NeoFronteras

Una vez más Juan Antonio Bernedo nos envía un artículo con la actualidad astronómica de los últimos tres meses. Muchas de ellas no han sido cubiertas por NeoFronteras en el pasado.

Yutu-2 descendiendo del módulo de aterrizaje de la misión Chang’e-4. Fuente Agencia China del Espacio (CNSA)

Una nueva detección por LIGO-VIRGO de ondas gravitacionales parece corresponder a una fusión agujero negro-estrella de neutrones, aunque todavía no está confirmado, por lo que no lo recogemos en más detalle. Recién puestos en marcha de nuevo los detectores, tras una actualización y mejora, han empezado ya a captar señales, y este último evento, etiquetado provisionalmente como S190426c, ha ocurrido a unos 1.200 millones de años-luz de distancia.

Desde principios de año, un robot enviado por China, el Yutu-2, recorre la cuenca Aitken, un enorme cráter de 2.500 km de diámetro, en la desconocida cara oculta de la Luna. Se trata de la primera vez que un artilugio de estas características recorre este territorio y los descubrimientos de la misión completa Chang’e 4 se esperan con interés. Las primeras noticias hablan de que se han encontrado restos del manto lunar, la capa interna de la que hasta ahora no había apenas evidencias.
Se supone que hace unos 4.500 millones de años, el asteroide Theia impactó con tanta fuerza en la Tierra que arrancó un fragmento, que acabó convirtiéndose en lo que hoy conocemos como la Luna. Esta parte que salió despedida se mezcló con los restos de Theia, convertidos en roca fundida tras el gran cataclismo.

El equipo chino ha encontrado diferencias entre estos y los de la superficie lunar: los análisis mostraron que el suelo lunar en el área de aterrizaje contiene una gran cantidad de olivino, piroxeno bajo en calcio y una pequeña cantidad de piroxeno alto en calcio, que es muy probable que provengan del manto lunar. Después de analizar las imágenes de detección remota de alta resolución y los datos espectrales, los investigadores creen que los materiales fueron expulsados del cráter Finsen, de 72 kilómetros de ancho, al noreste del cráter Von Karman. La colisión posterior que causó el cráter Finsen pudo haber sido tan violenta que los materiales fueron arrojados en el cráter Von Karman.

Pero quizá, la noticia a la que más importancia se le ha dado este trimestre haya sido la obtención de una «imagen» del horizonte de sucesos del agujero negro supermasivo del centro de la galaxia M87. Recogemos los detalles a continuación:




El super-agujero negro de M87

Un gran equipo internacional de astrónomos capta la primera imagen del gigantesco agujero negro del centro de la galaxia distante Messier 87, en un programa observacional, del Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT, Event Horizon Telescope), un conjunto de ocho telescopios basados en tierra distribuidos por todo el planeta, que fue especialmente diseñado para captar imágenes de un agujero negro. Se trata de la primera evidencia visual directa de un agujero negro supermasivo y su «sombra».

Este avance revolucionario fue anunciado el pasado 10 de abril en ruedas de prensa en varios países a la vez (en España, en la sede del CSIC) presentando seis artículos científicos publicados en una edición especial de la revista The Astrophysical Journal Letters. La imagen revela el agujero negro que hay en el centro de Messier 87, una galaxia masiva en el cercano cúmulo de galaxias Virgo. El horizonte de sucesos es 2,5 veces más pequeño que la sombra que proyecta y mide casi 40.000 millones de km. Este agujero negro se encuentra a 55 millones de años-luz de la Tierra y tiene una masa de 6.500 millones de veces la del Sol.

El Telescopio Horizonte de sucesos (EHT) une telescopios de todo el mundo para formar un telescopio virtual sin precedentes del tamaño de la Tierra. Aunque los telescopios no están conectados físicamente, son capaces de sincronizar sus datos con relojes atómicos de máser de hidrógeno, que miden con precisión el tiempo de las observaciones. Estas observaciones fueron recogidas en una longitud de onda de 1,3 mm durante una campaña mundial desarrollada en 2017. Cada telescopio del EHT produjo enormes cantidades de datos, aproximadamente 350 terabytes por día, que se almacenaron en discos duros de helio de alto rendimiento. Estos datos se enviaron a superordenadores especializados (correladores) instalados en el Instituto de Radioastronomía Max Planck y el Observatorio Haystack del MIT, donde se combinaron. Luego, cuidadosamente, se convirtieron en una imagen utilizando novedosas herramientas computacionales desarrolladas por la colaboración.

Utilizando métodos de calibración múltiple y métodos de imagen, se ha descubierto la presencia de una estructura en forma de anillo con una región central oscura: la sombra del agujero negro, confirmada durante varias observaciones independientes llevadas a cabo por el EHT.

Los agujeros negros son objetos cósmicos extraordinarios con enormes masas pero con tamaños extremadamente compactos. La presencia de estos objetos afecta a su entorno de maneras extremas, deformando el espacio-tiempo y sobrecalentando cualquier material circundante. La sombra, causada por la flexión gravitacional y la captura de luz por parte del horizonte de sucesos ha permitido medir la enorme masa del agujero negro de M87.

La creación del EHT fue un reto formidable que requirió de la actualización y conexión de una red mundial de ocho telescopios preexistentes, situados en múltiples emplazamientos a una altitud desafiante. Estos lugares incluyen volcanes en Hawai y Méjico, las montañas de Arizona y Sierra Nevada en España, el desierto chileno de Atacama y la Antártida. También participaron observatorios asiáticos y se sigue ampliando esta red de telescopios para incrementar su sensibilidad.

Las observaciones del EHT utilizan una técnica llamada interferometría de muy larga base (VLBI, Very-Long-Baseline Interferometry) que sincroniza los telescopios ubicados en instalaciones de todo el mundo y explota la rotación de nuestro planeta para formar un enorme telescopio del tamaño de la Tierra, observando en una longitud de onda de 1,3 mm. VLBI permite al EHT alcanzar una resolución angular de 20 microsegundos de arco.

Los telescopios que han contribuido a este resultado fueron ALMA, APEX, el telescopio IRAM de 30 metros, el Telescopio James Clerk Maxwell, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, el Conjunto Submilimétrico, el Telescopio Submilimétrico y el Telescopio del Polo Sur. Unos superordenadores, altamente especializados y ubicados en el Instituto Max Planck de Radioastronomía y el Observatorio Haystack del MIT, combinaron petabytes de datos brutos procedentes de estos telescopios.

Las instalaciones y la financiación europeas han jugado un papel crucial en este esfuerzo mundial, con la participación de avanzados telescopios europeos y el apoyo del Consejo Europeo de Investigación, en concreto, una dotación 14 millones de euros para el proyecto de BlackHoleCam. El apoyo de ESO, IRAM y de la Sociedad Max-Planck también fueron clave.

La construcción del EHT y estas observaciones representan la culminación de décadas de trabajo observacional, técnico y teórico. Este ejemplo de trabajo en equipo global requirió de una estrecha colaboración por parte de investigadores de todo el mundo. Trece instituciones trabajaron juntas para crear el EHT, usando tanto infraestructuras preexistente como el apoyo de una gran variedad de organismos. La financiación clave fue proporcionada por la NSF (National Science Foundation), el ERC (Consejo Europeo de Investigación de la UE) y agencias de financiación de Asia Oriental.

Fuente:
Comunicado científico de ESO: eso1907es, 10 de abril de 2019




El Sol emite 7 veces más rayos gamma de lo que creíamos

Ilustración del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi. Fuente: NASA

El Sol emite muchos más rayos gamma de lo que se pensaba, lo que parece implica la existencia de características desconocidas del campo magnético solar y la posibilidad de fenómenos físicos más exóticos.

