"El Cosmos está constituido por todo lo que es, lo que ha sido o lo que será" Carl Sagan

11 octubre 2010

¿Qué intriga a los astrónomos?

En el último encuentro de la Sociedad Española de Astronomía (SEA) más de 300 expertos debatieron sobre estrellas, galaxias y planetas. ¿Pero qué inquieta realmente a los astrofísicos? ¿Qué misterio del Universo ronda en sus cabezas? SINC lo ha preguntado y éstas han sido las sugerentes respuestas.

Abell 315. Crédito: ESO/J. Dietrich

Las atmósferas de posibles planetas habitables

Mercedes López Morales
Institución Carnegie de Washington (EE UU)

Mercedes López Morales y recreación del planeta gigante GJ 436b.

Imagen: Autora/Nasa

El campo de investigación que despierta el interés de Mercedes López Morales es el estudio de atmósferas en planetas extrasolares. A través de técnicas de análisis de datos e instrumentos de última generación en telescopios terrestres, intenta detectar las atmósferas de planetas descubiertos alrededor de otras estrellas y determinar su composición química y sus condiciones climáticas (temperatura, presencia o no de nubes y vientos…).

La mayoría de los planetas con atmósferas descubiertos hasta hoy (unos 10) son gigantes gaseosos tipo Júpiter, unas 300 veces más masivos que la Tierra. También se ha detectado la atmósfera de un planeta similar a Neptuno, llamado GJ 436b, unas 23 veces más masivo que la Tierra, con el telescopio Spitzer. Para la astrónoma, la detección de esta atmósfera es sólo la punta del iceberg de lo que está por venir en los próximos diez años.

“Además la misión estadounidense Kepler ya tiene unos 140 candidatos a planetas tipo terrestre. En los próximos tres años se confirmará cuántos de esos candidatos son planetas tipo Tierra”, adelanta López Morales.

De forma paralela, la última generación de telescopios en tierra, como el Gran Telescopio de Canarias (GTC), se está preparando para detectar las atmósferas de esos planetas. Desde el espacio, se planea, además, proponer una misión en colaboración entre la ESA y la NASA, llamada THESIS, que estará completamente dedicada a medir las atmósferas de esas nuevas tierras y determinar si muestran señales de estar habitadas.

“Me atrevo a decir que, al paso que vamos, en la próxima década el público podrá apuntar a una estrella en el cielo y decir que los astrofísicos acaban de descubrir que alrededor de esa estrella hay un planeta que parece ser habitable”, confiesa.

La transformación de las galaxias

Alfonso Aragón-Salamanca
Universidad de Nottingham (Reino Unido)

Alfonso Aragón-Salamanca y evolución de galaxias.

Imagen: autor/Nottinghm's Astronomy Gr.

Uno de los temas que más atrae a Alfonso Aragón-Salamanca es conocer cómo se producen las transformaciones de las galaxias según pasa el tiempo. ¿Por qué la masa, el tamaño, la estructura, la dinámica y la formación estelar de las galaxias cambian con su “edad” y su situación en el cosmos?

Para responder a esta pregunta las observaciones con telescopios son esenciales. Su grupo trabaja con los datos del Telescopio Espacial Hubble, el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile, y los telescopios GEMINI, situados también en Chile y en Hawaii.

“Hemos comprobado que en los cúmulos de hasta hace cuatro o cinco mil millones de años eran muy abundantes las galaxias espirales y muy raras las galaxias lenticulares. Sin embargo, en los cúmulos de hoy en día ocurre justo al revés, lo que sugiere que las galaxias espirales se transforman con el tiempo en lenticulares. Además las primeras están formando estrellas nuevas constantemente y las segundas casi lo han dejado de hacer”, describe.

Existen varios modelos para tratar de explicar esto, pero el reto es entender la física que está detrás de la formación estelar y comprender mejor cómo la formación estelar actual afecta a la futura. Además también hay temas específicos. Por ejemplo: Todas las galaxias contienen un agujero negro supermasivo en su centro, pero ¿cómo influye este agujero negro en el resto de las galaxias y en su evolución?

Encontrar vida en otro planeta

Benjamín Montesinos
Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)

Benjamín Montesinos y recreación planeta 'tipo Tierra'.

Imagen:autor /Nasa

Por el área de trabajo que investiga, la pregunta que más inspira a Benjamín Montesinos es la siguiente: ¿Cuándo podremos descubrir indicios de vida alrededor de un planeta extrasolar? En 1995 se descubrió el primer planeta alrededor de una estrella distinta del Sol y hoy la lista asciende a casi 500 planetas.

La gran mayoría de esos ‘exoplanetas’ o ‘planetas extrasolares’ detectados hasta ahora son gaseosos, con masas del orden de la de Júpiter, y muchos de ellos son muy calientes, ya que están cerca de la estrella en torno a la que orbitan.

