Sondeando el Supervacío de Eridanus, la mayor estructura del Universo observable

En 2004, los astrónomos que analizaban los datos obtenidos durante el primer año de operaciones del satélite WMAP identificaron un área del firmamento con temperaturas inusualmente bajas y una extensión mayor a la esperada, ubicada en la constelación de Eridanus, a la que se denominó informalmente “Punto Frío”. Ahora, otro equipo de astrónomos ha logrado encontrar una explicación plausible para este fenómeno, al que caracterizaron como “la mayor estructura individual identificada hasta ahora por el ser humano”.

Unos 380.000 años después del Big Bang, el plasma opaco que conformaba el Universo se enfrió lo suficiente para permitir la formación de átomos neutros de hidrógeno. De esta forma, el Universo se volvió transparente a la radiación, permitiendo la libre circulación de fotones, que ya no eran dispersados por protones y electrones. Los cosmólogos llaman a ese proceso recombinación, y los primeros fotones que pudieron desplazarse libremente se han seguido propagando desde entonces, perdiendo energía a causa de la expansión del Universo. En la actualidad los detectamos como una débil radiación de microondas, observable en todas direcciones.

La física de la teoría del Big Bang predice la existencia de leves diferencias de temperatura al observar esa radiación de fondo cósmico a lo largo de todo el firmamento. Esas irregularidades son las únicas evidencias que tenemos de las estructuras existentes apenas cientos de miles de años después del nacimiento de nuestro Universo. La sonda WMAP, al igual que otras misiones como el satélite COBE y el más reciente telescopio espacial Planck, fue diseñada para crear un mapa cada vez más preciso de esas diferencias de temperatura, que los cosmólogos denominan anisotropías. Sin embargo, la detección de un área tan extensa y excepcionalmente fría resultó una sorpresa inesperada para los científicos.

En 2013, los datos obtenidos por la misión Planck confirmaron de manera independiente la existencia de esa región anómala, que sin embargo seguía sin tener una explicación convincente. Las características del Punto Frío resultaban sumamente problemáticas para el modelo cosmológico actual, ya que estadísticamente su temperatura está muy por debajo de las fluctuaciones anticipadas por nuestras teorías sobre el origen del Universo.

Esta proyección de las observaciones realizadas con altísima precisión a lo largo de todo el firmamento por el satélite Planck de la ESA permite confirmar la existencia de dos características anómalas en la radiación del fondo cósmico de microondas, ya detectadas por su antecesora, la sonda WMAP de la NASA. La primera es una asimetría en la temperatura promedio de los hemisferios celestes, divididos por la línea curva, que muestra temperaturas levemente superiores al sur de la eclíptica. La segunda es el denominado Punto Frío, una zona de temperatura notablemente inferior a sus alrededores, rodeada por el círculo, con un tamaño mucho mayor al de las predicciones teóricas. Créditos: ESA / Colaboración Planck.

Si el Punto Frío se originó a partir del Big Bang, podría ser evidencia de algún tipo de física exótica que la cosmología no es capaz de explicar. Por el contrario, si su detección se debe a una estructura ubicada entre nosotros y la radiación de fondo cósmico de microondas, estaríamos en presencia de una estructura a gran escala, algo extremadamente inusual en la distribución de la materia en nuestro Universo observable.

Recientemente, un equipo liderado por el astrónomo Istvan Szapudi, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Hawaii, reportó el descubrimiento de un vasto “supervacío” con un diámetro de 1.800 millones de años luz, donde prácticamente no hay galaxias y la densidad de la materia es muy inferior a la del espacio circundante. Al combinar las observaciones del telescopio Pan-STARRS1 (PS1) en longitudes de onda ópticas, y el satélite WISE de la NASA en longitudes de onda infrarrojas, los astrónomos estimaron la distancia y posición de cada galaxia en ese sector del firmamento. De esa forma determinaron con un alto grado de precisión la existencia de una gigantesca estructura que se interpone entre la radiación de fondo cósmico y nuestra perspectiva desde la Tierra.

Un estudio anterior había observado un área mucho menor en la dirección del Punto Frío, pero sólo pudo establecer que no había estructuras muy distantes en esa parte del firmamento. Paradójicamente, identificar grandes estructuras a poca distancia es más difícil que encontrar otras más lejanas, ya que deben mapearse porciones más grandes del cielo para detectar las estructuras cercanas.

Este supervacío se encuentra relativamente cerca, a unos 3.000 millones de años luz de nuestra galaxia, y está centrado exactamente en el mismo punto del firmamento donde se detectó el Punto Frío, en la constelación de Eridanus. Su diámetro en el cielo terrestre es de casi 10°, mientras las fluctuaciones más grandes de temperatura en la radiación de fondo cósmico suelen occurir a lo largo de escalas angulares de no más de 1°.

 Esta es la mejor imagen del Supervacío de Eridanus obtenida hasta el momento. Créditos: Proyecto Pan-STARRS / Gergő Kránicz.

Habiendo confirmado la existencia de este supervacío, los astrónomos liderados por Szapudi se abocaron a encontrar una explicación para las temperaturas extremadamente bajas del Punto Frío, y creen haber encontrado el culpable: la misteriosa energía oscura, responsable de la aceleración en la expansión del Universo detectada observacionalmente por primera vez en 1998.

Si colocamos una enorme “burbuja” de vacío, con muy poca materia, entre la radiación del fondo cósmico de microondas y un observador en la Tierra, esa radiación residual del Big Bang deberá atravesar el supervacío para llegar hasta nosotros. En términos de energía, podemos pensar en ese vacío como un plano inclinado: cuando los fotones ingresan a esa burbuja, deben perder algo de energía al escalar ese plano inclinado. Si la expansión del Universo no se estuviera acelerando a causa de la energía oscura, la estructura del supervacío no evolucionaría de forma significativa, por lo que los fotones descenderían del plano inclinado al salir de la burbuja de vacío, recuperando la totalidad de la energía que perdieron al ingresar en ella.

Sin embargo, debido a la aceleración de la expansión del Universo, el plano inclinado se estira mientras esos fotones viajan en el interior de la burbuja de vacío. Atravesar una estructura tan grande puede tomar millones de años, incluso a la velocidad de la luz; para el momento en que esos fotones emergen del otro lado de la burbuja, el plano se ha hecho menos inclinado, por lo que al descender por él, los fotones no pueden recuperar toda la energía que perdieron al ingresar en el supervacío. Esa radiación continúa su trayecto hacia el observador, ya con menos energía, y por lo tanto, con longitudes de onda más largas, que corresponden a temperaturas más bajas. Este fenómeno, denominado efecto Sachs-Wolfe integrado, es detectable a grandes escalas y podría confirmarse como la explicación definitiva para el Punto Frío, una de las anomalías más significativas encontradas hasta el momento en la radiación del fondo cósmico.

Si bien la existencia del Supervacío de Eridanus y su efecto sobre el fondo cósmico de microondas no alcanzan a explicar todas las características del Punto Frío, resulta extremadamente improbable que ambos tengan la misma ubicación en el firmamento simplemente por una coincidencia. “Serán necesarios estudios posteriores para investigar observacionalmente este supervacío y establecer de manera definitiva sus características excepcionales”, concluye el paper publicado por Szapudi y su equipo.

Los astrónomos seguirán analizándo ese colosal vacío cósmico mediante datos cada vez más precisos, provenientes del telescopio PS1 en Maui, Hawaii, y del proyecto Dark Energy Survey, una exploración del cielo en busca de energía oscura que actualmente se está llevando adelante a través de uno de los telescopios del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. 

