Confirmado el magnetar más antiguo y más débil

1) Imagen artística del interior de un magnetar, donde se generan las líneas del campo magnético que luego emergen hacia el exterior. Crédito: NASA; 
2) Fotografía astronómica combinada en X, óptico y radio del magnetar (punto de color rosa en el centro de la imagen). Crédito: Swift, Chandra, XMM-Newton, William Herschel Telescope, Plateau de Bure.

Un estudio internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha confirmado la existencia del segundo magnetar (estrella de neutrones de campo magnético muy intenso) anómalo conocido hasta el momento. Este cuerpo celeste, denominado SGR 0418+5729, es el más antiguo y más débil de los detectados de su tipología. El hallazgo, publicado en la revista The Astrophysical Journal, aporta información que podría ayudar a comprender la evolución de las estrellas de neutrones y las explosiones de supernovas. 

La confirmación de SGR 0418+5729 como magnetar anómalo ha sido posible gracias a la observación obtenida durante tres años por los telescopios espaciales Chandra, XMM Newton, RXTE y Swift, de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la Agencia Espacial Estadounidense (NASA). “Se han necesitado las observaciones de tantos instrumentos espaciales porque para medir el campo magnético con alta precisión, se necesita obtener observaciones durante muchos años y de forma muy regular”, comenta el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Alessandro Papitto.

“Este magnetar, detectado en 2010, presenta las erupciones violentas y repentinas en altas energías típicas de un magnetar clásico pero tiene un campo magnético mucho más débil. La debilidad de su campo magnético nos ha permitido estimar la edad de este objeto en unos 550.000 años, lo que lo convierte en el más antiguo de los conocidos hasta el momento”, explica la investigadora del CSIC Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio.

Una de las hipótesis alternativas para justificar una rotación más lenta de lo esperado es la existencia de un disco de polvo alrededor del magnetar que podría estar frenando su rotación. Sin embargo, los investigadores han descartado esa posibilidad después de no haber hallado ningún rastro del disco en las observaciones con diferentes longitudes de onda. “La no detección del disco implica que este, si existe, no es lo suficientemente masivo como para modificar la rotación de la estrella, y el pequeño frenado que se observa sólo puede ser debido a un campo magnético débil”, añade la investigadora Aina Palau, también del Instituto de Ciencias del Espacio.

Magnetismo y supernovas

Los magnetares son estrellas de neutrones que poseen campos magnéticos muy intensos, unas 1.000 veces más que los radio púlsares, cuya intensidad es, a su vez, mil billones de veces mayor que la del Sol. Nacidas de las explosiones de supernovas, las estrellas de neutrones se caracterizan por rotar a gran velocidad y tener una masa un poco mayor que la del Sol pero concentrada en un radio de unos 10 kilómetros aproximadamente. Su edad se determina a partir de la velocidad de rotación ya que a medida que evolucionan van girando más lentamente.

El estudio sobre SGR 0418+5729 sugiere que las erupciones de rayos gamma podrían ser un indicio de la formación de magnetares. “Haber encontrado magnetares con campos magnéticos tan débiles indicaría que el ritmo de nacimiento de estos objetos es entre cinco y diez veces superior a lo que se creía, pero deben encontrarse escondidos en el Universo ya que se detectan solo durante dichas erupciones de alta energía, que son poco frecuentes. Ese campo magnético de gran intensidad que caracteriza a los magnetares podría entonces tener dos orígenes: ser generado en el núcleo de la estrella masiva durante la explosion de supernova, o que la estrella masiva se encuentre altamente magnetizada de su estadio previo a la ignición”, concluye Rea.

N. Rea, G. L. Israel, J. A. Pons, R. Turolla, D. Vigano, S. Zane, P. Esposito, R. Perna, A. Papitto, G. Terreran, A. Tiengo, D. Salvetti, J. M. Girart, Aina Palau, A. Possenti, M. Burgay, E. Gogus, A. Caliandro, C. Kouveliotou, D. Gotz, R. P. Mignani, E. Ratti, L. Stella. The outburst decay of the low magnetic field magnetar SGR 0418+5729. The Astrophysical Journal . DOI: arXiv:1303.5579v2

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Fuentes :  CSIC

Los cambios extraños en la señal de radio de Saturno

Representación artística de la capa de plasma de Saturno, basada en datos aportados por la sonda Cassini. La imagen muestra un anillo invisible de iones muy energéticos atrapados en el campo magnético del planeta. (Imagen: NASA/JPL/JHUAPL)

Un equipo de investigadores, que ha analizado a fondo datos suministrados por la sonda espacial Cassini de la NASA, ha descubierto una de las maneras en que la burbuja de partículas cargadas que rodea a Saturno, conocida como la magnetosfera, cambia conforme lo hacen las estaciones en ese planeta.

El hallazgo aporta una pista importante para resolver un enigma sobre la señal de radio natural de Saturno. Los resultados del nuevo estudio también podrían ayudar a los científicos a entender mejor las variaciones de la magnetosfera de la Tierra y de los Cinturones de Van Allen que rodean a nuestro mundo. Tales variaciones pueden causar problemas en infraestructuras y actividades de la civilización humana, como por ejemplo en el capítulo de la seguridad de los vuelos espaciales, o en el de la eficiencia de las comunicaciones vía satélite.

La investigación la ha llevado a cabo el equipo de Tim Kennelly, de la Universidad de Iowa en Estados Unidos.

En los datos recogidos por la Cassini de julio del 2004 a diciembre del 2011, Kennelly y sus colegas examinaron lo que se ha dado en llamar "tubos de flujo", unas estructuras compuestas de gas caliente, cargado eléctricamente, o más concretamente plasma, los cuales canalizan en su interior partículas cargadas, que acaban siendo disparadas hacia Saturno. Analizando las características y actividad de los "tubos" desde el momento en que se forman y antes de que tengan ocasión de disiparse bajo la influencia de la magnetosfera, los científicos encontraron que la presencia de esos tubos está muy correlacionada con patrones de ondas de radio en el hemisferio norte y en el sur, dependiendo de la estación.

 

Las emisiones de radio de su vecino Júpiter han sido usadas para medir con fiabilidad el período de rotación de este planeta gigante, y los científicos pensaban que las emisiones de radio de Saturno también les ayudarían a determinar con precisión el período de rotación del planeta. Para desilusión de quienes esperaban lograrlo, los patrones de las emisiones de radio de Saturno han resultado cambiar en los intervalos entre las visitas hechas por las diferentes sondas espaciales, e incluso ha habido cambios significativos dependiendo de si las emisiones de radio analizadas se originaban en el hemisferio norte o en el sur.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo entre la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana.

Para obtener más información acerca de la misión Cassini-Huygens, visite 
http://saturn.jpl.nasa.gov y la http://www.nasa.gov/cassini.


Fuentes : Jet Propulsion Laboratory

Aclarando el misterioso origen de un estallido potentísimo de rayos gamma

Se ha conseguido identificar como tal un nuevo tipo de explosión cósmica excepcionalmente potente y duradera. El hallazgo sirve de base para la teoría de que tales supernovas especiales surgen de la violenta muerte de estrellas supergigantes.

Estas explosiones crean potentes ráfagas de rayos gamma de alta energía, conocidas como estallidos de rayos gamma, pero aunque la mayoría de las ráfagas duran alrededor de un minuto, las de este nuevo tipo pueden durar varias horas.

El primer ejemplo fue encontrado por los astrónomos el día de Navidad de 2010, pero esa supernova carecía de mediciones lo bastante fiables de distancia, por lo que quedó sumida en el misterio, con dos teorías propuestas para explicar su origen que son mutuamente excluyentes.

El primer modelo propuesto implicaba a un asteroide destrozado por la gravedad de una densa estrella de neutrones en nuestra galaxia. El segundo modelo implicaba a una supernova en una galaxia a 3.500 millones de años-luz de distancia.

