La caída de nubes resuelven el rompecabezas de un quasar

El misterio detrás del origen de los quásares -los centros brillantes de lejanas galaxias- puede haber sido resuelto por un grupo de astrónomos de Nueva York, los que sugieren que gigantescas nubes de hidrógeno que caen en el centro de las galaxias están siendo consumidas por los agujeros negros supermasivos que acechan en su interior.

Impresión artística de un quásar en el Universo temprano, con nubes de gas gigantes que caen sobre él y la creación de explosiones de formación estelar.

Crédito: Wolfram Freudling et al (STECF)/ESA/ESA/NASA.

La mayoría de los quásares (también llamados núcleos galácticos activos o AGN) se sabe que han existido durante los primeros cuatro o cinco mil millones de años de la historia del Universo, en una época en la que las galaxias se estaban formando por las nubes gigantes de gas. Ahora Barry McKernan y K E Saavik Ford, del Museo Americano de Historia Natural y la Universidad de Nueva York, y Ariyeh Maller también de la Universidad de Nueva York, han reunido dos ideas.

"Durante un tiempo se ha sabido que las nubes de gas están cayendo en las galaxias, y también que los núcleos activos de las galaxias son alimentados por gas que cae hacia un agujero negro supermasivo", dice McKernan. "Pero nadie había juntado estas dos ideas hasta ahora y dijo: 'Hey, ¡tal vez una provoca la otra!'"

Estas nubes de gas son enormes, millones de veces más masivas que el Sol. Al caer en una galaxia generan un montón de formación estelar, pero también son el mecanismo idóneo para conseguir que el gas de los centros galácticos provoquen la actividad del quásar. Las teorías anteriores habían sugerido que las barras de la galaxia podrían canalizar el gas hacia el centro para alimentar al agujero negro, o que los efectos gravitatorios de las fusiones podrían desviar grandes cantidades de gas hacia el agujero negro. Sin embargo, si las fusiones fueran el principal desencadenante veríamos quásares en cualquier galaxia que se fusione con otra, y si las barras fueran las responsables veríamos quásares sólo en espirales barradas, pero también los vemos en otros tipos de galaxias. El nuevo modelo tiene la ventaja, dice McKernan, de saber lo que sucede y ser capaz de suministrar gas suficiente. Por ejemplo, un quásar muy masivo engulle miles de masas solares por año. Y durante la época de construcción galáctica había un montón de estas nubes de gas alrededor, que están estrechamente vinculadas a las tasas de formación estelar.

"Suponemos que el índice de impacto de nubes es como la tasa de formación estelar", dice McKernan a Astronomy Now. "En otras palabras, en un corrimiento al rojo de 1 [alrededor de siete mil millones de años], es de esperar alrededor de diez veces el número de impacto de nubes que en la época actual. En un corrimiento al rojo de 2 [hace unos diez mil millones años, cuando la formación de estrellas alcanzó su valor máximo] lo que se espera es tal vez 100 veces el número de impacto de nubes". Como se cree que todas las galaxias se han construido en el mismo proceso, incluida nuestra Vía Láctea, luego en todas las galaxias habrán quásares.

Imagen del quásar PKS 2349.

Crédito: John Bahcall (Institute for Advanced Study, Princeton)/Mike Disney (University of Wales)/NASA/ESA.

Algunas de estas nubes todavía existen, restos flotantes y objetos desechados de la época de los quásares. "Las nubes sobrantes todavía bombardean las galaxias, incluida la nuestra, de vez en cuando", dice McKernan. "De vez en cuando una de estas nubes golpea el centro y lo enciende".

Sin embargo, esto no daría lugar a un quásar en la era moderna. Las galaxias Seyfert, que tienen un bajo poder AGN, consumen una cantidad de gas equivalente a cerca de la mitad de la masa del Sol al año. Un nivel incluso más bajo de actividad AGN se ha visto en algunas galaxias, donde el agujero negro central engulle, como máximo, el equivalente a sólo el 1% de la masa del Sol al año. McKernan cree que este bajo nivel se puede atribuir a las nubes individuales que golpean al azar.

