Detectan rayos gamma en una explosión nova

Un equipo internacional de investigadores, con participación española, ha detectado emisiones gamma en un lugar insospechado: las novas o explosiones termonucleares que se producen en las estrellas enanas blancas de los sistemas binarios. El estudio, que esta semana publica Science, aporta una nueva clase de fuente de altas energías a la física estelar.

El telescopio Fermi detecta la explosión gamma de la nova. Imagen: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

“Es sorprendente y fascinante que hayamos podido observar con el satélite Fermi energías en un rango tan alto -más de 100 Megaelectronvoltios (MeV)- durante la nova de la estrella simbiótica V407 Cygni”, destaca a SINC Daniela Hadasch, investigadora del Institut de Ciencies de l'Espai (IEEC-CSIC) y coautora del estudio que esta semana publica Science.

V407 Cygni está formada por una enana blanca (una estrella pequeña y caliente) y una gigante roja (estrella muy grande). Sistemas simbióticos como éste son muy raros, ya que representan una etapa breve en la vida de una estrella binaria, y normalmente son sólo visibles a bajas energías, principalmente en el óptico.

En estas estrellas simbióticas a veces suceden eventos muy violentos denominados novas. Se trata de explosiones termonucleares que ocurren en la superficie de la enana blanca, que captura constantemente materia de su compañera, de tal forma que se calienta mucho. Cuando la temperatura en la enana blanca alcanza un límite, una enorme cantidad de energía se libera, produciendo un destello muy brillante pero de corta duración.

Hasta ahora, durante una nova así, los modelos físicos predecían que solo se podrían emitir rayos X de las ondas de choque posterior a la expansión de gas y hasta una energía en el rango del megaelectronvoltio. Algunas nuevas observaciones espaciales, no obstante, sugerían que también se emiten rayos gamma por la explosión de una nova, y este estudio lo ha confirmado.

Choque en el entorno de la gigante roja

Daniela Hadasch explica que esta nova produjo una enorme onda expansiva compuesta de partículas de alta velocidad, gas ionizado y campos magnéticos. “La emisión de rayos gamma se desencadenó cuando estas partículas aceleradas chocaron con fuerza contra el viento de la gigante roja tras ser capturadas por los campos magnéticos”.

“Esta incidencia solo duró dos semanas, hasta que la fuente se calmó y ahora de nuevo es invisible para Fermi”, apunta la investigadora, que destaca: “De esta manera podemos añadir una nueva clase de fuentes de altas energías y abrimos una ventana a nuevos descubrimientos en física estelar”.

El estudio ha estado dirigido por el investigador Aous Abdo, del Naval Research Laboratory de EEUU, junto a sus colegas de la Colaboración Fermi-LAT, que utiliza el Fermi Large Area Telescope para realizar las observaciones.

La participación del Institut de Ciencies de l'Espai se ha centrado en el análisis de la radiación continua proveniente del objeto, obteniendo una cota superior a la emisión gamma a lo largo de todo el tiempo de observación del satélite (mas de un año y medio).

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Referencia bibliográfica:

A.A. Abdo et al."Gamma-Ray Emission Concurrent with the Nova in the Symbiotic Binary V407 Cygni,". Science 329, 13 de agosto de 2010.

Fuente: SINC

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Potente explosión de rayos gamma ciega al telescopio Swift

Una potente explosión de rayos gamma,ocurrida más allá del Sistema Solar, cegó temporalmente la vista de rayos X del observatorio espacial de la NASA Swift,el pasado 21 de junio. Los rayos X viajaron por el espacio durante 5 mil millones de años antes de alcanzar el telescopio.

 

Crédito: NASA Swift/Stefan Immler

"Este estallido de rayos gamma es la fuente de luz más brillante jamás vista en longitudes de onda de rayos X en distancias cosmológicas", dijo David Burrows, científico principal del Telescopio de Rayos X Swift, y profesor de Astronomía y Astrofísica de la Universidad Estatal de Pensilvania.

Un estallido de rayos gamma es una violenta erupción de energía procedente de la explosión de una estrella masiva transformándose en un nuevo agujero negro. Esta explosión, denominada GRB 100621A, es la fuente de rayos X más brillante que Swift ha detectado desde que el observatorio está en funcionamiento a principios de 2005.

Aunque el satélite Swift fue diseñado específicamente para estudiar las explosiones de rayos gamma, el instrumento no fue diseñado para abordar una explosión de rayos X tan brillante. "La intensidad de estos rayos X fue inesperada y sin precedentes", dijo Neil Gehrels, investigador principal de Swift en el Goddard Space Flight Center. "Justo cuando estábamos empezando a pensar que habíamos visto todo lo que las explosiones de rayos gamma podrían emitir contra nosotros, esta explosión llegó a desafiar nuestros supuestos acerca de lo poderosas que pueden ser las emisiones de rayos X."

Más información en el enlace.

Vía: Astrofísica y Física

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Hallan una extraña explosión de supernova utilizando nuevos medios

Por primera vez, los astrónomos han encontrado una explosión de supernova con propiedades similares a un estallido de rayos gamma, pero sin ver los rayos gamma de la misma. El descubrimiento, usando el radio telescopio Very Large Array (VLA) de la Fundación Nacional de Ciencia, promete, dicen los científicos, señalar el camino a la localización de muchos más ejemplos de estas misteriosas explosiones.

Explosión de supernova por colapso del núcleo expulsando una cáscara esférica de escombros.

Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

"Creemos que las observaciones de radio pronto serán una herramienta más poderosa para encontrar este tipo de supernovas en el Universo cercano que con satélites de rayos gamma", dijo Alicia Soderberg, del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

La pista reveladora se produjo cuando las observaciones de radio mostraron material expulsado de la explosión de la supernova, llamada SN2009bb, a velocidades cercanas a la de la luz. Esto caracterizó la supernova, vista por primera vez en marzo pasado, como el tipo que produce una especie de estallido de rayos gamma.

"Es notable que la radiación de muy baja energía, las ondas de radio, puede indicar un evento de muy alta energía", dijo Roger Chevalier de la Universidad de Virginia.

Cuando las reacciones de fusión nuclear en los núcleos de estrellas muy masivas ya no pueden proporcionar la energía necesaria para mantener el núcleo contra el peso del resto de la estrella, el núcleo se contrae de manera catastrófica en una estrella de neutrones o un agujero negro súper denso. El resto del material de la estrella es lanzado al espacio en una explosión de supernova. Durante la década pasada, los astrónomos han identificado un tipo particular de supernova con "colapso del núcleo" como la causa de un tipo de estallido de rayos gamma.

No todas las supernovas de este tipo, sin embargo, producen estallidos de rayos gamma. "Sólo una de cada cien hace esto," de acuerdo con Soderberg.

En el tipo más común de las supernovas de este tipo, la explosión expulsa el material de la estrella hacia afuera en un patrón más o menos esférico, a velocidades que, aunque rápidas, son sólo un 3 por ciento de la velocidad de la luz. En las supernovas de rayos gamma que producen estallidos de rayos, algo, pero no todo el material eyectado se acelera a casi la velocidad de la luz.

Las enormes velocidades en estas raras explosiones, según los astrónomos, son causadas por un "motor" en el centro de la explosión de la supernova que se asemeja a una versión reducida de un quasar. El material que cae hacia el núcleo entra en un disco giratorio que rodea la nueva estrella de neutrones o un agujero negro. Este disco de acreción produce jets (chorros) de material impulsado a una velocidads tremendas a través de los polos del disco.

"Esta es la única manera de saber que una explosión de supernova podría acelerar el material a tales velocidades", dijo Soderberg.

Hasta ahora, no se ha encontrado ninguna supernova "accionada por un motor" de otra manera que no sea mediante la detección de rayos gamma emitidos por la misma.

"Descubrir tal clase de supernova, observando su emisión de radio, en lugar de a través de rayos gamma, es un gran avance. Con las nuevas capacidades del VLA listas en breve, pensamos que vamos a encontrar más en el futuro a través de observaciones de radio que con rayos gamma satélites ", dijo Soderberg.

¿Por qué no vio alguien rayos gama de esta explosión? "Sabemos que la emisión de rayos gama es emitida en tales ráfagas, y ésto puede haber sido señalado lejos de la Tierra y así no visto," dijo Soderberg. En aquel caso, encontrar tales ráfagas por observaciones de radio permitirá a los científicos descubrir un porcentaje mucho más grande de ellas en el futuro.

Explosión de supernova "accionada por el motor",
con disco de acreción y chorros de alta velocidad. Crédito: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF.