Un nuevo estudio realizado por el equipo de Andrew Levan, de la Universidad de Warwick en el Reino Unido, ha permitido hallar varios ejemplos más de estas explosiones cósmicas inusuales, mostrando además que la explosión del Día de Navidad tuvo lugar en una galaxia situada a una distancia mucho mayor que las estimadas por las dos teorías propuestas.

Utilizando datos del telescopio Gemini en Hawái, los científicos han calculado que esta explosión ultralarga de rayos gamma tuvo que provenir de un sitio ubicado a unos 7.000 millones años-luz de distancia de la Tierra.

Basándose en esta información, el equipo de Levan y Nial Tanvir, de la Universidad de Leicester en el Reino Unido, ha desarrollado una nueva teoría para explicar lo ocurrido.

 
Recreación artística de clases de estrellas implicadas en la generación de estallidos de rayos gamma. La estrella azul del fondo es la progenitora de una ráfaga de rayos gamma de duración estándar. Esta estrella tiene una masa de diez o más veces la masa del Sol, pero con un tamaño comparable. La estrella en primer plano es la progenitora aparente de una explosión ultralarga de rayos gamma. Tiene una masa de tal vez 20 veces la del Sol pero es hasta mil veces más grande. En ambos casos, el estallido de rayos gamma es producido por un chorro que perfora la estrella, pero en el caso del estallido de duración ultralarga el mayor tamaño de la estrella crea un chorro que dura mucho más tiempo. (Imagen: © Mark A. Garlick, para esta noticia de la Universidad de Warwick)

Los autores del nuevo estudio proponen que este tipo de explosión es causado por una supergigante, una estrella con 20 veces más masa que el Sol, y que evoluciona hasta convertirse en una estrella de la clase más brillante del universo y alcanzar un radio de hasta unos mil millones de kilómetros, o sea cerca de mil veces el del Sol.

Levan y sus colaboradores creen que las explosiones de rayos gamma de muy larga duración, como la del día de Navidad y otras dos explosiones similares, no responden a fenómenos exóticos, sino que son simplemente el fruto del enorme tamaño de las supergigantes que entran en la fase de supernova.





El panel inferior muestra los tres tipos de GRB, los estallidos de duración cortos y largos que han sido conocidos durante muchos años y la población recién descubierta de GRBs ultralargo.
 
Se cree que la mayoría de las estrellas que crean estallidos de rayos gamma son relativamente pequeñas y densas, y la explosión que golpea a la estrella destruye buena parte de ella en cuestión de segundos. En el caso de estos nuevos estallidos de muy larga duración, la explosión tarda más tiempo en propagarse a través de la estrella, por lo que la ráfaga de rayos gamma dura también mucho más.

Información adicional 



Fuentes : Andrew Levan, University of Warwick

Detectada una explosión cósmica sin precedentes

NASA. La explosión, captada por el telescopio Swift

"El violento estallido de rayos gamma alcanzó la Tierra el 27 de abril y pudo ser contemplado por observatorios de todo el mundo"

Astrónomos de todo el mundo han observado con asombro una explosión de rayos gamma (GRB, por sus siglas en inglés) sin precedentes emitida por una estrella moribunda en una galaxia situada a 3.600 millones de años luz de distancia, en la constelación de Leo, y que llegó a la Tierra el pasado 27 de abril. La erupción, que ha sido clasificada como GRB 130427A y que probablemente proviene de una estrella que se convierte en un agujero negro, impactó contra los sensores de los telescopios espaciales Fermi y Swift de la NASA y pudo ser captada por un número récord de observatorios en tierra. Produjo la luz de mayor energía jamás detectada en un evento semejante. 

 
«Hemos esperado mucho tiempo para ver un estallido de rayos gamma tan sorprendentemente brillante», afirma Julie McEnery, científica del Fermi en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt. «El GRB ha durado tanto tiempo que un número récord de telescopios en tierra pudieron atraparlo mientras que las observaciones espaciales aún estaban en curso», ha indicado.

El pasado 27 de abril, el Fermi observó un estallido de luz de alta energía en la constelación de Leo. El telescopio registró un rayo gamma con una energía de al menos 94.000 millones de electro-voltios (GeV), o unas 35.000 millones de veces la energía de la luz visible, y cerca de tres veces mayor que el récord anterior del telescopio. La emisión duró horas y permaneció detectable por el Fermi la mayor parte del día, estableciendo un nuevo récord para la emisión de rayos gamma más larga. 

Colapsadas

Posteriormente, el estallido fue detectado en longitudes de onda ópticas, infrarrojas y de radio por los observatorios terrestres. Los astrónomos localizaron rápidamente la posición de la explosión, que se produjo alrededor de 3.600 millones de años luz de distancia, lo que es relativamente cerca para eventos de este tipo.

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más luminosas del Universo. Los astrónomos creen que la mayoría se producen cuando las estrellas masivas agotan su combustible nuclear y se colapsan bajo su propio peso. A medida que el núcleo colapsa en un agujero negro, chorros de material salen disparados hacia afuera a casi la velocidad de la luz.

Estos chorros atraviesan todo el camino a través de la estrella y continúan hacia el espacio, donde interactúan con el gas previamente arrojado por la estrella y generan resplandores brillantes que se desvanecen con el tiempo. Si el estallido está lo suficientemente cerca, los astrónomos generalmente descubren una supernova en ese lugar una semana después. La nueva explosión se encuentra entre el 5% de las más cercanas, por lo que los científicos esperan ahora encontrar una supernova emergente. 

  



Fuentes : abc.es

Einstein supera la prueba más dura

ESO
Impresión artística del púlsar y su estrella compañera 

Científicos comprueban la teoría de la relatividad general como nunca antes, en una estrella de neutrones que pesa el doble que el Sol y rompe todos los récords

A Einstein no le rechistan ni las estrellas, por muy pesadas que sean. Al menos de momento. Casi cien años después de que fuera formulada, científicos han puesto a prueba la teoría de la gravedad de Einstein -la relatividad general- de una forma imposible hasta el momento, en un laboratorio cósmico único. Está formado por una estrambótica pareja, la estrella de neutrones más masiva encontrada hasta el momento y su compañera, una estrella enana blanca que gira a su alrededor. Las nuevas observaciones encajan exactamente con las predicciones de la relatividad general y son inconsistentes con algunas teorías alternativas. La investigación, llevada a cabo por un equipo internacional dirigido por el Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn (Alemania), ha merecido aparecer publicada en la revista científica Science.

Los científicos descubrieron un exótico objeto doble a 7.000 años luz de la Tierra, formado por una pequeña pero pesadísima estrella de neutrones que, desbocada, gira 25 veces por segundo sobre sí misma. Este astro es orbitado cada dos horas y media por otra estrella, una enana blanca.

El púlsar, al que los astrónomos han puesto el complicado nombre de PSR J0348+0432, es en realidad un cadáver, los restos de una explosión de supernova, dos veces más pesado que el Sol, pero con solo 20 kilómetros de diámetro. La gravedad en su superficie es más de 300.000 millones de veces más fuerte que la de la Tierra y, en su centro, cada volumen equivalente a un azucarillo cuadrado pesa más de mil millones de toneladas concentradas. Su compañera, la estrella enana blanca, solo es un poco menos exótica: es el brillante resto de una estrella mucho más ligera que ha perdido su atmósfera y se enfría lentamente.

John Antoniadis, estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn, y autor principal del artículo, estudiaba el raro sistema con el telescopio VLT (Very Large Telescope) del Observatorio Europeo Austral (ESO) cuando se dio cuenta de que el púlsar era extraordinario. «Es el doble de la masa del Sol, lo que la convierte en la estrella de neutrones más masiva conocida hasta el momento y, al mismo tiempo, en un excelente laboratorio de física fundamental», explica.