Fuentes: Astronomia Online, MNRAS, Arxiv.org, IFA – Universidad de Hawaii

Observan la estructura del campo magnético de la galaxia espiral IC 342

Un estudio reciente basado en observaciones detalladas de IC 342, una galaxia cercana a la Vía Láctea, permitió detectar un campo magnético enroscado alrededor de su brazo espiral principal. El descubrimiento ayuda a explicar cómo se forman los brazos de las galaxias espirales, y muestra cómo el gas es canalizado hacia el núcleo de la galaxia, que probablemente alberga un agujero negro.

IC 342 se encuentra a unos 10 millones de años luz de la Tierra, y fue observada usando las antenas del radiotelescopio VLA, al suroeste de los Estados Unidos, y la antena de 100 metros de diámetro del radiotelescopio de Effelsberg, en Alemania. Los datos obtenidos por ambos observatorios fueron combinados mediante un proceso denominado interferometría para revelar las estructuras magnéticas de la galaxia.

Mosaico que combina una imagen óptica de la galaxia IC 342 con las observaciones realizadas mediante los radiotelescopios Effelsberg y VLA. Las líneas negras muestran la orientación de las líneas del campo magnético. Créditos de la imagen de radio: R. Beck, MPIfR – NRAO/AUI/NSF. Imagen de fondo: T.A. Rector, University of Alaska Anchorage – H. Schweiker, WIYN – NOAO/AURA/NSF.
Los resultados sorprendieron a los investigadores, ya que mostraron un enorme bucle magnético, trenzado en forma de hélice alrededor del brazo principal de la galaxia espiral. Esa característica, nunca antes observada en una galaxia, es lo suficientemente fuerte para afectar el flujo de gas a lo largo del brazo. El autor principal del estudio, el astrónomo alemán Rainer Beck, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, Alemania, indicó que el descubrimiento “ayuda a resolver algunas preguntas significativas sobre el proceso de formación y evolución de las galaxias”.

Los científicos consideran poco probable que los brazos de una galaxia espiral puedan formarse solamente por obra de las fuerzas gravitacionales. “Esta nueva imagen de IC 342 nos indica que los campos magnéticos galácticos también tienen un rol importante en la formación de los brazos espirales”, agregó Beck.

Las observaciones también proporcionaron indicios sobre otro aspecto de la galaxia, una región central sumamente brillante, que probablemente albergue un agujero negro, y también está produciendo nuevas estrellas de manera prolífica. Mantener semejante ritmo de formación estelar requiere alimentar la zona con un flujo constante de gas desde las regiones exteriores de la galaxia hacia el centro. El equipo liderado por Beck determinó que las líneas del campo magnético en el interior de IC 342 apuntan hacia el centro de la galaxia, con lo que podrían estar actuando como soporte para el desplazamiento de ese gas hacia el núcleo.

Emisión polarizada a gran escala en las ondas de radio provenientes de la galaxia IC 342, observada en una longitud de onda de 6 centímetros. El campo visual de la imagen es de 0,75° por 0,75°, y el diámetro angular de la galaxia, de 0,5°, es comparable al de la Luna llena en el firmamento terrestre. Las líneas negras muestran la orientación de las líneas del campo magnético. Créditos: R. Beck, MPIfR / NRAO.

La estructura magnética de IC 342 fue determinada midiendo la orientación, o polarización, de las ondas de radio emitidas por la galaxia, que resulta perpendicular a la orientación del campo magnético. Se analizaron observaciones en numerosas longitudes de onda, a fin de corregir distorsiones en la polarización causadas por el paso de las ondas de radio a través de otros campos magnéticos interestelares en su trayecto hacia la Tierra.

IC 342 se encuentra en la constelación septentrional de Camelopardalis, cerca del ecuador galáctico, por lo que está parcialmente oscurecida por nubes de polvo pertenecientes a nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. De no ser así, sería visible en el firmamento terrestre con un diámetro similar al de la Luna llena, aunque de todos modos puede ser identificada claramente usando binoculares. 

El radiotelescopio de Effelsberg posee un amplio campo visual, por lo cual pudo obtener una imagen global de la galaxia. La elevada resolución aportada por la formación de antenas del VLA, por su parte, permitió observar los detalles más sutiles. La imagen final, que muestra la estructura del campo magnético galáctico en toda su magnitud, fue producida combinando cinco imágenes del VLA, obtenidas a lo largo de 24 horas de observaciones, con 30 horas de datos aportados por Effelsberg.



Fuentes: Astronomia Online, Astronomy & Astrophysics,MPG

¿Qué pasaría si una persona cayera en un agujero negro?

abc
Recreación de un agujero negro supermasivo

En ese instante la realidad se dividiría en dos: en una de ellas la persona sería incinerada inmediatamente y en la otra se sumergiría en el agujero, totalmente ilesa  

El agujero negro es uno de los objetos cósmicos más extraños conocidos hasta ahora. Su naturaleza contiene misterios que permanecen fuera del entendimiento humano. ¿Qué sucedería si alguien cae en un agujero negro? Probablemente pensemos que acabaría aplastado, pero la realidad es mucho más compleja.

Según un artículo publicado en BBC ciencia, en el instante en el que una persona cayera en el agujero, la realidad se dividiría en dos. En una de ellas sería incinerada inmediatamente y en la otra se sumergiría en el agujero, totalmente ilesa. Y es que los agujeros negros son lugares en los que las leyes de la física que conocemos pierden sentido. 

El tiempo y el espacio

Albert Einstein demostró que la gravedad es efecto o consecuencia de la geometría curva del espacio-tiempo. Los cuerpos dentro de un campo gravitatorio siguen una trayectoria espacial curva, aun cuando en realidad pueden estar moviéndose según líneas de universo lo más «rectas» posibles a través un espacio-tiempo curvado.

Así que, debido a un objeto suficientemente denso, el espacio-tiempo puede curvarse tanto que termina conformando un agujero a través de la propia estructura de la realidad.

Una estrella grande que se quedó sin combustible puede producir el tipo de densidad necesaria para crear el agujero en cuestión. Como se dobla bajo su propio peso y explosiona hacia dentro, el espacio-tiempo se curva junto a ella. Así, el campo gravitatorio se vuelve tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de él. Y, como consecuencia, la zona en la que solía estar la estrella oscurece por completo; se vuelve un agujero negro.

El límite exterior del agujero es su horizonte de sucesos, el punto en el que la fuerza gravitatoria contrarresta precisamente los esfuerzos de la luz para escapar de ella. De ir más allá de éste, ya no habría escapatoria posible.

El horizonte de sucesos se llena de energía. Los efectos cuánticos en el borde crean corrientes de partículas calientes que se irradian en el universo. Esto se conoce como radiación de Hawking, por el físico Stephen Hawking, quien predijo el fenómeno. Con el tiempo suficiente el agujero negro irradiará toda su masa y desaparecerá.

Cuanto más se adentre en el agujero negro, más curvo se hará el espacio, hasta que, en el centro, se convertirá en infinitamente curvo. Es la particularidad del fenómeno. El espacio y el tiempo dejan de ser ideas con sentido y las leyes de la física, tal como las conocemos, ya no son aplicables.

Así que, ¿qué es lo que ocurre si accidentalmente un individuo cae en uno de estas aberraciones cósmicas? 

Dos visiones

A medida que se acelera hacia el horizonte de eventos, la persona se estiraría y contraería, como si mirara a través de una lupa gigante. Cuanto más cerca esté del horizonte más lentamente parecería avanzar, como a cámara lenta.