"Otra posibilidad", añade Soderberg," es que los rayos gamma fueran "ahogados" cuando trataban de escapar de la estrella. Esta es quizás la posibilidad más interesante, ya que implica que podemos encontrar e identificar supernovas, accionadas por el motor, a las que les falta rayos gamma detectables y por lo tanto pasan inadvertidas por los satélites de rayos gamma".

Una pregunta importante que los científicos esperan responder es precisamente que es lo que produce la diferencia entre el colapso de supernova "ordinario" y el "accionado por el motor". "Debe haber alguna propiedad física rara que separa las estrellas que producen el tipo "accionado por el motor" de sus primas más normales", dijo Soderberg. "Nos gustaría saber que propiedad es".

Una idea popular es que tales estrellas tienen una concentración inusualmente baja de elementos más pesados que el hidrógeno. Sin embargo, Soderberg señala que no parece ser el caso de esta supernova.

Soderberg y Chevalier trabajaron con Alak Ray y Sayan Chakrabarti del Instituto Tata de Investigación Fundamental en la India; Poonam Chandra, de la Royal Military College de Canadá, y un gran grupo de colaboradores del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica. Los científicos publicaron sus hallazgos en la edición del 28 de enero de la revista Nature.

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencia, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.

Fuente:
Astronomers Find Rare Beast by New Means

Vía Universo a la vista

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Poder magnético revelado en la eyección de una erupción de rayos gamma

Una cámara especializada en un telescopio operado por el Reino Unido, astrónomos de Liverpool han realizado las primeras mediciones de campos magnéticos en el brillo remanente de una erupción de rayos gamma, GRB. El resultado se informa en el número del 10 de diciembre de 2009 de la revista Nature, por el equipo de astrónomos de la Universidad John Moores de Liverpool (LJMU) que construyeron y operan el telescopio y esta cámara científica, única en su clase, llamada RINGO.

La GRB ocurrió el 2 de enero de 2009. El satélite Swift, de la NASA, observó su posición e inmediatamente notificó a los telescopios de todo el mundo vía Internet. Cuando recibió el disparo por parte de Swift, el telescopio robótico Liverpool en la isla de La Palma, en las Islas Canarias automáticamente apuntó para observar la erupción. Su cámara especial emplea un disco rotatorio de Polaroid — similar al material utilizado en los anteojos de Sol.

“Observando cómo el brillo de la GRB variaba a medida que el Polaroid giraba, pudimos medir el campo magnético de la erupción”, explicó Steele, Director del telescopio Liverpool.

“Este importante resultado nos da nuevo conocimiento sobre la física de estos notables objetos y es un testimonio de la estrecha colaboración entre observadores, teóricos y tecnólogos en los equipos de Liverpool y de Swift de la NASA”, agregó Carole Mundell, líder del equipo de la LMJU. “Es increíble pensar que el descubrimiento de la GRB y nuestro proceso de medición – desde la primera detección y notificación por parte del satélite Swift de la NASA hasta las medidas de polarización usando RINGO en el telescopio Liverpool – tuvo lugar en forma completamente automática en menos de tres minutos y ¡sin intervención humana!”

“Este sensacional avance observacional nos brina la primera medida del campo magnético de un brillo remanente de una GRB”, dijo el líder científico de Swift, Neil Gehrels, del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland.

Las GRB se forman cuando colapsa el núcleo de una estrella masiva o cuando se fusionan dos estrellas de neutrones. Las explosiones resultantes son los eventos más brillantes del Universo y superan en brillo a galaxias completas que contienen centenares de miles de millones de estrellas. El satélite Swift, de la NASA, ve alrededor de 100 de estos eventos por año, disparando el seguimiento con base en la superficie terrestre por parte de observatorios en todo el mundo.

La polarización es una de las propiedades menos observadas en la astronomía. Este hallazgo abre las puertas a la comprensión del rol de los campos magnéticos en unos de los eventos más poderosos del Universo.

“Estas muy interesantes observaciones abren la posibilidad que las GRB no son bolas de fuego como se presuponía usualmente sino que están alimentadas y colimadas por un campo electromagnético organizado”, dijo Roger Blandford, Director del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, en la Universidad Stanford, en California, comentando la importancia de los resultados. “Será muy interesante ver si hay similitudes en las observaciones de otras clases de eyecciones cósmicas”.

Más información en: http://www.nasa.gov/

Imagen: LT Group

Vía El Mensajero de los Astros

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Einstein sigue mandando. La carrera de los fotones acabó en empate

Puesto que el Telescopio Espacial Fermi ha trazado mapas de rayos gamma del cielo con una resolución y sensibilidad sin precedentes, ahora se puede realizar una medida que ha supuesto una extraña evidencia experimental sobre la verdadera estructura del espacio y el tiempo, unificados como espacio-tiempo. La teoría de Einstein sobre la relatividad afirma que toda la radiación electromagnética viaja a través del vacío a la misma velocidad. Fermi detectó dos fotones de rayos gamma con energías bastante diferentes; aún después de haber viajado 7000 millones de años, estos dos fotones diferentes llegaron casi simultáneamente.

En esta ilustración, un fotón (púrpura) transporta un millón de veces más energía que otro)

El 10 de mayo de 2009, Fermi y otros satélites detectaron un brote corto de rayos gamma, llamado GRB 090510. Los astrónomos creyeron que este tipo de estallido ocurre cuando colisionan los neutrones. Los estudios en tierra mostraron que este suceso tuvo lugar en una galaxia a 7300 millones de años-luz de distancia. De los muchos fotones de rayos gamma que detectó el instrumento LAT de Fermi del estallido de 2,1 segundos, dos tenían energías que diferían del orden de millones de veces. Aún después de viajar unos 7 mil millones de años, el par de fotones llegó con una separación de nueve décimas de segundo.

Algunos teóricos predicen retrasos en el viaje para los fotones de alta energía, que interactúan con más fuerza con la naturaleza espumosa propuesta para el espacio-tiempo. Los datos de Fermi no muestran este efecto en absoluto. La carrera de los fotones acabo en empate.

"Esta medida elimina cualquier enfoque de una nueva teoría de la gravedad que prediga una fuerte dependencia de la energía en la velocidad de la luz" explicó Peter Michelson, investigador principal del Telescopio LAT de Fermi de la Universidad de Palo Alto, California. "Con una precisión de una parte entre 100.000 billones, estos fotones viajaron a la misma velocidad. Eintein todavía sigue mandando."

"A los físicos les gustaría reemplazar la visión de la gravedad de Einstein, como ya está expresado en sus teorías de la relatividad, con algo que maneje todas las fuerzas fundamentales", explicó Michelson. "Existen muchas ideas, pero pocas formas de probarlas."

Representación artística de Fermi en el espacio

Muchos enfoques de nuevas teorías de la gravedad imaginan que el espacio-tiempo teniendo un desplazamiento, como una estructura espumosa a escalas físicas trillones de veces más pequeñas que el electrón. Algunos modelos predicen que el aspecto espumoso del espacio-tiempo produciría que los fotones de alta energía se moviesen ligeramente más despacio que los fotones de menor energía.

GRB 090510 desplego los movimientos más rápidos observados hasta ahora, con materia eyectada moviendose al 99,99995 % de la velocidad de la luz. Los rayos gamma de mayor energía que se han observado hasta ahora de un estallido (334.000 millones de electrón-voltios o unas 13.000 millones de veces la energía de la luz visible) procedieron del GRB 090902B de septiembre. El pasado año GRB 080916C produjo la mayor energía total equivalente a 9000 supernovas típicas.

Fuente original

Publicado en Odisea cósmica

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Confirman la explosión de la estrella más lejana y antigua conocida

Dos equipos internacionales con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) publican en el último número de la revista Nature sendos artículos sobre la explosión de rayos gamma del pasado 23 de abril, la más lejana registrada hasta la fecha, que corresponde a la explosión de la estrella más antigua y lejana que se conoce, una gigante que se apagó hace ahora 13 000 millones de años y cuyo último resplandor llegó hasta nosotros hace apenas seis meses.

GRB 090423 es la pequeña y roja fuente del centro de la imange. El color rojo es indicativo de su gran distancia – unos 13 100 millones de años luz – dado que la luz óptica ha sido absorbida por el gas hidrógeno intergaláctico, dejando sólo la luz roja. Crédito: A.J.Levan & N.R.Tanvir

Hace 13 000 millones de años, el universo era muy distinto a como lo conocemos hoy. De menor tamaño y con menos objetos celestes, pero, ahora podemos asegurarlo, también con estrellas.

Javier Gorosabel, del Instituto de Astrofísica de Andalucía del CSIC y firmante de uno de los artículos de Nature junto con Alberto Castro-Tirado, del mismo instituto, contextualiza el fenómeno: “Estamos hablando de una estrella antigua, que ya no existe. La energía de su explosión y su luz han estado viajando durante mucho tiempo por el espacio, desde un tiempo en que aún no existían el Sol o la Tierra”. En concreto 13 000 millones de años, ya que la explosión tuvo lugar cuando el universo tenía tan sólo 600 millones de años, menos de un 5% de su edad actual. “Es algo así como encontrar un ejemplar de Neandertal”, compara Gorosabel.

