En la fusión de un cúmulo de galaxias

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Un fenómeno inesperado en la fusión de un cúmulo de galaxias

por Amelia Ortiz · Publicada 6 octubre, 2017 ·
6/10/2017 de Universiteit Leiden / Science Advances

Una galaxia (en naranja) se desplaza hacia la izquierda y deja una estela de gas. La estela parece extinguirse lentamente, pero se ilumina de nuevo cerca de la segunda galaxia, de color blanco amarillento. La mayoría de los puntos blancos de la imagen son galaxias. Crédito: Francesco de Gasperin (Universiteit Leiden).

Un equipo internacional de investigadores, dirigido por Francesco de Gasperin (Universidad de Leiden) ha observado la estela de gas de una galaxia, que se extinguía lentamente para después volver a aumentar de brillo. No está claro cuál es el origen de este rejuvenecimiento.

Los astrónomos investigaron Abell 1033. Se trata de un cúmulo de galaxias compuesto por dos cúmulos menores que están fusionándose. Notaron que una galaxia individual de uno de los cúmulos dejaba una estela de gas que viajaba hasta el otro cúmulo. Los investigadores esperaban que la estela se apagaría lentamente y acabaría desapareciendo. Para su asombro, vieron que el final de la estela de gas era más brillante que su centro.

“Esto fue totalmente inesperado”, afirma Francesco de Gasperin. “A medida que estas nubes de electrones radían su energía con el paso del tiempo, deben de perder brillo y desaparecer. En cambio, en este caso, después de más de cien millones de años, la cola de electrones brilla intensamente”.

No existe una explicación precisa para el fenómeno, todavía. Parece que la estela se hace más brillante cerca del centro del otro cúmulo de galaxias. De Gasperin comenta:”Parte de la energía liberada en la fusión puede haber sido transferida para rejuvenecer la nube de electrones”.

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Debilitamiento por nube de polvo

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El misterioso debilitamiento de la estrella de Tabby podría ser causado por polvo

por Amelia Ortiz · Publicada 5 octubre, 2017 ·
5/10/2017 de JPL / The Astrophysical Journal

Esta ilustración muestra un hipotético anillo irregular de polvo en órbita alrededor de KIC 8462852, también conocida como estrella de Boyajian o estrella de Tabby. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Uno de los objetos estelares más misteriosos puede estar por fin revelando sus secretos. Llamado KIC 8462852, también conocido como estrella de Boyajian o estrella de Tabby, el objeto ha experimentado inusuales caídas en su brillo. El telescopio espacial Kepler de NASA lo observó incluso perdiendo hasta un 20 por ciento en cuestión de días. Además, la estrella posee tendencias mucho más sutiles pero de largo plazo, incluyendo una que continua hoy en día. Nada de este comportamiento es lo que se espera de estrellas normales ligeramente más masivas que el Sol.

Un nuevo estudio en el que se han utilizado datos de las misiones Spitzer y Swift de NASA, y del observatorio belga AstroLAB IRIS, sugieren que la causa de la pérdida de brillo a largo lazo es probablemente una nube de polvo irregular que se mueve alrededor de la estrella.

Los investigadores han encontrado menos caída en la luz infrarroja de la estrella que en su luz ultravioleta. Cualquier objeto mayor que partículas de polvo debilitaría todas las longitudes de onda de la luz por igual al pasar por delante de la estrella de Tabby.

“Sospechamos que hay una nube de polvo en órbita alrededor de la estrella con un periodo orbital de aproximadamente 700 días”, concluye Huan Meg (Universidad de Arizona).

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Violenta reacción de helio en enana blanca

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Una violenta reacción de helio en la superficie de una enana blanca provoca una explosión de supernova

por Amelia Ortiz · Publicada 5 octubre, 2017 ·
5/10/2017 de Kavli IPMU / Nature

Ilustración artística de una estrella enana blanca antes de la explosión producida por el estallido de helio en su superficie. La explosión nuclear de la capa de helio de la superficie provoca ondas expansivas hacia el interior causando la fusión nuclear del carbono del centro. Crédito: Instituto de Astronomía, Universidad de Tokyo.