Al llegar al horizonte, se quedaría inmóvil, tendido en la superficie del horizonte mientras el calor, cada vez mayor, comenzaría a engullirle. Lentamente desaparecería por la interrupción del tiempo y el fuego de la radiación Hawking. Antes incluso de cruzar hacia la oscuridad del agujero negro, sería reducido a ceniza.

Desde dentro navegaría directamente hacia el destino más siniestro de la naturaleza sin ni siquiera recibir un golpe, un empujón, sin que nada le tire. Esto se debe a que está en caída libre y, por lo tanto, no hay gravedad. Algo que Einstein llamaba su «pensamiento más feliz».

Aunque si el agujero negro fuera más pequeño tendría un problema. La fuerza de gravedad sería mucho más fuerte en sus pies que en su cabeza, por lo que se estiraría como un espagueti. Pero si es un agujero grande, millones de veces mayor que el sol, las fuerzas que podrían volverle espagueti son suficientemente débiles como para ignorarlas.

De hecho, en un agujero negro suficientemente grande podría vivir el resto de su existencia de forma bastante normal. ¿Pero cuán normal sería en realidad, dado que estaría siendo absorbido a través de la ruptura de la continuidad del espacio-tiempo, arrastrado contra su voluntad, sin opción de volver atrás?

El tiempo solo avanza, nunca retrocede. Y esto no es solo una analogía. Los agujeros negros deforman el espacio y el tiempo de una forma tan extrema que dentro del horizonte de estos fenómenos ambas dimensiones intercambian papeles. En cierto sentido, es el tiempo lo que realmente tira hacia adentro. No se puede dar la vuelta y escapar del agujero, del mismo modo que no se puede regresar al pasado. 

La información no se pierde

Las leyes de la naturaleza requieren que la persona permanezca fuera del agujero negro. Esto se debe a la física cuántica exige que la información nunca se puede perder. Cada bit de información que da cuenta de su existencia tiene que permanecer en el exterior del horizonte, para que no se rompan las leyes de la física.

Pero por otro lado las leyes de la física también dictan que navegue a través del agujero sin que encontrarse con partículas calientes ni nada fuera de lo normal. De lo contrario, estaría violando el pensamiento más feliz de Einstein y su teoría de la relatividad. Así que las leyes de la física necesitan que esté a ambos lados del agujero; fuera convertido en una pila de cenizas y dentro intacto.

Sin embargo, una tercera ley dice que la información no puede ser clonada. Así que tiene que estar en dos lugares pero sólo puede haber una copia. De alguna manera, las leyes de la física nos apuntan hacia una conclusión que parece bastante absurda.

Los físicos llamaron a este enigma exasperante la paradoja de información del agujero negro. Pero por suerte, en la década de 1990 encontraron una manera de resolverlo. Leonard Susskind, profesor de física teórica de la Universidad de Stanford, Estados Unidos, se dio cuenta de que no había tal paradoja porque nadie nunca ve su clon. Además, no hay un tercer observador que pueda ver el interior y el exterior del agujero simultáneamente. Así que ninguna ley de la física se rompe.

A menos que quieras saber cuál de las dos historias es la verdadera. ¿Está realmente vivo o muerto? El gran secreto que los agujeros negros revelaron es que no existe ese concepto de realidad. Lo real depende de quién pregunte. Así, existen dos realidades. 

Polémica física

Así que volvemos a estar donde empezamos: ¿Qué ocurre cuando una persona cae en un agujero negro? ¿Se desliza al interior y vive una vida normal, gracias a una realidad que, extrañamente, depende de quien la ve? ¿O nada más llegar al horizonte de sucesos colisiona con un cortafuegos mortal?

Nadie conoce la respuesta y se ha convertido en una de las cuestiones más polémicas de la física fundamental. Si la verdadera naturaleza de la realidad yace oculta en alguna parte, el mejor lugar en el que buscarla es en un agujero negro.

 

 

Fuentes: ABC

La mejor imagen obtenida hasta ahora de una nube de polvo que pasa junto al agujero negro del centro de la galaxia

Esta composición con anotaciones muestra el movimiento de la nube de polvo G2 a medida que se acerca y, posteriormente, se aleja, del agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. La cruz marca la posición del agujero negro. (Crédito: ESO/A. Ecka)

Las mejores observaciones realizadas hasta el momento de la polvorienta nube de gas G2 confirman que, en mayo del 2014, hizo su mayor aproximación al agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea y sobrevivió a la experiencia. El nuevo resultado del Very Large Telescope de ESO muestra que el objeto no parece haberse deformado significativamente y que es muy compacto. Es más probable que se trate de una joven estrella con un núcleo masivo que todavía está acretando material. El propio agujero negro todavía no ha mostrado ningún aumento de actividad.

En el corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, hay un agujero negro supermasivo con una masa de cuatro millones de veces la de nuestro Sol. A su alrededor orbita un pequeño grupo de estrellas brillantes y, además, a lo largo de los últimos años, se ha estudiado y seguido el proceso de caída hacia el agujero negro de una enigmática nube de polvo conocida como G2. Se predijo que el punto de mayor aproximación (denominado peribothron en inglés) sería en mayo de 2014.

Debido a la potente gravedad y a las grandes fuerzas de marea existentes en esta región, se esperaba que la nube quedara destrozada y dispersa a lo largo de su órbita. Parte de este material podría alimentar al agujero negro y provocar una súbita combustión y otros eventos que harían evidente que el monstruo estaba disfrutando de una comida especial. Para estudiar estos eventos únicos, durante los últimos años numerosos equipos han utilizado grandes telescopios de todo el mundo con el fin de observar cuidadosamente la región del centro galáctico.

Durante muchos años, un equipo liderado por Andreas Eckart (Universidad de Colonia, Alemania) ha observado la región utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, incluyendo nuevas observaciones durante el período crítico de febrero a septiembre de 2014, justo antes y después del evento de máximo acercamiento de mayo de 2014. Estas nuevas observaciones encajan con las anteriores, llevadas a cabo con el telescopio Keck, instalado en Hawái.

Las imágenes donde puede verse el brillante hidrógeno, obtenidas en el rango infrarrojo, muestran que la nube era compacta tanto antes como después de su aproximación más cercana, tras pivotar alrededor del agujero negro.

Además de proporcionar imágenes muy nítidas, el instrumento SINFONI, instalado en el VLT, también divide la luz en los colores que componen el infrarrojo y, por lo tanto, permite estimar la velocidad de la nube. Antes de la máxima aproximación, se descubrió que la nube se alejaba de la Tierra a unos diez millones de kilómetros por hora y, después de pivotar alrededor del agujero negro, las medidas indicaron que se acercaba a la Tierra a unos 12 millones de kilómetros por hora.

Florian Peissker, estudiante de doctorado de la Universidad de Colonia (Alemania) que hizo gran parte de las observaciones, afirma: "Estar en el telescopio y ver los datos en tiempo real fue una experiencia fascinante". Por su parte, Mónica Valencia-S., investigadora post-doctoral, también en la Universidad de Colonia, y que entonces trabajaba en la desafiante labor de procesar los datos, añade: "Fue sorprendente ver que el resplandor de la nube de polvo permaneció compacto antes y después de la aproximación al agujero negro".

Aunque observaciones anteriores sugerían que el objeto G2 se estaba estirando, las nuevas observaciones no mostraron evidencia de que la nube hubiese sufrido grandes cambios, ni por estiramientos que pudieran apreciarse ni por un aumento de la velocidad.