Según el astrónomo, poco a poco nos estamos acercando a descubrir planetas rocosos, de los llamados ‘tipo Tierra’. “Esto quizás suceda en un plazo de unos pocos años. Y seguro que más pronto o más tarde descubriremos planetas en la llamada ‘zona de habitabilidad’, es decir, en una órbita donde si el planeta tiene agua, ésta puede estar en estado líquido”.

El siguiente paso, más complejo, es analizar las atmósferas de esos planetas y determinar si los compuestos que hay en ellas pueden tener un origen biológico o si por el contrario, los procesos que los originan son de pura química inorgánica.

“Está claro que una noticia que anuncie la existencia de vida en otro planeta tendría un impacto no solo en la física sino en toda la sociedad”, subraya Montesinos.

Un eslabón entre galaxias diferentes

Isabel Márquez
Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)

Isabel Márquez y galaxia sombrero M104.

Imagen: autora/ HST/Nasa/Esa

Isabel Márquez trabaja en el campo de las llamadas ‘galaxias activas’. Son aquéllas cuyos núcleos presentan un brillo excepcionalmente alto y variable, además de otras propiedades indicativas de la presencia de procesos físicos muy energéticos que no son debidos a las componentes "normales" de una galaxia (estrellas, polvo y gas interestelar).

Según el modelo más aceptado, esto se debe a la caída de materia hacia el agujero negro supermasivo (con masas entre cientos y miles de millones de veces la del Sol) que reside en el centro de la galaxia. Los procesos físicos que tienen lugar se manifiestan en todas las frecuencias, desde los rayos gamma a las ondas radio, con mayor o menor intensidad.

El campo de las galaxias activas es bastante amplio, y dentro de él la astrónoma se centra en un tipo especial de galaxias cuyo núcleo presenta uno de los niveles de actividad más bajos, los núcleos tipo LINER (Low Ionization Nuclear Emission-line Region).

“Podría representar el eslabón entre las galaxias activas y las que no lo son”, destaca la astrofísica, quien reconoce que el tema que más le intriga en astrofísica es conocer qué son exactamente y qué representan las galaxias con núcleos LINER.

“Con nuestras investigaciones pretendemos averiguar si efectivamente el bajo nivel de actividad puede explicarse por mecanismos diferentes de los que tienen lugar en otras galaxias activas más potentes, o si puede tratarse de núcleos especialmente oscurecidos”, plantea la investigadora.

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Más información:

Sociedad Española de Astronomía (SEA).

Seguimiento de la IX Reunión Científica.

Vía: SINC

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El telescopio espacial Planck descubre un nuevo supercúmulo de galaxias

El telescopio espacial Planck ha obtenido las primeras imágenes de cúmulos de galaxias obtenidas mediante el efecto Sunyaev-Zel'dovich (SZ), resultado de la interacción de la radiación de fondo de microondas con la materia en esos cúmulos. Investigadores del Grupo de Cosmología Observacional del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad de Cantabria), que trabajan en el proyecto Planck, valoraron el resultado como “de gran relevancia”, ya que es la primera vez que se realizan este tipo de observaciones.

Planck. Fuente: ESA

Los cúmulos contienen cientos de galaxias y son los objetos más grandes del Universo. A través de su estudio se puede inferir la cantidad de materia del Universo, su edad y las propiedades de la materia oscura, la cual es aún un misterio para la ciencia. El descubrimiento “abre una ventana totalmente nueva sobre los supercúmulos”, explica José María Diego, investigador del IFCA y uno de los miembros del grupo que investiga los cúmulos con el efecto SZ. Según el científico, Planck permitirá responder a preguntas clave sobre la localización de la materia bariónica perdida alrededor de cúmulos de galaxias y sobre la formación de estas estructuras.

La detección de este supercúmulo es un avance a los nuevos descubrimientos que aportara Planck en este campo. Los datos de Planck muestran una gran concentración de plasma caliente entre los tres cúmulos (los cuales se pueden observar en rayos-X) que forman el supercúmulo. La presencia de este gas podría explicarse con fenómenos muy energéticos en el interior de los cúmulos o con una colisión entre los cúmulos que dejaría una gran concentración de plasma en el espacio existente entre los mismos.

Cazador de cúmulos

Lanzado el 14 de mayo de 2009 para estudiar la luz más antigua del cosmos, el Fondo Cósmico de Microondas (CMB), el telescopio espacial cuenta con un conjunto de nueve canales de frecuencia que cubren todo el rango espectral desde 30 a 857 GHz, lo que le convierte en un excelente cazador de cúmulos de galaxias. De hecho, los canales fueron seleccionados cuidadosamente por el equipo de Planck para el estudio del efecto SZ. Planck seguirá observando el Universo desde el espacio hasta el año 2013.