    

Teorías en competencia

Y aquí es donde comienza la parte más interesante. La teoría de la relatividad general de Einstein, que explica la gravedad como una consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo creada por la presencia de masa y energía, ha superado todas las pruebas desde que fue publicada por primera vez hace casi cien años. Pero muchos científicos creen que no puede ser la explicación definitiva, así que han concebido otras teorías que hacen predicciones diferentes a las que plantea la relatividad general y que, según dicen, se podrían demostrar en campos gravitatorios extremadamente fuertes que no pueden encontrarse en el Sistema Solar. 

 Pues bien, ahora tenían una magnífica oportunidad de quitarle la razón a Einstein y no han sido capaces. El nuevo púlsar es un objeto de gravedad verdaderamente extrema, incluso comparado con otros púlsares que han sido utilizados en pruebas de alta precisión de la relatividad general. No existe un campo de pruebas mejor. Una pareja tan cercana entre sí emite ondas gravitacionales y pierde energía. Esto hace que el periodo orbital cambie ligeramente y las predicciones de este cambio hechas por la relatividad general y otras teorías competidoras son diferentes. ¿Cuál fue el resultado? «Nuestras observaciones en radio eran tan precisas que ya hemos podido medir un cambio en el periodo orbital de 8 millonésimas de segundo por año, exactamente lo que predice la teoría de Einstein», afirma Paulo Freire, otro miembro del equipo. En efecto, una vez más, el físico alemán vuelve a ganar.




Fuentes : abc.es

El telescopio solar 'Sunrise' se prepara para un nuevo viaje a la estratosfera

           

La astrofísica moderna requiere datos más precisos de los que se pueden obtener desde la Tierra, con la atmósfera absorbiendo parte de la luz. Por esta razón, algunos de los telescopios más importantes se encuentran en el espacio. Sin embargo el proyecto Sunrise, liderado por el instituto Max Planck de Alemania, demuestra que es posible lograr los mismos objetivos a un coste menor, observando desde la estratosfera, con la mayor parte de la atmósfera debajo. Varias instituciones españolas también participan en la misión con los instrumentos IMaX e IRIS.

El primer vuelo científico del telescopio comenzó en Kiruna, Suecia, en 2009. Tras cinco días en la estratosfera a bordo de un gran globo sonda, se inició el descenso y fue recuperado en el norte de Canadá. La valiosa información científica recolectada en este primer vuelo ha dado lugar a múltiples publicaciones en el campo de la heliofísica. Está previsto que el vuelo de este año comience el 1 de junio y trancurra de forma similar al que ya tuvo lugar hace unos años.

El programa Long Duration Balloon de la NASA aporta al proyecto uno de los globos sonda más grandes del mundo: hasta un millón de metros cúbicos son necesarios para elevar las más de dos toneladas de peso del telescopio y su estructura. El telescopio de un metro de diámetro va acompañado de los instrumentos SuFI e IMaX, que observan a través del telescopio.

 

Telescopio Sunrise antes de un vuelo de pruebas en 2007. (Foto: DLR Space Administration (Alemanía))     

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) lidera la participación española en el proyecto, compuesta también por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y el grupo GACE de ciencias del espacio. El consorcio formado por estas instituciones es el encargado del instrumento IMaX, que estudiará el campo magnético del Sol.

En este segundo vuelo un nuevo instrumento español volará junto a IMaX. El proyecto Daedalus de la asociación Astroinnova aportará el instrumento IRIS (Image Recording Instrument for Sunrise) que funcionará de forma completamente autónoma durante toda la misión, y que con sus tres cámaras de alta resolución grabará en vídeo el vuelo estratosférico. El equipo de proyecto Daedalus se convertirá de esta forma en el primer grupo amateur que participará en una misión internacional de estas características.

El pasado lunes el instrumento IRIS era sometido en las instalaciones del INTA en Madrid a sus primeros test de vacío. "Dentro de la cámara del INTA el instrumento fue sometido a una presión de 0,001 atmósferas y una temperatura de 50 grados para preparar el instrumento para el vuelo" explicaba a DiCYT Fernando Ortuño, director de proyecto Daedalus, antes de partir a Suecia para la integración de IRIS en la estructura del telescopio. 


 Fuente: JHB/DICYT

El lado oculto del Universo gana terreno

El detector de partículas AMS descubre una cantidad extraordinaria de antimateria en el Cosmos, mucho mayor de lo que se pensaba


La antimateria del Universo 

El detector AMS, uno de los experimentos de física más complejos y costosos jamás enviados al espacio, ha detectado desde su posición en la Estación Espacial Internacional (ISS) que muy cerca, junto a nuestro propio planeta, existe una gran cantidad de lo que parecen ser partículas de antimateria de alta energía. En el vídeo sobre estas líneas te explicamos en que consisten estas extrañas partículas y cómo su hallazgo puede cambiar lo que sabemos sobre el Universo. 

Fuentes : ABC.es

HAWC, el mejor detector de rayos gamma en el mundo, realiza sus primeras observaciones

El detector de rayos gamma HAWC. (Foto: INAOE)


HAWC, el observatorio de rayos gamma ubicado en el estado de Puebla a 4.100 metros sobre el nivel del mar, ha obtenido ya sus primeros resultados, informó el Dr. Alberto Carramiñana Alonso, Director General del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica y responsable por parte de México de HAWC.

El grupo de científicos involucrados en este experimento de detección de partículas de alta energía logró integrar la primera imagen de la sombra de la Luna con observaciones realizadas durante varias semanas y con tan sólo el 10 por ciento de la capacidad que tendrá HAWC (acrónimo de High Altitude Water Cherenkov) cuando se concluya la instalación de los 300 detectores que lo integrarán en 2014.

Ubicado en las faldas del Volcán Sierra Negra en el Parque Nacional Pico de Orizaba, HAWC monitoreará las 24 horas del día fuentes celestes emisoras de rayos gamma y tendrá la capacidad de realizar mapeos de más del sesenta por ciento del cielo. Las ondas de radio, la luz visible y los rayos X y gamma son manifestaciones distintas de un mismo fenómeno: las ondas electromagnéticas o fotones. Los rayos gamma son los fotones de mayor energía. En particular, HAWC detecta fotones con energía de billones (millones de millones) de eV. Sólo los fenómenos más violentos del Universo, como las supernovas, los cuasares y los agujeros negros súper masivos, pueden producir este tipo de radiación.

Un método para detectar estas partículas de muy alta energía es usando la técnica Cherenkov en agua, que consiste en utilizar grandes cantidades de agua ultra pura como medio radiador y unos detectores capaces de captar señales de un par de fotones producidos en el líquido. Los rayos gamma de muy alta energía generan en la atmósfera una cascada de partículas, la cual crece hasta alcanzar un máximo a unos seis mil metros de altura y empieza a decaer al seguir avanzando dentro de la atmósfera. Las partículas de la cascada al entrar al agua emiten un tipo de luz conocida como luz Cherenkov, por el nombre de su descubridor. 

Sobre esta primera imagen tomada por HAWC, el Dr. Carramiñana Alonso comentó que se obtuvo a lo largo de varias semanas de trabajo: “Ésta es una demostración de que HAWC está funcionando. Estos resultados se están presentando ahora mismo en la reunión de la American Physical Society”.

El Dr. Carramiñana abundó: “HAWC es un detector de partículas y fotones de alta energía, denominados rayos cósmicos y rayos gamma respectivamente. Al empezar a "abrir sus ojos", HAWC puede registrar el arribo de miles de rayos cósmicos cada segundo. Una de las primeras observaciones de verificación del buen funcionamiento del experimento es obtener una imagen de la sombra de la Luna sobre este fondo de rayos cósmicos, lo cual hemos logrado. Esta demostración se hizo con la décima parte del arreglo de detectores operando tres meses. HAWC será diez veces más grande y funcionará por diez años".