Además de las observaciones llevadas a cabo con el instrumento SINFONI, el equipo también ha hecho un gran número de medidas de la polarización de la luz proveniente de la región del agujero negro supermasivo utilizando el instrumento NACO, instalado en el VLT. Estas últimas, las mejores observaciones de este tipo hechas hasta el momento, revelan que el comportamiento del material acretado hacia el agujero negro es muy estable, y — hasta ahora — no se ha visto alterado por la llegada de material de la nube G2.

La resistencia de la nube de polvo a la extrema gravedad generada por la fuerza de marea cercana al agujero negro, sugiere que, más que una nube, se trata de material que rodea a un objeto denso con un núcleo masivo. A esto se suma la falta, hasta el momento, de pruebas que indiquen que el material esté alimentando al monstruo central, lo cual generaría llamaradas y aumentaría su actividad.

Andreas Eckart resume los nuevos resultados: "hemos estudiado todos los datos recientes y, en particular, el período del año 2014 en el que se produjo la mayor aproximación al agujero negro. No podemos confirmar ningún tipo de estiramiento significativo de la fuente. Sin duda, no se comporta como una nube de polvo sin núcleo. Creemos que debe ser una estrella joven envuelta en polvo". 


Fuente: ESO

El viento de los agujeros negros puede detener la formación de estrellas

El viento de un agujero negro arrastra el gas de una galaxia

Gracias al observatorio espacial Herschel de la ESA, los astrónomos han descubierto que el viento generado por un agujero negro está barriendo la galaxia en la que se encuentra, llevándose consigo la materia prima necesaria para formar nuevas estrellas.

Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias, y son objetos extremadamente densos y compactos cuya masa puede ser millones o miles de millones de veces superior a la de nuestro Sol.

Muchos de ellos, como el que ocupa el centro de nuestra Vía Láctea, son relativamente pasivos, pero otros están destruyendo su entorno con gran voracidad. 

El viento de un agujero negro




Los agujeros negros no sólo engullen el gas que los rodea; a veces también lo expulsan en forma de potentes chorros o vientos. Los astrónomos sospechaban desde hace tiempo que estos escapes de materia podrían ser los responsables de vaciar a las galaxias de gas interestelar, y en particular de las moléculas a partir de las que se forman las nuevas estrellas.

Con el paso del tiempo estos vientos acabarían afectando a la actividad de formación de estrellas en la galaxia, pudiendo llegar a detenerla por completo.

Sin embargo, hasta la fecha no se había logrado estudiar este proceso. Los astrónomos habían detectado fuertes vientos en las inmediaciones de los agujeros negros gracias a los telescopios de rayos X, y habían descubierto escapes de gas a gran escala a través de las observaciones en el infrarrojo, pero nunca habían observado estos dos fenómenos en una misma galaxia.

Un nuevo estudio acaba de cambiar el panorama, al lograr observar los vientos a pequeña y a gran escala desencadenados por un mismo agujero negro.

La galaxia IRAS F11119+3257




“Es la primera vez que vemos un agujero negro supermasivo en acción, barriendo los depósitos de gas de su galaxia”, explica Francesco Tombesi, del Centro Goddard de la NASA y de la Universidad de Maryland, Estados Unidos, quien dirigió la investigación publicada ayer en la revista Nature.

Al combinar las observaciones realizadas por el satélite europeo Herschel en las longitudes de onda del infrarrojo con los nuevos datos en la banda de los rayos X recogidos por el satélite japonés-americano Suzaku, los astrónomos han sido capaces de comparar los vientos en las inmediaciones del agujero negro central con sus efectos a gran escala, arrastrando las reservas de gas de la galaxia IRAS F11119+3257.

Los vientos empiezan siendo locales y fuertes, con ráfagas que alcanzan el 25% de la velocidad de la luz y que son capaces de arrastrar una masa solar de gas al año.

A medida que se alejan del agujero negro central los vientos se frenan, pero consiguen empujar fuera de la galaxia una cantidad de gas equivalente a cien veces la masa de nuestro Sol.

Escape de gas de una galaxia




Esta es la primera prueba firme de que los vientos provocados por un agujero negro pueden despojar a una galaxia de gas, a través de escapes a gran escala.

Este descubrimiento refuerza la teoría de que los agujeros negros podrían llegar a detener el proceso de formación de estrellas en la galaxia en la que se encuentran.

“Herschel ha revolucionado las teorías sobre la formación de las estrellas. Estos nuevos resultados nos ayudan a comprender cómo y por qué varía la actividad de formación de estrellas en algunas galaxias, pudiendo llegar a detenerse por completo”, explica Göran Pilbratt, científico del proyecto Herschel para la ESA.

“Hemos encontrado al culpable de este gran misterio cósmico. Como muchos sospechaban, un agujero negro central puede desencadenar escapes de gas a gran escala, deteniendo la actividad de formación de estrellas”.

Sigue leyendo sobre este descubrimiento


Más información

“Wind from the black-hole accretion disk driving a molecular outflow in an active galaxy,” de F. Tombesi, et al, ha sido publicado en la edición del 26 de marzo de 2015 de la revista Nature.

Este estudio está basado en las observaciones realizadas con el instrumento PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer) del observatorio espacial Herschel de la ESA, y en los datos recogidos por la misión japonesa-estadounidense Suzaku.


Fuentes: ESA

Un cortocircuito retrasa el arranque del Gran Colisionador de Hadrones

El túnel del Gran Colisionador de Hadrones

• Un fallo el pasado sábado obliga a retrasar el arranque de la máquina
• El CERN estaba probando el colisionador, renovado con el doble de energía
• Se desconoce el origen del cortocircuito y el tiempo en que estará parado

Un cortocircuito intermitente en uno de los imanes del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ha retrasado su reinicio, según ha informado la organización, que está investigando qué ocurrió el pasado sábado, cuando se detecto el fallo.

Por el momento las colisiones de protones se han parado y el CERN estima que se podría producir un retraso para el funcionamiento completo de la máquina desde pocos días hasta varias semanas, según ha afirmado el director para Aceleradores, Frédérick Bordry.

A pesar de este fallo, la Organización Europea para la Investigación Nuclear considera, en una nota, que el impacto será "mínimo" ya que estaba previsto que 2015 se destinara a probar un renovado LHC que, tras dos años apagado, se ha preparado para iniciar su actividad con una potencia que dobla la capacidad anterior. 

Fallo en 2008

En 2008, una de las zonas cercanas -sector 4-5- al lugar en el que se ha producido el incidente ya sufrió una avería de mayor gravedad. Entonces, la máquina acababa de comenzar a funcionar cuando se produjo un fallo en la soldadura de la conexión eléctrica entre dos imanes.

Esto provocó que la temperatura de más de cien imanes se disparara en casi 100 grados. La reparación duró más de un año y el incidente provocó que el acelerador empezara a funcionar con menos energía de lo previsto, informa Sinc. 

Un colisionador más potente

En los últimos dos años, el LHC ha estado sometido a tareas de mantenimiento y se ha preparado para funcionar con casi el doble de la energía con la que trabajó sus primeros tres años, por lo que tendrá una energía de 6,5 TeV (teraelectronvoltios), informa el CERN.

Con sus 27 kilómetros, el LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Opera a una temperatura de 271ºC bajo cero y está alimentado por una corriente de 11.000 amperios.

