Resuelven el misterio de la galaxia sin materia oscura

La galaxia ultra difusa [KKS2000]04 (NGC1052-DF2), en la constelación de Cetus, hasta ahora considerada una galaxia sin materia oscura. Crédito: Trujillo et al.

Las galaxias sin materia oscura son imposibles de entender en la teoría actual de formación de galaxias, ya que su papel es fundamental para producir el colapso de gas que forma las estrellas. En 2018, un estudio publicado en la revista Nature anunció el descubrimiento de una galaxia que carecía de materia oscura, lo que tuvo un impacto extraordinario, ocupando las primeras planas de las revistas científicas.



Ahora, según un artículo publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), un grupo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha resuelto este misterio a través de una observación exhaustiva de [KKS2000]04 (NGC1052-DF2), también conocida como la “galaxia sin materia oscura”.

En este trabajo, los investigadores, desconcertados por el hecho de que todas las propiedades dependientes de la distancia de la galaxia eran anómalas, han revisado los indicadores de distancia disponibles. Utilizando cinco métodos independientes para estimar la distancia del objeto han encontrado que coincidían en una cosa: la galaxia se encuentra mucho más cerca de lo que se contemplaba en la investigación original.

El artículo publicado en Nature afirmaba que la galaxia se encontraba a una distancia de alrededor de 64 millones de años luz de la Tierra. Sin embargo, esta nueva investigación ha revelado que la distancia real es mucho menor: 42 millones de años luz.

Gracias a estos nuevos datos, todas las propiedades de la galaxia derivados de su distancia han vuelto a ser normales y encajan dentro de las tendencias observadas trazadas por galaxias de características similares.

El dato más relevante que ha sacado a la luz este análisis ha sido que el número de estrellas que posee esta galaxia es alrededor de la cuarta parte del que originalmente se había estimado, mientras que la masa total de la galaxia es alrededor de la mitad de aquel previamente estimado. Esta diferencia se interpreta por la presencia de materia oscura, cambiando las conclusiones anteriores.

Los resultados de este trabajo muestran la importancia fundamental de tener distancias precisas a los objetos extragalácticos. Durante mucho tiempo, esta ha sido (y sigue siendo) una de las tareas más difíciles de la Astrofísica: cómo medir la distancia a objetos que no podemos tocar.

Fuente: http://www.iac.es/

La gran diversidad de guarderías estelares en galaxias cercanas

Messier 100 es una de las 74 galaxias cercanas cuyas guarderías estelares han sido recientemente observadas por ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en un censo astronómico llamado PHANGS (Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS, física a gran resolución angular en galaxias cercanas). Hasta ahora, se han obtenido imágenes de unas 100.000 de estas guarderías estelares, utilizando más de 750 horas de observación. La extraordinaria sensibilidad de ALMA proporciona datos con una resolución lo suficientemente alta como para poder estudiar en detalle estas regiones, mostrando que algunas están produciendo estrellas frenéticamente, mientras que otras evolucionan de forma más gradual.

Esta anticipada diversidad en el proceso de cómo se forman las estrellas es la motivación que hay tras este enorme esfuerzo. Durante mucho tiempo ha habido teorías que pretendían explicar cómo y por qué tienen lugar estas diferencias, algunas relacionadas con las características de la propia galaxia anfitriona —propiedades como tamaño, edad y dinámica interna—, pero la falta de datos de alta resolución había sido un obstáculo para probarlas.

La gran cantidad y variedad de los datos cedidos por PHANGS ya están ayudando a los astrónomos a comprender más, a pesar de que es sólo una tercera parte del censo. El proyecto pretende observar un total de unos 300.000 guarderías estelares y, una vez completo, debería impulsar significativamente nuestra comprensión de cómo influyen las propiedades de la galaxia en la manera en que se forman nuevas estrellas.

Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Fuente: ESO

Cómo levantar el velo que cubre el agujero negro de nuestra galaxia

Diversas imágenes de SgrA*: simulación a 86 GHz (superior izquierda), simulación con los efectos del centelleo interestelar (superior derecha), como se ve en el cielo a partir de las observaciones recientes (inferior derecha) y la observada con su aspecto real después de eliminar los efectos del centelleo interestelar (inferior izquierda). A la derecha, la red Global de VLBI Milimétrica (GMVA) junto con ALMA. / S. Issaoun, M. Mościbrodzka, Radboud University/ M. D. Johnson, D. Pesce, CfA

Hasta ahora una tenue nube de gas caliente ha dificultado el estudio y la obtención de imágenes nítidas de SgrA*, el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Pero por primera vez un equipo internacional de astrónomos ha empleado el telescopio ALMA, en Chile, junto con otros radiotelescopios repartidos por la Tierra para ver a través de esa niebla y analizar la fuente de radio asociada a este oscuro objeto con una calidad sin precedentes.

Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el centro de las galaxias y se cree que son responsables de algunos de los fenómenos más energéticos del universo. Actualmente, se cree que la materia en los alrededores de estos objetos cae sobre ellos formando un ‘disco de acrecimiento’ en cuyo eje se forman chorros o jets extragalácticos compuestos de plasma que escapan del agujero negro a velocidades extremas, cercanas a la de la luz. Tanto el acrecimiento como los chorros de plasma producen grandes cantidades de emisión radio.

Gracias a una de estas fuentes de radio, brillante y compacta, los astrónomos han podido deducir la existencia del agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra (llamado SgrA*), localizado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y con un peso aproximado de 4 millones de soles.

El agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra, llamado SgrA*, está en el centro de la Vía Láctea y pesa aproximadamente 4 millones de soles

Aunque es el más cercano, su tamaño aparente en el cielo es menor que una cienmillonésima de grado, similar al de una pelota de tenis en la superficie de la Luna, vista desde nuestro planeta. Este tamaño está determinado por el llamado radio de Schwarzschild (un radio asociado a la cantidad de masa usado para medir agujeros negros), que para SgrA* es unas 14 veces mayor que nuestro Sol, pero visto a una distancia de unos cien mil años-luz. Justo en el radio de Schwarzschild, la luz no puede escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro, por lo que éste toma el aspecto de un ‘agujero oscuro’ en el firmamento.

Durante los últimos veinte años, se han ido sucediendo intentos para obtener la imagen más nítida posible de SgrA*, con una resolución suficientemente alta como para observar cómo se comporta la materia en las inmediaciones de ese radio.

Esta semana, un equipo internacional de investigadores liderado por la astrónoma Sara Issaoun de la Universidad de Harvard (EE UU) describe en el Astrophysical Journal los resultados de nuevas observaciones de SgrA* obtenidas con una resolución y calidad sin precedentes: “Alcanzan una resolución angular que mejoran los experimentos previos por un factor de dos, y reconstruimos una imagen de SgrA* libre de los efectos de ‘centelleo interestelar’ (uno de los principales factores limitantes para verlo en alta resolución)”, destacan los autores.

