasta varios cientos de kilómetros por segundo”, afirma. “Son claramente objetos independientes”.

El mapa fue compilado tomando una imagen del cielo y eliminando gas que se está desplazando al mismo ritmo que la Vía Láctea, para mostrar la posición del gas que viaja a una velocidad distinta. El resultado es el mapa de todo el cielo más sensible y de mayor resolución de nubes de alta velocidad que se haya creado. Muestra el gas con detalle espectacular, revelando filamentos, ramas y aglomeraciones dentro de las nubes nunca observados hasta ahora. “Es algo que no era realmente visible en el pasado y que nos podría proporcionar nuevos datos sobre el origen de estas nubes y las condiciones físicas en su interior”.

Se han propuesto varias hipótesis sobre la procedencia de las nubes de alta velocidad. “Conocemos con certeza el origen de una de las estelas largas de gas, llamada corriente de Magallanes, porque parece estar conectada con las Nubes de Magallanes Grande y Pequeña”, comenta el Dr. Westmeier. “Pero para el resto, su origen es desconocido”. “Sabemos que las nubes se encuentran muy cerca de la Vía Láctea, a menos de 30 000 años-luz del disco. Esto significa que o bien se trata de gas precipitándose hacia la Vía Láctea o de corrientes de gas que escapan de la propia Vía Láctea”.

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O son enanas marrones o exoplanetas gigantes

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Un nuevo giro en la resolución del misterio de los compañeros estelares

por Amelia Ortiz · Publicada 5 diciembre, 2017 ·
5/12/2017 de Caltech / Nature Astronomy


Imagen del compañero de masa planetaria VHS 1256-1257 b (abajo derecha) y de su estrella progenitora (centro). Crédito: Gauza, B. et al 2015, MNRAS, 452, 1677-1683.

Tomar una fotografía de un exoplaneta (un planeta en otro sistema solar) no es tarea fácil. La luz de la estrella progenitora del planeta supera con mucho la luz del propio planeta, lo que hace que éste sea difícil de ver. Aunque tomar la imagen de un pequeño planeta rocoso como la Tierra no es todavía posible, los investigadores han realizado avances tomando imágenes de unos 20 cuerpos planetarios gigantes. Estos objetos, conocidos como compañeros de masa planetaria, son más masivos que Júpiter, están en órbita lejos del resplandor de sus estrellas y son todavía suficientemente jóvenes para resplandecer aún con el calor de su formación, todo ello factores que los hacen más fáciles de fotografiar.

Pero queda una gran pregunta: ¿son estos compañeros de masa planetaria realmente planetas o se trata, en cambio, de estrellas “fallidas” llamadas enanas marrones? Las enanas marrones se forman del mismo modo que lo hacen las estrellas (por el colapso de nubes de gas) pero carecen de la masa necesaria para encenderse y brillar con luz estelar. Pueden encontrarse flotando en su propio espacio, o en órbita con otras enanas marrones o estrellas. Las enanas marrones más pequeñas son de tamaño parecido al de Júpiter y parecerían un planeta cuando estuviesen en órbita alrededor de una estrella.

Ahora investigadores de Caltech han atacado el misterio de un modo nuevo: han medido el ritmo de giro de tres de los compañeros de masa planetaria fotografiados y los han comparado com los ritmos de giro de enanas marrones pequeñas. Los resultados ofrecen pistas nuevas que apuntan al modo en que los compañeros pueden haberse formado.

“Las nuevas medidas de ritmos de giro sugieren que si estos cuerpos son planetas masivos situados lejos de sus estrellas, tienen propiedades que son muy similares a las de las enanas marrones más pequeñas”, comenta Heather Knutson (Caltech). Esto sugiere dos posibilidades. Una, que los compañeros de masa planetaria sean efectivamente enanas marrones. Otra, que los compañeros estudiados en esta investigación sean planetas recién formados tal como lo hacen los planetas, a partir de discos de material que giran alrededor de sus estrellas, pero que por razones todavía no comprendidas, los objetos acabaron con ritmos de giro parecidos a los de las enanas marrones. Los astrónomos planean estudios futuros de ritmos de giro para investigar mejor el asunto.

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Los púlsares cumplen 50 años

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Los púlsares cumplen 50 años

En noviembre de 1967, Jocelyn Bell y Antony Hewish detectaron una señal cósmica tan extraña que, en un primer momento, llegaron a pensar que podía tratarse de un mensaje extraterrestre. El hallazgo acabaría revelando uno de los objetos más fecundos de la astronomía moderna.