Alberto Fernández Soto, del Instituto de Física de Cantabria (centro mixto de la Universidad de Cantabria y del CSIC) y firmante en el segundo artículo, lo confirma: “Es el objeto más antiguo jamás observado. El mero hecho de que lo veamos confirma que en aquella época ya había estrellas, algo que hasta ahora era una hipótesis sin confirmar”.

Hasta el momento, los investigadores pensaban que la aparición de las primeras estrellas se produjo cuando el universo tenía entre 200 y 400 millones de años. Esta explosión, que por sus características no corresponde a una estrella de primera generación (de las que aún no se conoce ninguna), parece confirmar la idea. Más aún, “la aparición de objetos como este quiere decir que la formación de los cuerpos celestes fue más rápida de lo que se pensaba”, concluye Fernández-Soto.

Una observación internacional

Las explosiones de rayos gamma son uno de los fenómenos más energéticos del Universo. Corresponden a la explosión de una estrella gigante al final de su vida, conforme agota su combustible y se colapsa dando lugar a un agujero negro o, a veces, a una estrella de neutrones.

Al mismo tiempo, por un proceso que los investigadores aún no comprenden demasiado bien, dos chorros de gas perforan la estrella y la materia sale eyectada hacia el espacio en direcciones opuestas, liberando una gran cantidad de energía.

“Estamos hablando de una estrella cientos de veces más grande que nuestro Sol, que en un segundo generó tanta energía como 100 soles durante toda su vida (10 000 millones de años)”, explica Alberto Castro-Tirado, firmante del mismo artículo que Gorosabel.

Los investigadores han usado datos obtenidos de varios telescopios repartidos alrededor del mundo, entre ellos el de la estación española BOOTES-3, ubicado en Nueva Zelanda y operado por el CSIC, el primer telescopio terrestre que apuntó al lugar de la explosión. También se ha utilizado el Telescopio Nazionale Galileo, operado por la comunidad científica italiana y ubicado en la isla de La Palma (Islas Canarias).

Ambos telescopios arrojaron resultados ligeramente distintos sobre la distancia de la explosión, aunque los investigadores restan valor a la diferencia: “Ambas medidas se solapan y apuntan a una misma dirección: es el objeto más lejano y antiguo jamás visto, un hito en la historia de la Astronomía”, recalca Castro-Tirado.

El grupo que usó el Telescopio Nazionale Galileo (en el que está el investigador Alberto Fernández-Soto) otorga a la explosión un valor medio de 8,1 en la escala de corrimiento al rojo, mientras que el grupo que usó el BOOTES-3, el telescopio de Hawai y el ESO Very Large Telescope de Chile (en el que están Alberto Castro-Tirado y Javier Gorosabel) le otorga un 8,26. La importancia de determinar el corrimiento al rojo estriba en que éste indica a qué velocidad se aleja un objeto y, como existe una relación directa entre la velocidad de alejamiento del objeto y la distancia a la que está de nosotros, nos permite calcular esa distancia y, por tanto, saber cuánto tiempo hace que ocurrió el fenómeno que vemos.

La remota galaxia donde se ha producido el cataclismo estelar sólo será perceptible cuando se lance el sucesor del Hubble, el Telescopio Espacial J. Webb, no antes de cinco años. “Hasta entonces, habrá que esperar y ver si somos capaces de detectar otros fenómenos tan distantes como GRB 090423”, concluye Castro-Tirado.

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Fecha Original: 28 de octubre de 2009
Enlace Original

Vía Ciencia Kanija

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El Universo (T3) 5: Catástrofes espaciales

Se dice que lo más peligroso de los viajes espaciales son tanto los primeros como los últimos 80 kilómetros. Observaremos la explosión controlada de un lanzamiento, el violento crisol de la reentrada y todo lo que ocurre entre estos dos momentos. Veremos cómo una sola chispa dentro de una nave espacial o un micro-meteorito de un tamaño inferior a dos centímetros que chocase contra una estación espacial, podrían convertir una misión rutinaria en una pesadilla letal. A medida que las misiones se alargan, aventurándose hasta Marte y más allá, el riesgo potencial de una catástrofe aumenta. ¿Qué ocurriría si una nave espacial se acercara demasiado a un agujero negro o fuese alcanzada por un estallido de rayos gamma?

Catástrofes espaciales

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Agujeros negros invasores crean los estallidos de rayos gamma

Los brotes de rayos gamma o GRBs se encuentran entre los fenómenos más mortíferos del universo. Se cree que se producen en los estertores finales de las vidas de las estrellas masivas. Estas emisiones son arrojadas por estas estrellas en forma de chorros de plasma, que viajan miles de millones de años-luz en todas las direcciones. Las partículas de alta energía que forman estos chorros son muy similares a los elementos que se producen en la explosión de una bomba atómica, pero en una escala infinitamente más grandes. Los astrónomos se han preguntado sobre la causa precisa de estos eventos durante mucho saños, pero ahora un equipo de investigadores propone una nueva explicación.

Según la nueva hipótesis los agujeros negros se tragan otras estrellas para producir los GRBs

De acuerdo a matemáticos de la Universidad de Leeds en Reino Unido puede que estos chorros se produzcan directamente en los agujeros negros, que tienen la capacidad de acercarse a las estrellas masivas y consumirlas. Esta nueva explicación se opone directamente con las actuales teorías sobre la formación de GRBs, que proponen que la radiación se forma en el disco de materia que existe en torno a un agujero negro recién creado. Cuando una estrella masiva colapsa su núcleo se contrae, sin embargo un disco de materia permanece a su alrededor. Los astrónomos creen que los neutrinos calientan el plasma dentro del disco y que el plasma es después expulsado como un GRB.

La nueva teoría del equipo está basada en las observaciones científicas más recientes de este fenómeno, obtenidas con el satélite Swift. Las medidas del Swift revelan que el motor del chorro central funciona unos 10.000 segundos, lo que es mucho más que lo que puede explicar el modelo de neutrinos. Esta disparidad según creen los expertos de la Univesidad de Leeds, sólo puede explicarse si se postula un origen electromagnético para los chorros. Su velocidad y foco puede estar producida por el giro del agujero negro.

"El modelo de neutrinos no puede explicar los estallidos de rayos gamma muy largos y las observaciones del Swift, puesto que la velocidad a la que el agujero negro traga la estrella baja bastante rápidamente, haciendo ineficiente el mecanismo de los neutrinos, pero está al alcance del mecanismo magnético. Nuestro conocimiento de la cantidad de materia que se arremolina alrededor del agujero negro y la velocidad de rotación de la estrella nos permite calcular la duración de estos largos flashes, y los resultados se corresponden muy bien con las observaciones de los satélites", explica el profesor de matemáticas Serguei Komissarov.

Puede encontrarse un artículo describiendo los nuevos descubrimientos titulado “Close Binary Progenitors of Long Gamma Ray Bursts", en el último número de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. La investigación fue financiada por el Science and Technology Facilities Council del Reino Unido.

Fuente original Science daily

Vía Odisea Cósmica

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El Universo (2ª temp): 16 Supernovas

La supernova es una explosión estelar, resultado de la muerte espectacular de una estrella. Una supernova puede brillar como cien mil millones de soles e irradiar tanta energía como la que el Sol emitiría durante diez mil millones de años. Destellos de luz de gran energía y materia se lanzan al espacio y pueden causar enormes estallidos de rayos gamma y emitir una intensa radicación de rayos X durante miles de años. Los astrónomos creen que este proceso crea los verdaderos cimientos de los planetas, los seres humanos y las plantas, de modo que su estudio es primordial si queremos entender cómo se crearon la vida y el universo. Conoceremos a los mejores cazadores de supernovas del mundo y veremos grabaciones de supernovas realizadas a lo largo de la historia. El trabajo de estas personas es averiguar dónde, por qué y cómo se producen las supernovas.

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Posible conexión entre supernovas débiles y GRBs

En un controvertido estudio, astrónomos de la Universidad de Belfast propusieron una nueva interpretación de una supernova débil descubierta el año pasado. Podría ser la conexión entre las supernovas y los estallidos de rayos gamma.

Imagen en color de la supernova SN 2008ha obtenida el 30 de diciembre de 2008 en el Observatorio de Calar Alto, con el telescopio Zeiss de 2.2 m y la cámara CAFOS. Se trata de una combinación compuesta de imágenes tomadas en las bandas B, V y R. La supernova corresponde al punto rojizo y débil señalado con una flecha. El centro de la imagen está ocupado por el perfil bastante irregular de la galaxia huésped de la supernova, UGC 12682. Stefan Taubenberger, Instituto Max Planck de Astrofísica.