La unión de ALMA y la red global GMVA

El ínfimo tamaño aparente de SgrA* requiere el uso de una técnica especial de observación, capaz de proporcionaros las resoluciones más altas accesibles con la tecnología actual. Para tomar los datos se ha utilizado el telescopio ALMA, al norte de Chile, junto con una red global de radiotelescopios llamada Global mm-VLBI Array (GMVA).

Dos de los radiotelescopios que han formado parte de esta red global denominada GMVA son españoles: el radiotelescopio de 40 m del Observatorio de Yebes perteneciente al Instituto Geográfico Nacional (IGN) y localizado en Yebes, Guadalajara y el radiotelescopio de 30 m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica, del que el IGN es copropietario, situado en Granada. Ambos observatorios están clasificados como Infraestructuras Cientifico Técnicas Singulares españolas (ICTS) por la calidad de sus instalaciones y los trabajos que en ellas se realizan.

El chorro de radio asociado a este agujero negro podría apuntar directamente hacia nosotros

Según Pablo de Vicente, coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, “la resolución de un telescopio aumenta con su tamaño físico. Utilizando una técnica denominada Interferometría de Muy Larga Base (VLBI, por sus siglas en inglés) somos capaces de sintetizar un telescopio virtual tan grande como todo el planeta Tierra”. 

La técnica de VLBI usa las señales que llegan a varios radiotelescopios dispersos sobre la superficie terrestre, combinándolas en un superordenador que emula, usando procedimientos avanzados de análisis de datos, un telescopio de tamaño igual a la máxima distancia entre los radiotelescopios.

“La resolución de un telescopio también aumenta con la frecuencia de observación”, señala Iván Martí Vidal, también coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, que explica: “Las observaciones de este trabajo son las primeras a 87 gigahercios en las que ha participado el telescopio ALMA de Chile”.

ALMA es con diferencia el telescopio más sensible del mundo a estas frecuencias tan altas, y ha podido participar en estas observaciones gracias a un proyecto internacional denominado ALMA Phasing Project.

“La alta calidad de nuestra nueva imagen de SgrA* también nos ha permitido constreñir los diferentes modelos de emisión del agujero negro, que situamos en una región simétrica alrededor de unos doce radios de Schwarzschild”, apunta Martí Vidal, y De Vicente añade: “Esto puede indicar que la emisión radio se produce en el disco de acrecimiento. Sin embargo esto convertiría a SgrA* en una excepción comparado con otros agujeros negros. La alternativa podría ser que el chorro de radio apunte directamente en nuestra dirección”.

Futuras observaciones de SgrA*, con la técnica de VLBI, proporcionarán muy pronto información crucial sobre los procesos y la dinámica en los alrededores de este agujero negro, unas observaciones que contendrán la clave para un mejor entendimiento de los que son hoy en día los objetos más exóticos del universo conocido.

Fuentes: Agencia sinc

Astrónomos descubren el mayor proto-supercúmulo de galaxias

Utilizando el instrumento VIMOS del Very Large Telescope de ESO, un grupo internacional de astrónomos ha detectado una estructura colosal en el universo temprano. El proto-supercúmulo de galaxias, denominado Hyperion, se ha revelado mediante nuevas mediciones y un estudio complejo de datos de archivo. Se trata de la más grande y masiva estructura encontrada hasta el momento, a tan lejano tiempo y distancia: apenas 2.000 millones de años después del Bing Bang.

Un equipo de astrónomos liderado por Olga Cucciati del Instituto Nacional de Astrofísica de Bolonia (INAF), utilizó el instrumento VIMOS del Very Large Telescope de ESO (VLT) para identificar un gigantesco proto- supercúmulo de galaxias formándose en el universo temprano, tan solo 2300 millones de años tras el Big Bang. La estructura, que los investigadores denominaron Hyperion, es la más masiva y de mayor tamaño que se ha encontrado en una etapa de formación del universo tan temprana. Se estima que la masa del proto-supercúmulo es más de mil billones de veces la masa del Sol. Esta masa colosal es similar a la de estructuras de mayor envergadura observadas en el universo actualmente, pero el hallazgo de un objeto tan masivo en el universo temprano sorprendió a los astrónomos.

“Es la primera vez que se ha identificado una estructura de tan gran tamaño a tan alto corrimiento al rojo, sólo 2000 millones de años después del Bing Bang,” declaró la autora principal del artículo científico, Olga Cucciati. “Normalmente, este tipo de estructuras son conocidas a menor corrimiento al rojo, vale decir, cuando el universo ha tenido más tiempo para evolucionar y construir objetos tan enormes. Nos sorprendió ver algo tan evolucionado cuando el universo era relativamente joven!”

Ubicado en el campo COSMOS dentro de la constelación Sextans (el Sextante), Hyperion se identificó mediante el análisis de un vasto número de datos obtenidos del VIMOS Ultra-Deep Survey, liderado por Olivier Le Fèvre (Aix-Marseille Université, CNRS, CNES). El VIMOS Ultra-Deep Survey proporciona una cartografía en 3D sin precedentes de la distribución de más de 10 000 galaxias.

El equipo encontró que Hyperion tiene una estructura sumamente compleja y contiene, al menos, 7 regiones de alta densidad conectadas por filamentos de galaxias, y su tamaño es comparable al de otros supercúmulos cercanos, si bien su estructura es muy distinta.

“Los supercúmulos más cercanos a la Tierra tienden a tener una distribución de masa más concentrada con claras características estructurales,” explica Brian Lemaux, astrónomo de la Universidad de California, Davis y LAM, miembro del equipo que logró este resultado. “Pero en Hyperion, la masa está distribuida de manera más uniforme en una serie de manchas conectadas, pobladas por conglomerados de galaxias dispersas.”

Este contraste probablemente se debe a que los supercúmulos cercanos han tenido miles de millones de años en los cuales la gravedad ha aglutinado masa formando regiones más densas, un proceso que ha actuado mucho menos tiempo en el caso del joven Hyperion.

Dado su tamaño en una época tan temprana de la historia del universo, se espera que Hyperion evolucionará de manera similar a los inmensas estructuras del universo local, tales como los supercúmulos que conforman la Gran Muralla Sloan o el supercúmulo Virgo que contiene a nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. “Comprender a Hyperion y cómo se compara con otras estructuras similares recientes puede brindar información sobre cómo se desarrolló el Universo en el pasado y cómo evolucionará en el futuro, y nos da la oportunidad de desafiar algunos modelos de formación de supercúmulos,” concluye Cucciati. “El descubrimiento de este titán cósmico ayuda a develar la historia de estas mega-estructuras.”

Fuente: https://www.eso.org/public/

ASTRONOMÍA - Astrónomos observan una galaxia explosiva en la constelación de Fénix

Esta imagen muestra una galaxia enana, de la constelación meridional de Fénix, llamada, por razones obvias, la Enana de Fénix.