Una década de observaciones del Sol ha revelado un misterio sorprendente: nuestra estrella radia siete veces más rayos gamma de lo esperado. Y lo que es aún más extraño: pese a este gran exceso de rayos gamma en general, se da la curiosa circunstancia de que una estrecha banda de frecuencias está ausente.

El exceso de brillo, el hueco en el espectro y otras sorpresas de los rayos gamma solares apuntan en principio a características desconocidas del campo magnético solar o a fenómenos físicos más peculiares.

Los inesperados datos se obtuvieron con el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, un observatorio espacial que rastrea el cielo desde una órbita terrestre de baja altitud. A medida que el Fermi ha ido acumulando más datos y se iba descubriendo así el espectro de los rayos gamma procedentes del Sol con mayor detalle, han proliferado los hallazgos desconcertantes.

No solo la señal de rayos gamma es más fuerte de lo que predecía la teoría. Se extiende además hasta frecuencias mucho mayores de lo predicho y varía inexplicablemente a través de la superficie del Sol y con el ciclo solar de once años. Y hay además un hueco, una carencia de rayos gamma en frecuencias de alrededor de 10 cuatrillones de hercios (1025Hz). Ese bajón parece desafiar toda lógica.

El origen de todo esto son las partículas llamadas rayos cósmicos, normalmente protones disparados hacia el sistema solar por las ondas de choque de las supernovas distantes o por otras explosiones.

Los físicos no creen que el Sol emita rayo gamma alguno desde su interior. Las fusiones nucleares de su interior los producen, pero antes de salir del Sol se dispersan y degradan convirtiéndose en luz de menor energía. Sin embargo, en 1991 varios físicos plantearon la hipótesis de que el Sol debía, pese a ello, brillar en rayos gamma debido a los rayos cósmicos lanzados a través del espacio exterior hacia nuestra estrella y rechazados.

En ocasiones, un rayo cósmico que va a zambullirse en el Sol rebota en el último segundo, como en un espejo, por obra del campo magnético solar, lleno de rizos y torsiones. Pero en su trayectoria hacia fuera, el rayo cósmico choca con el gas de la atmósfera solar y genera un chorro de radiación gamma en esa dirección.

Se pensaba que la radiación gamma del Sol procedía de los rayos cósmicos que interaccionan con el campo magnético solar y colisionan después con moléculas de gas cercanas a la superficie del astro. Pero esta teoría, enunciada hace muchos años, no explica ni la intensidad que se ha observado en la señal de los rayos gamma solares ni tampoco otras de sus características. Fuente: 5W Infographics para Quanta Magazine

Habida cuenta del ritmo al que los rayos cósmicos entran en el sistema solar, la intensidad que se le calcula al campo magnético solar, la densidad de la atmósfera del Sol y otros factores, se calculó que ese proceso especular tendría una eficiencia de alrededor de un uno por ciento. Predijeron un débil resplandor de rayos gamma.

Sin embargo, el Telescopio Fermi detecta, en promedio, siete veces más rayos gamma procedentes del disco solar que lo predicho por esa teoría de los rayos cósmicos. Y la señal llega a ser veinte veces más fuerte de lo predicho para los rayos gamma de las mayores frecuencias, en los que casi se produce una eficiencia del 100%, y esto es desconcertante porque los rayos cósmicos de mayor energía tendrían que ser los menos susceptibles a ser devueltos como por un espejo.

El fuerte brillo de los rayos gamma quizá refleje una fuente distinta a esos rayos cósmicos, pero a los físicos no les es fácil imaginar una. Hace mucho que sospechan que el núcleo solar podría albergar materia oscura. Eso, y que pudiera haber una densidad de partículas de materia oscura, tras haber sido atraídas y atrapadas por la gravedad, suficiente para aniquilarse entre sí. Pero no están claros los mecanismos por los que los fotones producidos por la aniquilación de la materia oscura evitarían la dispersión antes de escapar del Sol. Por eso, los intentos de ligar la señal de los rayos gamma a la materia oscura no parecen muy probables.

Algunos aspectos de la señal apuntan a los rayos cósmicos y a la teoría de 1991. Por ejemplo, el Telescopio Fermi detecta muchos más rayos gamma durante el mínimo solar, la fase del ciclo solar de once años en la que su campo magnético está más en calma y más ordenado. Eso tendría sentido, según los expertos, si los rayos cósmicos fueran la fuente. Durante el mínimo solar, son más los rayos cósmicos que pueden alcanzar el intenso campo magnético cercano a la superficie solar y reflejarse como en un espejo en vez de que los desvíe prematuramente el turbulento amasijo de líneas del campo que impregna, en otros momentos, el sistema solar interior.

Pero, por otra parte, los rayos gamma detectados disminuyen en función de la frecuencia, a un ritmo diferente que los rayos cósmicos. Si estos fuesen la fuente, sería de esperar que ambos ritmos coincidiesen.

La explicación puede radicar en la corona, el enrarecido envoltorio de plasma que rodea al Sol. Para que refleje como un espejo de modo eficiente los rayos cósmicos, el campo magnético de la corona tiene probablemente que ser más fuerte y tener una orientación distinta de la pensada anteriormente. No obstante, el campo magnético coronal ha de ser más fuerte solo muy cerca de la superficie del Sol porque, si no, reflejaría los rayos cósmicos demasiado pronto, antes de que hubiesen entrado en la zona donde la atmósfera es suficientemente densa para que haya colisiones. Y el campo magnético parece que se hace particularmente fuerte cerca del ecuador durante el mínimo solar.

Estas nuevas pistas acerca de la estructura del campo magnético podrían contribuir a la solución del misterio del ciclo solar, que se invierte cada 11 años. Se trata de un cambio muy drástico y los rayos cósmicos y las emisiones de rayos gamma podrían aportar algo a su explicación.

Visualizaciones del campo magnético solar el 1 de enero de 1997, el 1 de junio de 2003 y el 15 de noviembre de 2013 basadas en las mediciones del Observatorio Solar y Heliográfico. El color verde indica una polaridad positiva y el morado, negativa. Fuente: Estudio de Visualización Científica del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA

Sin embargo, no hay buenas conjeturas acerca de cómo podría el campo magnético crear el bajón en el espectro de rayos gamma a 10 cuatrillones de hercios (1025Hz). Es una característica tan inusual que algunos expertos dudan de que sea real. Aunque no es probable, la ausencia de rayos gamma alrededor de esa frecuencia podría ser un error de cálculo porque es mucho más improbable que se trate de un problema de los instrumentos del Fermi.

Una avería de los paneles solares mantuvo al telescopio Fermi apartado del Sol durante el último año, pero se han podido suplir justo a tiempo para el mínimo solar. Las líneas del campo magnético están en estos momentos curvándose ordenadamente de polo a polo; si este mínimo solar es como el último, la señal de los rayos gamma se encontraría ahora en su fase más activa.

El observatorio HAWC, ubicado en la Sierra Negra de Puebla, Méjico, es considerado el instrumento más poderoso en su tipo. Foto: Agencia Informativa Conacyt

Esta vez tomará datos, además del Fermi, el HAWC (acrónimo de Experimento Cherenkov en Agua a Gran Altitud). HAWC detecta rayos gamma a frecuencias mayores que el Fermi, y así revelará otra parte de la señal. Los científicos están ansiosos también por ver si el patrón espacial de los rayos gamma cambia con respecto al de once años, pues los rayos cósmicos siguen teniendo carga eléctrica positiva, pero los polos norte y sur del Sol se han invertido.

Los científicos del HAWC esperan informar de sus primeros hallazgos dentro de un año, y científicos tanto de la colaboración del Fermi como ajenos a ella han empezado ya a estudiar los datos que éste va acumulando a medida que se van haciendo públicos.

Es probable que el Sol sea más extraño de lo que jamás nos hubiésemos imaginado.

Artículo original: «The Sun at GeV–TeV Energies: A New Laboratory for Astroparticle Physics», de M. U. Nisa e t al. en arXiv: 1903.06349 [astro-ph.HE].