Un grupo liderado por Dr. Stefano Valenti ha estudiado la supernova SN2008ha. En el reporte ellos proponen que el peculiar espectro y débil luminosidad de la supernova se parecen mucho más a las supernovas asociadas con la muerte de estrellas masivas cuando su núcleo colapsa. En cambio, la interpretación de la comunidad astrofísica del evento es que la supernova provino de un sistema binario con enana blanca.

"SN2008ha es el ejemplo más extremo de un grupo de supernovas que muestran propiedades similares. Hasta ahora la comunidad pensó que eran de explosiones de enanas blancas, lo que llamamos supernovas Tipo Ia. (...) Pero pensamos que SN2008ha no encaja en la imagen y parece físicamente relacionada con estrellas masivas", explicó Dr. Valenti.

Stephen Smartt, también de Queen, agregó que "Las implicaciones son bien importantes. Si esta es una explosión de una estrella masiva, luego es la primera que encaja con los modelos teóricos de estrellas masivas que pierden sus capas exteriores a través de su enorme presión y luego, quizás, colapsan a agujeros negros".

La supernova fue encontrada en la galaxia UGC12682 por Caroline Moore, miembro del equipo de búsqueda de supernova del Observatorio Puckett.

Imagen izquierda: SN2008ha en UGC 12682. Derecha: acercamiento de la imagen izquierda con indicación de la supernova. Crédito: Telescopio Nazionale Galileo. DOLORES.

Se conoce de supernovas débiles, menos energéticas y luminosas, pero que poseen como característica una abundancia de hidrógeno. En este caso, sin embargo, no se detectó ese gas y su carencia abre interrogantes.

Se puede explicar el fenómeno a través de dos escenarios. En uno, se trata de un sistema binario compuesto por una estrella normal y una enana blanca. La segunda le habría "robado" las capas exteriores a la primera.

Por otro lado, es posible pensar en una estrella masiva que hubiera expulsado sus capas exteriores y hubiera colapsado, quizás para formar un agujero negro.

El descubrimiento tiene implicaciones en la conexión entre las supernovas y los GRB largos. La mayoría de estos estallidos están asociados principalmente con energéticas y luminosas supernovas.

Sin embargo, hay al menos dos casos de largos estallidos de rayos gamma sin una supernova brillante detectada, por lo que si había alguna debía ser débil. Esta conexión no parecía probable dado que las supernovas débiles ricas en hidrógeno prohibirían la formación del estallido de rayos gamma. Esta nueva interpretación abre la posibilidad de conectar a las supernovas débiles (sin hidrógeno) con los GRBs.

Fuentes y links relacionados

• Queen's astronomers propose new supernovae interpretation
• Calar Alto:Un tipo nuevo de supernovas débiles
• A low-energy core-collapse supernova without a hydrogen envelope
  S. Valenti et al.
  Nature 459, 674-677 (4 Junio 2009)
  DOI:10.1038/nature08023;
  arXiv:0901.2074v2
• SN 2008ha: An Extremely Low Luminosity and Extremely Low Energy Supernova
  Foley, Ryan J. et al.
  arXiv:0902.2794v2
• TNG data help to discover a new class of very dim Supernovae

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El misterio de los estallidos oscuros

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más poderosas del universo. Sin embargo, algunos de estos GRBs, como se los conoce por su sigla en inglés, no son vistos en luz visible. Se pensaba, hasta ahora, que debían ser muy lejanos para ser vistos a longitudes de onda ópticas, pero un nuevo análisis sugiere que simplemente detonan en capullos de polvo que bloquean su luz.

Se piensa que los GRB se producen cuando las estrellas masivas colapasan para formar agujeros negros, expulsando chorros de gas a velocidades cercanas a la de la luz.

A pesar de tratarse de explosiones muy brillantes, algunos GRB son "oscuros". Se pensaba que se habían originado en estrellas masivas que llegaron al final de sus vidas cuando el universo era muy joven, hace casi 13 mil millones de años. Como el espacio se expandió mucho desde entonces, se pensaba que la luz visible de estas lejanas explosiones se habría corrido a la parte roja del espectro.

Ahora, un nuevo estudio señala que estos estallidos oscuros ocurren más cerca de casa, pero que son bloqueados por el polvo.

"Pensamos que hemos resuelto la mayoría del misterio de qué los hace oscuros", comentó Daniel Perley de la Universidad de California, Berkeley, en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana, el lunes.

Usando el telescopio del Observatorio Palomar, él y sus colegas encontraron que 14 de 29 GRBs que habían sido descubiertos por el satélite Swift, eran oscuros.

Posteriores observaciones con los telescopios gemelos de 10 metros de Keck en Hawai, sin embargo, sugirió que algunos de ellos no eran enteramente oscuros.

Tres de los catorce tenían difusos fulgores y los once restantes tenían posiciones en el cielo que parecían concordar con galaxias bien conocidas. Esto sugiere que ninguno de los estallidos provino de regiones del universo a más de 12.9 mil millones de años, donde la luz visible estaría corrida a longitudes de onda más largas.

La mayoría de estos oscuros estallidos parecen originarse en galaxias que no son particularmente rojas, un signo de polvo muy extendido. "Las galaxias huéspedes que vemos parecen relativamente normales", señaló Perley. Lo que sugiere que el polvo dentro de las mismas está "distribuído de forma irregular", explicó.

Como las estrellas se forman en polvorientas regiones del espacio, podría haber reservorios de formación estelar no vistos, dispersos en el universo.

El equipo espera continuar su trabajo con un estudio más detallado de las galaxias huéspedes para entender mejor cómo es bloqueada la luz de estos estallidos.

Vale aclarar que, igualmente, los GRBs pueden ocurrir en el universo muy distante, tal como se descubrió recientemente.

(Ver: "Detectan el objeto más distante del universo").

Pero el equipo estima que esos estallidos son apenas entre el 0,2 y 0,7 por ciento de todos los GRBs.

Fuentes y links relacionados

• New Scientist: Astronomers solve mystery of 'dark' cosmic bursts por Rachel Courtland
• The Host Galaxies of Swift Dark Gamma-Ray Bursts: Observational Constraints on Highly Obscured and Very High-Redshift GRBs
  Perley, D. A et al.
  arXiv:0905.0001v1
• NASA:Keck Study Sheds New Light on 'Dark' Gamma-ray Bursts

Sobre las imágenes
Densos nudos de polvo en galaxias normales bloquean la luz de un GRB (centro). El polvo absorbe la mayoría de la luz visible pero no rayos-X y rayos gamma.
Ilustración. Crédito:NASA/Swift/Aurore Simonnet
Figura 1 del reporte.
Crédito: Perley, D. A et al.
Es un mosaico, falso color, de los 14 GRB oscuros en los campos huéspedes (galaxias).
Las posiciones de rayos-X son azul, las ópticas en verde y las infrarrojas en rojo.

Vía Noticias del Cosmos

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Detectan el objeto más distante del universo

Los astrónomos detectaron el objeto más distante en el universo, hasta ahora. Se trata de una estrella que explotó hace 13,1 mil millones de años, tan sólo 640 millones de años después del big bang, hacia el final de la "edad oscura".

Datos de los telescopios de Swift: azul y verde del ultravioleta/óptico, naranja y rojo de rayos-X, combinados en esta imagen.
NASA/Swift/Stefan Immler

Se trata de un estallido de rayos gamma (GRB), las más brillantes explosiones en el universo. Los GRB ocurren cuando algunas estrellas masivas colapsan y forman agujeros negros y expulsan chorros de gas.

El estallido, denominado GRB 090423 por la fecha de su descubrimiento, ocurrida este jueves pasado, fue originalmente observado por el satélite Swift de NASA.

Alrededor de todo el mundo, los astrónomos comenzaron a observar esa región del cielo para estudiar el fulgor. Algunas de las primeras observaciones fueron realizadas en Mauna Kea, con el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido y el telescopio Gemini Norte.

Otros telescopios midieron luego el espectro, revelando que el estallido ocurrió hace 13.035 mil millones de años. "Es el estallido de rayos gamma más distante, y el objeto más distante en el universo", indicó Edo Berger, del Centro de astrofísica Harvard-Smithsonian.

Para calcular la distancia a un objeto, los astrónomos miden cuánto se ha estirado la luz del mismo, es decir, cuánto se ha corrido hacia el rojo del espectro. Este estallido tiene un corrimiento al rojo (z) de 8,2 que es mayor al récord anterior de 6,7.