La Enana de Fénix es única en tanto en cuanto no se puede clasificar según el esquema habitual de galaxias enanas; mientras que su forma la identificaría como una galaxia enana esferoidal —que no contiene suficiente gas como para formar nuevas estrellas—, los estudios han demostrado que la galaxia tiene asociada una nube de gas cercana, dando pistas sobre una reciente formación de estrellas y una población de estrellas jóvenes.

La nube de gas no está dentro de la propia galaxia, pero todavía está ligada a ella gravitatoriamente, lo que significa que, con el tiempo, acabará cayendo en la galaxia. Puesto que la nube está cerca, es probable que el proceso que la arrojó hacia afuera todavía esté en curso. Después de estudiar la forma de la nube de gas, los astrónomos sospechan que la causa más probable de la eyección sean explosiones de supernova que hayan tenido lugar dentro de la galaxia.

Los datos para crear esta imagen fueron seleccionados del archivo de ESO como parte del concurso Tesoros Ocultos.

Fuente: https://www.eso.org/public/

ASTRONOMÍA - El VLT obtiene imágenes de la galaxia espiral NGC 3981

FORS2, un instrumento instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, ha observado la galaxia espiral NGC 3981 en todo su esplendor. La imagen fue captada como parte del programa Joyas Cósmicas de ESO, que aprovecha las escasas ocasiones en las que las condiciones de observación no son adecuadas para recabar datos científicos. En lugar de permanecer inactivo, el programa Joyas Cósmicas de ESO aprovecha ese tiempo y utiliza los telescopios de ESO para captar impresionantes imágenes de los cielos del sur.

Esta maravillosa imagen muestra la resplandeciente galaxia espiral NGC 3981 suspendida en la negrura del espacio. Esta galaxia, que se encuentra en la constelación de Crater (la taza), fue fotografiada en mayo de 2018 con FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2, reductor focal y espectrógrafo de baja dispersión 2), instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

FORS2 está instalado en la Unidad de Telescopio 1 (Antu) del VLT, en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. Entre la batería de instrumentos de vanguardia montados en las cuatro unidades de telescopio del VLT, FORS2 destaca por su extrema versatilidad. Igual que una “navaja suiza”, este instrumento (además de ser capaz de producir hermosas imágenes como esta) es capaz de estudiar una gran variedad de objetos astronómicos de muy diversas maneras.

La extrema sensibilidad de FORS2 reveló brazos espirales de NGC 3981, cargados de polvo en forma de vastas corrientes y de regiones de formación estelar, y un disco prominente de jóvenes estrellas calientes. La galaxia está inclinada hacia la Tierra, permitiendo a los astrónomos observar justo en el corazón de esta galaxia y estudiar su centro luminoso, una región altamente energética que contiene un agujero negro supermasivo. También se muestran estructuras espirales periféricas de NGC 3981, algunas de las cuales parecen haber sido estirada hacia el exterior de la galaxia, probablemente debido a la influencia gravitatoria de un pasado encuentro galáctico.

NGC 3981 tiene muchos vecinos galácticos. Aproximadamente a unos 65 millones de años luz de la Tierra, la galaxia es parte del Grupo NGC 4038, que también contiene a las conocidas Galaxias Antena, que son galaxias en interacción. Este grupo forma parte de la gran Nube de Cráter, que es sí misma un componente más pequeño del Supercúmulo de Virgo, la titánica colección de galaxias que alberga nuestra propia galaxia Vía Láctea.

NGC 3981 no es el único objeto interesante de esta imagen. Además de varias estrellas en primer plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea, FORS2 también captó un asteroide solitario atravesando el cielo: se trata de la débil línea que puede verse hacia la parte superior de la imagen. Este asteroide, sin quererlo, ha ilustrado el proceso utilizado para crear imágenes astronómicas, con las tres exposiciones diferentes de la ruta del asteroide que componen esta imagen, que se muestra en las secciones del azul, el verde y el rojo.

Fuente: https://www.eso.org

ASTRONOMÍA - Una joya galáctica

Esta maravillosa imagen muestra la resplandeciente galaxia espiral NGC 3981 suspendida en la negrura del espacio. Esta galaxia, que se encuentra en la constelación de Crater (la taza), fue fotografiada en mayo de 2018 con FORS2 (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph 2, reductor focal y espectrógrafo de baja dispersión 2), instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO.

FORS2 está instalado en la Unidad de Telescopio 1 (Antu) del VLT, en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. Entre la batería de instrumentos de vanguardia montados en las cuatro unidades de telescopio del VLT, FORS2 destaca por su extrema versatilidad. Igual que una "navaja suiza", este instrumento (además de ser capaz de producir hermosas imágenes como esta) es capaz de estudiar una gran variedad de objetos astronómicos de muy diversas maneras.

La extrema sensibilidad de FORS2 reveló brazos espirales de NGC 3981, cargados de polvo en forma de vastas corrientes y de regiones de formación estelar, y un disco prominente de jóvenes estrellas calientes. La galaxia está inclinada hacia la Tierra, permitiendo a los astrónomos observar justo en el corazón de esta galaxia y estudiar su centro luminoso, una región altamente energética que contiene un agujero negro supermasivo. También se muestran estructuras espirales periféricas de NGC 3981, algunas de las cuales parecen haber sido estirada hacia el exterior de la galaxia, probablemente debido a la influencia gravitatoria de un pasado encuentro galáctico.

(Foto: ESO)

NGC 3981 tiene muchos vecinos galácticos. Aproximadamente a unos 65 millones de años luz de la Tierra, la galaxia es parte del Grupo NGC 4038, que también contiene a las conocidas Galaxias Antena, que son galaxias en interacción. Este grupo forma parte de la gran Nube de Cráter, que es sí misma un componente más pequeño del Supercúmulo de Virgo, la titánica colección de galaxias que alberga nuestra propia galaxia Vía Láctea.

 

NGC 3981 no es el único objeto interesante de esta imagen. Además de varias estrellas en primer plano de nuestra galaxia, la Vía Láctea, FORS2 también captó un asteroide solitario atravesando el cielo: se trata de la débil línea que puede verse hacia la parte superior de la imagen. Este asteroide, sin quererlo, ha ilustrado el proceso utilizado para crear imágenes astronómicas, con las tres exposiciones diferentes de la ruta del asteroide que componen esta imagen, que se muestra en las secciones del azul, el verde y el rojo.

Esta imagen proviene del programa Joyas cósmicas de ESO, una iniciativa de divulgación que pretende producir imágenes de objetos interesantes, enigmáticos o visualmente atractivos utilizando telescopios de ESO, con un fin educativo y divulgativo. El programa hace uso de tiempo de telescopio que no puede utilizarse para observaciones científicas. En caso de que los datos obtenidos puedan ser útiles para futuras aplicaciones científicas, estas observaciones se conservan y se ponen a disposición de los astrónomos a través de los archivos científicos de ESO. 