"Sin embargo, en raras ocasiones, nuestro mecanismo podría producir una serie de impactos de nubes (algo así como el impacto de Shoemaker-Levy 9 contra Júpiter), lo que podría ser suficiente para promover la actividad de un quásar", sugiere McKernan. Pero si pasan más de diez millones de años entre las galaxias que son golpeadas, sus centros parecen normales, por lo que dicha actividad es relativamente rara en el universo local".

Fuente

Vía: Cosmo Noticias

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Astrónomos descubren una lente cósmica inusual

Los astrónomos del Instituto  Tecnológico de California (Caltech) y de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, han descubierto el primer caso conocido de una galaxia distante magnificada por un cuásar que actúa como lente gravitacional. El descubrimiento, basado en parte en observaciones realizadas en el Observatorio WM Keck, en Mauna Kea, está siendo publicado el 16 de julio de 2010, en la revista Astronomy & Astrophysics.

Crédito: Courbin, Meylan, Djorgovski, et al., EPFL/ Caltech/ WMKO

Los cuásares, que son objetos luminosos extraordinarios del Universo distante, se cree que son alimentados por agujeros negros en los núcleos de las galaxias. Un cuásar único podría ser mil veces más brillante que una galaxia entera de cien mil millones de estrellas, lo que hace que los estudios de sus galaxias anfitrionas sean extremadamente difíciles. La importancia del descubrimiento, dicen los investigadores, es que proporciona una nueva manera de entender estas galaxias anfitrionas.

“Es un poco como fijar la mirada en los faros de los coches brillantes y tratar de discernir el color de sus bordes”, dice Frédéric Courbin, de la EPFL, autor principal del artículo. Usando lentes gravitacionales, dice, “ahora podemos medir las masas de las galaxias anfitrionas de estos cuásares y superar esta dificultad”.

Según la teoría general de la relatividad de Einstein, si una masa grande (como una galaxia grande o un cúmulo de galaxias) se coloca a lo largo de la línea de visión de una galaxia distante, la parte de la luz que proviene de la galaxia será dividida. Debido a esto, un observador en la Tierra verá dos o más imágenes próximas de la galaxia de fondo, ahora magnificada.

La primera lente gravitacional se descubrió en 1979, y produjo una imagen de un cuásar distante que estaba aumentada y dividida por una galaxia de primer plano. Cientos de casos de cuásares con lentes gravitacionales son ahora conocidos. Pero, hasta el trabajo actual, el proceso inverso - una galaxia de fondo siendo aumentada por la galaxia masiva de un cuásar en primer plano-no había sido detectada.

El uso de lentes gravitacionales para medir las masas de las galaxias distantes con independencia de su brillo fue sugerido, en 1936, por el astrofísico Fritz Zwicky, de Caltech, y la técnica se ha utilizado eficazmente para este fin en los últimos años. Hasta ahora, nunca había sido aplicado para medir las masas de las anfitrionas de los cuásares en sí mismas.

Para encontrar la lente cósmica, los astrónomos buscaron en una gran base de datos de espectros de cuásares obtenidos por el Relevamiento Digital del Cielo Sloan, SDSS, para seleccionar los candidatos para “revertir” la lente gravitatoria cuásar-galaxia. Las observaciones de seguimiento del mejor candidato,  SDSS J0013+1523, que se encuentra a alrededor de 1.600 millones de años luz de distancia, utilizando el telescopio del Observatorio WM Keck de 10 metros, confirmó que el cuásar está efectivamente  aumentando una galaxia distante, que se encuentra a alrededor de 7.500 millones de años luz de distancia.

“Estamos encantados de ver que esta idea realmente funciona”, dice Georges Meylan, profesor de física y líder del equipo de la EPFL. “Este descubrimiento demuestra la utilidad continua de la  lente gravitatoria como una herramienta astrofísica”.

“Los cuásares son las sondas valiosas de la formación de galaxias y su evolución”, dice el profesor de astronomía George S. Djorgovski, líder del equipo de Caltech. Además, añade, “el descubrimiento de más de  estos sistemas nos ayudará a entender mejor la relación entre los cuásares y las galaxias que los contienen, y su coevolución”.