Cada detector Cherenkov de agua de HAWC mide 4.5 metros de altura, tiene un diámetro de 7.3 metros, contiene agua pura y posee instrumentos especiales. El Dr. Carramiñana añadió: “En la actualidad, HAWC cuenta ya con 90 detectores, de los cuales 56 ya entraron en funcionamiento. El resto de los detectores está en proceso de instalación. Esta primera imagen fue lograda con los primeros 28 que empezaron a funcionar en septiembre de 2012”.

HAWC es un proyecto en el cual participan más de 60 científicos mexicanos y estadounidenses de instituciones como el INAOE, la UNAM, la BUAP, el CINVESTAV, las Universidades Michoacán y de Chiapas en México, así como de las universidades estadounidenses de Maryland, de California en Irvine, de California en Santa Cruz, Pennsylvania, Michigan, George Mason, New Hampshire, Utah y Nuevo México, así como del Laboratorio Nacional de los Álamos y el Nasa Goddard Space Flight Center. Numerosas tesis doctorales desarrolladas en México están relacionadas con HAWC. La colaboración mexicana que logró la sede del experimento está encabezada por el Dr. Alberto Carramiñana del INAOE e incluye a reconocidos astrofísicos y físicos de altas energías. HAWC tiene un costo estimado en poco más de diez millones de dólares. HAWC estará concluido en diciembre 2014, y operará hasta 2024. 


Fuente: GR/INAOE/DICYT

Las estrellas guardan "memoria" de su infancia en las etapas finales

Gráfico que muestra los distintos caminos evolutivos de las estrellas dependiendo de su masa. Fuente: NASA/CXC/M. Weiss

Se ha descubierto que una característica presente al inicio de la vida de las estrellas desaparece durante su etapa adulta para emerger de nuevo en las fases de estrellas de neutrones y enanas blancas
 
A lo largo de su vida, las estrellas sufren cambios en su masa, presión, composición y estructura interna para, al agotar su combustible y dependiendo de su masa inicial, dar lugar a un objeto compacto como una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro. Podría pensarse que esta agitada evolución, que incluye episodios explosivos como el de supernova en el caso de estrellas masivas, debería impedir que las estrellas conservaran al final de su vida características de sus primeras etapas. Sin embargo, un estudio realizado por Antonio Claret, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), concluye que, en cierto sentido, las estrellas tienen "recuerdos".

Esta memoria (en términos matemáticos, la función gamma) guarda relación con tres parámetros estelares: por un lado, la energía potencial de la estrella, que surge del hecho de que sea una esfera de gas autogravitante; por otro, su momento de inercia, que describe su resistencia a girar y está ligado a cómo se distribuye la masa en su interior (algo parecido al caso de una patinadora, que puede modificar su velocidad de rotación estirando o contrayendo los brazos); y, finalmente, el grado de compacidad.

"Hemos estudiado el comportamiento de gamma desde las primeras fases hasta los estadios finales de la evolución estelar y concluimos que, si bien dicha función es invariable hasta las primeras etapas de la secuencia principal, o etapa juvenil, después pierde por completo esa constancia durante la etapa adulta, varía drásticamente y puede tomar valores miles de veces mayores que al inicio de la vida de la estrella”, apunta Antonio Claret (IAA-CSIC).

Pero lo verdaderamente fascinante reside en que, tras las fases finales de la etapa adulta y los procesos violentos que se producen cuando las estrellas agotan su combustible, cuando estas alcanzan su fase de objeto compacto (sea enana blanca o estrella de neutrones) recuperan ese valor constante que presentaban en su infancia. "Es curioso que esta función se pierda para reaparecer en las fases finales. Parece comportarse como un fósil: después de virtualmente desaparecer, vuelve a escena y nos aporta información sobre el organismo original", señala Claret.

El estudio realizado por Claret, y que se difunde a través de dos artículos científicos, indaga también en las razones por las que ese valor constante desaparezca para volver a surgir al final de la vida de las estrellas. Y se halla una correlación entre la cantidad de energía que se genera en el núcleo de una estrella y las variaciones en la función gamma. "Hemos extendido también esta investigación a planetas gigantes, de entre una y cincuenta veces la masa de Júpiter, y siguen la misma pauta, con la diferencia de que permanece constante a lo largo de toda su vida porque carecen de actividad nuclear. Parece realmente ser una función universal", concluye Claret (IAA-CSIC).


ESTRELLAS DE NEUTRONES

Esta investigación ha resultado de especial interés en el caso de las estrellas de neutrones, un tipo de objetos extremadamente compactos que pueden contener una masa equivalente a la del Sol concentrada en un diámetro aproximado de catorce kilómetros.

Las estrellas de neutrones constituyen un posible final en la vida de una estrella masiva que, tras expulsar todas sus capas en una explosión de supernova, solo conserva el núcleo. Si la masa de la estrella progenitora es menor que unas veinte masas solares dará lugar a una estrella de neutrones, mientras que si supera ese límite se contraerá hasta que su densidad se vuelva infinita y produzca finalmente un agujero negro.

"El hecho de que la función gamma se recupere incluso después de una explosión de supernova resulta sorprendente", afirma Claret (IAA-CSIC). Gracias a este estudio, el investigador ha establecido un criterio de estabilidad para las estrellas de neutrones, que no solo define qué condiciones deben cumplir para conservar la estabilidad y no colapsar en un agujero negro, sino que además permitirá seleccionar, entre los modelos disponibles, cuál describe mejor la estructura interna de estos objetos. "Actualmente estamos investigando las implicaciones de dichas propiedades en el umbral de la formación de agujeros negros", adelanta.




Fuentes : Instituto de Astrofísica de Andalucía

Detectada la mayor cantidad de antimateria en el espacio

El espectrómetro AMS (arriba en el centro) sobre la Estación Espacial Internacional. (Foto: NASA)

Los primeros resultados sobre la búsqueda de materia oscura que el Espectrómetro Magnético Alfa (AMS) está efectuando desde la Estación Espacial Internacional revelan un exceso de positrones –la antipartícula del electrón– en el flujo de rayos cósmicos.

El estudio se publicará en la revista Physical Review Letters, pero el portavoz de la colaboración científica AMS, el profesor Samuel Ting, lo acaba de presentar en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

El exceso o pico de positrones hace referencia a su proporción respecto al número de electrones en determinadas franjas de energía. En concreto han aparecido 400.000 positrones con energías entre 0,5 y 350 gigalectronvoltios (GeV) entre los 25.000 millones de eventos registrados durante año y medio.

Esto representa la mayor colección de partículas de antimateria registrada hasta ahora en el espacio. La fracción de positrones se incrementa desde los 10 a los 250 GeV, y los datos no muestran variaciones significativas a lo largo del tiempo ni muestran una dirección de entrada preferente.

"Se trata de la más precisa medición del flujo de positrones de rayos cósmicos hasta la fecha”, destaca Ting, quien confía en que durante los próximos meses “AMS sea capaz de concluir si estos positrones son una señal de la materia oscura o si tienen otro origen".




Los rayos cósmicos se cargan de partículas de alta energía que permean el espacio. El exceso de antimateria en estos rayos se observó por primera vez hace dos décadas, y hasta ahora se han planteado dos hipótesis sobre su origen.

Una posibilidad, predicha por la teoría conocida como supersimetría, es que los positrones se producen cuando dos partículas de materia oscura colisionan y se aniquilan. La segunda hipótesis señala que los positrones proceden de púlsares, estrellas de neutrones distribuidas por todo el plano galáctico que emiten radiación de forma periódica.

Los datos de AMS son consistentes con el primer planteamiento, aunque tampoco descartan la segunda explicación. "Es el primer experimento para medir con un 1 % de precisión en el espacio, un nivel de exactitud que nos permitirá saber si nuestra observación de positrones actual tiene un origen en la materia oscura o un púlsar", dice Ting.