El 28 de noviembre de 1967, hace ahora 50 años, la estudiante de doctorado Jocelyn Bell detectó una extraña señal celeste entre los datos de un radiotelescopio que acababa de ayudar a construir en el Observatorio Mullard de Radioastronomía, de la Universidad de Cambridge. El aparato había sido diseñado por su director de tesis, Antony Hewish, para observar fuentes de radio mediante una nueva técnica. La señal había aparecido por primera vez el 6 de agosto de ese año, pero aquel día de noviembre Bell obtuvo la primera prueba de que se repetía con una regularidad asombrosa en intervalos de poco más de un segundo. Ningún objeto astronómico conocido parecía ser capaz de radiar de esa manera.

Los análisis posteriores revelaron que la enigmática señal consistía en una serie de pulsos de radio muy breves, procedentes de un objeto no mayor que un planeta y que se repetían cada 1,337 segundos con una altísima precisión. Tras buscar largamente dónde podía hallarse el error, y después de descartar que el fenómeno se debiese a una interferencia de origen humano (sondas espaciales, radares, transmisiones terrestres reflejadas en la luna…), Bell y Hewish llegaron a plantearse la posibilidad de que fuese un mensaje extraterrestre, razón por la que, en privado, apodaron la fuente LGM, por las iniciales en inglés de little green men, «hombrecitos verdes». Un mes después, Bell detectó otra señal de características similares en una zona distinta del cielo. Ello echaba por tierra la hipótesis alienígena y dejaba claro que se trataba de un nuevo tipo de objeto astronómico. Sin embargo, su origen seguía envuelto en misterio.

Hoy sabemos que los púlsares son estrellas de neutrones muy magnetizadas que rotan a gran velocidad. Al hacerlo, emiten un haz de radiación que puede verse cada vez que el eje magnético apunta hacia la Tierra, a lo que deben su carácter pulsante.

En 1974, Antony Hewsih compartió el premio Nobel de física por sus investigaciones pioneras en radioastronomía y «por su papel decisivo en el descubrimiento de los púlsares». En una de las decisiones más criticadas de la Academia Sueca, el galardón dejó de lado la contribución clave de Bell. Treinta años después, la astrónoma lo explicaba así en la revista Science: «Podría decirse que mi condición de estudiante y tal vez mi género fueron también mi ruina con respecto al premio Nobel […]. En aquel momento la ciencia aún se percibía como una actividad de hombres distinguidos que lideraban equipos de subalternos anónimos, los cuales cumplían órdenes y solo hacían lo que se les indicaba». Sobre la situación de sus colegas investigadoras, Bell concluía: «En el pasado ha habido excelentes astrónomas cuyas aportaciones no se han visto debidamente reconocidas. […] Espero que las mujeres más jóvenes encuentren el campo cada vez más abierto y receptivo y que sus logros sean aceptados sin reparos».

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Estrellas errantes en Magallanes

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Las estrellas errantes de las Nubes de Magallanes

por Amelia Ortiz · Publicada 1 diciembre, 2017 ·
1/12/2017 de Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Las Nubes de Magallanes sobre el Telescopio Anglo-Australiano (AAT, Observatorio de Siding Spring, Australia). Superpuesto en falso color se muestra la distribución de gas atómico en ambas galaxias enanas y el Puente de Magallanes conectando las dos. El rectángulo negro indica la región del cielo explorada en las observaciones del AAT, la ampliación muestra la posición de las “estrellas perdidas” de la SMC (identificadas como puntos brillantes en imagen en escala de grises) encontradas. Créditos: Imagen de las Nubes de Magallanes sobre el AAT: Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU). Imagen en radio mostrando el gas HI: M. Putman (Columbia, US) y Leiden/Argentine/Bonn (LAB) survey of Galactic H I (Kalberla & Haud 2015). Imagen en escala de grises: Digital Sky Survey (DSS). Composición de la imagen: Ricardo Carrera (IAC/INAF) y Ángel R. López-Sánchez (AAO/MQU).