Fuente: ESO

El universo

¿Dónde estamos?

Nuestro pequeño planeta, inmerso en el espacio, que gira alrededor de una estrella común, se encuentra en el brazo (brazo de Orión) de una enorme galaxia espiral, la Vía Láctea, una más de las innumerables que se encuentran distribuidas por el universo. Cerca de la Tierra se encuentran otros planetas, planetas enanos, satélites, asteroides y cometas, todos ellos orbitando nuestro Sol, atrapados por su potente fuerza de atracción gravitatoria, formando lo que llamamos el Sistema Solar. 

 

   Representación artística de la Vía Láctea        Representación artística del Sistema Solar
   Crédito: NASA

Alrededor de nuestro sistema estelar, a miles de años luz de distancia, se encuentran millones y millones de estrellas de todo tipo, enanas, supergigantes, agujeros negros, púlsares, estrellas múltiples ...; hay lugares donde nacen las estrellas y otros donde quedan los restos de las muertes de otras, como las nebulosas; y existen lugares donde parecen congregarse las estrellas, como los cúmulos. Todo este impresionante conjunto forma nuestra galaxia, la Vía Láctea. Se piensa que nuestra galaxia puede albergar unos 100.000 millones de estrellas.

La Vía Láctea se encuentra en un grupo de galaxias, el llamado Grupo Local, formado por unas 30 galaxias, divididas en 3 grandes grupos, uno por cada galaxia masiva del grupo:

- El Sistema de Andrómeda, que lo integran la propia Andrómeda (M31), M32, M110, NGC 147, NGC 185, Andrómeda I, Andrómeda II, Andrómeda III y Andrómeda IV.

- El Sistema de la Vía Láctea, integrado por la Vía Láctea, Enana de Sagitario, Gran Nube de Magallanes, Pequeña Nube de Magallanes, Enana de Ursa Minor, Enana de Draco, Enana de Carina, Enana de Sextans, Enana de Sculptor, Enana de Formas, Leo I, Leo II y Enana de Tucana.

- El Sistema del Triángulo, integrado por M33 y Enana de Piscis.

Galaxia NGC 4038-4039
Crédito: NASA , ESA , and the Hubble Heritage Team ( STScI / AURA )- ESA /Hubble Collaboration

Galaxia espiral del Triángulo (M33)
Crédito: NASA

A su vez, este cúmulo de galaxias, queda integrado dentro del Supercúmulo de Virgo, el cual está formado por unos 10 grupos o cúmulos de galaxias. Se estima que pueden existir unos 10 millones de supercúmulos en el universo.

Cómo comenzó
Se cree que todo comenzó hace unos 15.000 millones de años, cuando todo el material del universo se encontraba concentrado en un solo punto. Las investigaciones indican que hubo una gran explosión, el llamado Big Bang, y desató el inicio de la formación del universo. En los primeros instantes de la explosión el universo se convierte en una inmensa bola de fuego que aumenta de tamaño a muchísima velocidad y con una temperatura de miles de millones de grados. 

Aproximadamente un minuto después de la explosión, el universo se ha convertido en un enorme reactor termonuclear y se comienzan a formar los primeros núcleos de helio a partir de los de hidrógeno. Es necesario que transcurran miles de años para que la temperatura descienda lo suficiente para que se puedan formar los átomos, es entonces cuando la materia comienza a agruparse por la fuerza de la gravedad y surgen las primeras estrellas. Se necesitarán aún miles de millones de años para que, gracias a la formación de inmensas nubes de gas, compuestas primordialmente de hidrógeno y helio, y por su propia gravitación, comiencen a aparecer las primeras galaxias.

Evolución del universo y de las galaxias
Crédito: NASA, ESA y A. Feild (STScl)

Galaxias espirales, NGC 2207 y 2163 interactuando
Crédito: NASA, ESA, Hubble Heritage Team (STScl)

No se conoce la forma exacta del mecanismo de la formación de una estrella, pero de alguna manera el gas se empieza a aglutinar en diferentes puntos bajo el efecto de su propia gravedad, formando nubes cada vez más densas. Un núcleo denso, que podría ser unas 60 veces mayor que el sol, la protoestrella, empieza a formase rodeado por un halo de gas. Debido al aumento de presión, cada vez mayor, y tras unos 50.000 años, el centro de la protoestrella se vuelve tan caliente que da principio la combustión nuclear y se inicia la transformación de átomos de hidrógeno en átomos de helio. Ha nacido una estrella.

La fuerza de expansión de la energía liberada en esta transformación contrarresta la fuerza de la gravedad de la estrella, lo que impide que se colapse totalmente y se estabilice. Al cabo de unos 10 millones de años se acaba el hidrógeno del núcleo. Al no existir una fuerza que contrarreste a la gravedad, éste se contrae y calienta aún más. Al mismo tiempo, el hidrógeno restante, en una corteza exterior, continúa fusionándose y se convierte en helio; la estrella se expande hasta llegar a ser una gigante roja. 

El núcleo se calienta al grado de poder convertir, por fusión, el helio en carbono. En fusiones sucesivas, el carbono da origen a elementos mas pesados, hasta llegar al hierro. Al llegar a éste ya no se genera más energía por fusión nuclear, y la parte media de la estrella se desintegra en forma catastrófica por efecto de su propia gravedad. El colapso libera energía hacia las partes exteriores y origina la explosión mas violenta que se conoce en el universo: la supernova.

Supernova 1994D en Galaxia NGC 4526 (abajo-izquierda)
Crédito: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team, and The High-Z Supernova Search Team

Después de la explosión, la supernova despide ondas de choque y nubes de gas. A partir de este gas se forma una nueva generación de estrellas, enriquecidas con elementos creados en las fusiones de la vieja estrella y elementos mas pesados creados en la tremenda explosión, y en el caso el Sol, de planetas en los que puede evolucionar la vida. Así, cada átomo de nuestro mundo se fusionó en el núcleo incandescente de una estrella gigante, que al explotar esparció los elementos necesarios para la formación de estrellas y planetas. Fue la primera generación de estrellas, estrellas gigantes, las cuales han desaparecido casi en su totalidad, y vivimos gracias a su legado. No todas las estrellas de la primera generación fueron así, pero estas son las que hicieron posible la creación de los planetas y de nosotros mismos.

De la supernova solo sobrevive el núcleo, de una extraordinaria densidad y de pocos kilómetros de diámetro. La enorme presión generada logra triturar absolutamente todo hasta convertirlo en neutrones, los que se concentran y compactan. Ha nacido una estrella de neutrones, la cual gira hasta 30 veces por segundo y emite señales de radio que se concentran en los polos magnéticos. Al barrer el espacio como el haz de la luz de un faro, los radioastrónomos captan esas señales en forma de pulsaciones, por ello, en su descubrimiento se los llamó púlsares.