Las teorías de supersimetría también predicen un corte a altas energías por encima del rango de masas de las partículas de materia oscura, y esto aún no se ha observado. En los próximos años, AMS mejorará la precisión de la medición, y clarificará el comportamiento de la fracción de positrones a energías por encima de 250 GeV.

La materia oscura es uno de los misterios más importantes de la física actual. Representa más de un cuarto del equilibrio masa-energía del universo. Se puede observar indirectamente a través de su interacción con la materia visible, pero todavía no se ha detectado de forma directa.

Las búsquedas de materia oscura se llevan a cabo con experimentos en el espacio, como AMS, pero también en la Tierra con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN y dispositivos instalados en laboratorios subterráneos de diversas partes del mundo.

"El resultado de AMS es un gran ejemplo de la complementariedad de los experimentos en la Tierra y el espacio", comenta el director general del CERN, Rolf Heuer, quien confía en el trabajo conjunto para resolver el enigma de la materia oscura “en algún momento en los próximos pocos años".

En la colaboración AMS participa España a través del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI). 


Fuente: CERN/SINC

Observado: El Arrebato antes de la explosión

La nebulosa del Cangrejo, como otras, es el fruto de una supernova. (Foto: NASA/CXC/SAO/F. Seward et al.)

Antes de convertirse en supernova, algunas grandes estrellas sufren una especie de "miniexplosión", lanzando al espacio una buena porción de su material. Aunque varios modelos predicen este comportamiento, y las evidencias obtenidas de algunas supernovas apuntan en esta dirección, en realidad las observaciones de tales estallidos previos a las explosiones han sido muy inusuales. En una nueva investigación dirigida por Eran Ofek, del Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, se ha encontrado que un estallido tuvo lugar poco tiempo antes (sólo 40 días) de que una estrella masiva sufriera una explosión de supernova.

Este hallazgo fue bastante inesperado, pero los científicos supieron sacarle partido. La cronología de eventos y la masa del material eyectado les ayudaron a validar un modelo particular que predice este tipo de eventos previos a la explosión de supernova. El análisis estadístico demostró que no había más que un 0,1 por ciento de probabilidades de que la explosión previa y la supernova fueran acontecimientos sin relación entre ellos.

Los resultados de la investigación ayudan a clarificar la secuencia de acontecimientos que conducen a una supernova, y también proporcionan información reveladora sobre los procesos que tienen lugar en los núcleos de estrellas tan masivas a medida que avanzan hacia la etapa final de sus vidas.

La supernova estudiada, conocida como SN 2010mc, fue de Tipo II.

La estrella comenzó siendo una estrella masiva, con al menos 8 veces la masa de nuestro Sol. A medida que una estrella de esta clase envejece, la fusión nuclear interna que la mantiene en funcionamiento produce elementos cada vez más pesados, hasta que su núcleo llega ser mayormente de hierro. En este punto, el pesado núcleo se derrumba, aplasta y comprime sobre sí mismo con rapidez, y la estrella explota.

En la investigación han trabajado una veintena de científicos de Israel, Estados Unidos y el Reino Unido.

Información adicional

Fuentes : http://wis-wander.weizmann.ac.il

Los ‘estrellamotos’ desnudan el interior de las estrellas de neutrones

Ilustración de un ‘estrellamoto’ con la fractura de la corteza y la erupción de plasma al exterior. (Foto: NASA, CXC, M.Weiss)

El fenómeno conocido como ‘estrellamoto’ (starquake, en inglés) es típico de estrellas de neutrones con un enorme campo magnético, más conocidas como magnetares. Astrofísicos de la Universidad de Valencia (UV) en España han conseguido obtener los primeros modelos numéricos que explican sus oscilaciones.

Estas estrellas presentan flashes de rayos gamma de manera esporádica, que se cree relacionados con reestructuraciones del campo magnético que rompen su corteza –los ‘estrellamotos’– al liberar, en unos pocos segundos, una cantidad de energía equivalente a la emitida por el Sol en mil años.

“Los resultados de todas las oscilaciones observadas en los flashes sugieren que es necesario que el interior de las estrellas de neutrones sea superfluido, es decir, que los neutrones fluyan libremente sin ninguna fricción”, comenta Michael Gabler, coautor del trabajo.

Durante dos años, astrónomos de la UV, del Instituto Max-Plank de Astrofísica (Alemania) y de la Universidad de Salónica (Grecia) han efecturado simulaciones considerando el interior fluido, la corteza sólida y un campo magnético intenso, para descubrir bajo qué condiciones se producen las vibraciones que se observan. Las conclusiones se presentan ahora en la III Reunión Ibérica de Ondas Gravitatorias en Valencia.

El análisis de los flashes más fuertes de los ‘estrellamotos’ ha revelado oscilaciones periódicas que los expertos creen podrían estar relacionadas con diversos modos de vibración del magnetar.

“El estudio de estas vibraciones puede darnos información sobre la estructura del interior de las estrellas de neutrones y sobre el comportamiento de la materia nuclear a altas densidades, algo que no se puede hacer en los laboratorios terrestres”, apunta Gabler.

“Del mismo modo que los terremotos en la Tierra proporcionan datos sobre la estructura del interior de nuestro planeta, fenómenos similares como los ‘estrellamotos’ podrían aportar información sobre el interior de las estrellas de neutrones”, subraya otro de los autores, José Antonio Font.

Entre las fuentes astrofísicas de radiación gravitatoria más importantes se encuentran las estrellas de neutrones y los procesos catastróficos que se asocian con su creación, como las explosiones de supernova, o la emisión de erupciones de radiación gamma de alta energía asociada con la rotura de su corteza externa.

La radiación gravitatoria es la última de las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein que todavía permanece sin comprobar desde su formulación en 1915.

“Esta radiación se asocia a ondulaciones del espacio-tiempo originadas por la aceleración de grandes cantidades de materia, como las colisiones de agujeros negros, estrellas de neutrones o las explosiones de supernovas”, añade otro de los autores, Pablo Cerdá Durán.

“Y estas olas del espacio-tiempo viajan hasta la Tierra y llevan con ellas información sobre sus orígenes”, prosigue el investigador, quien advierte que la detección de esta radiación, de naturaleza y propiedades distintas a las ondas electromagnéticas, “puede provocar una revolución de nuestra comprensión del universo”. 

Fuente: Universidad de Valencia

La gravedad funciona igual en todas las zonas del universo

La galaxia de Andrómeda. (Foto: Bill Schoening, Vanessa Harvey / REU Program / NOAO / AURA / NSF)

A juzgar por los resultados de una nueva investigación, una propiedad crucial medida en galaxias enanas que son satélites de una galaxia grande y cercana, la de Andrómeda, coincide con notable exactitud con la predicción hecha por una hipótesis conocida como Dinámica Newtoniana Modificada, o MOND (acrónimo de MOdified Newtonian Dynamics), la cual postula que la gravedad no funciona igual en todas las regiones del universo. En pocas palabras, la MOND sugiere que, bajo ciertas condiciones, la ley de la gravitación de Newton resulta alterada.

La propiedad galáctica predicha que se ha medido en este estudio es la velocidad promedio de objetos, unos con respecto a otros, dentro de una galaxia.

La predicción, efectuada mediante la Dinámica Newtoniana Modificada, por el equipo de Mordehai (Moti) Milgrom, del Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, y Stacy McGaugh, de la Universidad Case Western Reserve, en Cleveland, Ohio, Estados Unidos, es la última de varias hechas a la luz de esta hipótesis y que han tenido acierto.

Los astrónomos y los físicos necesitan alguna explicación para el hecho de que las galaxias rotan más rápido que lo predicho por la ley de la gravedad, sin que sus astros salgan despedidos hacia el espacio intergaláctico.