Otros coautores del artículo en Astronomy & Astrophysics, intitulado “First case of strong gravitational lensing by a QSO: SDSS J0013+1523 at z = 0.120″, son Malte Tewes y François Rerat del EPFL, Ashish Mahabal de Caltech, y Dominique Sluse de la Instituto de Investigación Astronómica en Heidelberg, Alemania. El trabajo realizado en Caltech fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y la Fundación Ajax.

Más información en:

http://media.caltech.edu/

Vía: El mensajero de los astros

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Agujero negro sopla burbuja gigante

Combinando observaciones realizadas con el Very Large Telescope de ESO y el Telescopio de rayos X Chandra de NASA, los astrónomos han descubierto el más poderoso par de chorros nunca antes visto saliendo desde un agujero negro estelar. Este objeto, también conocido como un micro quasar, sopla una enorme burbuja de gas caliente de mil años-luz de extensión. Se trata de un micro quasar el doble de grande y decenas de veces más poderoso que otros objetos del mismo tipo conocidos hasta ahora. El descubrimiento fue reportado esta semana en la revista Nature.

Un agujero negro estelar. Crédito: ESO/L. Calçada

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“Hemos quedado asombrados por cuánta energía es inyectada en el gas por el agujero negro”, dice el autor jefe Manfred Pakull. “Este agujero negro tiene sólo unas pocas masas solares, pero es una versión en miniatura de los más poderosos quásares y radio galaxias, que contienen agujeros negros con masas de unas millones de veces la del Sol”.

Los agujeros negros son conocidos por liberar una cantidad extraordinaria de energía cuando engullen materia. Se creía que la mayor parte de la energía era emitida en forma de radiación, predominantemente rayos X. Sin embargo, los nuevos descubrimientos muestran que algunos agujeros negros pueden liberar la misma cantidad de energía, y quizás aún más, en forma de chorros colimados de partículas de alta velocidad. Los rápidos chorros chocan con el gas interestelar que los rodea, calentándolo y forzándolo a expandirse. La burbuja que se infla contiene una mezcla de gas caliente y partículas ultra rápidas a diferentes temperaturas. Las observaciones realizadas en varias bandas de energía (óptica, radio, rayos X) ayudan a los astrónomos a calcular la velocidad total a la que el agujero negro está calentando sus alrededores.

Los astrónomos pudieron observar los sitios donde los chorros chocan con el gas interestelar ubicado alrededor del agujero negro y revelar que la burbuja de gas caliente está inflándose a una velocidad de casi un millón de kilómetros por hora.

“La longitud de estos chorros en NGC 7793 es increíble, comparado con el tamaño del agujero negro del cual provienen”, dice el coautor Robert Soria [1]. “Si el agujero negro se hubiese reducido al tamaño de una pelota de fútbol, cada chorro se extendería desde la Tierra hasta más allá de la órbita de Plutón”.

Esta investigación ayudará a los astrónomos a comprender las similitudes entre los agujeros negros pequeños formados a partir de explosiones estelares y los agujeros negros súper masivos ubicados en los centros de las galaxias. Este tipo de chorros muy poderosos han sido observados en agujeros negros súper masivos, pero se pensaba que eran menos frecuentes en la variedad menor de micro quásares. El nuevo descubrimiento sugiere que muchos de éstos pueden simplemente haber pasado desapercibidos hasta ahora.

El agujero negro que sopla el gas está ubicado a 12 millones de años-luz de distancia, en los alrededores de la galaxia espiral NGC 7793 (ver imagen de ESO). A partir del tamaño y expansión de la burbuja, los astrónomos han descubierto que la actividad de los chorros debe haber sido continua por al menos 200.000 años.