Si la masa inicial es de 50 veces la del Sol, en vez de convertirse en una supernova, la inmensa fuerza de la gravedad hará que la estrella implosione sin remedio hasta convertirla en un agujero negro, donde ni siquiera la luz es capaz de escapar al intenso campo gravitatorio y donde el espacio y el tiempo se funden y contraen.

Visión artística de un agujero negro
Crédito: NASA, G. Bacon (STScl)

Nuestro sistema

Durante la formación de una estrella como el Sol, los fragmentos de una nube de gas llegan a tardar un millón de años en contraerse hasta el tamaño del sistema solar. A medida que la nube se compacta, la liberación de energía gravitacional calienta el núcleo, el cual comienza a resplandecer. Un millón de años después de la condensación de la nube original, el Sol medía la mitad de su diámetro actual y su brillantez era de una vez y media la de la actual. En su núcleo se inician las reacciones termonucleares. La rotación obtenida al contraerse, aplanó la nube original y la cambió a un disco plano. El polvo y el gas del disco se aglutinaron en la periferia hasta formar protoplanetas.

30 millones de años después, el Sol alcanzó un estado semejante al que tiene ahora. Se inicia la transformación de hidrógeno en helio. Los protoplanetas crecieron lo suficiente para lograr atraer casi todas las partículas circundantes y convertirse así en planetas. El sistema se estabiliza y transcurren unos 4.600 millones de años así.

El hidrógeno de nuestra estrella se consumirá en unos 4.000 millones de años más. En ese momento, la combustión del hidrógeno se extenderá a las capas exteriores, las cuales se expandirán, como una gigante roja, absorbiendo en ese proceso a todos los planetas interiores. El helio que quedaba en el núcleo también se agotará, haciendo que el núcleo se contraiga y se caliente más, aunque no lo suficiente como para quemar elementos mas pesados. Las capas superiores del hidrógeno sin quemar se expandirán y formarán una nebulosa planetaria, y las capas inferiores darán lugar a una estrella enana blanca. Con el tiempo, la enana blanca se enfriará hasta convertirse en una enana negra, fría y densa, que no irradiará energía y será invisible.

Nebulosa Planetaria
Crédito: NASA, Raghvendra Sahai, John Trauger (JPL), and the WFPC2 Science Team

Visión artística de una enana blanca, Sirio B
Crédito: NASA, ESA y G. Bacon (STScl)

Nacimiento de un planeta

De una forma similar a las estrellas se forman los planetas, pues se forman a partir de las mismas nubes de gas y polvo, con la diferencia de que se trata de objetos en los que no se desarrollan procesos de fusión nuclear. 

El comienzo de su creación parte de los discos de gas y polvo que se han observado alrededor de algunas estrellas recién formadas, discos en los que las partículas se atraen unas a otras y se fusionan en objetos que cada vez tienen un mayor tamaño. Con el incremento de masa, se aumenta cada vez más rápidamente su fuerza de atracción sobre los objetos circundantes, terminando por "limpiar" la vecindad de su órbita.

Anillo de polvo alrededor de Fomalhaut. Estas observaciones se consideran la evidencia de la presencia de un planeta gigante modelando la densidad de polvo en el anillo de material observado.
Crédito: NASA , ESA , P. Kalas and J. Graham (University of California, Berkeley) and M. Clampin ( NASA /GSFC)

Ilustración del supuesto planeta que orbita Fomalhaut por el interior del anillo, con estrellas y constelaciones de fondo, incluido el Sol en la constelación de Leo.
Crédito: NASA , ESA and A. Feild ( STScI )

En nuestro sistema contamos con ocho planetas, cuatro de tipo telúrico o rocosos (Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) y otros cuatro de tipo joviano, esencialmente gaseosos (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno).

Desde el año 1955, cuando se descubrió el primer planeta extrasolar (exoplaneta) orbitando la estrella 51 Pegasi b, la cifra ha ascendido a mas de 200 planetas, que en su mayoría corresponden con planetas gigantescos del tipo joviano y en algunos casos corresponden con sistemas planetarios múltiples (mas de un planeta orbitando una misma estrella, siendo el primer sistema múltiple detectado el de Upsilom Andromedae), aunque esto es normal, pues son los más fáciles de detectar con los medios técnicos disponibles. El planeta con una masa mas parecida a nuestra Tierra es OGLE-2005-BLG-390L b, orbitando a una estrella en la constelación de Sagitario, con unas 5,5 veces la masa de la Tierra.

Visión artística del exoplaneta OGLE-2005-BLG-390L b
Crédito: NASA y ESA

Como evolucionan las estrellas

Como será una estrella y su final depende casi en exclusiva de la masa que tenía la nube de gas que se compactó para crearla. Si la nube original no tuviera la masa suficiente para iniciar procesos termonucleares del hidrógeno, se parecerían mas a un planeta gaseoso como Júpiter. A estas estrellas se las denomina enanas marrones. Objetos con una masa inferior a 80 veces la masa de Júpiter exhiben este comportamiento.

Objeto candidato a enana marrón (B), CHXR 73 B. orbitando alrededor de una enana roja (A)
Crédito: NASA, ESA y K. Luhman (Penn State University)

Si la masa inicial está por debajo de 0,5 veces la del Sol, solo conseguirán quemar el hidrógeno, convirtiéndose en enanas blancas de helio, con una vida en torno a los 50.000 millones de años. Son los objetos más longevos del universo.

Si la masa está entre 0,5 y 10 veces la del Sol, al agotar el hidrógeno serán capaces de calentarse lo suficiente como para iniciar la combustión del helio, acabando sus días como enanas blancas de carbono y oxígeno; y formando una nebulosa planetaria. Es el caso de nuestra estrella.

Si la masa es superior a 11 veces la del Sol, evolucionan a través de todas las fases de combustión hasta llegar al hierro y agotar así toda la energía potencial nuclear de que disponen. El final de estas estrellas será el inmenso estallido de una supernova, dejando como remanente una estrella de neutrones.

Más allá de las 50 masas solares, la gravedad es tan excesiva que no hay nada que pueda contrarrestar el colapso total de la estrella, convirtiéndose en un agujero negro.

Cómo acabará
Desde el gran estallido original, Big Bang, el universo se sigue expandiendo, y las últimas mediciones indican que cada vez lo hace a mayor velocidad. Al mismo tiempo, toda la materia del universo se atrae la una a la otra por efecto de la gravedad. Esta fuerza podría ser capaz de detener la expansión, incluso de invertirla, todo dependerá de la cantidad de materia que exista, y esta es la gran incógnita, pues solo somos capaces de ver aproximadamente el 1% del total. El 99% restante la materia se cree que está ubicada en los inmensos halos que rodean a las galaxias, pero no la podemos ver ni medir, a esta materia es a la que se denomina materia oscura.