Esa necesidad propició que diversos científicos teorizasen que hay materia "invisible" que aporta la masa extra para explicar esa anomalía. A esta materia oculta que mantiene atados a los astros de una galaxia se la llama materia oscura, y se comenzó a tener en cuenta esta posibilidad a partir de 1932, de la mano del astrónomo holandés Jan Oort.


Sin embargo, sigue sin haber evidencias directas y claras de la existencia de la materia oscura. Y además existen, a juicio de algunos científicos, cabos sueltos que podrían indicar errores.

Insatisfecho con la hipótesis de la materia oscura, Milgrom introdujo en 1983 la hipótesis de la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), que explica las aparentes anomalías vistas en la dinámica de los sistemas cósmicos, sin tener que recurrir a agregar masa extra oculta para poder explicar lo observado.

Los resultados de la nueva investigación son ciertamente intrigantes, ya que parecen poner en tela de juicio la precisión del modelo cosmológico hoy vigente del universo.

Información adicional

Fuentes:http://blog.case.edu/think/2013/02/14/mond_used_to_predict_key_property_in_andromedaas_satellites

La veloz rotación de un agujero negro encierra la historia de su galaxia

(Foto: NASA/JPL-Caltech)

Los observatorios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA han hallado, en el corazón de una galaxia espiral, un agujero negro supermasivo girando casi a la velocidad de la luz, ofreciendo nueva información sobre cómo crecen las galaxias.

Se cree que los agujeros negros supermasivos acechan desde los centros de casi todas las grandes galaxias, y los científicos consideran que la evolución de las galaxias está inextricablemente ligada a la evolución de sus agujeros negros.

Se estima que la velocidad de rotación de un agujero negro refleja la historia de su formación. En esta imagen, un agujero negro que crece de manera constante, alimentado por un flujo uniforme de material en espiral que cae sobre él, no debería girar a esas altas velocidades. La rotación veloz podría también ser el resultado de la fusión de dos agujeros negros más pequeños.

Por otro lado, un agujero negro zarandeado por pequeñas aglomeraciones de material golpeando desde todas direcciones, terminaría rotando de un modo relativamente más lento.

Estos escenarios reflejan la propia formación de la galaxia, dado que una fracción de toda la materia atraída hacia la galaxia acaba llegando al agujero negro. Por este motivo, los astrónomos están deseando medir los índices de rotación de los agujeros negros en el corazón de las galaxias.

Una forma de hacerlo es observar los rayos X emitidos por el gas caliente de un disco justo fuera del “horizonte de sucesos”, los límites que rodean a un agujero negro más allá de los cuales nada, ni siquiera la luz, puede escapar.


En particular, los átomos calientes de hierro producen una fuerte señal de rayos X en un rango de energía muy específico, desdibujado por la rotación del agujero negro. La naturaleza de este emborronamiento puede utilizarse para inferir el índice de rotación.

Utilizando esta técnica, observaciones previas han sugerido que en algunas galaxias hay agujeros negros que giran a velocidades extremadamente altas. Sin embargo, confirmar el índice de rotación ha sido muy difícil, ya que el espectro de los rayos X también puede emborronarse debido a la presencia de absorbentes nubes de gas que se encuentren cerca del disco. Hasta ahora, ha sido imposible separar ambos escenarios.

Durante cerca de 36 horas, en Julio de 2012, el satélite XMM-Newton de la ESA y el satélite de la NASA NuSTAR –Nuclear Spectroscopic Telescope Array– observaron simultáneamente la galaxia espiral NGC 1365. XMM-Newton capturó los rayos X de energía más baja, mientras que NuSTAR captó los datos de energías más altas.

Los datos combinados probaron ser la clave para descifrar el enigma. Un modelo de agujero negro girando hace una clara predicción de la proporción de rayos X de altas energías y rayos X de bajas energías. Lo mismo puede decirse para las nubes absorbentes de gas.

Pero hay que destacar que las predicciones son diferentes y los nuevos datos solo coinciden con un escenario de agujero negro en rotación.

“Podemos descartar por completo el modelo de absorción”, afirma Guido Risaliti, INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Italia), quien lideró esta investigación.

“Ahora que sabemos cómo medir índices de rotación de agujeros negros, podemos usarlos para inferir la evolución de sus galaxias anfitrionas”.

El agujero negro de NGC 1365 gira a una velocidad cercana a la de la luz. Esto sugiere que la galaxia ha crecido de manera continua a lo largo del tiempo, con un flujo constante de material cayendo al agujero negro central.

Sin embargo, los astrónomos aún no pueden descartar un único y enorme evento en el que dos galaxias y, posteriormente, sus agujeros negros, se hubieran fusionado, produciendo una súbita aceleración del agujero negro supermasivo resultante. 

Fuente: ESA

Las supernovas aceleran los protones de la radiación cósmica

(Foto: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration)

La Tierra recibe constantemente el bombardeo de partículas que golpean las capas más exteriores de la atmósfera. Esta cascada de partículas o radiación cósmica está formada mayormente por protones procedentes de la Vía Láctea que llegan a una alta velocidad y con gran energía. Un estudio internacional con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, aporta por primera vez evidencias de que estos protones son acelerados durante las explosiones de estrellas masivas agotadas: las supernovas. Los resultados aparecen publicados en la revista Science.

Trabajos anteriores habían sugerido ya que el origen de estos rayos cósmicos se encontraba en los restos de la explosión de una estrella, los denominados “remanentes de supernova”, pero la prueba definitiva era difícil de obtener debido a que estas partículas son desviadas en su camino hacia la Tierra.

Los investigadores han dado ahora con la pista definitiva tras cuatro años, de 2008 a 2012, de observaciones con el Large Area Telescope del telescopio espacial Fermi, de la NASA. En concreto, han estudiado los remanentes de supernova IC 433 y W44. Ambos están ubicados en la Vía Láctea, el primero en la constelación de Géminis, a unos 5.000 años luz de la Tierra, y el segundo en la constelación del Águila, a 10.000 años luz de distancia.

“Cuando los protones acelerados se topan con el material interestelar, producen otro tipo de partículas denominadas piones, que además son neutrales, y que a su vez se degradan y pasan a convertirse en rayos gamma. El análisis de los datos del espectro de radiación gamma nos ha permitido detectar la huella característica de la degradación de estos piones, la cual conecta inequívocamente la emisión de rayos gamma con los protones acelerados en los remanentes de supernova”, explica Daniela Hadasch, investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio.

Si el hallazgo tiene importancia es porque hay múltiples procesos en el universo que producen la emisión de rayos gamma. Cuando esta radiación es captada por un telescopio, es complicado distinguir si ha sido causada por protones o electrones de alta energía.

Los investigadores esperan ahora determinar cómo se produce exactamente esa aceleración de la radiación cósmica en los restos de las supernovas y cuál es la energía que pueden alcanzar estas partículas. 

Fuente. CSIC

La exótica meteorología de una enana marrón

Esta ilustración artística muestra la atmósfera de una enana marrón llamada 2MASSJ22282889-431026, que fue observada simultáneamente por Spitzer de la NASA y los telescopios Hubble espacio. Los resultados fueron inesperados, capas reveladoras de desplazamiento de material como se indica en el diagrama. Por ejemplo, el parche grande y brillante en la capa exterior se ha desplazado a la derecha en la capa interna. Las observaciones indican que esta enana marrón - una bola de gas que "no" para convertirse en una estrella - se caracteriza por impulsadas por el viento, tamaño de planetas nubes. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech

Usando los telescopios espaciales Spitzer y Hubble de la NASA, unos astrónomos han sondeado la tormentosa atmósfera de una enana marrón, creando el más detallado "mapa climático" para esta clase de objetos, que no son estrellas, pero que resulta difícil calificar de planetas, al menos en algunos aspectos.