Nota

[1] Los astrónomos aún no posee ningún medio para medir el tamaño del agujero negro. El menor agujero negro estelar que se haya descubierto hasta ahora posee un radio de unos 15 kilómetros. Un agujero negro estelar promedio -de unas 10 masas solares- posee un radio de cerca de 30 kilómetros, mientras que un agujero negro estelar “grande” tendría un radio de hasta 300 kilómetros. Esto es aún mucho menor que los chorros, que se extienden hasta varios cientos de años-luz para cada lado del agujero negro, lo que equivale a ¡varios miles de millones de millones de kilómetros!

Información adicional

Este resultado aparecerá en un articulo que será publicado en la edición de esta semana de la revista Nature (“A 300 parsec long jet-inflated bubble around a powerful microquasar in the galaxy NGC 7793”, de Manfred W. Pakull, Roberto Soria y Christian Motch).

Fuente: ESO

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Los científicos observan cómo los agujeros negros absorben materia

Por primera vez, los científicos han sido capaces de observar materia cayendo dentro de agujeros negros supermasivos.

El astrónomo de la Universidad de Melbourne y del Observatorio Anglo-Australiano, Dr. David Floyd y sus colegas han estudiado una región inaccesible a los telescopios hasta el momento. Usando una técnica de última generación llamada microlente gravitatoria, es la primera vez que los científicos han sido capaces de ver cómo los agujeros negros consumen materia.

El Dr. Floyd de la Facultad de Física en la Universidad de Melbourne y el Observatorio Anglo-Australiano, dice que esto conduce a una nueva era en la exploración de los agujeros negros.

“Esta técnica puede estudiar regiones apenas unas pocas veces mayores que el agujero negro del centro de un quásar en cuestión de minutos, en lugar de décadas”.

El material en la vecindad inmediata del agujero negro sufre una comprensión y supercalentamiento extremos. El resultado es un quásar, el cual emite tanta energía en luz visible que puede eclipsar a la galaxia en la que está situado muchas miles de veces.

“El problema es que las regiones que emiten estas ingentes cantidades de energía son tan pequeñas y su distancia a la Tierra tan asombrosamente lejana, que ha sido imposible observarlos directamente, y por tanto, comprender la parte que desempeñan en la evolución del universo”, dice el Dr. Floyd.

“Las condiciones en un quásar son tan extremas que empujan las leyes de la física hasta su punto de ruptura y más allá. Son los aceleradores de partículas del universo. Dan forma a las galaxias y dirigen la evolución del universo”.

Los investigadores usaron una técnica conocida como microlente gravitatoria, donde la luz de un quásar pasa cerca o a través de otra galaxia en su camino hacia la Tierra. La galaxia intermedia actúa como una lente, aumentando y dividiendo la imagen del quásar en varios componentes, cada uno de los cuales debiendo ser analizado.

Usando datos del telescopio Magallanes de 6,5 metros en el norte de Chile y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, el Dr. Floyd y sus colegas de la Universidad de Melbourne, el Dr. Nick Bate y la Profesora Rachel Webster, han demostrado que aproximadamente el 99 por ciento de la luz visible del quásar en el que han estado trabajando se produce en una región unas mil veces mayor que el propio agujero negro.

“Esto es tan diminuto en términos astronómicos que se necesitaría un telescopio con una lente de 100 kilómetros de diámetro para observarlo directamente”, dice el Dr. Floyd.

“Es emocionante que seamos capaces de estudiar estos fenómenos a esas enormes distancias”, dice. “Estos primeros resultados son sólo una muestra de lo que está por venir”.

El Dr. David Floyd presentó su investigación al público durante Fresh Science – una búsqueda nacional de talentos científicos – en el Museo de Melbourne. Es uno de los 16 ganadores de toda Australia. Fresh Science es un programa patrocinado por el Gobierno Australiano.

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Fecha Original: 11 de junio de 2010
Enlace Original

Vía: Ciencia Kanija

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Un estudio revela muchos miles de agujeros negros supermasivos

Un equipo internacional de científicos, liderados por el Distinguido Profesor de la Universidad Estatal de Pennsylvania Donald Schneider, ha anunciado la finalización de un masivo censo en el que han identificado los quásares de un cuarto del cielo. El trabajo del equipo es parte del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un esfuerzo de investigación y descubrimiento de casi una década de duración usando un telescopio de 2,5 metros situado en el Observatorio Apache Point en Nuevo México. El catálogo completo de quásares, que se publicará en el ejemplar de junio de 2010 de la revista Astronomical Journal, incluye 105 783 quásares, más del 96 por ciento de los cuales fueron descubiertos por el SDSS.