El Instituto de Física de Cantabria y el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones de la UC han trabajado en el diseño y la calibración del Instrumento de Baja Frecuencia (LFI, en inglés Low Frecuency Instrument) de Planck. El IFCA también participa en la fase de explotación científica de los datos, con especial dedicación a la separación de las distintas componentes presentes en las imágenes.

http://max.ifca.unican.es/webcmb/

Fuente: Universidad de Cantabria / Instituto de Física de Cantabria (IFCA)

Vía: SINC

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Venus Express se enfrenta a la resistencia de la atmósfera venusiana

La atmósfera sobre las regiones polares de Venus es más fina de lo que se pensaba. ¿Qué cómo podemos saberlo? Porque la misión Venus Express de la ESA ha estado allí para comprobarlo. Esta vez no se limitó a tomar datos desde su órbita, sino que se zambulló en las capas superiores de la venenosa atmósfera de nuestro planeta vecino para realizar medidas de primera mano.

Vórtice en la región polar de Venus.

Crédito: ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA/Univ. of Oxford

Venus Express atravesó las últimas capas de la atmósfera de Venus durante tres series de pases a baja altura realizados entre Julio y Agosto de 2008, en Octubre de 2009 y entre Febrero y Abril de 2010. El objetivo era medir la densidad de las capas superiores de la atmósfera de Venus sobre las regiones polares, un experimento sin precedentes en este planeta.

La campaña ya ha generado diez resultados completos, que demuestran que la atmósfera sobre las regiones polares de Venus es un 60% más fina de lo esperado. Este sorprendente resultado podría indicar la presencia de ciertos fenómenos naturales actuando en la atmósfera de Venus. Un equipo de científicos dirigido por Ingo Mueller-Wodarg del Imperial College de Londres está investigando las posibles causas.

La densidad es un parámetro crítico para los controladores de esta misión, que están analizando la posibilidad de reducir todavía más la altura a la que Venus Express sobrevuela el planeta, lo que permitiría modificar la órbita y aumentar la vida de la misión.

“Sería peligroso que el satélite descienda más en la atmósfera sin comprender antes cómo se comporta la atmósfera de Venus”, comenta Pascal Rosenblatt, del Royal Observatory de Bélgica, miembro del equipo de control de la misión.  

Tan sólo el hecho de que Venus Express pueda realizar este tipo de mediciones es de por sí digno de admiración. El satélite no fue diseñado para realizar estas maniobras y no tiene instrumentos capaces de medir directamente la densidad de la atmósfera. Para lograrlo, las estaciones de seguimiento en la Tierra han monitorizado con precisión cómo se reducía la velocidad de la sonda al cruzar las capas más altas de la atmósfera venusiana, como resultado de la resistencia aerodinámica.

Además, el equipo en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales de la ESA en Darmstadt, Alemania, decidió girar los paneles solares de Venus Express de forma que uno permanezca paralelo y el otro perpendicular a la velocidad de vuelo. Como resultado, la resistencia aerodinámica induce un giro en el satélite.

La atmósfera de Venus se extiende desde la superficie del planeta hasta unos 250 km. Durante la campaña de Abril, Venus Express sobrevoló la superficie de Venus a tan sólo 175 km de altura.

Además de éste sorprendente resultado, la rotación del satélite permitió registrar un cambio abrupto en la densidad atmosférica al pasar del día a la noche de Venus. La próxima semana, Venus Express se zambullirá de nuevo en la atmósfera venusiana, esta vez descendiendo hasta los 165 km.

En base a estos resultados, el equipo de operaciones podrá modificar la trayectoria de Venus Express, reduciendo a la mitad el tiempo necesario para completar una órbita, lo que permitirá realizar nuevos experimentos científicos.

En la órbita elíptica en la que se encuentra actualmente, Venus Express necesita 24 horas para completar una vuelta entorno al planeta, acercándose a 250 km de su superficie en el periastro y alejándose hasta los 66 000 km en el apoastro. Cuando Venus Express se encuentra lejos del planeta, la gravedad del Sol la aparta ligeramente de su trayectoria nominal. Para compensar esta perturbación, cada 40-50 días se deben encender los motores de la sonda, consumiendo un combustible que a este ritmo se habrá agotado en 2015. Con el objetivo de aumentar la vida de la misión, el equipo de operaciones planea reducir la altura de la órbita (en su apoastro) utilizando la atmósfera del planeta para frenar la sonda. Se trata de una maniobra muy delicada y potencialmente peligrosa, que requiere un minucioso calculo previo.

“Todavía necesitamos terminar una serie de estudios preliminares para poder calcular en detalle esta delicada maniobra”, comenta Håkan Svedhem, Científico del Proyecto Venus Express para la ESA. “Si nuestros experimentos demuestran que se puede realizar la maniobra con total seguridad, seremos capaces de reducir la altura del apoastro de Venus Express a principios de 2012.”