Las enanas marrones se forman a partir de la condensación de gas, tal como lo hacen las estrellas, pero carecen de la masa suficiente para fusionar átomos de hidrógeno y producir energía. Estos objetos, que algunos llaman estrellas fallidas, se parecen a los planetas gigantes gaseosos, pero debido a su mayor masa tienen características especiales.

El equipo de Daniel Apai, Esther Buenzli y Adam Showman, de la Universidad de Arizona en Estados Unidos, y Mark Marley de la NASA, apuntaron simultáneamente el Hubble y el Spitzer hacia una enana marrón con el largo nombre de 2MASSJ22282889-431026. Constataron que su luminosidad varía con el paso del tiempo. Su brillo aumenta y disminuye cada 90 minutos mientras gira. Pero lo más sorprendente es que el equipo también descubrió que ese ciclo de cambio en el brillo no era el mismo en todas las longitudes de onda.

Estas variaciones delatan la presencia de diferentes capas de material que giran alrededor de la enana marrón conformando masas de nubes tormentosas tan grandes como la Tierra misma, impulsadas por vientos feroces.


El Spitzer y el Hubble ven diferentes capas atmosféricas de ese extraño mundo debido a que ciertas longitudes de onda infrarrojas son bloqueadas por los vapores de agua y metano a una gran altitud, mientras que otras longitudes de onda infrarrojas emergen de capas más profundas.

A diferencia de las nubes de agua de la Tierra o las nubes de amoníaco de Júpiter, las nubes en las enanas marrones conocidas suelen estar compuestas de granos calientes de arena, gotas de hierro líquido y otros compuestos exóticos.

A pesar de que las enanas marrones son frías en comparación con las estrellas propiamente dichas, sus temperaturas a menudo resultan muy tórridas si tomamos como referencia a los planetas gigantes gaseosos de nuestro sistema solar e incluso a la Tierra.

La temperatura de 2MASSJ22282889-431026 está aproximadamente entre los 600 y los 700 grados centígrados (de 1.100 a 1.300 grados Fahrenheit).

El análisis de las nubes tormentosas de esa enana marrón sugiere que son algo así como versiones gigantes de la Gran Mancha Roja de Júpiter, una tempestad colosal que lleva activa desde hace dos o tres siglos.

Información adicional

Fuentes : http://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?release=2013-013

Calculan la abundancia de estrellas en el universo

Este mapa muestra la ubicación de las 150 blazars (puntos verdes) utilizados en el estudio EBL. El mapa de fondo muestra el cielo y fue construido a partir de cuatro años de los rayos gamma con energías superiores a 10 mil millones de electronvoltios (GeV) detectados por Fermi. El plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea corre por el centro de la trama. El instrumento Fermi LAT es el primero en detectar más de 500 fuentes en este rango de energía.(Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration)

Usando los datos del Telescopio Espacial Fermi de rayos Gamma de la NASA, unos astrónomos han realizado la medición más precisa hasta ahora de la luz de las estrellas en el universo, y la han utilizado para determinar la cantidad total de luz de todas las estrellas que alguna vez brillaron, y la abundancia de éstas en el universo.

La luz de las bandas visible y ultravioleta emitida por las estrellas sigue viajando por todo el universo, incluso después de que dejen de brillar, y este flujo crea un campo de radiación fósil que los astrónomos pueden explorar usando los rayos gamma de fuentes distantes.

Los rayos gamma son la forma más energética de la luz. Desde el lanzamiento del Fermi en 2008, su telescopio LAT observa todo el cielo en rayos gamma de alta energía cada tres horas, creando el mapa más detallado que existe del universo a estas energías.

Fermi mide la cantidad de absorción de rayos gamma en el espectro blazar producido por la luz estelar ultravioleta y visible en tres épocas diferentes de la historia del universo. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center)

La suma total de la luz de las estrellas en el cosmos es conocida por los astrónomos como la luz del fondo extragaláctico (EBL). Para los rayos gamma, la EBL funciona como una especie de niebla cósmica.

El equipo de Marco Ajello, del Instituto Kavli para la Cosmología y la Astrofísica de Partículas en la Universidad de Stanford en California y el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de California en Berkeley, investigó la EBL mediante el estudio de los rayos gamma de 150 blazares. Un blazar es, a grandes rasgos, un núcleo galáctico activo (por tener un agujero negro masivo tragando materia en su centro), visto desde uno de sus polos y que muestra variaciones rápidas en su potencia de salida de radiación en intervalos cortos de tiempo. A medida que la materia cae hacia el agujero negro supermasivo de la galaxia, parte de ella es catapultada hacia el exterior a casi la velocidad de la luz, en forma de chorros apuntando en direcciones opuestas. Cuando uno de los chorros se dirige en dirección a la Tierra, la galaxia aparece especialmente brillante y se la clasifica como un blazar.

En esta ilustración se coloca las mediciones de Fermi en perspectiva con otras características bien conocidas de la historia cósmica. La formación estelar alcanzó su punto máximo cuando el universo tenía unos 3 mil millones de años y ha ido declinando desde entonces. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center)

Los rayos gamma producidos en los chorros del blazar viajan a través de miles de millones de años-luz hasta la Tierra. Durante su viaje, los rayos gamma atraviesan una creciente niebla de luz visible y ultravioleta emitida por las estrellas que se formaron a lo largo de la historia del universo.

Ocasionalmente, un rayo gamma choca con esa luz estelar y se transforma en un par de partículas: un electrón y su homólogo de antimateria, un positrón. Una vez que esto ocurre, ese rayo gamma se pierde, y el haz se debilita un poco. El proceso amortigua la señal de rayos gamma de un modo bastante similar a cómo una niebla atenúa la luz de un faro distante.

Estudiando los blazares cercanos, los científicos han determinado qué cantidad de rayos gamma debería ser emitida en diferentes energías. Los blazares más distantes muestran menos rayos gamma a energías más altas, especialmente por encima de los 25 GeV, como consecuencia de la absorción por la niebla cósmica.

Los blazares más alejados pierden casi todos sus rayos gamma de alta energía.

Teniendo en cuenta esto y otros factores, al equipo de investigación le ha sido posible estimar que la densidad estelar promedio en el cosmos equivale a una distancia promedio entre estrellas de unos 4.150 años-luz. Es una distancia mucho mayor que la típica dentro de una galaxia, pero hay que tener en cuenta que la estimación se refiere al universo entero; hay mucho espacio sin estrellas en el vacío intergaláctico.

Información adicional

Fuentes . http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/cosmic-fog.html

Un nuevo estudio no encuentra el “núcleo” de materia oscura de Abell 520

Distribución y cantidad de materia oscura en Abell 520. La imagen superior fue obtenida por el equipo de Douglas Clowe; la inferior, por el equipo de James Jee. Crédito: NASA, ESA, y D. Clowe; NASA, ESA, y J. Jee.

Ahora lo ves… ahora no. Douglas Clowe de la Universidad de Ohio en Athens (Ohio), informa que nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble no encuentran un cúmulo de materia oscura inusualmente denso en el Universo sobre el que otro equipo de Hubble informó a principios de año.

La región de interés se encuentra en el centro de una colisión entre los cúmulos de galaxias masivos de Abell 520, ubicado a 2.400 millones de años-luz de distancia. “El resultado anterior representaba un misterio. Sin embargo, en nuestras observaciones no vimos nada sorprendente en el núcleo”, dijo Clowe. “Nuestras mediciones concuerdan completamente con la forma en que esperaríamos que se comportase la materia oscura”.

Dado que la materia oscura no es visible, su presencia y distribución es encontrada indirectamente a través de sus efectos gravitatorios. La gravedad tanto de la materia oscura como de la luminosa curva el espacio, ‘doblando’ y distorsionando la luz proveniente de las galaxias y cúmulos tras ella, actuando como una lupa gigante. Los astrónomos pueden usar este efecto, llamado lente gravitatorio, para inferir la presencia de materia oscura en los cúmulos de galaxias masivos. Ambos equipos usaron esta técnica para trazar un mapa de la materia oscura del cúmulo en fusión.