Fuente: Artículo en Investigación y Ciencia con permiso de QuantaMagazine.org, 7 de mayo de 2019




Las sacudidas del campo magnético terrestre, según el observatorio espacial SWARM

El núcleo de la Tierra según el modelo de la simulación numérica de geodinamo, como parte de la investigación sobre los tirones geomagnéticos y las ondas rápidas hidromagnéticas. Las líneas del campo magnético (naranja) se estiran, se retuercen y se doblan por la convección turbulenta que producen cizallamientos en el fluido conductor de electricidad (rojo y azul). Las ondas hidromagnéticas se producen cuando el cizallamiento está desalineado con las líneas de campo, y se propagan a lo largo de estas líneas a la superficie del núcleo donde pueden concentrarse y causar sacudidas geomagnéticas. Fuente: ESA/SWARM

Nuestro campo magnético protector siempre está inquieto, pero de vez en cuando sucede algo extraño: se sacude. Si bien los científicos han sabido acerca de estos cambios rápidos durante unos 40 años, la razón por la que ocurren sigue siendo un misterio frustrante, hasta ahora.

Desde que se descubrieron las «sacudidas» geomagnéticas en 1978, los científicos han estado tratando de averiguar por qué el campo magnético se acelera repentina e inesperadamente.

Mirando hacia atrás a los registros de medición de la red mundial de observatorios magnéticos terrestres, descubrieron que estos «tirones», que aparecen como rasgos agudos en forma de «V» en los gráficos de cambios en el campo magnético, se remontan a 1901, y que el fenómeno ocurre aproximadamente cada 3-12 años.

Además, no son semejantes en todo el mundo. En 1949, por ejemplo, se midió un tirón en América del Norte, pero no se detectó en Europa. Dado que ocurren de manera relativamente aleatoria y el mecanismo que los impulsa no se conoce bien, estas discontinuidades han frustrado los intentos de pronosticar cambios en el campo magnético, incluso durante algunos años.

Los pronósticos son importantes porque el campo magnético nos protege de las tormentas solares, que tienen el potencial de interferir con las fuentes de alimentación, los enlaces de comunicación y los sistemas de navegación, por ejemplo.

Teniendo en cuenta que los observatorios magnéticos terrestres se construyen en tierra, la información sobre estos saltos ha sido incompleta ya que el océano, por supuesto, cubre el 70% de la superficie de la Tierra. Pero gracias a los tres satélites Swarm de la ESA, que miden las variaciones en el campo magnético de la Tierra desde el espacio, los científicos ahora pueden estudiar la estructura global de los saltos geomagnéticos.

Seguimiento de sacudidas geomagnéticas. A la derecha de la gráfica (en rojo) ya se incorporan los datos de SWARM. Fuente: ESA/SWARM

En un artículo publicado recientemente en Nature Geoscience, científicos del Instituto de Física de la Tierra de París y de la Universidad Técnica de Dinamarca describen cómo crearon un modelo informático para sacudidas geomagnéticas y ofrecieron una explicación de por qué ocurren.

Nuestro campo magnético se genera principalmente por la agitación del fluido dentro del núcleo de la Tierra. Los investigadores conocen dos tipos de movimientos que causan diferentes variaciones en el campo magnético: los que resultan del movimiento de convección lento, que pueden medirse en la escala de un siglo, y los que resultan de las ondas hidromagnéticas rápidas, que pueden detectarse durante algunos años.

Sospechaban que este último tipo desempeñaba un papel en las sacudidas, pero la interacción de estas ondas rápidas con la convección lenta, además de su mecanismo de propagación y amplificación, aún no se había resuelto.

Ahora, los investigadores han podido documentar la serie de eventos que llevaron a sacudidas que, en la simulación, surgen de ondas hidromagnéticas emitidas dentro del núcleo. A medida que la materia fundida se eleva para alcanzar la superficie exterior del núcleo de la Tierra, produce potentes ondas a lo largo de las líneas del campo magnético cerca del núcleo. El equipo explicó que esto genera cambios bruscos en el flujo de líquido bajo el campo magnético.

Los tirones se originan en crecientes «grumos» o «burbujas» de metal que se forman en el núcleo del planeta unos 25 años antes de que tenga lugar el tirón correspondiente.

Estos hallazgos actuales son parte de un proyecto a más largo plazo en el que los científicos esperan predecir la evolución del campo geomagnético en las próximas décadas.

Fuente:
Noticia de ESA, 1 de mayo de 2019




Una nebulosa pre-planetaria: la nebulosa del Huevo

La nebulosa del Huevo, en la que se identifican la banda oscura, los haces cruzados y los arcos entrelazados. Fuente: HUBBLE

La nebulosa del Huevo es una nebulosa pre-planetaria, creada por una estrella moribunda en proceso de convertirse en nebulosa planetaria. Con ese epígrafe poco afortunado se nombran los restos de material expulsado por estrellas similares al Sol en los últimos estadios de su vida.

La fase de nebulosa pre-planetaria es muy breve en términos astronómicos, apenas dura unos miles de años. Por este motivo, se trata de objetos raros y eso, unido al hecho de que sean bastante tenues, hace que no resulten fáciles de detectar. La nebulosa del Huevo, situada a unos 3.000 años-luz de nosotros, fue la primera de este tipo en ser descubierta, en los años setenta del siglo pasado. Esta imagen se basa en observaciones efectuadas a mitad de los años noventa por la Cámara Planetaria y de Gran Angular 2 (WFPC2) del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA.

Durante la fase de nebulosa pre-planetaria, la estrella central se deshace periódicamente de sus capas exteriores, que se ven iluminadas por la estrella moribunda del centro. Con el tiempo, la estrella deja de expulsar material y el remanente central se calienta, por lo que el gas expelido se excita y brilla, convirtiéndose así en una nebulosa planetaria.

La banda oscura, los haces cruzados y los arcos entrelazados en esta imagen pueden decirnos mucho sobre el complejo entorno de las estrellas moribundas. La banda central es una envoltura de polvo que oculta la estrella a la vista.

De la estrella oscurecida emanan haces de luz, y se cree que se deben a la luz estelar que escapa por los huecos en forma de anillo en la envoltura de polvo que rodea la estrella. Estos huecos posiblemente fueron producidos por chorros de materia a alta velocidad, aunque se desconoce qué los habría provocado. Las figuras radiales son sombras proyectadas por acumulaciones de material dentro de la región de los huecos de la envoltura.

Numerosos arcos brillantes se cruzan con los haces: se trata de capas de materia eyectadas por la estrella. Los arcos son como los anillos de los árboles, pues pueden darnos información sobre la edad del objeto, ya que revelan que la velocidad de eyección de masa ha variado entre 100 y 500 años a lo largo de sus 10.000 años de historia. El gas se expande a una velocidad de 20 km/s y se ha detectado materia a un radio de 0,6 años-luz, lo que ofrece una estimación de la cantidad de materia en la nebulosa.

Fuente:
Noticia de ESA, 16 abril 2019




Dos chimeneas gigantes desde el centro de la Vía Láctea

Ilustración de dos «chimeneas» que canalizan el material de emisión de rayos X caliente desde el centro de nuestra galaxia a dos enormes burbujas cósmicas. Las gigantescas burbujas de emisión de rayos gamma tienen una forma similar a un reloj de arena colosal, que abarca unos 50.000 años-luz de punta a punta, comparable al tamaño de la parte central y más densa del disco estelar de la Vía Láctea. Esos dos canales calientes encontrados por XMM-Newton fluyen desde Sagittarius A*, el agujero negro supermasivo central de nuestra Galaxia, y se extienden, cada uno, cientos de años-luz, para finalmente vincular el entorno inmediato del agujero negro y las burbujas. Los científicos piensan que estas «chimeneas» actúan como un conjunto de tubos de escape a través de los cuales la energía y la masa se transportan desde el corazón de nuestra Galaxia hasta la base de las burbujas (en morado), llenándolas de nuevo material. Fuente: Copyright ESA / XMM-Newton / G. o Copyright ESA / XMM-Newton / G. Ponti et al. 2019; ESA / Gaia / DPAC (mapa de la Vía Láctea), CC BY-SA 3.0 IGO

El observatorio XMM-Newton de la ESA ha descubierto en el centro de nuestra galaxia dos gigantescas “chimeneas” que expulsan material desde las inmediaciones del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, formando sendas burbujas cósmicas de un tamaño colosal.