Crédito: The Sloan Digital Sky Survey

“Los quásares son cientos de veces más luminosos que toda nuestra galaxia, aunque generan esta tremenda energía en regiones similares en escala a la de nuestro Sistema Solar”, dice Schneider. “La mejor explicación de este extraordinario fenómeno es que estamos siendo testigos de la energía luminosa emitida por el material que cae a los agujeros negros con masas de cientos de millones de veces, o incluso miles de millones de veces, la de nuestro Sol”.

James Gunn, Profesor Eugene Higgins de astronomía en la Universidad de Princeton, ha trabajado desde el inicio del proyecto SDSS como científico del proyecto. El SDSS ha obtenido imágenes del cielo e información espectroscópica detallada de aproximadamente un millón de objetos.

“Nuestro objetivo original era determinar las distancias a un millón de galaxias y 100 000 quásares”, dice Gunn. “Esto se vio como un objetivo extremadamente ambicioso dado que en la época en la que estábamos diseñando el estudio, se habían identificado menos de 6000 quásares. Estamos encantados de haber sido capaces de superar nuestros objetivos tanto en galaxias como en quásares”.

El Presidente Obama galardonó a Gunn con la Medalla Nacional de las Ciencias en octubre de 2009 en reconocimiento a su liderazgo del SDSS.

Un número de científicos de la Universidad Estatal de Pennsylvania realizaron contribuciones clave al esfuerzo de SDSS con los quásares. El diseño del método usado para seleccionar los quásares fue liderado por el Becario de Posdoctorado de la Universidad Estatal de Pennsylvania Gordon Richards (ahora profesor asociado en la Universidad de Drexel).

“Este conjunto de quásares será de gran uso para la comunidad científica”, dice Richards. “Además del propio censo, el estudio de quásares ha realizado un número de descubrimientos clave, incluyendo el hallazgos de la mayor parte de objetos lejanos conocidos en el universo, y de un número de lentes gravitatorias”.

Mientras estaba en la Universidad Estatal de Pennsylvania, Richards, junto con el estudiante graduado Michael Weinstein (ahora en Connecticut College), usó las primeras observaciones de SDSS para desarrollar una técnica de medida de distancias a los quásares basada únicamente en los colores de las imágenes de SDSS. Esta técnica ha llevado a la capacidad de identificar más de 1 millón de candidatos altamente probables a quásar en los archivos de datos de SDSS.

Niel Brandt, Profesor Distinguido de Astronomía y Astrofísica, el Investigador Senior Asociado Daniel Vanden Berk (ahora profesor asociado en St. Vincent College), y el Becario de Posdoctorado Nicholas Ross (ahora becario de posdoctorado en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley) también eran miembros de la Universidad Estatal de Pennsylvania del equipo de quásares del SDSS.

“El estudio de quásares requirió la contribución de docenas de científicos de todo el mundo”, dice Vanden Berk. “Hubo que analizarse terabytes de información de imágenes para identificar los candidatos a quásar, y tuvimos que observar lo s candidatos con espectrógrafos para determinar si eran quásares o no”.

El artículo de Astronomical Journal, “The Sloan Digital Sky Survey Quasar Catalog. V. Seventh Data Release” está on-line en http://iopscience.iop.org/1538-3881/139/6/2360. El telescopio SDSS de propósito dirigido está ahora implicado en un número de estudios astronómicos que continuarán hasta 2014, variando desde el descubrimiento de nuevos planetas a cartografiar las estructuras a gran escala del universo.