Clowe está animando a otros científicos a estudiar los datos del Hubble y realizar sus propios análisis sobre el cúmulo.

Fuente: HubbleSite

Herschel y Keck realizan un censo del Universo invisible

(Foto: ESA–C. Carreau/C. Casey (University of Hawai'i); COSMOS field: ESA/Herschel/SPIRE/HerMES Key Programme; Hubble images: NASA, ESA)

Al combinar el poder de observación del telescopio espacial Herschel de la ESA con el del observatorio Keck de Hawái, los astrónomos han caracterizado cientos de nuevas galaxias con brotes estelares, descubriendo tasas de formación de estrellas extraordinariamente altas a lo largo de la historia del Universo.

Las galaxias con brotes estelares son capaces de formar el equivalente a cientos de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, a través de un proceso breve pero extremadamente intenso.

Como referencia, nuestra propia Galaxia, la Vía Láctea, produce tan sólo el equivalente a una masa solar al año.

Las galaxias con brotes estelares emiten tanta luz que deberían brillar cientos o miles de veces más que nuestra Galaxia, pero el gas que alimenta a sus estrellas también contiene una gran cantidad de polvo, producto de la frenética formación de nuevos astros.

El polvo interestelar absorbe la mayor parte de la radiación emitida en la banda de la luz visible, lo que provoca que muchas de estas galaxias pasen completamente desapercibidas en esta región del espectro electromagnético.

Sin embargo, las jóvenes estrellas calientan lentamente el polvo que las rodea, que vuelve a emitir toda esta energía en las longitudes de onda del infrarrojo lejano.

Gracias al telescopio espacial en la banda del infrarrojo de la ESA, Herschel, los astrónomos fueron capaces de determinar el brillo y la temperatura de miles de galaxias con un alto contenido de polvo interestelar. A partir de estos datos, pudieron calcular la tasa de formación de estrellas en su interior.

“Las galaxias con brotes estelares son las más brillantes del cosmos, y suponen una importante contribución a la tasa total de formación de estrellas en el Universo, lo que hace que sea importante estudiarlas en detalle y comprender sus propiedades”, explica Caitlin Casey, de la Universidad de Hawái, autora principal del artículo que presenta estos resultados en el Astrophysical Journal.

“Algunas de las galaxias descubiertas en este nuevo censo presentan una tasa de formación de estrellas equivalente al nacimiento de varios miles de estrellas con la masa de nuestro Sol cada año, lo que las convierte en algunos de los objetos más brillantes en la banda del infrarrojo descubiertos hasta la fecha”.

Para poder poner en contexto estos hallazgos y comprender cómo ha variado la tasa de formación de estrellas a lo largo de los 13.700 millones de años de historia del Universo, era necesario determinar a qué distancia se encontraban estas galaxias.

Con Herschel marcando el camino, el equipo de Casey utilizó los espectrómetros instalados en los telescopios gemelos de 10 metros de diámetro del Observatorio W. M. Keck, en la cima del volcán Mauna Kea de Hawái, para determinar el corrimiento al rojo de 767 galaxias con brotes estelares.

El corrimiento al rojo es una medida de cuánto tiempo ha estado viajando la luz de un objeto a través del Universo, lo que permite determinar en qué momento de la historia del cosmos fue emitida la luz que ahora detectamos.

En la mayoría de las galaxias analizadas, se descubrió que su luz había estado viajando hacia nosotros durante 10.000 millones de años como máximo.

Sin embargo, un 5% de las galaxias presentaban un corrimiento al rojo incluso mayor: su luz fue emitida cuando el Universo tenía apenas 1-3 miles de millones de años.

“Los datos de Herschel nos muestran lo violentas y prolíficas que pueden llegar a ser estas galaxias a la hora de producir nuevas estrellas”, explica Seb Oliver, de la Universidad de Sussex, Reino Unido, e Investigador Principal del Programa HerMES, a través del que se han recogido todos estos datos.

“Al combinar los datos de Herschel con las distancias calculadas a partir de las observaciones de Keck, podemos evaluar la contribución de las galaxias con brotes estelares a la cantidad total de estrellas formadas a lo largo de la historia del Universo”.

Pero cómo se formaron tantas galaxias con brotes estelares durante los primeros miles de millones de años de existencia del Universo sigue siendo uno de los mayores enigmas a la hora de estudiar la formación y la evolución de las galaxias.

Una de las principales teorías sugiere que las colisiones entre galaxias jóvenes pudieron desencadenar una fase de formación de estrellas especialmente intensa, pero breve.

Otra teoría especula que, en la infancia del Universo, las galaxias disponían de mucho más gas para alimentarse, lo que les permitió alcanzar tasas de formación de estrellas muy elevadas sin necesidad de colisionar con otras galaxias.

“Es un tema muy controvertido; para encontrar respuestas necesitamos más información sobre la forma y la velocidad de rotación de estas galaxias”, concluye Casey.

“Antes de Herschel, el mayor censo de galaxias con brotes estelares comprendía apenas 73 galaxias – hemos aumentado esta cifra un orden de magnitud, combinando las observaciones con los datos de Keck para determinar las características de esta importante población de galaxias”, comenta Göran Pilbratt, Científico del Proyecto Herschel para la ESA. 

Fuente: ESA

Una nova reciente de rayos X delata la existencia de un agujero negro

Posición de Swift J1745-26. (Foto: NASA/Goddard Space Flight Center/S. Immler y H. Krimm)

Una reciente ráfaga de rayos X de alta energía que se emitió hacia la Tierra procedente de una rara nova de rayos X, ha revelado la presencia de un agujero negro desconocido previamente, situado hacia el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Una nova de rayos X es una efímera fuente de rayos X que aparece de repente, alcanza su pico de emisión en pocos días y se desvanece a lo largo de un periodo de varios meses. La explosión estelar se produce cuando una gran masa de gas se precipita a una estrella de neutrones o un agujero negro, los dos tipos más densos conocidos de cuerpo celeste.

La nova de rayos X fue detectada por el satélite Swift de la NASA el 16 de septiembre. La nova llegó a su pico de rayos X, con energías por encima de los 10.000 electronvoltios, el 18 de septiembre, cuando alcanzó una intensidad equivalente a la de la famosa Nebulosa del Cangrejo, un remanente de supernova que sirve como referencia de calibración para los observatorios de altas energías y que, desde la perspectiva de observación de la Tierra es considerada una de las fuentes más brillantes de su tipo fuera del sistema solar.

La nova, que ha recibido el nombre de Swift J1745-26 por las coordenadas de su posición en el cielo y por el nombre del satélite que la detectó, se encuentra a pocos grados del centro de nuestra galaxia, en dirección a la constelación de Sagitario. Se estima que el objeto se encuentra a entre 20.000 y 30.000 años-luz de distancia de la Tierra, aunque los astrónomos no conocen la distancia precisa.

Los observatorios terrestres detectaron emisiones infrarrojas y de radio, pero las espesas nubes de polvo oscuro han impedido que los astrónomos capten a la nova en luz visible debidamente.

La pauta de emisión de rayos X concuerda con la típica de una nova de rayos X cuyo objeto principal es un agujero negro.

El agujero negro debe ser miembro de un sistema binario de rayos X, de baja masa, que incluye una estrella normal, similar al Sol.

En la investigación han participado Jamie Kennea, jefe del equipo de operaciones científicas de la misión Swift, así como investigador en la Universidad Estatal de Pensilvania, Boris Sbarufatti, astrofísico del Observatorio de Brera en Milán, Italia, y John Cannizzo, astrofísico del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland. El investigador principal de la misión Swift es Neil Gehrels, de este último centro de la NASA.

Información adicional

Fuentes : http://live.psu.edu/story/61817