Estas burbujas fueron descubiertas en 2010 por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA: una se extiende por encima del plano de la Vía Láctea, mientras que la otra lo hace por debajo, dando lugar a una enorme figura de reloj de arena de unos 50.000 años-luz, casi la mitad del diámetro de la galaxia. Podría decirse que el material es expulsado desde las regiones centrales de nuestra Vía Láctea donde se encuentra Sagitario A*, su agujero negro.

Ahora, XMM-Newton, de ESA, ha descubierto dos canales de material caliente y emisor de rayos X con origen en Sagitario A*, relacionando así de forma definitiva las inmediaciones del agujero negro y las burbujas.

Los vientos y las proyecciones de material y energía que expulsa una galaxia son responsables de esculpir y alterar la forma de dicha galaxia a lo largo del tiempo. Se trata de actores fundamentales en la formación y evolución de las galaxias y otras estructuras en el cosmos. Nuestra galaxia nos permite explorar estos fenómenos al detalle y estudiar cómo el material sale al espacio a nuestro alrededor. Gracias a los datos recopilados por XMM-Newton entre 2016 y 2018, se ha elaborado el mapa de rayos X más amplio jamás realizado del centro de la Vía Láctea.

Una vista de rayos X del centro de la Vía Láctea, donde se encuentra el agujero negro supermasivo Sagitario A*. Esta imagen, obtenida con el observatorio espacial XMM-Newton de la ESA, muestra la temperatura del gas de emisión de rayos X en esta región turbulenta, con regiones más frías en las regiones más rojas y más calientes en verde y azul. El área brillante en el centro de la imagen identifica la vecindad de Sagitario A*. Las características amarillo-naranja que fluyen por encima y por debajo del centro son dos «chimeneas» colosales, que se extienden cientos de años-luz cada una, que canalizan el material del centro galáctico en dos enormes burbujas cósmicas. Esta vista combina los datos recopilados en las siguientes bandas de energía: 1.5–2.6 keV (se muestra en rojo); 2.35–2.56 keV (mostrado en verde); Banda de 2.7–2.97 keV (se muestra en azul). Los muchos parches blancos, grandes y pequeños, son artefactos donde fuentes de rayos X no relacionadas, brillantes y puntuales se han eliminado de la imagen. Fuente: Copyright ESA / XMM-Newton / G. Ponti et al. 2019, Nature

Este mapa ha revelado largos canales de gas supercaliente que se prolongan cientos de años-luz, por encima y por debajo del plano de la Vía Láctea. Los científicos creen que estos canales funcionan como tubos de escape a través de los cuales se transporta energía y masa desde el centro de la galaxia hacia la base de las burbujas, rellenándolas con material nuevo.

Este hallazgo explica cómo la actividad, presente y pasada, en el núcleo de nuestra galaxia anfitriona se relaciona con la existencia de estructuras de gran tamaño a su alrededor.

La emisión podría ser un remanente del pasado de nuestra galaxia, de un periodo en el que la actividad era más frecuente y potente, o podría demostrar que incluso las galaxias “quiescentes” (aquellas que albergan un agujero negro supermasivo relativamente tranquilo y niveles moderados de formación estelar, como la Vía Láctea) pueden producir grandes emisiones de material y muy energéticas.

La Vía Láctea se considera una especie de prototipo de galaxia espiral, por lo que este hallazgo arroja luz sobre el comportamiento de las galaxias espirales típicas y su comportamiento a través del cosmos.

A pesar de su clasificación como quiescente en la escala de actividad galáctica, datos anteriores de XMM-Newton han revelado que el centro de nuestra galaxia es bastante caótico y turbulento. Las estrellas moribundas explotan con gran violencia, arrojando material al espacio; las estrellas binarias giran en círculo; y Sagitario A*, un agujero negro con la masa de cuatro millones de soles, está a la espera de material que devorar para después expeler radiación y partículas energéticas.

Los gigantes cósmicos como Sagitario A* e incluso otros aún más masivos alojados en galaxias por todo el cosmos serán explorados en profundidad por futuros observatorios de rayos X como ATHENA, el Telescopio Avanzado para la Astrofísica de Alta Energía, que se lanzará en 2031. Otra futura misión de la ESA, LISA, la Antena Espacial por Interferometría Láser, buscará ondas gravitacionales liberadas durante la fusión de agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias distantes.

Como misión futura, XMM-Newton podría efectuar un barrido de una región mucho mayor del centro de la Vía Láctea, lo que ayudaría a cartografiar las burbujas y el gas caliente que rodean nuestra galaxia, así como a estudiar su conexión con el resto de los componentes de la Vía Láctea y, con suerte, averiguar cómo se relacionan todos ellos entre sí.

En cuanto a ATHENA, combinará espectroscopia de rayos X de altísima resolución con unas excelentes capacidades de imagen en amplias áreas del firmamento, lo que permitirá a los científicos estudiar la naturaleza y el movimiento del gas caliente cósmico como nunca antes.

Las burbujas que se extienden por encima y por debajo del disco de la Vía Láctea se conocen como burbujas de Fermi y fueron descubiertas en datos de rayos gamma captados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA en 2010.

El artículo “An X-ray Chimney extending hundreds of parsecs above and below the Galactic Centre”, de G. Ponti et al., está publicado en la revista Nature, con datos de archivo del observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

Fuente:
Noticia de ESA, 25 marzo 2019




No se encuentra el metano de Marte

Para sorpresa de los científicos, en sus primeros meses de funcionamiento, el Orbitador de Gases Traza no ha encontrado metano en la atmósfera del Planeta Rojo.

El vehículo Curiosity encontró metano cerca del cráter Gale (donde aterrizó dentro del óvalo dibujado en esta foto). El cráter está representado en falso color. Fuente: NASA/JPL-Caltech

Una nave que iba a resolver el misterio del metano de Marte no ha hecho sino aumentar la confusión. El Orbitador de Gases Traza (TGO), de Rusia y Europa, que empezó a buscarlo el año pasado, no ha dado todavía con la menor vaharada en la atmósfera de Marte, según un estudio publicado en Nature el 10 de abril.

Para los científicos involucrados es una sorpresa enorme, porque misiones anteriores a Marte habían detectado indicios de la existencia de metano en la atmósfera. Que el TGO no haya podido hasta ahora encontrarlo desde su órbita, da a entender que existe un proceso desconocido que lo extrae de la atmósfera en cuanto aparece en ella.

Los científicos planetarios están ansiosos por saber de dónde viene el metano de Marte porque la mayor parte del metano de la atmósfera terrestre está producida por organismos vivos. Determinar cuánto hay en la atmósfera marciana, y dónde, ayudaría a saber si viene de fuentes geológicas (de las reacciones químicas en las rocas, por ejemplo) o si su origen es más emocionante: vida que hubiese en Marte.

Se ha dado con metano en Marte repetidas veces desde hace quince años. Entre esos hallazgos están una pluma de metano en 2003 y las detecciones ocasionales del vehículo Curiosity, de la NASA, desde que en 2012 aterrizó en el cráter Gale. La misión Mars Express, de la Agencia Espacial Europea, ha dado con el gas en múltiples sitios, incluyendo una pluma cerca de ese cráter en 2013.