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Autor: Barbara Kennedy
Fecha Original: 7 de junio de 2010
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Vía: Ciencia Kanija

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Desconcertante alineación de unos cuásares es un indicio de cuerdas cósmicas

Algo ha hecho que unos cuásares vecinos entre sí en el universo lejano apunten en una dirección similar cuando su orientación debería ser al azar. ¿Podría ser ésta una señal de cuerdas cósmicas, gigantescos dobleces en el tejido del espacio-tiempo?

Crédito: NRAO / AUI / NSF / SPL

En el 2005, Damien Hutsemekers de la Universidad de Lieja, Bélgica, y sus colegas, reportaron un efecto inusual en observaciones sobre 355 cuásares. Encontraron que la luz de estos cuásares tendió a polarizarse, con las oscilaciones electromagnéticas confinadas a un plano particular, que puede ser descrito por un vector de polarización. Aunque no hay ninguna razón evidente para que estos vectores deban orientarse de una manera especial de un cuásar a la siguiente, el equipo de Hutsemekers encontró que las orientaciones no son aleatorias. Si tomaban dos cuásares adyacentes cualquiera, los vectores de polarización señalaban en gran parte la misma dirección.

Lo que es más, ya que el equipo observaba cuásares cada vez más distantes, vieron que este vector gira alrededor de 30 grados por cada 3.260 millones de años luz desde la Tierra. El vector gira en sentido de las agujas de reloj cuando se lo mira en dirección del polo norte galáctico de la Vía Láctea y ensentido contraio sise mirao hacia el polo sur ( arxiv.org/abs/astro-ph/0507274v1 ).

El año pasado, el equipo demostró que la dirección del vector de polarización está relacionado con el eje de rotación del propio cuásar. Eso significa que los cuásares adyacentes tienden a tener aproximadamente la misma orientación: de nuevo, no algo que nadie hubiese esperado ver.

Ahora, Robert Poltis y Dejan Stojkovic , de la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo, dicen que tienen una explicación. Todo se debe a acontecimientos que se produjeron alrededor de 10^-12 segundos después del Big Bang. En ese momento el universo pasó por una transición de fase, haciendo que la fuerza electrodébil se separara de la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil. El modelo estándar de física de partículas sugiere que esto también habría dado lugar a la formación de cuerdas cósmicas, que son defectos topológicos en el tejido del espacio-tiempo y pueden tomar la forma de gigantescos bucles.

Las cuerdas cósmicas pueden causar que se formen campos magnéticos a lo largo de su longitud, dice Poltis. Las cuerdas son inestables y se desintegran rápidamente, pero los campos magnéticos perduraron y se habrían extendido a escalas cosmológicas al expandirse el universo.

Poltis y Stojkovic modelaron cómo dos lazos gigantes de líneas de campo magnético podrían afectar a las galaxias cuando éstas se formaron. Una proto-galaxia contiene partículas cargadas —electrones e iones de hidrógeno— que adquieren el momento angular del campo magnético. El efecto neto es que la proto-galaxia adquiere un momento angular total, alineando su eje en una dirección determinada. Dos proto-galaxias vecinas formándose en la proximidad de un mismo campo magnético acabarían con sus ejes apuntando en la misma dirección.

Los investigadores también demostraron cómo el retorcimiento de las líneas del campo magnético a escala cósmica podría ocasionar que el eje de los cuásares girasen cuanto más lejos se observa ( arxiv.org/abs/1004.2704 ).

“Esta explicación puede, de hecho, reproducir nuestras observaciones bastante bien, incluso la posible rotación del ángulo de polarización”, dice Hutsemekers.

“Por otra parte, es emocionante la posibilidad de que los rastros de las cuerdas se puedan detectar por medio del estudio de la orientación de las galaxias o cuásares”.

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Fuente: New Scientist

Vía: AXXON

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El descubrimiento de que los quásares no muestran dilatación temporal desconcierta a los astrónomos

El fenómeno de la dilatación temporal es un extraño efecto de la Teoría de la Relatividad, confirmado experimentalmente. Una de sus implicaciones es que eventos que ocurren en lugares distantes del universo deberían parecer que ocurren más lentamente que eventos producidos más cerca de nosotros. Por ejemplo, cuando observan supernovas, los científicos han encontrado que las explosiones lejanas parecen desvanecerse más lentamente que las explosiones cercanas.