(Ver:"Swift capta estallido de rayos gamma más lejano")

Otros astrónomos han dicho haber encontrado galaxias a distancias aún mayores, con z=10 y z=9, pero esos hallazgos son todavía ambíguos, según señaló Joshua Bloom de la Universidad de California, Berkeley, que observó el fulgor con el Gemini Sur en Chile.

El diagrama muestra la distribución de corrimientos al rojo (redshift) y su correspondiente edad del universo, para los GRB detectados por Swift. El nuevo estallido, con z=8,2 rompe con facilidad el récord previo.
Crédito:Edo Berger (Harvard-Smithsonian CfA)

La historia del universo marca aquella temprana época del mismo con lo que se denomina era de reionización.

"Para la astronomía, este es un momento clave. Es el comienzo del estudio del universo tal como era antes de que la mayoría de la estructura de la que hoy conocemos, comenzara a existir", comentó Bloom a New Scientist.

De acuerdo a GRBlog, el telescopio de alerta de estallidos de Swift (BAT) se disparó y localizó GRB 090423 (disparador=350184), un estallido de rayos gamma de 10 segundos de modesto brillo, y calculó su posición. El telescopio de rayos-X comenzó a observar la región 72,5 segundos después del alerta.

Dentro de las tres horas de haberse detectado el evento, en el Reino Unido detectaron una fuente infrarroja en la posición de Swift usando el UKIT. Al mismo tiempo, se realizaron esfuerzos para obtener imágenes infrarrojas del fulgor con el Gemini Norte.

Berger espera que el descubrimiento del objeto acelere el desarrollo de nuevos telescopios que puedan hallar estos fulgores con mayor eficiencia.

"Pienso que hemos mostrado que es una inversión valiosa porque los [distantes estallios] realmente existen".

Fuentes y links relacionados

• New Scientist: Most distant object in the universe spotted
• Sky&Telescope:The Farthest Thing Ever Seen
• GRBlog:090423
• CfA:Farthest Known Object: New Gamma-Ray Burst Smashes Cosmic Distance Record

Vía Noticias del Cosmos

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Diseccionando una explosión estelar

Integral ha captado uno de los estallidos de rayos gamma más brillantes jamás observados. Un meticuloso análisis de los datos ha permitido a los astrónomos investigar las fases iniciales de las gigantesca explosión estelar, que llevó a la eyección de materia a velocidades cercanas a la de la luz. En particular, los astrónomos creen que la explosión lanzó una pieza del campo magnético del motor central al espacio.

Esta impresión artística ilustra cómo un estallido de rayo gamma puede brillar drásticamente durante un corto periodo de tiempo (los estalludos de rayos gamma duran normalmente entre una centésima de segundo y cientos de segundos). Los estallidos pueden tener lugar varias veces al día. No hay forma de predecir cuándo tendrá lugar el siguiente. Crédito: ESA (Illustration by AOES Medialab)

El 19 de diciembre de 2004, el impacto de una estrella en explosión llegó a la Tierra. El satélite Integral de la ESA, un observatorio de rayos gamma orbital registró todo el evento, proporcionando información para lo que podría mostrarse como uno de los estallidos de rayos gamma (GRBs) más importantes vistos en los últimos años. Cuando se recopilaron los datos, los astrónomos vieron el estallido de 500 segundos aumentos hasta un brillo extraordinario.

“Está entre el 1% de los más GRBs más brillantes que hemos visto”, dice Diego Götz, de CEA Saclay en Francia, que lideró la investigación.

El brillo del evento, conocido como GRB 041219A, ha permitido al equipo realizar una laboriosa investigación para extraer una propiedad conocida como polarización de los rayos gamma. El equipo ha demostrado que los rayos gamma estaban muy polarizados y variaban enormemente en nivel y orientación.

La polarización se refiere a la dirección preferida en la que oscilan las ondas de radiación. Las gafas de sol Polaroid trabajan con la luz visible permitiendo que sólo pase una única dirección de polarización, bloqueando la mayor parte de la luz que entra en nuestros ojos.

El estallido de un GRB se cree que se produce debido a un chorro de gas de movimiento rápido que estalla cerca de un motor central cercano; probablemente un agujero negro creado por el colapso de la estrella masiva. La polarización está directamente relacionada con la estructura del campo magnético en el chorro. Por lo que es una de las mejores formas que tienen los astrónomos de investigar cómo el motor central produce el chorro. Existe un variado número de formas en las que esto podría suceder.

En el primer escenario, el chorro lleva una porción del campo magnético del motor central al espacio. Un segundo implica al chorro generando el campo magnético lejos del motor central. Un tercero concierne el caso más extremo en el que el chorro no contiene gas sino sólo energía magnética, y un cuarto escenario engloba el chorro moviéndose a través de un campo de radiación existente.

En cada uno de los tres primeros escenarios, la polarización se genera por lo que se conoce como radiación de sincrotrón. El campo magnético atrapa las partículas, conocidas como electrones, y las fuerza a girar en espiral, liberando radiación polarizada. En el cuarto escenario, la polarización sale a través de interacciones entre los electrones del chorro y los fotones del campo de radiación existente.

Götz cree que los resultados de Integral favorecen el modelo de sincrotrón y, de esos tres, el escenario más probable es el primero, en el que el chorro lanza el campo magnético del motor central al espacio. “Es la única forma simple de hacerlo”, dice.

Lo que Götz querría hacer es medir la polarización de cada GRB, para ver si se aplica a todos el mismo mecanismo. Por desgracia, muchos GRBs son demasiado tenues para que tenga éxito con el instrumental actual. Incluso el instrumento de tecnología punta IBIS de Integral sólo puede registrara el estado de polarización de los rayos gamma si son de una fuente celesta tan brillante como GRB 041219A.

“Por tanto, por ahora sólo tenemos que esperar al siguiente de los grandes”, comenta.

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Fecha Original: 3 de abril de 2009
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Vía Ciencia Kanija

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Astrónomos del UCL registran la fase inicial de un estallido de rayos gamma

Astrónomos del UCL del Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard (MSSL) han captado información de las etapas iniciales de un estallido de rayos gamma – las explosiones más violentas y luminosas que tienen lugar en el universo desde el Big Bang – usando un telescopio a bordo del Satélite Swift de la NASA.

Los estallidos de rayos gamma son eventos comunes pero efímeros desde que se descubrieron por primera vez a finales de la década de 1960. Muchos científicos dicen que los estallidos largos (de más de cuatro segundos de duración) están causados por explosiones de estrellas masivas; los cortos (menos de dos segundos de duración) están causados por fusiones de sistemas binarios con dos agujeros negros o estrellas de neutrones. Aunque sigue la incertidumbre, en cada uno de los escenarios nace un nuevo agujero negro. (Ilustración: NASA/D.Berry)

El equipo de astrónomos fue capaz de obtener un espectro ultravioleta de un estallido de rayos gamma (GRB) sólo 4 minutos y 11 segundos después de su aparición – el más temprano jamás captado – a través de un Telescopio Óptico-Ultravioleta (UVOT). Posteriores usos de este telescopio de esta misma forma permitirán a los científicos calcular la distancia y brillo de los GRBs en unas centésimas de segundo desde su estallido inicial, y recopilar nueva información sobre las causas de los estallidos y las galaxias desde las que se originan. El trabajo se publica en el ejemplar actual de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Actualmente se cree que algunos GRBs están causados por inmensas explosiones que siguen al colapso del núcleo de una estrella de gran masa y rápida rotación en un agujero negro, pero aún quedan muchos misteriores a su alrededor.

El Dr. Martin Still del MSSL dijo: “El rango de longitudes de onda del UVOT, acoplado con el hecho de que Swift es un observatorio espacial con un periodo de respuesta rápido, no restringido por la hora del día o el clima, nos ha permitido recolectar este espectro ultravioleta temprano”.

El Dr. Paul Kuin, también del MSSL, que trabaja en la calibración del instrumento UVOT explica: “Observando estos momentos iniciales de los estallidos de rayos gamma, no sólo seremos capaces de calcular mejor cosas tales como la luminosidad y la distancia del estallido, sino descubrir más sobre las galaxias que hacen de anfitrionas y el impacto que tienen estas explosiones en sus entornos. Una vez que se aplique esta técnica a estallidos mucho más brillantes, tendremos todo un nuevo conjunto de datos”.

Desde su lanzamiento en 2004, el satélite Swift ha proporcionado el estudio más intensivo hasta el momento de los GRBs y su resplandor. Usando el UVOT para obtener los espectros ultravioletas, el equipo de Swift será capaz de basarse en este estudio e incluso determinar más cosas sobre la química de las galaxias madre.