Dependiendo de la cantidad de materia total se vierten dos hipótesis:

La primera se basa en que la masa total existente no será suficiente para detener la expansión, abocando al universo a una expansión infinita, en la que las estrellas terminarán por consumir el total del combustible disponible y se terminarán apagando. Se trata de un universo oscuro, frío y yelmo. Se trata del Big Rip o Gran Desgarramiento, en la que la gravedad se llega a hacer tan débil que primero los sistemas solares perderían su cohesión, se difuminarían las estrellas y los planetas y al final terminarían destruyéndose los átomos, llegando el fin del tiempo, el cual se ha estimado en unos 35.000 millones de años.

La segunda es todo lo contrario. Si la masa disponible en el universo es suficiente para detener la expansión e invertirla, donde el universo volvería a comprimirse hasta colapsarse en una singularidad dentro de unos 20.000 millones de años, se trata del Big Crunch o la Gran Implosión. Este colapso podría volver a originar un nuevo Big Bang.

Posibles escenarios para el universo
Crédito: NASA y A. Feild (STScl)

Fuentes: el cielo del mes

Einstein gana la batalla incluso en otra galaxia

• Por primera vez, un equipo de astrónomos demuestra que la gravedad es la misma también fuera de nuestra galaxia

Durante los últimos años, y ante la imposibilidad de detectar directamente materia oscura, una inquietante posibilidad se ha ido abriendo paso en la comunidad científica: ¿Y si la materia oscura no existiera, y lo que sucede es que la gravedad no «funciona» igual cuando actúa en distancias pequeñas (como dentro de nuestro Sistema Solar), que cuando lo hace a enormes escalas cosmológicas? Si esto fuera así, nuestros modelos sobre la evolución del Universo se vendrían abajo sin remedio.

Imagen de Albert Einstein captada en los cincuenta

Ahora, un equipo internacional de astrónomos ha utilizado dos de los mejores instrumentos disponibles, el Telescopio Espacial Hubble y el Very Large Telescope del Observatorio Europeo del Sur, en Chile, para comprobar con una precisión sin precedentes si la Teoría General de la Relatividad de Einstein funciona igual fuera que dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Y lo ha hecho estudiando una galaxia relativamente cercana, ESO 325-G004, que actúa como una poderosa «lente gravitacional», distorsionando la luz que le llega de galaxias más lejanas.

De este modo, comparando la masa de esta galaxia con el grado de curvatura del espacio a su alrededor, los astrónomos fueron capaces de comprobar que la gravedad, a esas escalas astronómicas, se comporta tal y como predice la Relatividad General. Es decir, de la misma forma en que lo hace a escalas mucho más pequeñas.

Imagen de la galaxia ESO 325-G004 en la que se aprecia el efecto de lente gravitacional - ESO, ESA/Hubble, NASA

El trabajo, capitaneado por Thomas Collet, de la Universidad de Portsmuth, en Reino Unido, y que puede consultarse aquí, descarta una buena parte de las teorías «alternativas» sobre la gravedad y constituye el test más preciso hasta ahora de la teoría de Einstein cuando se aplica a distancias cosmológicas.

La deformación del espacio-tiempo

La Teoría General de la Relatividad predice que los objetos son capaces de deformar el «tejido espacio-temporal» en el que se encuentran, del mismo modo en que una esfera de hierro deformaría la superficie de una sábana que mantuviéramos tensa sujetando sus cuatro esquinas. Por supuesto, cuanto mayor sea la masa del objeto, mayor será la deformación del espacio-tiempo.

Esa deformación, o curvatura, hace que cualquier rayo de luz que pase por ella se desvíe de su trayectoria, dando como resultado un fenómeno conocido como «lente gravitacional», un efecto que se nota especialmente en los objetos más masivos y que tiene la virtud de magnificar, y de hacer visibles para nosotros, galaxias muy lejanas a las que nuestros telescopios no consiguen llegar. Las lentes gravitacionales, en efecto, son profusamente usadas por los científicos a modo de «lupas cósmicas», para observar galaxias que de otro modo estarían fuera de su alcance.

En la actualidad, se conocen algunos cientos de fuertes lentes gravitacionales, pero la mayoría de ellas se encuentran demasiado lejos de nosotros como para medir con precisión sus masas. Sin embargo, ese no es el caso de la galaxia elíptica ESO 325-G004, una de las lentes gravitacionales más próximas, a «solo» 450 millones de años luz de la Tierra.

El «anillo de Einstein»

Gracias al instrumento MUSE del Very Large Telescope, los investigadores pudieron calcular la masa de ESO 325-G004 basándose en los movimientos internos de sus estrellas. Y gracias al Hubble, fueron capaces de observar el «anillo de Einstein» formado por la luz de una galaxia distante, distorsionada por la masa de la propia ESO 325-G004. El estudio combinado de ambas cosas permitió a los astrónomos medir cómo la enorme masa de ESO 325-G004 distorsionaba la luz y, por lo tanto, el espacio-tiempo a su alrededor.

En palabras de Thomas Collet, «establecimos la masa de la galaxia ESO 325-G004, en el primer plano de MUSE, y medimos la magnitud del efecto de lente gravitacional con el Hubble. Luego comparamos estas dos formas de medir la fuerza de la gravedad y el resultado fue exactamente el que predice la Relatividad General, con un grado de incertidumbre de apenas el nueve por ciento. Se trata de la prueba más precisa de la Relatividad General fuera de la Vía Láctea hasta la fecha. ¡Y eso usando solo una galaxia!».

La Relatividad General ha sido probada con exquisita precisión en las escalas del Sistema Solar y en los movimientos de las estrellas que hay alrededor del agujero negro central de nuestra galaxia, pero nunca habían existido pruebas precisas en escalas astronómicas más grandes. Pruebas que resultan de vital importancia a la hora de validar nuestro actual modelo cosmológico.

Como ya se ha dicho, el hallazgo tiene importantes implicaciones para los modelos de gravedad alternativos a la Relatividad General. Esas teorías predicen que los efectos de la gravedad en la curvatura del espacio-tiempo dependen de la escala, es decir, que la gravedad se comporta de forma diferente cuando actúa a escalas astronómicas que cuando lo hace a escalas más pequeñas. Collet y su equipo han hallado que es «muy poco probable» que esto sea cierto. A menos que esas diferencias solo ocurran en escalas de longitud superiores a los 6.000 años luz.

«El Universo -afirma Bob Nichol, otro de los miembros del equipo- es un lugar increíble, y nos proporciona lentes que podemos utilizar como si fueran laboratorios. Resulta muy satisfactorio poder utilizar los mejores telescopios del mundo para desafiar a Einstein, y todo para descubrir cuánta razón tenía».

Fuentes: ABC

Observan la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella

Recreación artística de la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella en la galaxia Arp 299-B. / Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

• Por primera vez se fotografía la formación y expansión de un chorro de material expulsado por un agujero negro supermasivo tras destruir una estrella 
• El CSIC lidera, junto a la finlandesa Universidad de Turku, este estudio que se publica en ‘Science’

En enero de 2005 se detectó en el núcleo de la galaxia en proceso de fusión Arp 299-B (que se encuentra a una distancia de casi 150 millones de años luz de la Tierra) un brillante destello que se consideró una explosión supernova. 