Con el incremento de su potencia, la energía con la que colisionen las partículas será de 13 TeV -en 2012 se llegó a 8 TeV-, lo que permitirá a los físicos ampliar sus investigaciones, buscar nuevas partículas y poder comprobar sus teorías.

El LHC estará encendido durante tres años, tras lo que volverá a ser apagado para un nuevo periodo de revisión y garantizar que cumpla su periodo de vida hasta 2035.

Ya en 2012 el Gran Colisionador de Hadrones permitió obtener una nueva partícula subatómica que era compatible con el bosón de Higgs. Según se publicó en un artículo en Nature Physics en 2014, los investigadores tenían un nivel de certeza del descubrimiento de 3,8 sigma (en física de partículas el nivel de certeza estándar es cinco).


Fuentes: Rtve.es

El Gran Colisionador de Hadrones empieza nueva etapa en el CERN con el doble de energía

Un soldador trabajando con las interconexiones entre los dipolos magnéticos en el Gran Colisionador de Hadrones.CERN

• Prácticamente se ha duplicado su energía de funcionamiento
• Los físicos podrán buscar nuevas partículas y confirmar teorías
• Permitió crear una partícula subatómica en 2012 que podría ser el bosón de Higgs

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un acelerador de partículas que se encuentra en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra (Suiza), está preparado para volver a ponerse en marcha.

En los últimos dos años ha estado sometido a tareas de mantenimiento y se ha preparado para funcionar con casi el doble de la energía con la que trabajó sus primeros tres años, por lo que tendrá una energía de 6,5 TeV (teraelectronvoltios), informa el CERN.

Con sus 27 kilómetros, el LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Opera a una temperatura de -271ºC y está alimentado por una corriente de 11.000 amperios.

El Gran Acelerador de Hadrones durante la preparación para su puesta en marcha.noticias

Con el incremento de su potencia, la energía con la que colisionen las partículas será de 13 TeV -en 2012 se llegó a 8 TeV-, lo que permitirá a los físicos ampliar sus investigaciones, buscar nuevas partículas y poder comprobar sus teorías.

Ya en 2012 el Gran Colisionador de Hadrones permitió obtener una nueva partícula subatómica que era compatible con el bosón de Higgs. Según se publicó en un artículo en Nature Physics en 2014, los investigadores tenían un nivel de certeza del descubrimiento de 3,8 sigma (en física de partículas el nivel de certeza estándar es cinco).



Vídeo stop motion de los preparativos para volver a poner en funcionamiento el LHC. Vídeo: CERN

Preparación del colisionador

Para preparar el LHC para esta nueva etapa de experimentos entre otros, se han tenido que reemplazar 18 de los 1.232 dipolos magnéticos superconductores del LHC, que son los que distribuyen haces de partículas por todo el acelerador, debido al desgaste por el uso.

Más de 10.000 interconexiones eléctricas entre los imanes dipolares se han equipado con unas piezas de metal que serán la alternativa para que circule la corriente de 11.000 amperios, salvando la interconexión en caso de que haya un fallo.

Está previsto que la máquina funcione a un voltaje más alto para producir rayos más enérgicos, por lo que ha sido equipada con nuevos sistemas electrónicos resistentes a la radiación, entre otras actuaciones.

Cuando el LHC esté activado, se harán haces de partículas para chocar en los cuatro puntos de interacción a 100 metros bajo tierra, alrededor del cual se sitúan los grandes detectores del CERN llamados ALICE, ATLAS, CMS y LHCb.

Fuentes: Rtve.es

Una nueva teoría abre las puertas a la «Energía oscura»

ESA / XMM-Newton / F. Gastaldello (INAF/IASF, Milano, Italy) / CFHTLS
La imagen muestra un grupo de galaxias rodeadas de gas caliente (en rosa) y de materia oscura (en azul)

Bautizada como «Nexus», proporciona por primera vez un punto de unión entre la Física Cuántica y la Gravedad

Es la obsesión de todo físico teórico. Si preguntáramos a cualquiera de ellos cuál es el misterio más profundo de la Física, sin duda respondería dos cosas: la cuantificación de la gravedad y el llamado "Universo oscuro" (Materia oscura y Energía oscura). La razón es que, hasta ahora, nadie ha conseguido reconciliar a la gravedad con la Mecánica Cuántica, esto es, "cuantificar" la gravedad. O, en otras palabras, nadie ha podido aún descubrir la partícula "mensajera" de la unidad mínima de gravedad, algo que sí se ha conseguido para las otras tres fuerzas de la Naturaleza (Electromagnetismo, Fuerza nuclear fuerte y Fuerza nuclear débil). Y en cuanto a la Energía oscura, la fuerza que parece ser responsable de que el Universo entero se expanda cada vez más deprisa, nadie sabe aún prácticamente nada sobre ella.

Se han sugerido, eso sí, una multitud de soluciones para ambos problemas, pero a la hora de la verdad ninguna de ellas ha dado resultados satisfactorios. Por eso ha llamado tanto la atención entre la comunidad científica una nueva teoría, formulada por el investigador Stuart Marongwe, del Departamento de Física del McConnell College en Botswana y recién publicada en la revista Geometric Methods in Modern Physics. Y es que Marongwe ha conseguido armar una teoría de la Gravitación Cuántica consistente, que encaja con las observaciones y que logra, además, explicar el Universo Oscuro. 

El gravitón Nexus

La teoría ha recibido el nombre de Nexus, ya que proporciona por primera vez un punto de unión entre la Física Cuántica y la Gravedad. Y ese punto de unión se manifiesta en forma de una partícula muy especial, llamada gravitón Nexus, hecha de espacio-tiempo y que emerge de forma natural del proceso de unificación. Una característica destacable de este "gravitón Nexus" y que lo distingue del gravitón hipotético del Modelo Estandar es que no se trata de una partícula mensajera (como el fotón, el "cuanto" mínimo de luz), sino que induce a un movimiento de rotación constante a todas las partículas que estén dentro de su radio de acción.

Además, el gravitón Nexus podría ser considerado como un "glóbulo" de energía de vacío que puede fusionarse y separarse de otros glóbulos similares gracias a un proceso que recuerda mucho a la división celular. El gravitón Nexus, pues, es materia oscura por sí mismo y, además, el constituyente íntimo del espacio-tiempo. La emisión de un Nexus de baja energía por parte de otro de energía mayor resulta en la expansión del primero a medida que asume estados menos energéticos. Un proceso que se manifiesta como Energía Oscura y que tiene lugar a través del espacio-tiempo, tal y como explica la teoría.

El estudio resulta muy significativo, en el sentido de que arroja algo de luz sobre una de las cuestiones más desconocidas de la Física. La misma teoría permite, también, una descripción cuántica de los agujeros negros sin necesidad de recurrir a las singularidades inherentes a la gravedad clásica. Las soluciones que plantea el trabajo de Stuart Marongwe nos sitúan, sin duda, un paso más allá del umbral de la tan buscada nueva Física.


Fuentes: ABC.es

¿Causó la materia oscura grandes extinciones sobre la Tierra?

Puede perturbar la órbita de los cometas y calentar el núcleo de nuestro planeta desencadenando erupciones volcánicas, elevación de cordilleras, reversiones del campo magnético y cambios en el nivel del mar

  

La materia oscura y las grandes extinciones Un grupo de investigadores de la Universidad de Nueva York cree que la materia oscura podría ser el enemigo número uno de la Tierra, al ser capaz de provocar grandes extinciones masivas. 