El Dr. Kuin comentó: “El nuevo espectro no sólo nos ha permitido determinar la distancia de la galaxia madre del estallido de rayo gamma sino que ha revelado la densidad de sus nubes de hidrógeno. Aprender más sobre estas lejanas galaxias nos ayuda a comprender cómo se formaron durante las primeras fases del universo. Los estallidos de rayos gamma observados en esta ocasión se originaron en una galaxia a 8000 millones de años luz de la Tierra”.

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Fecha Original: 2 de marzo de 2009
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Vía Ciencia Kanija

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El Telescopio Fermi de la NASA ve el estallido de rayos gamma más extremo

El primer estallido de rayos gamma en ser viso en alta resolución por el Telescopio Espacial Fermi de la NASA es uno que se incluirá en los libros de récords. El estallido tenía la mayor energía total, los movimientos más rápidos y las emisiones de energía inicia más altas jamás vistas.

El resplando en rayos-X GRB 080916C aparece naranja y amarillo en esta fusión de imágenes procedentes de los telescopios de rayos-X y Óptico/Ultravioleta de Swift.

“Estábamos esperando uno como este”, dijo Peter Michelson, investigador principal del Telescopio de Gran Área de Fermi en la Universidad de Stanford. “Las emisiones de los estallidos a estas energías aún son poco comprendidos, y Fermi nos da las herramientas para comprenderlos”.

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más luminosas del universo. Los astrónomos creen que ocurren mayormente cuando exóticas estrellas masivas agotan su combustible nuclear. Cuando colapsa el núcleo de una estrella en un agujero negro, chorros de material – alimentados por procesos aún no comprendidos – salen disparados hacia fuera casi a la velocidad de la luz. Los chorros cubren todo el camino a través de la estrella en colapso y continúan hacia el espacio, donde interactúan con el gas anteriormente arrojado por la estrella y generan un brillante resplandor que se atenúa con el tiempo.

Esta explosión, designada como GRB 080916C, tuvo lugar a las 7:13 p.m. EDT del 15 de septiembre, en la constelación de Carina. El otro instrumento de Fermi, el Monitor de Estallidos de Rayos Gamma, registró simultáneamente el evento. Juntos, los dos instrumentos proporcionaron una visión del inicio del estallido, o apunte, una emisión de rayos gamma con energías entre 3000 y más de 5000 millones de veces que la luz visible.

Casi 32 horas después del estallido, Jochen Greiner del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en Garching, Alemania, lideró un grupo que buscó el resplandor apagándose de la explosión. El equipo simultáneamente captó el campo de siete longitudes de onda usando el Detector Óptico/Infrarrojo Cercano de Estallidos de Rayos Gamma, o GROND, en el telescopio de 2,2 metros en el Observatorio Europeo del Sur en La Silla, Chile. En ciertos colores, el brillo de un objeto lejano muestra una caída característica debido a las nubes de gas intermedias. Cuando más alejados está el objeto, más roja es la longitud de onda donde tiene lugar esta atenuación. Esto da a las astrónomos una estimación rápida de la distancia del objeto. Las continuas observaciones del equipo establecieron que la explosión tuvo lugar a 12 200 millones de años luz de distancia.

“Este ya fue un estallido apasionante”, dijo Julie McEnery, científica del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Pero con la distancia del equipo GRON, pasó de apasionante a extraordinario”.

Conociendo la distancia, los miembros del equipo de Fermi demostraron que el estallido superó la energía de aproximadamente 9000 supernovas comunes, si la energía fuese emitida equitativamente en todas las direcciones. Esta es una forma estándar de comparar eventos para los astrónomos, incluso aunque los estallidos de rayos gamma emiten la mayor parte de su energía en finos chorros.

Acoplados con las medidas de Fermi, la distancia también ayudó a los astrónomos a determinar las velocidades más lentas posibles para el material que emitió el inicio de los rayos gamma. Dentro del chorro de este estallido, las bañas de gas deben haberse movido a un 99,9999 por ciento de la velocidad de la luz. Esta tremenda potencia de estallido y velocidad hacer que sea el más extremo registrado hasta la fecha.

Un aspecto curioso del estallido es el retardo de cinco segundo entre el picos de emisión de energía y el punto más bajo. Tal lapso de tiempo sólo se ha visto en un estallido anterior.

“Esto puede significar que las emisiones de energía más altas proceden de distintas partes del chorro o se crearon a través de un mecanismo distinto”, dijo Michelson.

Los resultados del equipo aparecen en la edición on-line de hoy de la revista Science.

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Autor: Francis Reddy
Fecha Original: 19 de febrero de 2009
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Fuegos artificiales en una estrella que estalla en rayos gamma

Los astrónomos que usan el satélite Swift y el Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi de la NASA ven frecuentes estallidos procedentes de un remanente estelar a 30 000 años luz de distancia. Los fuegos artificiales de alta energía surgen de un extraño tupo de estrella de neutrones conocida como repetidor de rayos gamma suaves. Tales objetos envían de forma impredecible una serie de llamaradas de rayos gamma y rayos-X.

Las llamaradas de rayos gamma procedentes de SGR J1550-5418 pueden surgir cuando la superficie del magnetar se fractura repentinamente, liberando la energía almacenada en su poderoso campo magnético. Crédito:NASA/Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

“A veces, estos notables objetos han estallado con más de cien llamaradas en apenas 20 minutos”, dijo Loredana Vetere, que coordina las observaciones de Swift en la Universidad Estatal de Pennsylvania. “Las llamaradas más intensas emitieron más de la energía total del sol en 20 años”.

El objeto, el cual ha sido conocido desde hace tiempo por ser una fuente de rayos-X, se sitúa en la constelación sureña de Norma. Durante los dos últimos años, los astrónomos han identificado pulsos de radio y señales de rayos-X procedentes del mismo. El objeto comenzó con una serie de modestas erupciones el 3 de octubre de 2008, y entonces se calmó. Volvió a la actividad el 22 de enero con un intenso episodio.

Debido a los recientes estallidos, los astrónomos clasificarán el objeto como un repetidos de rayos gamma suaves – sólo el sexto conocido. En 2004, una llamarada gigante procedente de otro repetidos de rayos gamma suaves fue tan intensa que afectó de forma medible a la atmósfera superior de la Tierra desde una distancia de 50 000 años luz de distancia.

Los científicos creen que la fuente es una estrella de neutrones giratoria, la cual es superdensa, los restos de una estrella que estalló con el tamaño de una ciudad. Aunque apenas tiene 18 km de diámetro, una estrella de neutrones contiene más masa que el Sol. El objeto ha sido catalogado como SGR J1550-5418.

Aunque las estrellas de neutrones normalmente poseen unos intensos campos magnéticos, un subgrupo muestra campos 1000 veces mayores. Estos, conocidos como magnetares, tienen los campos magnéticos más potentes conocidos para cualquier objeto del universo. SGR J1550-5418, que gira una vez cada 2,07 segundos, tiene el récord de giro rápido para un magnetar. Los astrónomos creen que los magnetares generan sus llamaradas aprovechando la tremenda energía de sus campos magnéticos.

“La capacidad de monitorizar estallidos de rayos gamma de Fermi para resolver la estructura fina dentro de estos eventos nos ayudará a comprender mejor cómo liberan su energía los magnetares”, dijo Chryssa Kouveliotou, astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama. El objeto ha disparado el instrumento más de 95 veces desde el 22 de enero.

Usando datos del telescopio de rayos-X Swift, Jules Halpern de la Universidad de Columbia capturó el primero “eco de luz” jamás visto procedente de un repetidor de rayos gamma suaves. Las imágenes se tomaron cuando el último episodio de llamarada comenzó a mostrar lo que parece ser un halo en expansión alrededor de la fuente. Se forman múltiples anillos cuando los rayos-X interactúan con las nubes de polvo a distintas distancias con las nubes más cercanas produciendo los anillos de mayor tamaño. Tanto los anillos como su aparente expansión son una ilusión provocada por la velocidad finita de la luz y el largo camino que la luz dispersada debe recorrer.

“Los rayos-X procedentes de los estallidos más brillantes se dispersan desde las nubes entre nosotros y las estrellas”, dijo Halpern. “Como resultado, realmente no sabemos la distancia a este objeto tan bien como nos gustaría. Estas imágenes nos ayudarán a hacer una medida más precisa y también a determinar la distancia a las nubes de polvo”.

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Fecha Original: 10 de febrero de 2009
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Los astrónomos usan estallidos de rayos gamma para estudiar la formación estelar en los inicios del universo

El brillante resplandor de un poderoso estallido de rayos gamma (GRB) ha permitido a los astrónomos estudiar el entorno de formación estelar de una galaxia lejana, dando como resultado la primera detección de gas molecular en una galaxia que alberga un GRB. Los investigadores están logrando una visión dentro de una activa guardería estelar en una galaxia tan alejada que parece que sucedió hace 11 500 millones de años.