Mientras tanto, los equipos de científicos involucrados en la misión se muestran muy satisfechos con los datos obtenidos hasta la fecha. “No podíamos estudiar esta región con nuestros instrumentos porque la atmósfera es demasiado fina, pero ahora estamos tomando medidas de primera mano”, concluye el Dr. Mueller-Wodarg.

Fuente: ESA

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Los telescopios MAGIC observan una nueva galaxia y un agujero negro supermasivo

Además de la nueva galaxia del cúmulo de Perseo y el agujero negro supermasivo a 4,5 mil millones de años luz, han observado una tercera fuente de naturaleza aún desconocida.

Los dos telescopios gigantes de 17 metros de diámetro MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) preparados para la siguiente noche de observación en el Observatorio del Roque de los Muchachos, La Palma, Islas Canarias, España.
Fuente: R. Wagner, del Instituto Max Planck de Física Werner Heisenberg..

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha participado de forma directa en el hallazgo de dos de estos objetos extragalácticos.

El sistema estéreo MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov), con los mayores telescopios del mundo de rayos gamma de Muy Alta Energía (VHE, por sus siglas en inglés), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla canaria de La Palma, ha observado rayos gamma procedentes de tres nuevos objetos fuera de la Vía Láctea: una galaxia, un agujero negro supermasivo y una fuente aún desconocida. Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han tenido una participación directa en el descubrimiento de los dos últimos junto con investigadores de otras instituciones que conforman la colaboración MAGIC.

La primera de las fuentes es IC 310, una galaxia situada en la parte externa de la región del cúmulo de galaxias de Perseo. La segunda, el quásar 4C+21.35, alberga un agujero negro supermasivo situado a una distancia de unos 4,5 mil millones de años luz (una tercera parte del radio del universo), lo que la convierte en la tercera fuente de rayos gamma VHE más distante encontrada hasta el momento. Por último, ha sido detectada la misteriosa fuente 1FGL J2001+435, cuya distancia y naturaleza son aún desconocidas.

Los rayos gamma VHE proceden de los fenómenos más violentos del universo: la explosión de estrellas masivas en forma de supernovas, las estrellas de neutrones que quedan como residuos de muchas de estas explosiones, la materia que cae en los agujeros negros estelares o supermasivos, los núcleos activos de las galaxias, los estallidos de rayos gamma, que se cree que son producidos por el colapso de una estrella gigante rotando muy rápidamente o por el choque de dos estrellas que orbiten una alrededor de la otra, etc.

Un agujero negro difícil de cazar

El IAC ha estado involucrado en el descubrimiento de 4C +21.35 y de 1FGL J2001+435, los dos hallazgos más recientes. Las observaciones de la primera fuente comenzaron el pasado 3 de mayo y se realizó un seguimiento hasta el 17 de junio, día en el que por fin se detectó el agujero negro supermasivo. Este hallazgo supone un avance en los modelos teóricos que tratan de describir los procesos que tienen lugar en este tipo de objetos.

Por otro lado, la observación de la fuente 1FGL J2001+435 se realizó como parte de una campaña de observación multifrecuencia en la que participaban telescopios ópticos, telescopios ultravioleta, de infrarrojos, de rayos X y radio, que cubría la mayor parte del espectro electromagnético. Se trata de una fuente no identificada y de la que no se sabe prácticamente nada, ni la distancia ni el tipo de fuente...Teniendo en cuenta las observaciones de MAGIC y los datos en rayos X, podría tratarse de una galaxia con núcleo activo. La cantidad de rayos gamma medidos y su espectro de energía podrían proporcionar una medida de la distancia.

Colaboración MAGIC

La Colaboración MAGIC, un esfuerzo común de 150 físicos europeos, inauguró en 2003 el mayor telescopio de rayos gamma de Muy Alta Energía del mundo: el telescopio de 17 metros MAGIC-I. En 2008, un segundo telescopio mejorado fue construido a una distancia de 85 metros de MAGIC-I, en el que se consiguió duplicar su sensibilidad con respecto a su 'gemelo'. MAGIC-II se hizo realidad en gran medida gracias al esfuerzo del responsable del proyecto, Florian Goebel, del Instituto Max Planck de Física, en Múnich, quien lamentablemente murió días antes de la primera luz del telescopio. El segundo telescopio ha convertido a MAGIC en la herramienta con mayor capacidad para cubrir el hueco observacional existente entre satélites y telescopios terrestres.