Le atribuyen la capacidad de perturbar la órbita de los cometas hasta chocar contra nosotros y calentar el núcleo de nuestro planeta desencadenando toda una serie de catástrofes: erupciones volcánicas, elevación de cordilleras, reversiones del campo magnético y cambios en el nivel del mar. Te lo explicamos en el videoblog «Materia Oscura», sobre estas líneas. 


Fuentes: ABC.es

Imágenes de la explosión de una estrella respaldan a Einstein

NASA/ESA
Los cuatro puntos amarillos forman la Cruz de Einstein

Un equipo de astrónomos ha observado por primera vez, con el telescopio espacial Hubble de la NASA, no una sino cuatro imágenes de la explosión de una estrella lejana, una supernova, que estaba directamente detrás de un conjunto de enormes galaxias, cuya masa es tan grande que deforma el espacio-tiempo. Esto forma una lupa cósmica que crea múltiples imágenes de la supernova, un efecto predicho por la Teoría General de la Relatividad de Albert Einstein hace 100 años. Las imágenes múltiples se organizan alrededor de la galaxia elíptica en un patrón en forma de cruz llamado Cruz de Einstein.

Los científicos están entusiasmados con el hallazgo, ya que supone una especie de experimento colosal. «Podemos probar algunas de las preguntas más importantes acerca de la teoría de la relatividad de Einstein a la vez, es como matar tres pájaros de un tiro», dice Brad Tucker, de la Universidad Nacional de Australia (ANU).

Durante los últimos cincuenta años, los investigadores han tratado de dar con un fenómeno similar, que finalmente ha sido observado durante la búsqueda de galaxias distantes que lleva a cabo la Universidad de California, Berkeley.

El afortunado descubrimiento no solo permite probar la teoría de la relatividad, sino que da información sobre la fuerza de la gravedad, y la cantidad de materia oscura en el Universo. La materia oscura, al contrario de lo que ocurre con la ordinaria, la que todos conocemos, no puede ser vista directamente, pero se cree que constituye la mayor parte de la masa del Universo.

Debido a que el efecto gravitatorio del cúmulo de galaxias magnifica la supernova, que normalmente estaría demasiado lejos para ser vista, lo que se conoce como una lente gravitacional, proporciona una ventana al pasado profundo. «Es una reliquia de una época más simple, cuando el Universo todavía estaba desacelerando. Podemos utilizar eso para averiguar cómo la materia oscura y la energía oscura han influido en el Cosmos», explica Brad Tucker, de la Universidad Nacional de Australia. 

Como trenes por diferentes vías

La galaxia elíptica y su agrupación, MACS J1149.6 + 2223, se encuentran a 5.000 millones de años-luz de la Tierra, y la supernova se sitúa detrás, a 9,3 millones de años-luz de distancia. Aunque los astrónomos han descubierto docenas de cuásares y galaxias multiplicados en varias imágenes, nunca habían visto una explosión estelar resuelta de esta manera. «Fue una auténtica sorpresa», dice Patrick Kelly, de Berkeley, autor principal del estudio que aparece en la revista Science con motivo de la celebración del centenario de la teoría general de la relatividad de Einstein.

Las cuatro imágenes captadas por el Hubble de la supernova aparecieron con pocos días o semanas de diferencia. Esto es porque cada imagen toma una ruta diferente a través del laberinto de la materia oscura de la agrupación y llega en un momento distinto.

Las distintas trayectorias de la luz de la supernova son análogas a varios trenes que salen de una estación al mismo tiempo. Todos viajan a la misma velocidad y con destino a la misma ubicación, pero cada tren toma una ruta diferente y la distancia para cada uno de ellos no es la misma. Algunos trenes viajan sobre las colinas, otros a través de valles y otros rodean las montañas. Debido a que los trenes recorren pistas de diferente longitud a través de distintos terrenos, no llegan a su destino al mismo tiempo. Del mismo modo, las imágenes de la supernova no aparecen al mismo tiempo, porque parte de la luz se retrasa por viajar alrededor de curvas cerradas por la gravedad de la densa materia oscura en el cúmulo de galaxias. Otra imagen de la supernova aparecerá dentro de diez años, según los investigadores




Fuentes: ABC.es

Efemérides cientifico - 6 de Marzo

Ocurrió en un día como hoy 06 de Marzo

    1787 - Nacimiento del físico Joseph von Fraunhofer, célebre por sus investigaciones pioneras acerca del espectro solar.








    1959 - Récord de distancia en comunicaciones interplanetarias. En la Tierra se recibieron señales de radio enviadas por la sonda espacial Pioneer 4, ubicada a unos 654.000 kilómetros de distancia.

Fuentes: http://www.electronicafacil.net/efemerides-cientificas/06-03.html

Telescopios de la NASA y la ESA miden los potentes vientos de los agujeros negros

Ilustración de cómo los agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias expulsan radiación y vientos ultra rápidos hacia el exterior.NASA/JPL-Caltech

• Es la primera vez que se demuestra la existencia de estos vientos
• Se ha detectado con los telescopios NuSTAR de la NASA y XMM-Newton de la ESA
• Los vientos tienen más energía que más un billón de soles

Los telescopios NuSTAR de la NASA Y XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) han mostrado que los potentes vientos de un agujero negro surgen en todas las direcciones, un fenómeno que habían sospechado que ocurría pero difícil de demostrar.

Este descubrimiento ha dado a los astrónomos la primera oportunidad de medir la fuerza de estos vientos ultrarrápidos y demostrar que son lo suficientemente potentes como para inhibir la capacidad de la galaxia anfitriona para hacer nuevas estrellas.

"Sabemos que los agujeros negros en los centros de las galaxias pueden alimentarse de la materia, y este proceso puede producir vientos. Se cree que esto regula el crecimiento de las galaxias", ha comentado Fiona Harrison, del Instituto de Tecnología de California (Caltech) en Pasadena, California.

Harrison es investigadora principal del NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) y coautora de un nuevo libro sobre estos resultados que aparecen en la revista Science. 

El poder de los vientos

"Conociendo la velocidad, forma y tamaño de los vientos, ahora podemos averiguar lo poderosos que son, ha indicado en un comunicado la NASA.

Los agujeros negros supermasivos explotan materia en sus galaxias anfitrionas, con vientos de rayos X que viajan a hasta un tercio de la velocidad de la luz.

En el nuevo estudio, los astrónomos determinaron que PDS 456, un agujero negro muy brillante conocido como un cuásar a más de 2.000 millones de años luz de distancia, sostiene vientos que transportan más energía cada segundo de la que se emite en más un billón de soles.

"Ahora sabemos que los vientos cuásar contribuyen significativamente a la pérdida de masa de una galaxia, la expulsión de su suministro de gas, que es el combustible para la formación de estrellas", dijo el autor principal del estudio, Emanuele Nardini de la Universidad de Keele en Inglaterra.

Observación del agujero negro

NuSTAR y XMM-Newton observaron simultáneamente el agujero negro PDS 456 en cinco ocasiones, en 2013 y 2014. Los telescopios se complementan entre sí mediante la observación de diferentes partes del espectro de luz de rayos X: de baja y alta energía, respectivamente.

Anteriores observaciones del XMM-Newton habían identificado vientos del agujero negro que soplaban hacia la Tierra, pero no pudieron determinar si los vientos también se propagaban en todas direcciones.

Por otra parte, XMM-Newton detectó átomos de hierro, que son transportados por los vientos junto con otras materias, solo directamente enfrente del agujero negro, donde se bloquean los rayos X.