Sin embargo, 10 años de observaciones en distintas longitudes de onda han permitido a los investigadores presenciar cómo la región luminosa se alargaba y expandía, y concluir que se trata de un chorro de material expulsado por el agujero negro supermasivo central de la galaxia tras desgarrar una estrella. 

Los resultados del estudio, que está liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Turku (Finlandia), se publican en la revista Science. Según los modelos teóricos, en los eventos de disrupción por mareas, en los que un agujero negro desgarra una estrella, la mitad de la masa de la estrella es expulsada al espacio, mientras que la otra mitad es absorbida por el agujero negro supermasivo. La súbita inyección de material produce un brillante destello (visible en rayos gamma, rayos X y óptico), seguido de emisiones transitorias en radio y de la formación de un chorro de material que se mueve inicialmente a velocidades muy cercanas a la de la luz. 

“Nunca antes se había podido observar directamente la formación y evolución de un chorro como consecuencia de este fenómeno", apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía. 

“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en las longitudes de onda visibles y de rayos X. Esto se debe, probablemente, a que el polvo denso presente en el centro de la galaxia absorbió los rayos X y la luz visible y lo irradió como infrarrojo”, señala el científico Seppo Mattila, de la Universidad de Turku. 

El seguimiento con una red internacional de radiotelescopios, incluyendo la Red Europea de Interferometría (EVN, por sus siglas en inglés), durante más de una década permitió presenciar cómo el destello detectado a longitudes de onda de radio se expandía en una dirección (tal como se esperaría para un chorro) a una velocidad de unos 75.000 kilómetros por segundo, un cuarto de la velocidad de la luz. La combinación de observaciones a distintas longitudes de onda durante todo este tiempo permitió al equipo descartar escenarios como una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, determinando que la explicación más probable era que el agujero negro supermasivo de Arp 299-B, con unos 20 millones de masas solares, hubiera desgarrado una estrella con una masa entre dos y seis veces la de nuestro Sol.

Galaxia Arp 299-B donde los investigadores han observado la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella. ESA/NASA

La galaxia Arp 299-B y una recreación artística de la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella. / ESA/NASA/Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Los agujeros negros dormidos

La mayoría de las galaxias albergan en sus regiones centrales agujeros negros supermasivos, que contienen hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Se trata de objetos con un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar, y muestran una estructura típica compuesta por un disco de gas y polvo (el disco de acrecimiento), que absorbe el material de su entorno y, en los casos en que el agujero negro se encuentra activo, un par de chorros de partículas a velocidades relativistas que emergen de los polos.

“Sin embargo, los agujeros negros supermasivos pasan una gran cantidad de tiempo sin devorar nada, por lo que no están particularmente activos. Los eventos de disrupción por mareas, como el ocurrido en Arp299-B, nos ofrecen una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”, explica el científico del CSIC. Y añade Mattila que “debido a que las regiones centrales de las galaxias contienen mucho polvo, que absorbe la luz en rayos X y óptico, es posible que estos sucesos sean mucho más habituales pero hayan pasado desapercibidos”.

Se cree que estos eventos fueron más comunes en el universo temprano, por lo que su estudio contribuye a entender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de millones de años. En el trabajo han colaborado investigadores de 26 instituciones internacionales, entre ellas el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Universidad de Valencia.


Fuentes: CSIC

S. Mattila, M. Pérez-Torres et al. A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger. Science. DOI: 10.1126/science.aao4669

El último abrazo de dos galaxias antes de colisionar

En esta imagen captada por el instrumento VIMOS, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, vemos dos galaxias espirales atrapadas en una fascinante y arremolinada danza. Las dos galaxias en interacción, NGC 5426 y NGC 542, forman un intrigante objeto astronómico llamado Arp 271.

Llenando el vacío entre las dos galaxias, podemos ver cúmulos de gas azulado, polvo y estrellas jóvenes, los cuales son el resultado de la interacción gravitatoria mutua. Como muchas otras observaciones astronómicas, esta imagen mira hacia atrás en el tiempo. Gracias al vasto espacio que separa a la Tierra de Arp 271, esta imagen muestra cómo eran las galaxias hace más de 110 millones años: la cantidad de tiempo que ha tardado su luz en llegar hasta nosotros. Se cree que este tipo de colisión y fusión también será el destino final de la Vía Láctea, ya que los científicos creen que será sometida a una interacción similar con nuestra galaxia vecina Andrómeda.

Fuentes: ESO

Una Vista Única de Nuestra Galaxia

Image Credit: ESO/ATLASGAL consortium; ESA/Planck

A primera vista, esta imagen podría parecer una descarga eléctrica o un chorro de tinta roja filtrándose en el agua, pero se trata de una vista única de nuestro hogar en el cosmos. Esta imagen del plano central de la Vía Láctea es obra del satélite Planck de la ESA y el Experimento Pionero de Atacama (APEX), situado a unos 5.100 m de altitud en los Andes chilenos y operado por el Observatorio Europeo Austral.

La imagen fue publicada en 2016 como producto final de un estudio de APEX que cartografió el plano galáctico visible desde el hemisferio sur a ondas submilimétricas (situadas entre las ondas infrarrojas y de radio en el espectro electromagnético). Complementa a los datos de los observatorios espaciales Planck y Herschel de la ESA.

Planck y APEX forman la pareja ideal. APEX visualiza con todo detalle pequeños fragmentos del cosmos, mientras que los datos Planck son perfectos para estudiar áreas a gran escala. Además, abarca la totalidad del firmamento, algo nada sencillo. Los dos se complementan bien y ofrecen una perspectiva única del Universo.

La imagen revela numerosos objetos en nuestra galaxia. Las manchas brillantes a lo largo del plano de la Vía Láctea son fuentes compactas de radiación submilimétrica: regiones muy frías, polvorientas y llenas de acumulaciones que permitirían estudiar innumerables cuestiones, desde cómo se forman las estrellas hasta la estructura del Universo en conjunto.

De derecha a izquierda, las fuentes más notables incluyen a NGC 6334 (fragmento brillante en el extremo derecho), NGC 6357 (a la izquierda de NGC 6334), el propio centro galáctico (el fragmento central, más brillante y más grande en la imagen), M8 (el trazo brillante hacia la parte inferior izquierda del plano) y M20 (visible por encima y a la izquierda de M8). Aquí puede consultarse una vista etiquetada.