Los investigadores españoles constituyen casi una tercera parte de este contingente científico y han construido partes decisivas de los dos telescopios, como la cámara de MAGIC-I o el sistema de electrónica de lectura de MAGIC-II. En España está también localizado el centro de tratamiento y almacenamiento de datos de ambos telescopios. Siete instituciones españolas son miembros de MAGIC: el Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), el Instituto de Astrofísica de Canarias, el Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC/CSIC), el Instituto de Física de Altas Energías, la Universidad Autónoma de Barcelona, la Universidad de Barcelona y la Universidad Complutense de Madrid. Los grupos españoles de este joven campo de investigación reciben el apoyo del Ministerio de Ciencia e Innovación y de los proyectos Consolider-Ingenio CPAN y MULTIDARK.

Enlaces relacionados:
Página web del proyecto MAGIC en inglés
Página web de MAGIC en castellano

Fuente: IAC

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¿Alguien podría llamar hogar a Gliese 581g?

Bueno, finalmente lo han hecho. Aunque los astrónomos han detectado cerca de 500 planetas extrasolares en los últimos 15 años, todos han sido regalos de Navidad que, una vez abiertos, no fueron tan emocionantes. Consistían en mundos que eran demasiado grandes y demasiado calientes o fríos para que allí pudiera existir vida tal como la conocemos. Ahora, finalmente, los investigadores han descubierto un planeta que podría ser un primo de la Tierra.

Esta es una buena noticia, ya que comienza a corregir un hecho desalentador: hemos encontrado muy pocos sistemas solares parecidos al nuestro. Hace años, los astrónomos suponían alegremente que otros sistemas seguirían el mismo modelo del Sol; planetas pequeños y rocosos (y potencialmente habitables) que orbitan cerca de su estrella anfitriona, y con gigantes malolientes que orbitan más lejos.
Sin embargo, muchos de los planetas encontrados en los últimos 15 años han marchado al ritmo de un tambor diferente, mundos gigantes que abrazan a su estrella con tanta fuerza que un año puede ser tan corto como 100 horas.

Claro, los llamados "Júpiter calientes" son interesantes desde el punto de vista astrofísico. Desafiaron a los investigadores a entender cómo se formaron y cómo se las arreglaron para llegar a órbitas tan cercanas a su estrella. Pero, dejando la astrofísica a un lado, estos mundos ardientes claramente no eran el tipo de lugares donde la vida podría establecerse. Eso sería biología en un explosivo horno.

En otras palabras, los cazadores de planetas volvían del campo con el tipo de trofeo equivocado. Los planetas similares a la Tierra no eran parte del premio.

Los astrónomos explicaron que esto se debía simplemente a lo que se llama "efectos de selección". Sus técnicas de búsqueda estaban adaptadas a la búsqueda de planetas grandes y cercanos a sus soles. Así que cuando se preguntó "¿dónde están nuestros dobles planetarios?", muchos astrónomos silbaron en la oscuridad: Claro, manifestaron, podría haber muchos mundos similares a la Tierra por ahí, pero necesitamos otras técnicas para encontrarlos.

Ahora hay cada vez mayores razones para pensar que este optimismo está justificado. Los investigadores que utilizan el telescopio Keck en Hawaii han descubierto un planeta que podría, al menos en principio, estar inundado por océanos y cubierto con una atmósfera. El planeta se encuentra en el sistema de la estrella Gliese 581, a sólo 20 años-luz de distancia.

Pero hay que tener en cuenta que éste no es un gemelo idéntico a la Tierra. Gliese 581 es una pequeña estrella enana, con sólo una fracción del tamaño y el brillo de nuestro sol. Por lo tanto, los planetas que se encuentran en la llamada "zona habitable", es decir, a la distancia adecuada para que posiblemente existan océanos líquidos en su superficie, estarán en órbitas más pequeñas en relación al Sol mucho más caliente. El nuevo planeta está en una pista tan estrecha alrededor de su estrella que ha sucumbido a lo que se llama "bloqueo de marea". Esto significa que uno de los lados del planeta enfrenta constantemente a Gliese 581, así como un lado de la Luna siempre enfrenta a la Tierra.

Así que un hemisferio de este nuevo mundo, que tiene un diámetro sólo un 50% más grande que la Tierra, será sustancial y permanentemente más caliente que el otro. Pero el bloqueo de marea no tiene por qué excluir la vida, la que podría establecerse en algún punto entre el lado asoleado y la oscuridad de este mundo.

La pregunta obvia es: ¿podría este nuevo planeta tener habitantes? No lo sabemos todavía, aunque ha habido al menos un intento de averiguarlo. El Instituto SETI, como parte de un estudio de diez años de cerca de mil sistemas estelares, apuntó dos veces sus antenas en la dirección de Gliese 581, con la esperanza de captar señales de radio que probaran que alguien estaba en casa. Ninguna transmisión fue descubierta.

Esto debería provocar decepción, pero no desaliento. Después de todo, alguien podría haber mirado a la Tierra con un radiotelescopio durante la mayor parte de su historia de 4,5 mil millones de años, y no encontrar señales. Incluso si este mundo recién encontrado estuviera cubierto de criaturas, podrían ser especies que aún no son capaces de construir un transmisor de radio.