Nuestra Galaxia, la Vía Láctea, posee dos pequeñas galaxias “satélite” a su alrededor: las Nubes de Magallanes. Solo visibles desde el Hemisferio Sur, la Pequeña y la Gran Nube de Magallanes (SMC y LMC, respectivamente, por sus siglas en inglés) parecen dos objetos aislados, pero, en realidad, ambas galaxias están unidas por una estructura de gas: el Puente de Magallanes. El material de dicho puente ha sido arrancado de las Nubes de Magallanes como consecuencia de interacciones entre ambas.

Usando el Telescopio Anglo-Australiano (AAT, Observatorio de Siding Spring, Australia), de 3,9 metros de tamaño y gestionado por el Observatorio Astronómico Australiano (AAO), un equipo internacional de astrofísicos dirigido por investigadores del IAC, ha confirmado, por primera vez, la detección de estrellas viejas en el Puente de Magallanes. Los astrofísicos usaron el instrumento 2dF en conjunción con el espectrógrafo AAOmega para conseguir datos de unas 1.500 estrellas individuales en esa región del cielo.

Las observaciones con 2dF revelaron que ciertas estrellas dentro de la región del cielo donde se halla el Puente de Magallanes se mueven de forma distinta a como lo hacen las estrellas de la Vía Láctea. No obstante, su movimiento coincide con el del Puente de Magallanes. Los datos han permitido estimar que la edad de estas “estrellas errantes” está comprendida entre los mil y los diez mil millones de años. Sin embargo, el Puente de Magallanes se formó hace unos 200 millones de años, edad mucho más joven que la de las estrellas ahora detectadas en él, por lo que en realidad esas estrellas debieron ser arrancadas de alguna de las dos galaxias (o quizás de ambas).

Los modelos dinámicos que explican la formación del Puente de Magallanes ya habían predicho que el gas debería estar acompañado por una componente estelar, pero han sido estas observaciones las que han confirmado, por primera vez, que esto es así. “Aunque existían algunos indicios de la existencia de estas estrellas, los datos obtenidos con el AAT han permitido por primera vez confirmar la existencia de estas “estrellas errantes“ mucho más viejas que el Puente de Magallanes”, comenta Ricardo Carrera (IAC).

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Pareja de agujeros negros gigantes

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Una pareja de agujeros negros gigantes se entromete en una imagen de la galaxia de Andrómeda

por Amelia Ortiz · Publicada 1 diciembre, 2017 ·
1/12/2017 de Chandra / The Astrophysical Journal


Este gráfico muestra los datos de Chandra (el recuadro) de la fuente conocida como LGGS J004527.30+413254.3 en el contexto de imágenes ópticas de Andrómeda tomadas por el telescopio espacial Hubble. Crédito: imagen en rayos X de NASA/CXC/Univ. of Washington/T.Dorn-Wallenstein et al.; imagen óptica de NASA/ESA/J. Dalcanton, et al. & R. Gendler.

Parece que ni siquiera los agujeros negros pueden resistirse a la tentación de entrometerse de forma inesperada en fotografías. Este ha sido el caso en imágenes de la cercana galaxia de Andrómeda, en las que un objeto situado al fondo se ha revelado como la que podría ser la pareja más cercana entre sí de agujeros negros supermasivos jamás observada.

Esta inusual fuente, llamada LGGS J004527.30+413254.3 (J0045+41 por abreviar) fue observada inicialmente en imágenes del óptico y rayos X de Andrómeda, también conocida como M31. Hasta hace poco, los científicos pensaban que J0045+41 era un objeto situado dentro de M31, una gran galaxia espiral ubicada relativamente cerca a una distancia de unos 2.5 millones de años-luz de la Tierra. Los nuevos datos, sin embargo, revelaron que J0045+41 se encontraba a una distancia mucho mayor, a unos 2.6 millones de años-luz de la Tierra.

Todavía más intrigante que la gran distancia a la que se halla J0045+41 es que probablemente contiene una pareja de agujeros negros gigantes en órbita muy cercana alrededor uno del otro. La masa total estimada de estos dos agujeros negros supermasivos es de 200 millones de veces la masa de nuestro Sol.

Los investigadores estiman que los dos posibles agujeros negros están en órbita uno alrededor del otro separados tan sólo por unos cientos de veces la distancia de la Tierra al Sol, es decir, menos de una centésima de año-luz. La estrella más cercana a nuestro Sol se halla a 4 años-luz. Dependiendo de la masa que tenga cada agujero negro, la pareja chocará y se fusionará en un único agujero negro en 350 años como mínimo o 360000 años como máximo.

[Fuente]