Con la intención de responder la cuestión más definitivamente, el TGO llegó a Marte en 2016 y empezó a recoger datos de la atmósfera en abril de 2018. Entre abril y agosto de 2018, no halló señal alguna del metano pese a que sus instrumentos pueden detectarlo en concentraciones inferiores a las 50 partes en un billón.

Curiosity captó unas 500 partes de metano por billón a mediados de junio de 2018, al mismo tiempo que el TGO lo sobrevolaba sin captarlo. Los modelos indican que cualquier pluma de metano debería ascender y mezclarse bien con la atmósfera del planeta en unos meses.

Se está buscando la respuesta a la rápida desaparición de ese metano entre donde se halla el Curiosity, que detecta el metano a un metro de altura sobre la superficie de Marte, y el TGO, que toma sus mejores mediciones a cinco kilómetros de altura sobre el planeta. Los científicos intentan saber cómo se puede destruir el metano a esas altitudes sobre la superficie marciana.

Una posibilidad es que el metano que escapa del suelo sea eliminado por alguna forma de reacción química que se produzca a poca altitud (en la que quizá intervenga el polvo) antes de que el gas vaya derivando por el aire hacia mayores alturas.

Hay algunos investigadores que dudan de que el TGO encuentre alguna vez el gas, y sostienen que las supuestas detecciones de metano marciano son en realidad errores observacionales.

Pero otros afirman que es probable que el metano flote erráticamente procedente de regiones geológicamente activas de Marte, como las surcadas por fallas. Puesto que las únicas mediciones del gas sobre el suelo son las del Curiosity, lo cierto es que los científicos, simplemente, no han tenido la oportunidad de observar que mane en diferentes partes de la superficie del planeta o que se destruya mientras asciende.

En junio de 2018, solo unos meses después de que el TGO empezase a rastrear la atmósfera de Marte, una gigantesca tormenta de polvo se extendía por el planeta. Oscureció su atmósfera y obligó temporalmente a la nave a centrar su busca del metano en las grandes alturas y latitudes.

El TGO seguirá inspeccionando la atmósfera del planeta hasta, al menos, 2022. Por ahora solo ha estado observando durante una fracción de un año marciano, que dura casi dos terrestres. Todavía es posible que afloren indicios del metano en un tiempo cercano.

Fuentes:
Nature News, 10 abril 2019

Artículo completo: «No detection of methane on Mars from early ExoMars Trace Gas Orbiter observations»», de Oleg Korablev et al. en Nature (2019)




Más datos discrepantes sobre la constante de Hubble

Además del estudio que ya recogimos en la edición anterior del «Kiosco», nuevos datos confirman la discrepancia en las medidas de la velocidad de expansión del universo.

Un método independiente de los usados hasta ahora arroja un valor de la constante de Hubble que vuelve a diferir de las estimaciones basadas en el fondo cósmico de microondas y los expertos ignoran a qué se debe la diferencia.

El cuásar RX J1131-1231, situado a unos 8.000 millones de años-luz de distancia en la constelación de Crater, ha sido uno de los empleados por la colaboración H0LiCOW para determinar el valor de la constante de Hubble. Debido al efecto de lente gravitacional generado por una galaxia masiva situada en el camino (zona brillante central), la luz procedente del cuásar se desvía y genera un total de cuatro imágenes: tres a la izquierda y una a la derecha. La diferencia en los tiempos de llegada de la luz a lo largo de cada uno de los caminos permite obtener una estimación de H0. Fuente: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

La colaboración internacional H0LiCOW (H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring) ha obtenido un nuevo valor para la constante de Hubble (H0), el parámetro que determina la velocidad a la que se expande el universo actual. El resultado coincide con el deducido en los últimos años por otros trabajos, pero vuelve a diferir de manera considerable del que arrojan las mediciones basadas en el fondo cósmico de microondas (CMB), la radiación emitida poco después de la gran explosión. La importancia del nuevo valor radica en que ha sido obtenido mediante una técnica independiente de las empleadas hasta ahora, lo que confirma una vez más la falta de acuerdo en las medidas de H0 basadas en las propiedades del universo actual y las del cosmos primitivo. La discrepancia podría estar apuntando a la existencia de algún problema profundo en el modelo cosmológico estándar, la teoría dominante empleada por los expertos para describir el universo.

Hace tiempo que se sabe que el valor de H0 calculado a partir del CMB no coincide con el deducido por otros métodos. El satélite Planck, el instrumento de la ESA dedicado a medir con detalle las propiedades del CMB, obtuvo en 2015 un valor de H0 de unos 68±1 kilómetros por segundo por megapársec (km/s/Mpc). El año pasado, sin embargo, un estudio basado en la velocidad a la que se alejan de nosotros varias galaxias relativamente cercanas arrojó un valor considerablemente mayor: 73±2 km/s/Mpc. Los expertos ignoran a qué se debe la diferencia, ya que, aunque muy distintos entre sí, ambos métodos tendrían que proporcionar el mismo resultado.

Dando por bueno el modelo cosmológico estándar (un universo plano con constante cosmológica y una gran componente de materia oscura fría), el valor de H0 obtenido ahora por la colaboración H0LiCOW asciende a unos 72±3 km/s/Mpc. El dato confirma las observaciones basadas en el universo local pero vuelve a diferir del calculado a partir del CMB; una discrepancia que, en principio, no puede atribuirse a los errores en las distintas medidas. Los resultados de H0LiCOW han sido presentados en una serie de artículos publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El interés del nuevo estudio se debe a la técnica empleada para calcular H0. Esta se basa en el efecto de lente gravitacional ejercido sobre la luz procedente de cuásares distantes, galaxias muy brillantes situadas a miles de millones de años-luz de distancia. En su recorrido hacia la Tierra, la luz de algunos de estos objetos sufre desviaciones debido al influjo gravitatorio de otras galaxias masivas situadas en el camino, lo que en ocasiones puede generar múltiples imágenes de un mismo cuásar. La luz asociada a cada una de esas imágenes sigue caminos distintos y llega a la Tierra en momentos ligeramente diferentes. Esos retrasos dependen a su vez de la velocidad de expansión del universo, por lo que a partir de ellos puede extraerse el valor de la constante de Hubble. Según los autores del estudio, la nueva técnica puede considerarse la más simple y directa para determinar H0, ya que solo depende de consideraciones geométricas sencillas y de la aplicación de la teoría de la relatividad general de Einstein.

Se espera que en los próximos años se descubran cientos de lentes gravitacionales como las empleadas ahora por la colaboración H0LiCOW, lo que permitirá acotar aún más el valor de la constante de Hubble. Si las discrepancias con los valores obtenidos a partir de las propiedades del CMB persisten, los expertos deberán comenzar a replantearse seriamente la posibilidad de modificar el modelo cosmológico estándar, incluida tal vez la interpretación de la energía oscura como constante cosmológica.

Fuente:
Artículo en Investigación y Ciencia, 30 enero 2019




La sonda Hayabusa-2 descubre que el asteroide Ryugu es joven, seco y oscuro

El asteroide Riugu tiene algunas características inesperadas, especialmente su superficie seca puede aportar una prueba en contra de la aportación de agua a la Tierra por parte de asteroides.

Imagen de Ryugu captada el 26 de junio de 2018 por la cámara óptica de navegación de HAYABUSA-2. Fuente: JAXA / University of Tokyo and co.

La sonda japonesa Hayabusa-2, está en órbita alrededor de 162173 Ryugu. Al acercarse a éste, el equipo encontró un tipo de terreno áspero e inesperado, salpicado de piedras y rocas de varios metros de diámetro, que amenazan a la nave mientras recupera muestras de la superficie.

Hayabusa-2 ya ha desplegado con éxito tres módulos de aterrizaje que flotaron en la superficie del asteroide, tomando fotos a lo largo del camino. La nave nodriza también ha completado una de las tres maniobras de aterrizaje esperadas.