Lo importante del reciente descubrimiento de Gliese 581g no es que debemos esperar encontrar algunos 'Gliesenes', sino que los primos planetarios de la Tierra pueden, en efecto, ser tan comunes como los copos de maíz. Y si eso es cierto, entonces nuestras expectativas de encontrar homólogos a la Tierra entre las estrellas recibirá un significativo impulso.

Fuente

Vía: Cosmo Noticias

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¿Forma la materia oscura las estrellas de quarks?

La energía necesaria para convertir una estrella de neutrones en una estrella extraña, puede provenir de la aniquilación de las partículas que componen la materia oscura.

Esta es la conclusión de una nueva investigación de científicos de España, Reino Unido y Estados Unidos, que proponen este mecanismo de conversión como una buena manera de fijar un límite inferior a la masa de las partículas masivas de interacción débil (WIMPs), uno de los principales candidatos a constituir la materia oscura.

Una vez que su combustible nuclear se ha consumido, las estrellas por debajo de una cierta masa colapsan y forman estrellas de neutrones. Estos objetos extraordinariamente densos consisten casi exclusivamente de neutrones, pues el colapso gravitatorio ha forzado a la fusión de los protones con los electrones. Sin embargo, se ha propuesto que, si existe alguna fuente externa de energía adicional, las estrellas de neutrones se pueden convertir en estrellas extrañas, objetos formadas por materia extraña: una sopa de quarks.

La idea es que al añadir esta energía a un determinado volumen limitado de la estrella de neutrones, se desbloquean los quarks arriba y abajo confinados dentro de los neutrones. Entonces algunos de estos quarks se convertirán en quarks extraños, produciendo una zona de materia extraña conocida como strangelet. Si, como se cree, la materia extraña es en realidad más estable que la materia nuclear normal, existirá a una menor energía. El exceso de energía generado por la conversión de materia normal en materia extraña liberará entonces más quarks arriba y abajo, lo que llevará a la creación de más strangelets.

El resultado es un proceso en cadena capaz de convertir toda una estrella de neutrones en una estrella compuesta por materia extraña en un periodo de un segundo o menos. “La estrella de neutrones es metaestable”, explica Joseph Silk de la Universidad de Oxford, quien estuvo implicado en el estudio. “De la misma forma que un pequeño empujón puede mover a la persona del borde de una montaña y enviarla ladera abajo, es necesaria muy poca energía para transformar una estrella de neutrones en una estrella extraña”.

¿La materia extraña, existe?

Aunque no hay evidencias claras de que en realidad exista la materia extraña, la observación de estallidos extremadamente breves de rayos gamma ultrabrillantes sugiere la existencia de estas estrellas extrañas. Los investigadores han propuesto que la enorme energía que se necesita para producir estos estallidos de rayos gamma podría venir de la formación de un agujero negro, pero la gran cantidad de partículas de materia normal que rodean al agujero podrían absorber gran parte de esa energía. La conversión de una estrella de neutrones en una estrella extraña, sin embargo, podría proporcionar la energía requerida pero sin que la absorba la materia circundante.

No obstante, esto deja en pie la cuestión de dónde obtiene la estrella de neutrones la primera chispa de energía. Algunos han sugerido que procede de la energía del colapso o de rayos cósmicos de muy alta energía que impactan con la estrella. Silk, sin embargo, señala que el primer mecanismo requiere que la estrella de neutrones posea una masa mínima, pero se plantea el problema de que sería poco probable volcar energía hacia el centro de la estrella, donde debería iniciarse la reacción en cadena.

En cambio Silk, Ángeles Pérez-García de la Universidad de Salamanca, y Jirina Stone de la Universidad de Tennessee, han calculado que la aniquilación de WIMPs, que se pueden acumular en el centro de las estrellas, podría aportar esta energía. Si se confirma, este mecanismo aportaría un límite inferior nuevo, e independiente, para la masa de un WIMP. Éste es de aproximadamente 4 GeV, la mitad de la energía mínima necesaria para iniciar la conversión de la estrella de neutrones (con cada WIMP aportando la mitad de masa-energía en cada colisión).

Una nueva manera de encontrar WIMPs.

Los buscadores terrestres de materia oscura son capaces de llegar hasta los 50 GeV. Por ello, Silk comenta que este nuevo planteamiento podría proporcionar un complemento útil a los experimentos actuales. Señala que la teoría no favorece a una masa para un WIMP de entre 4 y 50 GeV, pero que los recientes y controvertidos resultados de los detectores terrestres han sugerido un valor de unos 10 GeV.