Un equipo internacional de astrónomos ha encontrado pruebas de una explosión de supernova que fue inicialmente provocada por una detonación de helio, según un nuevo estudio publicado esta semana en la revista Nature.

Una supernova de tipo Ia es un tipo de explosión de una estrella enana blanca que se produce en un sistema binario en el que dos estrellas están girando una alrededor de la otra. Debido a que estas supernovas brillan 5 millones de veces más que el Sol, son utilizadas en astronomía como puntos de referencia para el cálculo de distancias a objetos del espacio. Sin embargo, nadie ha sido capaz de encontrar pruebas sólidas de qué es lo que provoca estas explosiones. Además se producen sólo una vez cada 100 años en cada galaxia, lo que las hace difíciles de ver.

En esta investigación los astrónomos pretendían comprobar la hipótesis de que las supernovas de tipo Ia son resultado de una estrella enana blanca consumiendo helio de una estrella compañera. El recubrimiento extra de helio en la estrella provocaría una violenta reacción nuclear que, a su vez, haría que la estrella explotara desde el interior como supernova.

Para maximizar las posibilidades de hallar supernovas de tipo Ia recientes o nuevas, los investigadores emplean la cámara Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru que puede captar una gran área del cielo de una sola vez. “Entre las 100 supernovas que descubrimos en una sola noche, identificamos una supernova de Tipo Ia que había explotado menos de un día antes de nuestra observación. Sorprendentemente, esta supernova mostró un brillante destello el primer día, que pensamos que debía de estar relacionado con la naturaleza de la explosión. Comparando los datos de la observación con cálculos de cómo afectaría la combustión de helio al brillo y color con el paso del tiempo, descubrimos que teoría y observación estaban de acuerdo. Esta es la primera vez que alguien ha encontrado pruebas sólidas que apoyen esta teoría”, explica Keichi Maeda (Universidad de Kyoto).

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Energía oscura dinámica

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Revelan indicios de una energía oscura dinámica

por Amelia Ortiz · Publicada 4 octubre, 2017 ·
4/10/2017 de University of Portsmouth / Nature Astronomy

Las constante cosmológica (ilustrada por la línea recta amarilla) fue introducida para explicar la expansión acelerada del Universo (mostrada en forma de un cono azul en expansión) debido a la presencia de la energía oscura. Este estudio, por el contrario, sugiere que la contribución de la energía oscura a esta expansión depende del tiempo (curva gris). La incertidumbre de esta dependencia temporal se muestra también (zona sombreada azul). Fuente: UoP.

Un equipo internacional de investigadores ha revelado indicios de una energía oscura dinámica. El descubrimiento sugiere que la naturaleza de la energía oscura puede no ser la constante cosmológica introducida por Albert Einstein hace cien años. El director del trabajo, el profesor Gong-Bo Zhao explica: “Estamos emocionados de ver que las observaciones actuales permiten estudiar la dinámica de la energía oscura a este nivel y esperamos que las observaciones futuras confirmen lo que vemos hoy en día”.

Desvelar la naturaleza de la energía oscura es uno de los objetivos clave de las ciencias modernas. La propiedad física de la energía oscura viene representada por su ecuación de estado, que es la proporción entre la presión y la densidad de energía de la energía oscura. En el modelo tradicional de materia oscura fría con lambda, la energía oscura es esencialmente la constante cosmológica, es decir, la energía del vacío, con una ecuación de estado constante de valor -1. En este modelo, la energía oscura no tiene propiedades dinámicas.

En 2016 un equipo dirigido por el profesor Zhao dentro de la colaboración SDSS-III (BOSS) midió con éxito las llamadas oscilaciones acústicas bariónicas en múltiples épocas cósmicas con gran precisión. Basándose en esta medida y en un método desarrollado por el profesor Zhao para estudios de energía oscura, los investigadores han encontrado una prueba de energía oscura dinámica a un nivel de significación de 3.5 sigma. Esto sugiere que la naturaleza de la energía oscura puede que no sea la energía del vacío sino algún tipo de campo dinámico.