Durante estas tomas de tierra, la nave espacial extiende un mecanismo de recuperación de muestras, que consiste en una extremidad de 1 metro de largo terminada en un recipiente para recoger muestras. Cuando el bote está lo suficientemente cerca de la superficie, un mecanismo especial dentro de la extremidad dispara una bala de unos 2 cm de diámetro a la superficie del asteroide, agitando el regolito con la esperanza de que parte del material de la superficie termine dentro del bote. A principios de marzo, el equipo publicó imágenes del primer intento. Los investigadores esperan tener más material del que originalmente planearon recolectar, ya que la bala generó una reacción más violenta de lo que habían previsto: empujó rocas cercanas de hasta 1 metro de diámetro.

Sin embargo, no hay forma de saber con certeza cuánto material obtuvieron, ya que la nave no tiene un mecanismo para pesar o estimar qué hay dentro de la cámara de muestras. La incógnita se mantendrá hasta que las muestras lleguen a la Tierra.

Ryugu ha sido clasificado como asteroide «pila de escombros», es decir, una colección de variedad de escombros de diferentes tamaños unidos por gravedad. Sus bajas densidades implican que sus interiores están llenos de espacios huecos, como un queso suizo. Estos objetos probablemente se formaron con las piezas que quedaron de asteroides más grandes, que pueden haberse desintegrado durante los impactos en el sistema solar temprano.

Tiene forma de peonza, y su rápida rotación hace que se forme una cresta a lo largo del ecuador. Pero Ryugu parece haberse desacelerado, y no está claro por qué. El período de rotación actual es de 7,6 horas, pero los investigadores estiman que en algún momento de su pasado, debe haber girado más rápidamente, con un período de menos de 3,5 horas, para poder adquirir su forma actual.

Ryugu tiene unos 900 metros de ancho y muestra crestas formadas por su rápida rotación. Fuente: Seiji Sugita et al., Science

Ryugu parece ser joven, con menos de 100 millones de años, y es oscuro, con una reflectividad, o albedo, del 2%, siendo uno de los objetos más oscuros conocidos en el sistema solar. Los investigadores han comparado el color de superficie observado de Ryugu con dos familias de asteroides en el cinturón principal de asteroides, llamados Polana y Eulalia. La similitud apunta a uno de estos grupos como la familia de origen más probable de Ryugu.

Aunque hay minerales hidratados en Ryugu, parece estar mucho más seco de lo que los investigadores esperaban, lo que sugiere que su cuerpo padre tampoco tenía mucha agua. Calcular los diferentes contenidos en agua de los asteroides es importante para comprender cómo la Tierra obtuvo su agua.

Los modelos de formación del sistema solar a menudo asumen que la mayor parte del agua que se encuentra en la Tierra hoy en día llegó a bordo de meteoritos y cometas tanto desde el cinturón de asteroides como desde los bordes exteriores del sistema solar. La existencia de asteroides secos en el vecindario de la Tierra podría significar que estos modelos deben ser modificados.

El siguiente paso para la misión Hayabusa-2 fue el lanzamiento en abril de un proyectil de 2.5 kilogramos a Ryugu, con el objetivo de hacer un cráter artificial en su superficie de al menos 10 metros de ancho y 1 metro de profundidad.

Con esta maniobra, el equipo espera averiguar más sobre cómo reaccionan los asteroides a los impactos, lo que ayudará a los científicos a comprender mejor la historia y evolución de Ryugu. La información sobre el impacto también podría ser útil en caso de que alguna de estos cuerpos se acerque demasiado a la Tierra y sea preciso eliminarlo.

Crear el cráter también permitirá a los investigadores echar un vistazo a lo que se encuentra debajo de la superficie. Dos semanas después de disparar el cañón, Hayabusa-2 intentará una segunda maniobra de muestreo, apuntando hacia el fondo del cráter. Luego, en noviembre o diciembre de este año 2019, la nave comenzará su viaje de un año de retorno a la Tierra.

Fuentes:
Sky&Telescope, 22 marzo 2019

Página web de la agencia espacial japonesa, JAXA




Y… el agua encontrada en las muestras traídas por Hayabusa-1 del asteroide Itokawa es como la terrestre

Un estudio reciente de las muestras recogidas del asteroide Itokawa, sugiere que la roca espacial albergaba agua de composición similar a la de la Tierra.

Itokawa, de unos 500 metros de largo es un asteroide de la familia Apollo, NEO, de tipo S y con núcleo de formación binaria. Fuente: JAXA

En 2000, la agencia espacial japonesa JAXA envió la sonda Hayabusa-1 (previo a la Hayabusa-2 del artículo anterior) al asteroide Itokawa para recoger muestras de la roca espacial y traerlas de vuelta a la Tierra. Después de un primer intento fallido, la sonda pudo recolectar polvo del asteroide y traerlo a la Tierra. La sonda aterrizó en una región remota de Australia en junio de 2010. Fue la primera vez que se habían traído a la Tierra muestras de un asteroide. Los científicos han estado estudiando las muestras desde entonces, y finalmente se han publicado los resultados de Itokawa.

El equipo de investigación de la Universidad Estatal de Arizona recibieron cinco muestras pequeñas de JAXA. Las muestras tienen el ancho de una hebra de cabello humano. Los científicos decidieron buscar agua en las muestras, un cometido que ningún otro equipo que tiene muestras de Itokawa estaba realizando.

Estudiaron los isótopos de hidrógeno y el contenido acuático en Itokawa y constataron que el asteroide tiene niveles de isótopos similares a los que encontrarías en las piedras en la Tierra. Aunque el material de este asteroide de tipo S, tenga una edad de unos 4,6 mil millones de años, similar a la de la formación del Sistema Solar, el equipo pudo encontrar evidencia de que las muestras de Itokawa eran ricas en agua.

Los investigadores tienen la hipótesis de que sus hallazgos revelan que hasta la mitad del agua de la Tierra tiene origen extraterrestre. Sin embargo, quedan muchas comprobaciones por hacer; después de todo, esta es la primera muestra de un asteroide que se ha analizado en la Tierra y que ha mostrado esta clase de resultados.

Se necesitan más misiones de recolección y devolución de muestras a la Tierra si queremos realizar un estudio a fondo de estos objetos planetarios. Algunas ya están en proceso: El sucesor de Hayabusa-1, el Hayabusa-2, ya ha hecho un cráter en el asteroide Ryugu para extraer muestras y traerlas a la Tierra en 2020. La NASA también está realizando un estudio del asteroide Bennu al lanzar la nave Osiris-Rex en 2016 para recoger muestras de la roca. La nave está programada para regresar a la Tierra en 2023.

Fuente:
Noticia de Science – Advances, 1 de mayo 2019




Tormenta en planeta extrasolar

GRAVITY, el instrumento de tecnología avanzada del VLTI, pionero en la obtención de imágenes de exoplanetas mediante interferometría óptica, revela detalles de un planeta inmerso en una tormenta. Fuente: ESO

El instrumento GRAVITY, instalado en el interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer) de ESO, ha realizado la primera observación directa de un planeta extrasolar mediante interferometría óptica. Este método reveló una atmósfera exoplanetaria compleja, con nubes de polvo de hierro y silicatos arremolinándose en una tormenta que abarca todo el planeta. La técnica presenta posibilidades únicas para el estudio de muchos de los exoplanetas conocidos actualmente.

GRAVITY puede utilizar las cuatro unidades de telescopio del VLT de ESO para trabajar como si se tratase de un único telescopio de mayor tamaño, usando técnicas de interferometría. Esto crea un supertelescopio, el VLTI, que recoge e interpreta, de forma muy precisa, la luz de la atmósfera del exoplaneta HR8799e y la de su estrella anfitriona.