El equipo afirma que hay dos líneas de observación podrían apoyar su tesis y, por lo tanto, ayudar a establecer un nuevo límite a la masa de las WIMPs. Una implicaría medir la masa y radio de una estrella extraña, obtenidas mediante el estudio de la radiación de los púlsares, y comparar estos valores con las predicciones hechas por su modelo y las de los modelos alternativos. Las pruebas también podrían lograrse creando y luego midiendo strangelets en el RHIC en los Estados Unidos, o en el LHC en el laboratorio del CERN.

Paolo Gondolo, de la Universidad de Utah, cree que el nuevo mecanismo es plausible pero tiene dudas de que pueda usarse en la búsqueda de la materia oscura. “Aun si se detectase una estrella extraña, podría ser difícil decir si se formó debido a la aniquilación de materia oscura”, comenta.

Un cauto apoyo para el mecanismo de materia oscura lo proporciona Dejan Stojkovic, de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo, quien dice que este proceso “podrían darse en la naturaleza”. Pero sostiene que se debe investigar la estabilidad de la estrella extraña en este escenario. “Si la aniquilación de WIMPs es demasiado rápida, o muy lenta, puede que la estrella nunca alcance un equilibrio termodinámico”.

Más información en el enlace.

Vía: Astrofísica y Física

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Fin de las operaciones de la sonda WMAP

Después de nueve años escaneando el firmamento, la sonda espacial Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ha terminado su periodo de observaciones del fondo cósmico de microondas: la más vieja luz del universo. La nave no solo ha dado a los investigadores la mejor vista de este brillo remanente sino que también ha ayudado a establecer el modelo científico que describe la historia y la estructura del cosmos.

Fotografía detallada del universo primitivo creada con 7 años de datos de WMAP. Muestra en diferentes colores fluctuaciones de temperatura de 13 mil millones de años de antigüedad, semillas de las actuales galaxias.

Crédito: NASA.

Gary Hinshaw, un astrofísico del Goddard Space Flight Center, situado en Greenbelt, Maryland, centro espacial que dirige esta misión, declaró que "WMAP nos ha abierto una ventana al universo más primitivo que apenas podíamos imaginar hace tan sólo una generación; el equipo está todavía muy ocupado analizando datos por los que la comunidad científica espera con mucha impaciencia, recabados durante los nueve años que duró la misión ".

WMAP fue diseñada para darnos una vista detallada de las pequeñas diferencias de temperatura detectadas por primera vez en 1992 por la sonda de la NASA Cosmic Background Explorer (COBE),  que subyacen en la radiación de fondo cósmico de microondas. El equipo de WMAP ha respondido muchas de las preguntas pendientes acerca de la edad y composición del universo. La sonda adquirió sus últimos datos científicos el día 20 de agosto, para luego, el día 8 de septiembre, ser comandada para encender sus propulsores y así abandonar para siempre su órbita de trabajo haciéndola entrar en una órbita de aparcamiento solar permanente. Charles Bennett, el investigador principal de la misión WMAP perteneciente a la Universidad Johns Hopkins de Baltimore afirmó en relación a las maniobra de aparcamiento final que "hemos lanzado esta misión en el año 2001 y completado muchos más de nuestros iniciales objetivos científicos: ya ha llegado la hora de completar de manera responsable las operaciones del satélite".

WMAP detectó la señal que nos llega del brillo remanente del joven y caliente universo, una imagen congelada de cuando el cosmos apenas tenía 380.000 años. A medida que el universo se fue expandiendo, durante los siguientes 13 mil millones de años, esta luz fue perdiendo energía paulatinamente, estirándose su longitud de onda. Hoy es detectada en forma de microondas. WMAP está en el Libro Guinness de los récords por conseguir "la más exacta medida de la edad del universo". La misión ha establecido que el cosmos tiene 13,75 miles de millones de años, con un error estimado de un uno por ciento. También ha sido capaz de mostrarnos que la materia ordinaria, es decir la que está formada por átomos, ocupa tan sólo un 4.6 % del cosmos verificando así que la mayor parte del universo está formado por dos entidades que los científicos todavía no conocen bien. Una de ellas, la Materia Oscura, es el 23 % del universo y es un tipo de materia que todavía no ha sido identificado. La otra es la Energía Oscura, una entidad gravitacional de naturaleza repulsiva que parece una característica propia del vacío. WMAP ha confirmado su existencia y determinado que ocupa un 72% del cosmos.

Otra aportación de calado efectuada por el trabajo de la sonda engloba al hipotético crecimiento rápido exponencial del cosmos llamado "inflación". Durante décadas los cosmólogos han sugerido que el universo había atravesado una etapa de rápido crecimiento dentro de la primera billonésima de segundo de su existencia. Las observaciones de la sonda WMAP vienen a sostener que la inflación ocurrió realmente y la observación en detalle de sus mediciones pueden, si no confirmar la hipótesis, sí al menos descartar algunos escenarios de inflación y apoyar otros con datos relevantes. "Nunca deja de asombrarme el hecho de que podemos efectuar mediciones que nos hacen distinguir entre lo que puede o no puede ocurrir en la primera billonésima de segundo de vida del universo" declaró Bennet.