Los científicos combinaron datos de rayos X de alta energía de NuSTAR con las observaciones de XMM-Newton. Al hacerlo, fueron capaces de encontrarhierro disperso desde los lados, lo que demuestra que los vientos emanan del agujero negro no en un haz, sino de una forma casi esférica.

Con la forma y el alcance de los vientos conocido, los investigadores han podido determinar la fuerza de los vientos y el grado en el que pueden inhibir la formación de nuevas estrellas.


Fuentes: Rtve.es

Observan la fusión de dos estrellas que acabarán en una explosión de supernova

Parte central de la nebulosa planetaria Henize 2-428. ESO/L. Calçada

• Son dos enanas blancas más pequeñas que el Sol
• Las estrellas se acercarán y se fusionarán en 700 millones de años
• Es la pareja más masiva de este tipo encontrada hasta ahora

Dos estrellas masivas han sido identificadas en el corazón de la nebulosa planetaria Henize 2-428, donde se espera, que dentro de unos 700 millones de años se fusionen y tengan suficiente materia como para iniciar una enorme explosión de supernova.

En la investigación, cuyos resultados se publican en la revista Nature, los astrónomos han utilizado las instalaciones del Observatorio Austral Europeo (ESO), junto con telescopios instalados en las Islas Canarias, según ha informado el ESO.

Así, han descubierto una pareja de estrellas enanas blancas -restos estelares muy pequeños y extremadamente densos- muy cercanas la una a la otra y con una masa total de aproximadamente 1,8 veces la masa del Sol.

Esta es la pareja más masiva de este tipo encontrada hasta ahora y cuando estas dos estrellas se fusionen en el futuro crearán una explosión termonuclear descontrolada que acabará como una supernova de tipo Ia.

Hallazgo por sorpresa

El equipo de astrónomos, liderado por M. Santander-García (Observatorio Astronómico Nacional, IGN; Instituto de Ciencia de Materiales (CSIC), ha encontrado esta masiva pareja cuando trataban de resolver un problema diferente.

Querían averiguar cómo algunas estrellas producen nebulosas asimétricas con extrañas formas en las últimas etapas de sus vidas. Uno de los objetos que estudiaban era la inusual nebulosa planetaria conocida como Henize 2-428.

"Cuando observamos la estrella central de este objeto con el Very Large Telescope de ESO, encontramos, no una, sino dos estrellas en el corazón de esta brillante nube extrañamente torcida", afirma el coautor Henri Boffin, de ESO.

Este hallazgo apoya la teoría de que la presencia de estrellas centrales dobles puede explicar las extrañas formas de algunas de estas nebulosas. Pero lo que descubrieron después era mucho más interesante.

"Posteriores observaciones llevadas a cabo con telescopios en las Islas Canarias nos permitieron determinar la órbita de ambas estrellas y deducir tanto sus masas como la distancia que las separa. Entonces fue cuando nos llevamos la mayor sorpresa", ha indicado Romano Corradi, otro de los autores del estudio e investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, Tenerife).

Estrellas más ligeras que el Sol

Descubrieron que cada una de las estrellas tiene una masa ligeramente menor que la del Sol y que se orbitan mutuamente cada cuatro horas.

Están lo suficientemente cerca la una de la otra como para que, según la teoría de Einstein de la relatividad general, vayan acercándose cada vez más, creciendo en espiral debido a la emisión de ondas gravitacionales, antes de acabar fusionándose en una sola estrella en unos 700 millones de años.

La estrella resultante será tan masiva que nada podrá impedir que colapse sobre sí misma y, posteriormente, explote como una supernova.

"Hasta ahora, la formación de supernovas de tipo Ia por la fusión de dos enanas blancas era puramente teórica", explica David Jones, coautor del artículo que, en el momento en que se obtuvieron los datos, trabajaba como ESO Fellow. "¡Estas estrellas en Henize 2-428 son auténticas!", ha celebrado.

"Es un sistema sumamente enigmático", concluye Santander. "Tendrá repercusiones importantes para el estudio de supernovas de tipo Ia, que se utilizan para medir distancias astronómicas y fueron clave para descubrir que la expansión del universo se está acelerando debido a la energía oscura".

Fuentes: Rtve.es

VISTA descubre dos estrellas variables detrás de la nebulosa Trífida

ESO/VVV CONSORTIUM/D. MINNITI

La nebulosa Trífida es famosa por sus tres lóbulos, que se ven bien en las fotografías ópticas en el rango visible, pero el telescopio de rastreo VISTA del Observatorio Europeo Austral (ESO) la ha captado en el rango infrarrojo, y aparece mucho más débil y con aspecto fantasmal. En este extracto del sondeo efectuado en las regiones centrales de la Vía Láctea, se muestra la famosa nebulosa a la derecha del centro.

Pero en la imagen aparecen otros muchos objetos. Algunos estaban ocultos hasta ahora, como las dos estrellas Cefeidas remarcadas con círculos. Se han descubierto recientemente, y son las primeras de este tipo localizadas al otro lado de la galaxia, cerca del plano central.

Licencia : Creative Commons

Fuentes: SINC

Planck descubre que las primeras estrellas nacieron tarde

Polarización de la radiación de fondo cósmico (CMB)

Los nuevos mapas de la luz polarizada que llena todo el cielo procedente del universo temprano, obtenidos por el satélite Planck, de la ESA, han revelado que las primeras estrellas se formaron mucho más tarde de lo que creía.

La historia de nuestro universo comenzó hace 13.800 millones de años. Los científicos se esfuerzan en leerla estudiando los planetas, asteroides, cometas y otros objetos de nuestro sistema solar, y observando la luz de estrellas y galaxias lejanas, y de la materia entre ellas.

Una fuente esencial de información es la radiación de fondo cósmico de microondas, o CMB -siglas en inglés-, la luz fósil procedente de una era en que el universo era caliente y denso, apenas 380.000 años tras el big bang.

Gracias a la expansión del universo hoy en día esta luz -no visible al ojo humano, solo detectable en el rango de las microontas- llena todo el cielo.

Entre 2009 y 2013 Planck barrió el cielo para estudiar esta luz primigenia con un grado de precisión nunca logrado. Las pequeñas diferencias en la temperatura de esta radiación en distintas regiones del cielo son indicativas de variaciones de densidad en el universo en la época en que se emitió la radiación CMB, y son las semillas de las acumulaciones de materia que vemos en el presente: las estrellas y galaxias.

Los científicos de Planck han publicado los resultados del análisis de la luz fósil emitida poco después del big bang en varios trabajos científicos a lo largo de los últimos dos años, confirmando el escenario cosmológico de nuestro Universo en gran detalle.

“Pero hay más aún. La radiación de fondo contiene todavía más información sobre nuestra historia cósmica, codificada en su polarización”, explica Jan Tauber, jefe científico de Planck, de la ESA.

“Planck ha medido esta señal por primera vez a alta resolución en todo el cielo, generando los mapas hoy hechos públicos”.

Historia del Universo

La luz se polariza cuando vibra en una dirección preferente, un fenómeno que puede producirse cuando los fotones -las partículas de luz- rebotan tras chocar con otras partículas. Eso es exactamente lo que sucedió cuando se emitió la CMB, 380.000 años después del big bang.

En un principio los fotones estaban atrapados en una densa y caliente sopa de partículas que, cuando el universo tenía apenas unos segundos de edad, consistía sobre todo en electrones, protones y neutrinos. Debido a la alta densidad, los electrones y fotones chocaban con tanta frecuencia que el universo temprano estaba lleno de 'niebla'.