Este resultado se publica el 27 de marzo en la revista Astronomy and Astrophysics, en la que se presentan observaciones de HR8799e mediante interferometría óptica. El exoplaneta fue descubierto en 2010 en órbita de la joven estrella de secuencia principal HR8799, que se encuentra a unos 129 años-luz de la Tierra, en la constelación de Pegaso.

HR8799e es un «superjúpiter», un tipo de mundo que no se encuentra en nuestro Sistema Solar, más masivo y mucho más joven que cualquier planeta de los que orbitan alrededor del Sol. Con sólo 30 millones años de edad, este exoplaneta es lo suficientemente joven como para ofrecer a los científicos una herramienta para comprender la formación de planetas y sistemas planetarios. El exoplaneta es completamente inhóspito: la energía remanente tras su formación y un potente efecto invernadero hacen que HR8799e alcance una temperatura hostil de cerca de 1000 °C.

Es la primera vez que se ha utilizado interferometría óptica para revelar detalles de un exoplaneta y la nueva técnica ha proporcionado un espectro de una calidad sin precedentes, diez veces más detallado que observaciones anteriores. Las mediciones del equipo fueron capaces de revelar la composición de la atmósfera de HR8799e, que presenta algunas sorpresas.

El análisis mostró que HR8799e tiene una atmósfera que contiene mucho más monóxido de carbono que metano, algo no esperable de una química en equilibrio. Se podría explicar mejor estos sorprendentes resultados con la presencia de altos vientos verticales dentro de la atmósfera, que impedirían que el monóxido de carbono reaccionase con el hidrógeno para formar metano.

El equipo descubrió que la atmósfera también contiene nubes de polvo de hierro y silicatos. Esto, combinado con el exceso de monóxido de carbono, sugiere que la atmósfera de HR8799e está inmersa en una enorme y violenta tormenta.

Las observaciones sugieren que hay una esfera de gas iluminado desde el interior, con rayos de luz cálida arremolinándose a través de áreas tormentosas de nubes oscuras. La convección mueve las nubes de partículas de silicato y hierro, que se desagregan y llueven hacia el interior. Esto nos muestra la dinámica atmósfera de un exoplaneta gigante en su nacimiento, sometido a complejos procesos físicos y químicos.

Este resultado es parte de una cadena de descubrimientos llevados a cabo con GRAVITY que han incluido avances tales como la observación, el año pasado, de gas girando al 30% de la velocidad de la luz justo en el límite exterior del horizonte de sucesos del agujero negro masivo que se encuentra en el centro galáctico. También añade una nueva forma de observar exoplanetas al ya extenso arsenal de métodos disponibles para los telescopios e instrumentos de ESO, allanando el camino a muchos más descubrimientos impresionantes.

Fuente:
Comunicado científico de ESO: eso1905es, 27 de marzo de 2019




Tormenta en el cuásar «Taza de té»

Tormenta en el cuásar de la «taza de té». Los datos de rayos X están coloreados en azul y las observaciones ópticas del Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA se muestran en rojo y verde. Otra imagen que incluye datos de radio también muestra una segunda «asa» en el otro lado de la «taza». Copyright de rayos X: NASA / CXC / Universidad de Cambridge / G. Lansbury et al; óptico: NASA / STScI / W. Keel et al.

La imagen muestra un cuásar apodado «Teacup» (taza de té), debido a su forma. Un quásar es una galaxia que se activa por el material que cae en su agujero negro supermasivo central. Son objetos extremadamente luminosos ubicados a grandes distancias de la Tierra. La «taza de té» está a 1.100 millones de años-luz de distancia y se pensó que era un cuásar agonizante hasta que las recientes observaciones de rayos X arrojaron nueva luz sobre él.

The Teacup se descubrió en 2007 como parte del proyecto Galaxy Zoo, un proyecto de ciencia ciudadana que clasifica las galaxias utilizando datos de SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Una poderosa erupción de energía y partículas del agujero negro central creó una burbuja de material que se convirtió en el asa de la taza de té, que se encuentra a unos 30.000 años-luz del centro.

Las observaciones revelaron átomos ionizados en el asa de la taza de té, posiblemente causados por una fuerte radiación proveniente del quásar en el pasado. Este nivel anterior de radiación dejaba pequeñas las mediciones actuales de la luminosidad del quásar. La radiación parecía haber disminuido entre 50 y 600 veces en los últimos 40.000 a 100.000 años, lo que llevó a la teoría de que el cuásar se estaba desvaneciendo rápidamente.

Pero los nuevos datos del telescopio XMM-Newton de la ESA y del observatorio de rayos X Chandra de la NASA revelan que los rayos X provienen de una fuente central muy oscurecida, lo que sugiere que el cuásar aún está brillando bajo su envoltura. Si bien el cuásar ciertamente se ha atenuado con el tiempo, es menos de lo pensado y tal vez solo se haya desvanecido en un factor de 25 o menos en los últimos 100.000 años.

Los datos de Chandra también mostraron evidencia de un gas más caliente dentro de la burbuja central y cerca de la «copa» que rodea el agujero negro central. Esto sugiere que un viento de materia está soplando hacia afuera del agujero negro, creando la forma de la taza de té.

La investigación se publica en The Astrophysical Journal Letters: “Storm in a Teacup: vista en rayos X de un quasar y una superburbuja oscuros” por G. Lansbury et al.

Fuente:
Fotonoticia de ESA, 06 de mayo de 2019




Últimos resultados de Ultima-Thule

Las imágenes de la misión New Horizons de la NASA que han llegado hoy a la Tierra, de Ultima Thule, el cuerpo más lejano y primitivo jamás explorado por la humanidad, revelan que es un mundo pequeño, oscuro y rojizo de 35 kilómetros de longitud con una forma similar a un muñeco de nieve.

New Horizons se acercó a tan solo 3.500 kilómetros de Ultima Thule el pasado 1 de enero, a una velocidad de 50.000 kilómetros por hora. Desde entonces, En los tres meses siguientes lo ha observado con todos sus instrumentos para captar el máximo de información durante el breve encuentro con el lejano cuerpo del cinturón de Kuiper, a 6.600 millones de kilómetros del Sol.

La NASA ha obtenido imágenes que muestran con nitidez la superficie de Ultima Thule, incluida una en color. Las fotografías revelan que en realidad se trata de dos objetos unidos, lo que se conoce como un cuerpo binario de contacto. El lóbulo más grande, al que los responsables de New Horizons han apodado como Ultima, es tres veces más grande que el menor, que ha recibido el nombre de Thule.

Los científicos de New Horizons crearon la imagen de color compuesto a la derecha combinando el mapa de luz visible e infrarrojo cercano del MU69 2014 visto a la izquierda, con una imagen de mayor resolución de la cámara LORRI de la nave espacial (en el centro). Esta combinación enfatiza el color rojo general de ambos lóbulos, así como el anillo de material relativamente brillante (y menos rojo) alrededor del «cuello» del objeto. Fuente: NASA / JHU-APL / SWRI

La superficie de ambos lóbulos exhibe accidentes de alrededor de un kilómetro de altitud, que podrían ser colinas o cordilleras. Por el momento no se han detectado indicios de cráteres, aunque todavía es pronto para extraer conclusiones sobre la geografía de Ultima Thule. En las imágenes captadas por New Horizons, la luz del Sol incide desde detrás de la nave, por lo que no genera sombras y no se puede visualizar el relieve de los accidentes geográficos.

Las fotografías también confirman que Ultima Thule es muy oscuro: refleja tan solo entre un 6% y un 13% de la luz solar que lo baña.