WMAP fue la primera sonda espacial que utilizó el punto de equilibrio gravitacional conocido como "Tierra-Sol L2" para su campaña de observaciones. Su localización está, aproximadamente, a 1.5 millones de kilómetros (*). Jaya Bapayee, director ejecutivo del programa en la agencia espacial estadounidense ha querido comentar que "WMAP ha proporcionado medidas de los parámetros fundamentales del universo y los científicos utilizarán esta información durante años para perseverar en su búsqueda por comprenderlo mejor". Lanzada con el nombre MAP el día 30 de junio del año 2001, la sonda fue luego rebautizada WMAP en honor a David T. Wilkinson, el cosmólogo de la Universidad de Princeton que fundó en equipo de investigación y que falleció en septiembre de 2002.

Artículo original:

- NASA's WMAP Project Completes Satellite Operations (Fuente: NASA)

Más información:

- Página Web de la Misión WMAP (Fuente: NASA)

Vía: Astroseti

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Pueden haber observado la radiación de Hawking por primera vez

En 1974, Stephen Hawking predijo que los agujeros negros emiten radiación térmica debido a los efectos cuánticos, haciendo que el agujero negro pierda masa y quizás en última instancia, se desvanezca. Pero a pesar de los numerosos intentos de observar la radiación de Hawking, los astrónomos no habían detectado hasta ahora alguna señal de ella. Ahora, sin embargo, un equipo de científicos de Italia afirma haber observado algo que se parece mucho a la radiación de Hawking de un horizonte de sucesos de un agujero que crearon en el laboratorio.

Franco Belgiorno en la Universidad de Milán y sus coautores publican su estudio en un número de Physical Review Letters, y el documento está disponible en arXiv.org.

Como los físicos explican en su estudio, el ingrediente esencial de la radiación de Hawking no es el agujero negro en sí, sino más bien la curvatura del espacio-tiempo asociada con el horizonte de sucesos del agujero. El horizonte de sucesos actúa como un límite más allá del cual la luz no puede escapar. Así que los pares de partículas excitadas desde el vacío que forma el límite del horizonte del agujero negro se dividen de manera que el fotón interior cae y el fotón exterior escapa, obteniendo energía a expensas del agujero negro.

Los horizontes de sucesos no son exclusivos de los agujeros negros, ya que pueden ser observados en una variedad de sistemas físicos, como el agua que fluye a un movimiento "índice de refracción de perturbación" (RIP) en un medio dieléctrico (en el que la luz puede cambiar el índice de refracción del medio). Es este sistema el que Belgiorno y sus colegas utilizaron en su experimento.

Para crear la radiación de Hawking, los científicos dispararon pulsos de láser ultracortos (1 picosegundo) a vidrio transparente, excitando un RIP que exhibió un horizonte de sucesos. Utilizando una cámara CCD, los investigadores detectaron un tipo peculiar de emisión de fotones en un ángulo de 90 grados con el vidrio. Como explicaron los investigadores, ordenaron el experimento de manera que suprimiera en gran medida o eliminara otros tipos de radiación.

"Detectamos evidencia experimental de emisión de fotones que por un lado tiene las características de la radiación de Hawking y, por otro lado, se distingue y por lo tanto es independiente de otros mecanismos de emisión de fotón conocidos", escribieron los físicos en su estudio. "Por lo tanto, interpretamos la emisión de fotones observados como un indicio de la radiación de Hawking inducida por un horizonte de sucesos análogo".

Curiosamente, los físicos notaron que en realidad hay dos horizontes de sucesos asociados con el RIP. Además del horizonte del agujero negro, también hay un inverso del horizonte del agujero negro que se llama horizonte del agujero blanco. A medida que la luz del láser se acerca el RIP, la luz experimenta un aumento en el índice de refracción local, que causa una reducción de velocidad. Bajo las condiciones apropiadas, la luz puede ser llevada a un 'estancamiento' en el marco de referencia comóvil con el PIR, que forma un límite más allá del cual la luz no puede penetrar: el horizonte de sucesos del agujero blanco. En el caso del RIP, el borde de entrada es el análogo del horizonte del agujero negro y el borde de salida es el análogo del horizonte del agujero blanco.

Con estas observaciones, los físicos han demostrado que es posible investigar la física de la evaporación de un agujero negro en otros sistemas más accesibles. Si los experimentos futuros confirman que se trata de la radiación de Hawking, los resultados podrían tener importantes implicaciones, desde el destino de un agujero negro hasta cómo puede terminar el Universo.

Fuente

Vía: Cosmo Noticias

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