GRB 080607 es el primer estallido de rayos gamma en mostrar moléculas en el brillo de su espectro. Esto ofrece una primera visión en la región de formación estelar de una galaxia en los inicios del universo.

“Esta observación requería un extraño y excepcionalmente brillante evento para permitirnos estudiar el frágil entorno donde se forman las estrellas apenas 2200 millones de años tras el Big Bang. Después de corregir la extrema extinción de polvo, este es intrínsecamente el segundo resplandor de GRB más brillante hasta la fecha; Habría sido fácilmente observado con telescopios de aficionados, si no fuese por el polvo que hay por el camino”, dijo Jason X. Prochaska, profesor de astronomía y astrofísica en la Universidad de California en Santa Cruz.

El equipo de Prochaska presentó sus hallazgos en la reunión de esta semana de la Sociedad Astronómica Americana en Long Beach, California. Un artículo que describe los resultados ha sido aceptado para su publicación en Astrophysical Journal Letters.

Las estrellas se forman en vastas nubes de gas molecular y polvo, y los astrónomos esperaban encontrar pruebas de estas nubes moleculares en las galaxias que albergan GRBs. Hasta ahora, no obstante, los esfuerzos por detectar gas molecular en el espectro del resplandor de GRB habían sido infructuosos. Las nuevas observaciones de Prochaska y sus coautores indican que la formación estelar en los inicios del universo tuvo lugar en entornos similares a las regiones de formación estelar de la Vía Láctea.

El estudio se centró en un estallido de rayo gamma de “larga duración” conocido como GRB 080607. Este tipo de estallido se cree que tiene lugar cuando una estrella masiva colapsa para formar un agujero negro. El estallido inicial de rayos gamma de alta energía fue seguido por un resplandor de radiación que se apagaba lentamente a lo largo de todo el espectro de longitudes de onda.

“Sospechamos que eventos anteriores como 080607 fueron demasiado débiles para ser observados en la Tierra”, dijo el coautor Yaron Sheffer de la Universidad de Toledo. “Muchos de los llamados estallidos oscuros, sin resplandor visible, probablemente marcan el entorno polvoriento casi extinguido de las jóvenes regiones de formación estelar”.

El satélite Swift de la NASA detectó los estallidos de rayos gamma y comenzó las observaciones de rayos-X, mientras que alertaba a los astrónomos y disparaba las observaciones automáticas de telescopios terrestres tales como el Telescopio de Imagen Automática Katzman del Observatorio Lick. Los miembro del equipo Joshua Bloom, Daniel Perley, y Adam Miller de la UC en Berkeley comenzaron a usar el Telescopio Keck I en el Observatorio W. M. Keck en Hawai e iniciaron observaciones espectroscópicas de 15 minutos usando el Espectrógrafo de Imagen de Baja Resolución (LRIS).

El espectro resultante del resplandor óptico arrojó información sobre el polvo, gas y metales en el medio interestelar a través del cual pasaba la luz en su camino desde la galaxia madre. Además de ser la primera detección clara de gases moleculares (tanto hidrógeno como monóxido de carbono), el espectro indicó una composición metálica comparable a la del Sol (para los astrónomos, “metales” son elementos más pesados que el hidrógeno y helio).

El espectro también tiene muchas características que los investigadores nunca han visto antes, dijo Prochaska. Además de cientos de líneas de absorción estándar correspondientes a transiciones conocidas de distintos elementos, el espectro muestra muchas líneas de absorción que los investigadores aún tienen que identificar.

“Este es seguramente el espectro más fascinante en el que he trabajado”, dijo Prochaska. “Casi la mitad de las características permanecen como un misterio, y es posible que nadie las haya detectado anteriormente, ya sea en experimentos de laboratorio controlados o en espectros de nuestra galaxia o de otras”.

También hay más hidrógeno en este espectro que a lo largo de cualquier camino a través de la Vía Láctea, añade. “Esto sigue siendo un misterio”, dijo Prochaska. “Por ahora, no sabemos mucho sobre la galaxia que albergó la explosión, pero las pruebas sugieren que ha sido prodigiosa en términos de formación estelar”.

El estallido y su resplandor fueron observados en junio, y el equipo no logró obtener imágenes de la galaxia madre antes dado que se movió a una posición del cielo donde no podía observarse. En enero, los investigadores fotografiarán la galaxia para conectar sus hallazgos sobre las regiones de formación estelar con sus propiedades globales.

Además de Prochaska, Sheffer, Perley, Miller, y Bloom, los coautores incluyen a Laura Lopez de la UC Santa Cruz; Miroslava Dessauges-Zavadsky del Observatorio de Ginebra en Suiza; Hsiao-Wen Chen de la Universidad de Chicago; y Alex Filippenko, Mo Ganeshalingam, Weidong Li, y Dan Starr de la UC Berkeley.

La investigación estuvo patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia, la NASA y la Fundación TABASGO.

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Autor: Tim Stephens
Fecha Original: 6 de enero de 2009
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Vía Ciencia Kanija

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Los raros anfitriones de las explosiones de rayos gamma

Las explosiones cósmicas, conocidas como explosiones (destellos) de rayos gamma, son curiosamente "quisquillosas" respecto del lugar donde explotan. Evitando galaxias espirales como la Vía Láctea, las explosiones de rayos gamma prefieren 'estallar' en raros sistemas estelares que los astrónomos están apenas comenzando a entender.

Existe una tendencia universal a prestar atención a las palabras de Dylan Thomas y extinguirse así con un estallido en lugar de hacerlo con un suspiro. En ningún lugar esto es más evidente que en lo profundo del cosmos.

El universo está poblado por una variedad de tipos de galaxias; una muestra se puede apreciar en esta imagen del Cúmulo Abell S0740, tomada por el Telescopio Espacial Hubble. Las explosiones de rayos gamma prefieren unas galaxias y evitan otras. [Imagen ampliada]

Cuando su tiempo se agota, las estrellas hacen su salida en una variedad de extravagantes maneras. Así, las estrellas más masivas se van con la más grande de todas las fanfarrias —con explosiones de rayos gamma (gamma–ray bursts o GRBs, por su sigla en idioma inglés), que son tremendas explosiones que sacuden el universo como ninguna otra cosa. Estas explosiones espectaculares, segundas en potencia después del Big Bang (Gran Explosión), ocurren cuando estrellas que son de 50 a 100 veces más masivas que el Sol consumen todo su combustible y colapsan. La mayoría de los astrofísicos cree que las explosiones de rayos gamma anuncian la formación de un agujero negro.

Todos los tipos de galaxias —espirales, elípticas, enanas e irregulares— contienen estrellas supermasivas. Sin embargo, curiosamente, no todos los tipos de galaxias producen explosiones de rayos gamma. Este es uno de los misterios que está siendo discutido en el Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma 2008, que se lleva a cabo en Huntsville, Alabama.

Andrew Fruchter, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute, en idioma inglés), asiste al simposio con el fin de compartir lo que sabe.

Para empezar, aclara, hay dos tipos de explosiones de rayos gamma: largas (o de larga duración), producidas por explosiones de estrellas supermasivas como se describe arriba, y breves (o de corta duración), producidas por algún otro proceso aún desconocido. "Las GRB breves no son 'quisquillosas' a la hora de escoger a sus anfitriones", dice Fruchter. "Se encuentran en todos los tipos de galaxias. Pero las galaxias anfitrionas de las GRB de larga duración tienden a ser raras, pequeñas e irregulares, en lugar de ser galaxias espirales 'normales' como nuestra Vía Lactea".

Fruchter cree que entiende la discrepancia. Las explosiones extremas de supernovas del tipo que producen las GRB requieren estrellas que tengan gran masa y baja metalicidad. (En astronomía, los "metales" son cualquier elemento más pesado que el hidrógeno o que el helio.) "Las galaxias más grandes tienden a ser más ricas en metales que las pequeñas", dice. "Así que las GRB evitan esas galaxias que son más grandes".

El mecanismo subyacente trabaja de la siguiente manera:

"Los metales en una estrella producen fuertes vientos estelares —los átomos de los metales reflejan la luz de la estrella y actúan como una vela solar, obteniendo un empuje adicional que el hidrógeno y el helio por sí solos no podrían obtener", dice Fruchter. "Esta actividad hace que parte de la masa de la estrella sea expulsada hacia el espacio".

De modo que las estrellas con alta metalicidad tienden a perder mucho de su masa antes de explotar. "[Los metales] pueden causar una pérdida de masa tan grande que, en lugar de convertirse en agujeros negros en el colapso, algunas estrellas pueden terminar siendo solamente estrellas de neutrones. Es muy posible que la presencia de un agujero negro sea necesaria para crear una explosión de rayos gamma".