La única imagen en color publicada hasta la fecha indica que Ultima Thule tiene un tono rojizo, habitual en los objetos del cinturón de Kuiper. Se debe probablemente a la presencia de materia orgánica en la superficie, que adquiere este color al ser degradada por la radiación que baña el espacio. El espectrómetro LEISA a bordo de New Horizons escaneaba la superficie repetidamente a medida que la nave espacial pasaba. Los espectros resultantes no solo confirman la coloración de la superficie fuertemente roja sino que también revelan tres inmersiones distintas en longitudes de onda del infrarrojo cercano. Los de 1,5 y 2,0 micras se deben al hielo de agua y el tercero a 2,27 micras, revela la presencia de metanol (CH3OH). Este simple compuesto orgánico, observado a menudo en cometas desgasificados, se forma cuando el metano (CH4) se oxida.

El cuello del objeto que une los dos lóbulos es la parte más brillante y también la menos rojiza. La diferencia podría deberse a la composición o al tamaño de las partículas que hay en la superficie.

New Horizons capturó esta imagen del MU69 2014 desde una distancia de solo 6.700 km. Su resolución es de 135 metros por píxel. El lóbulo más grande (denominado «Ultima») tiene aproximadamente 19 km de ancho; el «Thule» más pequeño tiene 14 km de ancho. Nótese la clara depresión en Thule y los pequeños cráteres a lo largo de las extremidades superiores de ambos lóbulos. Fuente: NASA / JHU-APL / SWRI

Las nuevas imágenes también han permitido concluir que Ultima Thule tiene una longitud máxima de 35 km y completa una rotación cada 15 minutos. Tanto este dato como la forma del objeto cuadran con las teorías de formación de los cuerpos más primitivos del sistema solar. Ultima Thule se habría formado en los primeros cientos de millones de años de existencia del sistema solar, a partir de un sinfín de pequeñas piedrecitas que se fueron agregando lentamente. Así se formaron los dos lóbulos, Ultima y Thule, por separado, hasta que la gravedad los atrajo a una velocidad muy baja, de pocos kilómetros por hora; de ahí que mantengan su forma más o menos esférica.

Estamos observando el objeto más primitivo explorado por una nave especial. Ultima Thule se trata probablemente de uno de los primeros planetesimales, los bloques a partir de los cuales se formaron los planetas del sistema solar. Dado su pequeño tamaño y la baja temperatura a la que se encuentra, se ha conservado prácticamente inalterado desde su formación, por lo que dará información muy valiosa sobre esta época primitiva de nuestro sistema.

Los datos recogidos hasta aquí, que son los enviados por New Horizons hasta ahora, son solo menos de un 1% de la información recogida. Tendrán que pasar 20 meses para que la nave envíe todos los datos que ha captado desde el 31 de diciembre.

Fuente:
Sky&Telescope, 19 marzo 2019




Nuevos cálculos de la masa de la Vía Láctea

Estructura de la Vía Láctea mostrando el disco delgado (thin disk), y los halos interior y exterior. Fuente: NASA, ESA y A. Feild, STScI

La Vía Láctea, nuestro hogar en el Universo, tiene una masa equivalente a 1,5 billones de soles. Es la estimación más precisa hasta la fecha, resultado de una investigación liderada desde el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI por sus siglas en inglés) en Baltimore (EE.UU.). El ensayo ha utilizado el último mapa de la galaxia de la misión Gaia, de la Agencia Espacial Europea (ESA) y datos del telescopio espacial Hubble, de la NASA y la ESA.

Hasta ahora, había estimaciones muy dispares sobre la masa de la Vía Láctea, que iban entre los 500.000 millones y los 3 billones de soles. Las cifras tan distintas se explican porque para medir la masa de nuestra galaxia no basta con medir la de sus estrellas, de las que se calcula que hay 200.000 millones. Para conocer la masa de la Vía Láctea entera, hay que medir lo inmensurable: la materia oscura.

Se calcula que sólo podemos ver un 15% de la masa del Universo. El 85% restante está formado por materia oscura, una sustancia de la que poco se sabe, ya que es totalmente invisible a nuestros ojos y a cualquier instrumento, pues sólo interacciona con la materia que conocemos a través de la gravedad.

Por eso el equipo investigador ha utilizado la influencia gravitatoria de la materia oscura, y de toda la galaxia, sobre grupos de estrellas. En concreto, sobre las velocidades de 34 cúmulos globulares, que son agrupaciones de estrellas muy antiguas que orbitan la Vía Láctea como si fueran satélites, lejos del disco central donde se concentra la mayoría de astros. Cuanto más masiva es una galaxia, más rápido se mueven sus cúmulos globulares.

Por sus grandes distancias, los cúmulos globulares son algunos de los mejores indicadores que los astrónomos tienen para medir el vasto revestimiento de materia oscura que rodea nuestra galaxia más allá del disco espiral de estrellas.

Esta estrategia ya se había utilizado antes, pero nunca con datos tan rigurosos. Ahora, los astrónomos han combinado los datos más recientes de Gaia, que cartografía la Vía Láctea con una precisión sin igual, y de diez años de observaciones del Hubble. Este nivel de precisión ha permitido concluir que, contando sus 200.000 millones de estrellas, su agujero negro supermasivo y su halo de materia oscura, la Vía Láctea tiene una masa de 1,5 billones de masas solares.

Es decir, que no es más pequeña que la Gran Galaxia de Andrómeda como siempre se había creído. Para un cálculo aún más exacto, habría que estudiar objetos que estuvieran en el halo exterior, algo que se intentará más adelante si se descubren galaxias enanas satélites a esas distancias. La cifra tiene una gran importancia en astrofísica, ya que es esencial para las simulaciones, que permitirán comprender mejor el origen y la historia de nuestra galaxia.

Fuente:
Noticia de Hubble Space Telescope, 7 de marzo de 2019




Júpiter induciría una corriente ecuatorial en el océano de Europa

Los planetólogos sospechan desde hace mucho que Europa, luna de Júpiter, alberga un océano enorme. Y con algunos movimientos no calculados antes.

Superficie fracturada y helada de Europa bajo la cual se cree que hay un océano. Ahora se cree que Júpiter está induciendo una corriente en chorro en ese océano, que a su vez causa las grietas de la superficie por fatiga. Fuente: NASA/JPL-Caltech

En el océano subterráneo de Europa, una de las lunas de Júpiter, podría haber una corriente ecuatorial que se movería a una velocidad de unos centímetros por segundo en sentido retrógrado (hacia el oeste) como consecuencia del influjo magnético del gran planeta.

El inmenso campo magnético de Júpiter induce bajo la corteza del helado satélite corrientes eléctricas en el agua salada, conductora de la electricidad: ese campo magnético varía en Europa con el tiempo, ya que el eje del dipolo joviano no es exactamente perpendicular al plano orbital de Europa, y conforme a las leyes del electromagnetismo genera las corrientes eléctricas.

Pero, además, se produce un campo inducido dentro del agua. Los investigadores argumentan que, si hay un desfase entre el campo inducido y el joviano, las corrientes eléctricas se combinan con el campo magnético de forma que se crea, en efecto, una corriente o chorro ecuatorial del líquido del océano gracias a la fuerza de Lorentz que experimentan las cargas eléctricas del agua salada en movimiento dentro del campo. Se trata de una especie de «bomba» electromagnética de inducción.

En las simulaciones de los autores, esa corriente oceánica en dirección contraria a la rotación del satélite tiene una velocidad que es de unos centímetros por segundo; si el océano subterráneo de Europa existe realmente y abarca el ecuador entero, el chorro podría recorrer la luna entera. Y debería ejercer también fuerzas sobre la corteza de hielo.

La superficie de Europa está marcada por surcos y bandas, que podrían haber sido originadas por potentes perturbaciones del subsuelo. Entre estas quizá se encontraría la corriente oceánica subterránea. Futuras observaciones de Europa aportarán más información: además de la misión europea JUICE, que estudiará también Ganímedes y Calisto, deberá investigar ese espectacular y helado mundo, de aquí a unos diez años, una misión de la NASA que llevará el nombre de Europa Clipper.

Fuente:
Nature Astronomy, 11 marzo 2019



Este artículo ha sido escrito por Juan Antonio Bernedo.