La dinámica de la energía oscura necesitará ser confirmada por la próxima generación de estudios astronómicos, como el rastreo del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que creará un mapa cósmico 3D en 2018.

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Pareja de agujeros negros gigantes

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Viendo doble: los científicos encuentran parejas escurridizas de agujeros negros gigantes

por Amelia Ortiz · Publicada 4 octubre, 2017 ·
4/10/2017 de Chandra / The Astrophysical Journal y Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Este gráfico muestra dos de las cinco parejas nuevas de agujeros negros supermasivos recientemente identificadas por los astrónomos utilizando una combinación de datos del observatorio de rayos X Chandra de NASA, el satélite WISE, el Gran Telescopio Binocular de Arizona y el proyecto de cartografiado de galaxias MaNGA. Créditos: rayos X de NASA/CXC/Univ. of Victoria/S.Ellison et al.; óptico de SDSS.

Un equipo de astrónomos ha recogido una gran cosecha de agujeros negros supermasivos duales en centros de galaxias. Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a entender mejor cómo crecen los agujeros negros gigantes y cómo pueden producir las señales de ondas gravitacionales más intensas del Universo.

Los nuevos datos revelan cinco parejas de agujeros negros supermasivos, cada uno conteniendo millones de veces la masa del sol. Estas parejas de agujeros negros se formaron por la colisión y fusión de dos galaxias, lo que obligó a los agujeros a acercarse uno al otro.

Antes de este estudio se conocían menos de diez pares confirmados de agujeros negros en crecimiento, que fueron descubiertos en su mayoría por casualidad en estudios de rayos X. Para llevar a cabo un estudio sistemático, los investigadores tuvieron que examinar cuidadosamente los datos de telescopios que detectan diferentes longitudes de onda de la luz.

Los datos en rayos X obtenidos con Chandra y las observaciones en el infrarrojo sugieren que las cinco parejas detectadas están enterradas entre grandes cantidades de polvo y de gas. “Nuestro trabajo muestra que combinar la selección en el infrarrojo con un seguimiento en rayos X es un modo muy efectivo de hallar estas parejas de agujeros negros”, explica Sara Ellison (Universidad de Victoria, Canadá). “Los rayos X y la radiación infrarroja son capaces de penetrar las nubes de gas y polvo que rodean estas parejas de agujeros negros, y la aguda visión de Chandra es necesaria para separarlos”.

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Freón 40 en el espacio

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ALMA y Rosetta detectan freón 40 en el espacio

por Amelia Ortiz · Publicada 3 octubre, 2017 ·
3/10/2017 de ESO / Nature Astronomy

ALMA ha descubierto el organohalogenado cloruro de metilo (freón 40) alrededor de estrellas jóvenes de IRAS 16293-2422. Estos mismos compuestos orgánicos fueron descubiertos por el instrumento de ROSINA en la sonda Rosetta de la ESA en la fina atmósfera que rodea al cometa 67P/C-G. Crédito: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); NASA/JPL-Caltech/UCLA.

Observaciones realizadas con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) y la misión Rosetta de la ESA, han revelado la presencia del organohalógeno freón 40 en el gas que hay en el entorno tanto de una estrella joven como de un cometa. En la Tierra, los organohalógenos se forman por procesos orgánicos, pero esta es la primera vez que se detectan en el espacio interestelar. Este descubrimiento sugiere que los organohalógenos pueden no ser, tal y como se había especulado, buenos marcadores de la vida, pero sí pueden ser importantes componentes del material a partir del cual se forman los planetas. Este resultado, que aparece en la revista Nature Astronomy, pone de relieve el desafío de encontrar moléculas que puedan indicar la presencia de vida más allá de la Tierra.

Utilizando datos captados por ALMA, en Chile, y por el instrumento de ROSINA de la misión Rosetta de la ESA, un equipo de astrónomos ha detectado rastros débiles del compuesto químico freón 40 (CH3Cl, también conocido como cloruro de metilo y clorometano) alrededor del sistema estelar infantil IRAS 16293-2422 -a unos 400 años luz de distancia- y del famoso cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G), en nuestro propio Sistema Solar. La nueva observación de ALMA es la primera detección de un organohalogenado en el espacio interestelar.