Planck fue lanzado el 14 de mayo de 2009 y concluyó su misión en octubre de 2013. El telescopio proporcionó una cantidad ingente de información sobre el cosmos. Su principal objetivo era estudiar el fondo cósmico de microondas, los vestigios de la radiación del Big Bang. Entre otros hitos, Planck dio lugar a un mapa completo del fondo de microondas con una sensibilidad y una precisión sin precedentes, y tomó la ‘huella magnética’ de la Vía Láctea al explorar el comportamiento de cierta luz emitida por el polvo de nuestra galaxia.

Sus observaciones ayudan a los científicos a explorar y comprender cómo se formó el Universo, su composición y su contenido, así como su evolución desde su nacimiento hasta el presente.

APEX es fruto de la colaboración entre el Instituto Max Planck de Radioastronomía, el Observatorio Espacial de Onsala (OSO) y el Observatorio Europeo Austral (ESO). El telescopio es operado por ESO.

Fuentes: NASA EN ESPAÑOL

Un eco de luz producido por la colisión de dos galaxias

Esta imagen obtenida con el VLT Survey Telescope de ESO (VST), revela dos galaxias en proceso de fusión. La interaccion entre ambas ha producido un efecto excepcional denominado eco de luz, en el cual la luz reverbera alrededor de la materia al interior de cada galaxia. Dicho efecto es análogo al eco acústico, donde el sonido reflejado llega al oyente con una demora luego del sonido directo. Este es el primer caso observado de un eco de luz entre dos galaxias.

La galaxia más grande, que se aprecia en amarillo, es ShaSS 073, una galaxia activa con un núcleo extremadamente luminoso. Su compañera menos masiva, en azul, se denomina ShaSS 622 y, juntas, conforman el curioso sistema ShaSS 622-073. El núcleo brillante de ShaSS 073 está excitando una región de gas dentro del disco de su compañera azul: bombardea radiación a la materia, haciéndole brillar intensamente conforme absorbe y re-emite la luz. Esta región candente se extiende por 1800 millones de años-luz cuadrados.

Sin embargo, al estudiar esta fusión, los astrónomos encontraron que la luminosidad de la gran galaxia central era 20 veces menor a la requerida para excitar el gas de esta manera. Ello indica que el centro de ShaSS 073 ha perdido luminosidad en forma dramática durante los últimos 30000 años, aproximadamente, pero la región altamente ionizada entre ambas galaxias aún conserva la memoria de su gloria pasada.

Fuente: http://www.eso.org/public/

Los agujeros negros regulan la formación de estrellas en galaxias masivas

Imagen de la galaxia NGC 5128 o Centaurus A. Crédito: ESO

Los centros de las galaxias masivas se encuentran entre las regiones más exóticas del Universo. Albergan agujeros negros supermasivos con masas en torno a millones e incluso miles de millones de masas solares. Estos agujeros negros son capaces de inducir la caída de abundante material hacia ellos, produciendo así la emisión de enormes cantidades de energía hasta su final inmersión en el agujero negro. Además, durante este período (fase activa de la galaxia o AGN, siglas en inglés de Active Galactic Nucleus), se expulsa material hacia el exterior en forma de chorros a altas velocidades (relativistas) capaces de producir violentos choques con el material que lo rodea.

Desde hacía tiempo se pensaba que toda esta emisión (luz y partículas) hacia las partes más externas, así como el crecimiento del agujero negro central, debía de influir en la manera en la que estas galaxias forman estrellas dificultando dicha formación. “Esta influencia -señala el primer autor del artículo, Ignacio Martín Navarro, quien fue estudiante de doctorado del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL) y, actualmente, investigador de la Universidad de California en Santa Cruz (Estados Unidos) y del Max Planck Institute for Astronomy (Alemania)- nos permitiría explicar relaciones como la existente entre la masa del agujero negro central y la masa total estelar. De hecho, sin esta ‘retroalimentación’, las simulaciones de formación y evolución de galaxias masivas fallan drásticamente tanto en reproducir las propiedades de éstas como en el número de galaxias predichas de una masa determinada”. Sin embargo, hasta la fecha no había ninguna evidencia observacional en favor de esta idea cada vez más asentada y establecida.

“En este trabajo -añade este astrofísico- analizamos los espectros centrales de 74 galaxias con los datos del Hobby-Eberle Telescope Massive Galaxy Survey con el fin de obtener cómo el ritmo de formación estelar en estos sistemas ha cambiado a lo largo de su vida (historia de formación estelar). Para ello utilizamos códigos que nos permiten comparar espectros observados con aquellos predichos por modelos de evolución estelar. De esta manera, podemos saber cuántas estrellas de diversas edades habitan cada una de las galaxias observadas.”

“Como resultado de este análisis -explica Tomás Ruiz Lara, investigador del IAC y otro de los autores del artículo de Nature- encontramos distintas historias de formación estelar para galaxias que albergan agujeros negros de diversas masas. Este hallazgo sugiere de manera clara que, efectivamente, agujeros negros supermasivos centrales son capaces de afectar a la formación estelar a lo largo de toda la galaxia y, es más, que dicho efecto neto depende de la masa de los mismos.”

De acuerdo con este análisis, las galaxias con agujeros negros más masivos en sus centros presentan un mayor ritmo de formación estelar inicial, llevando a la formación de un agujero negro más masivo que pronto es capaz de frenar la formación estelar en estos sistemas. Por el contrario, este proceso se produce mucho más lentamente en aquellas galaxias que actualmente albergan agujeros negros menos masivos, empezando además con una menor eficiencia de formación estelar. “Concretamente -subraya Ruiz Lara-, encontramos que galaxias con agujeros negros centrales más masivos forman la mayoría de su masa (95%) hasta 4.000 millones de años antes que en el caso de las galaxias con agujeros negros menos masivos. De la misma manera, la formación estelar más reciente (durante los últimos 700 millones de años) es mayor en el caso de galaxias con agujeros negros menos masivos.”

El hecho de que la masa de estos agujeros negros esté relacionada con la cantidad de materia y energía emitida en su fase AGN (aspecto bien conocido), unido a los resultados ahora obtenidos, confirma un sencillo escenario previamente establecido y que gracias a este estudio se ve claramente reforzado. Para la formación eficiente de estrellas se necesita gas y polvo frío. Sin embargo, la energía y partículas emitidas desde la zona central de una galaxia en su fase de AGN es capaz de calentar el medio que encuentra a su paso, disminuyendo así la posibilidad de formación estelar. A mayor emisión (que es sinónimo de mayor masa de agujero negro central), menor será la eficiencia de la galaxia anfitriona para formar estrellas. Esto explica fácilmente que galaxias con agujeros negros más masivos vean antes suprimida su formación estelar inicial así como que la formación estelar reciente no sea favorecida.

Estos resultados, de una importancia clave en la astrofísica moderna e intensamente buscados durante los últimos 20 años, ofrecen en definitiva evidencias observacionales a hipótesis ampliamente aceptadas fundamentales para entender cómo se forman y evolucionan las galaxias más masivas.

Crédito: Instituto de Astrofísica de Canarias – IAC

Fuentes: El Universo Hoy