En galaxias abarrotadas de estrellas con alta metalicidad, las explosiones de rayos gamma, en consecuencia, se suprimen. ¡Las galaxias raras de más baja metalicidad son las que tienen mejores explosiones!

Pincha sobre la imagen para ver la animación

En 1999, el Telescopio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope, en idioma inglés) observó cómo una GRB se iba apagando, dejando al descubierto su galaxia anfitriona de rara forma en el fondo. [Más información]

Gran masa. Baja metalicidad. "Deberíamos añadir también a esa lista rápidos giros", dice Chip Meegan, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA, quien participa en el simposio.

Cada vez queda más claro que una estrella debe girar rápidamente para producir una explosión de la potencia de una GRB. "El consenso general es que las GRB emiten la mayor parte de su energía en forma de chorro. Los chorros, en astrofísica, se forman generalmente a partir de objetos que giran", dice Fruchter.

"Si una estrella que gira lentamente colapsa para formar un agujero negro, la mayor parte de la energía simplemente desaparece en el agujero negro", explica Meegan. Las estrellas que giran rápidamente tienen un truco para permitir que algo de esa energía escape: "La fuerza centrífuga de la rotación provoca que el material que cae forme un toroide y hace que se cree una región menos densa a lo largo del eje de rotación. Esto provee un canal para que algo de la materia y de la energía salga expulsada en dirección a los polos, en lugar de ser absorbida por el agujero negro".

¿Misterio resuelto? Quizás. Meegan piensa que hay más sorpresas en el futuro:

"Las explosiones de rayos gamma nos han sorprendido muchas veces anteriormente y yo sospecho que las sorpresas aún no se han terminado. La imprevisibilidad es lo que hace a este campo tan interesante".

El Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville 2008 está patrocinado por los proyectos Fermi y Swift de la NASA y es presentado por el Equipo Fermi GBM, cuya base se encuentra en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville.

Vía: Ciencia@NASA

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Los estallidos de rayos gamma débiles también existen

Los estallidos de rayos gamma, poderosos destellos de alta energía que impregnan todo el universo una vez cada día, aproximadamente, durante un breve periodo, son los objetos más brillantes del cielo en rayos gamma.

El observatorio de rayos gamma Integral de la ESA ha observado varios estallidos de rayos gamma de baja luminosidad, confirmando la existencia de toda una población de estallidos más débiles que apenas se habían notado hasta el momento.

Impresión artística de un estallido de rayos gamma

Cuando empezó a detectar estallidos de rayos gamma (o GRBs), Integral se equipó con el detector más sensible jamás lanzado al espacio – la cámara IBIS. Su campo de visión está muy bien aislado de cualquier radiación de fondo, haciendo posible la detección de señales débiles de rayos gamma.

Los astrónomos estiman que tienen lugar aproximadamente 1400 GRBs cada años, debido a que nadie sabe cuándo y dónde van a aparecer, sólo una parte de los mismos resultan ser detectados. Integral detecta una media de 10 GRBs por años y ha recopilado datos de aproximadamente 47 de ellos durante cuatro años y medio de operaciones.

Cuando estudiaba los datos de IBIS de estallidos de rayos gamma, la Prof. Lorraine Hanlon de la Escuela de Física del University College de Dublín en Irlanda, y sus colegas, se dieron cuenta algunos de los estallidos más débiles tienen unas emisiones de rayos gamma distintivas, y también presentas un resplandor más débil en los rayos-X de menor energía y en longitudes de onda visibles.

Dado que, en general, los GRBs son explosiones colosales de energía disparadas por la colisión de objetos muy masivos y compactos tales como estrellas de neutrones o agujeros negros, o por la explosión de supernovas increíblemente potentes, o hipernovas, podría pensarse que estos estallidos se perciben débilmente simplemente porque están muy alejados de nosotros, en los remotos rincones del universo.

No obstante, la Prof. Hanlon y sus colegas notaron que estos débiles estallidos, justo en el umbral de sensibilidad de IBIS, parecen originarse en nuestra vecindad cósmica, dentro del cúmulo cercano de galaxias.

“Si los estallidos que hemos estudiado se producen tan “cerca” en términos cosmológicos, esto significa que son débiles desde el principio”, dice Hanlon. “A partir de esto podemos deducir que el proceso que los disparan podría ser menos energético que aquellos que generan los estallidos más potentes que estamos más habituados a observar”

El equipo del estudio sugiere que los estallidos débiles pueden estar generador por el colapso de una estrella masiva que no presenta las características de una supernova, o por la fusión de dos enanas blancas (estrellas pequeñas y densas de aproximadamente el tamaño de la Tierra), o por la fusión de una enana blanca con una estrella de neutrones o un agujero negro.

“Anteriores observaciones ya habían apuntado la existencia de GRBs débiles, y gracias a la sensibilidad de Integral ahora podemos decir que existe toda una población de los mismos”, añade Hanlon. “En realidad, su índice puede ser incluso mayor que el de los GRBs más luminosos pero, simplemente debido a que son más débiles, puede que sólo seamos capaces de ver los que están relativamente cerca”.

“Más observaciones de Integral en los próximos años definitivamente nos ayudarán a comprender el fenómeno de los GRBs débiles, y para explorar la naturaleza de estas poblaciones recientemente observadas”, concluye.

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Fecha Original: 13 de octubre de 2008
Enlace Original

Vía: Ciencia Kanija

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Una pequeña estrella parpadea, y después desaparece

El satélite Swift ha realizado un descubrimiento inusual. El satélite detectó una extraña estrella que "parpadeó" en rayos gamma, raxos X, y luz visible, y entonces se desvaneció.

En junio, el Swift detectó un pico de rayos gamma que duró menos de 5 segundos. Pero este destello en altas energías no fue una explosión de rayos gamma - el llanto al nacer un agujero negro lejos en el Universo. Fue algo mucho más cercano a casa. Durante los siguientes 3 días, el objeto brilló y se desvaneció en luz visible. ¡Destelló unas 40 veces! Once días más tarde, volvió a destellar, esta vez en longitudes de onda infrarrojas. Entonces, desapareció de nuestra vista.

NASA/Swift/Sonoma State University/A. Simonnet

El Siwft informó de la posición del evento a los astrónomos de todo el mundo, así que en pocos minutos, los telescopios robóticos se volvieron a una zona de la constelación de Vulpecula. Fue catalogado como "Swift J195509+261406". Así que varios astrónomos echaron un vistazo a este objeto inusual antes de que desapareciera.

Los astrónomos piensan que el objeto es un tipo especial de estrella de neutrones llamado magnetar. "Estamos tratando con un objeto que estuvo hibernando durante décadas antes de que entrara en un periodo corto de actividad," explica Alberto J.Castro-Tirado, autor principal del artículo que fue publicado en la edición del 25 de septiembre de la Revista Nature. "Los magnetars permanecen tranquilos durante décadas."

Aunque miden solo unos 20km, el tamaño de una gran ciudad, las estrellas de neutrones tienen los campos magnéticos más fuertes de todo el cosmos.

Algunas veces, estos campos magnéticos son superfuertes, más de 100 veces la fuerza de las típicas estrellas de neutrones.

Los astrónomos ponen a estos monstruos magnéticos en su propia clase: magnetars. Solo se conocen una docena, pero los científicos sospechan de que nuestra galaxia contiene muchos más. Simplemente no los vemos porque están tanquilos la mayor parte del tiempo.

¿Así que qué ocurrió el año pasado? ¿Por qué estas estrellas nunca antes vistas se comportan tan malamente? ¿Y por qué paró?

Combina el inflado campo magnético de un magnetar con su rápido giro, y tarde o temprano algo dará. De vez en cuando, la rígida corteza del magnetar se parte debido a la presión.

Esta especie de terremoto libera energía magnética acumulada, lo que crea estallidos de luz y radiación. Una vez que la corteza y el campo magnético de la estrella se tranquilizan, la estrella se oscurece y desaparece de nuestra vista. Al menos hasta el próximo terremoto.

Los astrónomos sospechan que los magnetars pierden sus garras conforme el tiempo pasa, pero el Swift J195509+261406 proporciona el enlace perdido entre los objetos que exhiben una actividad regular y aquellos que se han adaptado al retiro y a la invisibilidad.

"Me gusta cuando el Swift permite un descubrimiento como éste," dice Neil Gehrels, científico principal de la misión en el Centro Espacial de Vuelos Goddard de la NASA, en EE.UU. "El observatorio es un robot astronómico construido para estudiar las explosiones de rayos gamma, pero puede también apuntar rápidamente a otros objetos binarios raros con destellos brillantes."

Fuente: Universe Today

Vía: Latinquasar

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