Los organohalógenos son halógenos, como el cloro y el flúor, enlazados con carbono y, a veces, otros elementos. En la Tierra, estos compuestos se crean por algunos procesos biológicos —en organismos que van desde los seres humanos a los hongos— así como por procesos industriales como la producción de tintes y medicamentos.

Este nuevo descubrimiento de uno de estos compuestos, el freón 40, en lugares que deben ser anteriores al origen de la vida, puede interpretarse como una decepción, ya que investigaciones anteriores habían sugerido que estas moléculas podrían indicar la presencia de vida.

“Encontrar el organohalogenado freón 40 cerca de estas estrellas jóvenes de tipo solar fue sorprendente“, afirma Edith Fayolle, investigadora del centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, en Cambridge (Massachusetts, EE.UU.) y autora principal del nuevo trabajo. “Simplemente, no predijimos su formación y nos sorprendió encontrarlo en tales concentraciones. Ahora está claro que estas moléculas se forman fácilmente en los viveros estelares, proporcionando importante información sobre la evolución química de los sistemas planetarios, incluyendo el nuestro propio“.

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Modelan agujero negro masivo

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Resuelven el misterio de la formación de los primeros agujeros negros supermasivos

por Amelia Ortiz · Publicada 29 septiembre, 2017 ·
29/9/2017 de The University of Texas / Science

Distribución de la densidad del gas alrededor de una protoestrella recién nacida. El movimiento de izquierda a derecha del gas supersónico crea la estructura de densidad comprimida, no esférica. Crédito: Shingo Hirano.

Un equipo internacional de investigadores ha empleado con éxito una simulación por supercomputadora para recrear la formación de un agujero negro masivo a partir de flujos de gas supersónico residuales del Big Bang. “Es un progreso significativo. El origen de los agujeros negros monstruosos ha sido un misterio durante mucho tiempo y ahora tenemos una solución para él”, comenta Shingo Hirano (Universidad de Texas).

Los descubrimientos recientes de agujeros negros supermasivos a 13 mil millones de años-luz de distancia, correspondiente a una época en la que el Universo tenía solo un 5 por ciento de su edad actual, presenta un problema importante para la teoría de formación y evolución de los agujeros negros. Los mecanismos físicos que forman agujeros negros y controlan su crecimiento son poco conocidos.

Algunos estudios teóricos sugieren que estos agujeros negros se formaron a partir de los restos de las primera generación de estrellas, o por el colapso gravitatorio directo de nubes de gas primordial masivas. Sin embargo, estas teorías tienen dificultades para formar agujeros negros supermasivos suficientemente rápido, o necesitan que se den condiciones muy particulares.

La nueva investigación ha identificado un proceso físico prometedor a través del cual un agujero negro masivo podría formarse suficientemente deprisa. La clave son los movimientos del gas supersónico respecto a la materia oscura. Las simulaciones mostraron que se habían formado concentraciones masivas de materia oscura cuando el Universo tenía 10o millones de años. Los flujos de gas supersónico generados por el Big Bang fueron atrapados por la materia oscura, formando densas nubes turbulentas de gas. En su interior empezaron a formarse protoestrellas, y como el gas de los alrededores proporcionaba material más que suficiente para alimentarlas, las estrellas consiguieron hacerse extremadamente grandes en un corto periodo de tiempo sin emitir mucha radiación.

En cada caso, “una vez alcanzó una masa 34 mil veces la de nuestro Sol, la estrella colapsó bajo su propia gravedad, quedando un agujero negro masivo”, explica Naoki Yoshida (Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo, Japón). “La densidad en el número de agujeros negros masivos se calcula en aproximadamente uno por cada volumen de 3 mil millones de años-luz de lado, notablemente cerca de la densidad en número de agujeros negros supermasivos observada”, explica Hirano.

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