Poco a poco, a medida que el cosmos se expandía y enfriaba, los fotones y las demás partículas se alejaban cada vez más, y las colisiones se volvían menos frecuentes.

Esto trajo dos consecuencias: los electrones y protones pudieron finalmente combinarse y dar lugar a átomos neutros sin ser destrozados por los choques con los fotones, y los fotones pudieron viajar libremente por primera vez, sin estar inmersos en la niebla cósmica.

Fuentes: ESA

ASTROFÍSICA - Solitones y materia oscura pueden estar detrás de la formación de quásares

Galaxia formada en una simulación de ondas de materia oscura. Se aprecia que la estructura responde a un patrón de interferencias granulares complejas, con una onda masiva ubicada en el centro que puede atraer una gran cantidad de gas para formar un quasar. / Tzihong Chiueh et al.

Científicos taiwaneses, en colaboración con un investigador Ikerbasque de la Universidad del País Vasco, han llevado a cabo simulaciones que muestran como los solitones, ondas solitarias y masivas, podrían explicar el origen de los quásares. Estos son los objetos más luminosos del universo, hasta cien veces más brillantes que nuestra galaxia.

Tom Broadhurst, investigador Ikerbasque en el departamento de Física Teórica de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) ha participado junto a científicos de la Universidad Nacional de Taiwan en una investigación que reinterpreta la naturaleza de los quásares, los objetos más luminosos del universo, con una luminosidad que puede llegar a ser cien veces mayor que la de la Vía Láctea, con sus entre 200 y 400 mil millones de estrellas.

Los quásares (quasi stellar radio source , fuentes de radio casi estelares) son regiones compactas de gas caliente en el centro de galaxias masivas, rodeando un agujero negro supermasivo. Emiten su característica luminosidad a medida que las espirales de gas dentro del agujero negro se comprimen y calientan.

Las simulaciones explican cómo lo quásares, siendo objetos tan antiguos, concentran gran cantidad de materia desde sus inicios

Uno de los principales enigmas que rodean a los quásares es cómo, siendo objetos muy antiguos, concentran una gran cantidad de materia desde un primer momento; cuando se supone que las galaxias acumulan la materia gradualmente, con pequeñas cantidades iniciales.

La investigación llevada a cabo por el doctor Broadhurst y sus compañeros, publicada recientemente en Physics Review Letters, ayuda a explicar este misterio. Llevando a cabo simulaciones de la materia oscura como un condensado de Bose-Einstein (el estado más frio posible para la materia predicho por primera vez por Albert Einstein), han encontrado en este contexto que ondas solitónicas masivas pueden formar un núcleo denso dentro de cada galaxia.

Un solitón es una onda solitaria que se propaga sin deformarse y que puede alcanzar grandes masas en tamaños relativamente compactos, lo que explicaría la capacidad de los quásares para atraer y focalizar el gas necesario para ser tan luminosos, a pesar de ser objetos tan antiguos. Esta cuestión ha supuesto un auténtico quebradero de cabeza para científicos durante años.

Tom Broadhurst es doctor en Física por la Universidad de Durham (Reino Unido) y fue contratado en 2010 por Ikerbasque. Desde entonces desarrolla sus investigaciones sobre cosmología observacional, materia oscura y la formación de galaxias en la UPV/EHU.

Fuentes: SINC

Los misterios de la materia oscura

Todo lo que nos rodea, desde el planeta Tierra hasta las galaxias distantes, representa sólo el cinco por ciento del universo. El resto es o bien energía oscura o bien materia oscura.

Algunos físicos y expertos del CERN nos ayudan a entender un poco más sobre la materia oscura.


En Ginebra hace tres años, se confirmó la existencia del bosón de Higgs. Este año se esperan nuevos hallazgos con la puesta en marcha del Gran Colisionador de Hadrones que funcionará a pleno rendimiento por primera vez . Pero, los avances no sólo vendrán del gran acelerador de partículas. La Agencia Espacial Europea está construyendo un nuevo telescopio espacial llamado Euclides con el que se podrá observar el universo a gran escala. Con estos dispositivos tecnológicos los físicos y cosmólogos han encontrado que la materia normal constituye sólo el 5 por ciento de todo el universo. Y la proporción de energía oscura sigue aumentando... La investigación sigue avanzando. Y los científicos están casi seguros de que probablemente la materia oscura, podría estar integrada por algún tipo de partícula misteriosa, y que tarde o temprano terminarán por identificarla.


Fuentes: ESA

Millon y medio de segundos dedicados a la caza de la materia oscura

XMM-Newton

La materia oscura es la más abundante en el universo, y aún así sigue siendo una gran desconocida. Nunca ha sido detectada directamente, pues es por ahora invisible, y de ella solo se sabe que su fuerza de gravedad influye en el resto de objetos del universo. El telescopio espacial de rayos X de la ESA, XMM-Newton, ha anunciado que uno de sus principales retos para el próximo año será la búsqueda de esta materia con un programa de observación de casi 1.4 millones de segundos.

Son en total 16 días -muchísimo tiempo para un observatorio espacial- en que XMM-Newton apuntará a la galaxia vecina Draco, a unos 260.000 años luz de distancia. El telescopio espacial de rayos X de la ESA sigue así una intrigante pista hallada por él mismo hace unos meses, cuando captó una misteriosa señal que, según los investigadores, podría proceder de un nuevo tipo de partícula de materia oscura.

Este ambicioso nuevo objetivo indica que XMM-Newton ha superado con creces las expectativas puestas en él en su lanzamiento en diciembre de 1999. Este telescopio estudia procesos hasta hace poco desconocidos para los astrónomos, porque emiten sobre todo un tipo de radiación no detectable desde Tierra -los rayos X-. Eso ha permitido a XMM-Newton ser pionero en muchas áreas, desde el estudio de los agujeros negros al de las mayores estructuras del universo, los supercúmulos de galaxias.

Pero en su 15 cumpleaños el equipo científico de XMM-Newton, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC), de la ESA, en Villanueva de la Cañada (Madrid), prefiere mirar al futuro: "XMM-Newton todavía tiene previsto ayudar a resolver muchas preguntas abiertas, desde cómo influyen las estrellas en los planetas que las rodean y en sus posibilidades de albergar vida, o como son los cometas que nos traen información sobre el viento solar, el sistema solar primitivo y el origen de la vida en la tierra, hasta cuestiones fundamentales sobre el Universo mismo, como cuál es la naturaleza de cosmológicas, como la materia oscura”, dice la astrofísica Maria Santos-Lleo (ESAC).


El programa de búsqueda de materia oscura es uno de los seleccionados de entre las 431 solicitudes presentadas por unos 350 grupos de investigación de más de treinta países, que pedían en total casi seis veces más tiempo del disponible. Sigue habiendo por tanto una gran competencia por acceder a tiempo de observación de XMM-Newton.

El indicio de posible detección de materia oscura por parte de XMM-Newton, publicado originalmente el pasado febrero y casi simultáneamente por dos grupos distintos ha despertado gran interés en la comunidad, de ahí su seguimiento con el programa actual.

XMM-Newton detectó entonces una señal no atribuible a ningún fenómeno conocido en varios cúmulos de galaxias, en la galaxia M31 y también en el centro de nuestra propia galaxia. Una posibilidad es que esa enigmática emisión proceda de la desintegración de un tipo exótico de partícula conocida como ‘neutrino estéril’, predicha por la teoría, pero aún no detectada, y considerada candidata a formar la materia oscura.

Tal vez el veterano XMM-Newton aclare por fin el misterio.

Fuentes: ESA