El efecto puede ser explicado porque (1) la velocidad de la luz es independiente de cómo de rápido se aleja o se acerca una fuente de luz de un observador y (2) el universo se está expandiendo aceleradamente, provocando que la luz de objetos distantes “se desplacen al rojo” (redshift) en relación a la distancia a la que dichos objetos se encuentran respecto de los observadores en la tierra. En otras palabras, según se va expandiendo el espacio, el intervalo temporal entre pulsos de luz también se expande. Como la expansión tiene lugar a lo largo del universo, la dilatación temporal debería ser una propiedad del universo, válida en cualquier lugar del mismo, independientemente del objeto o evento observado. Sin embargo, un nuevo estudio ha encontrado que esto no parece ser así. Pareciera que los quásares emiten pulsos de luz a intervalos iguales sin importar su distancia respecto a la tierra. Sin rastro, pues, de la dilatación temporal.

El astrónomo Mike Hawkins, del Observatorio Real de Edimburgo, llegó a esta conclusión después de observar cerca de 900 quásares en períodos de hasta 28 años. Al comparar los patrones de luz de los quásares situados a alrededor de 6 000 millones de años luz de la tierra y de los situados a 10 000 millones de años, se sorprendió al encontrar que dichos patrones de luz eran exactamente iguales. Si esos quásares fueran como las supernovas observadas previamente, un observador esperaría ver intervalos temporales dilatados en los patrones de luz de los quásares más lejanos (a mayor redshift) con respecto a los más cercanos (a menor redshift). Pero incluso aunque los quásares más lejanos tenían mayor desplazamiento al rojo que los más cercanos, no había diferencia en el intervalo de tiempo que le llevó a la luz llegar a la Tierra.

Este misterio no parece tener una explicación obvia, aunque Hawkins tiene algunas ideas. Para más información, los quásares son objetos extremos en muchos aspectos: son los objetos más luminosos y energéticos conocidos en el universo, y también unos de los más distantes objetos conocidos -y por tanto viejos. Oficialmente, denominados “fuentes de radio casi estelares” (en inglés, quasi-stellar radio sources, or QSOs), los quásares son regiones densas alrededor de agujeros negros centrales supermasivos en el centro de galaxias masivas. Estos se nutren de un disco de acreción que rodea al agujero negro, y suministra la energía a los quásares, proporcionándoles la extrema luminosidad que los hace visibles desde la Tierra.

Una de las posibles explicaciones de Hawkins para la falta de dilatación temporal de los quásares es que la luz de éstos está siendo curvada por agujeros negros distribuidos a lo largo del universo. Estos agujeros negros, que pueden haberse formado poco después del Big Bang, producirían una distorsión gravitatoria que afectaría a la dilatación temporal de los quásares lejanos. Sin embargo, esta idea de efecto de micro-lente gravitatoria es una sugerencia controvertida, ya que requiere que haya suficientes agujeros negros para dar cuenta de todo el contenido de materia oscura del universo. Como Hawkins explica, muchos físicos predicen que la materia oscura consiste en partículas subatómicas no descubiertas en vez de agujeros negros primordiales.

Hay también una posibilidad de que la explicación llegue todavía más lejos: como que el universo no esté expandiéndose y que la teoría del Big Bang sea errónea. Otra posibilidad es que los quásares no estén situados a las distancias indicadas por sus desplazamientos al rojo, aunque ésta última ha sido previamente descartada. Aunque las explicaciones son controvertidas, Hawkins piensa continuar investigando el misterio de los quásares, y así quizás resolver de paso otros problemas.

El artículo de Hawkins será publicado próximamente en un número de la revista científica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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Más información: * On time dilation in quasar light curves, M. R. S. Hawkins, DOI:10.1111/j.1365-2966.2010.16581.x

Autor: Lisa Zyga
Fecha Original: 9 de abril de 2010
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Vía: Ciencia Kanija

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Resuelto el misterio alrededor de los objetos cósmicos más brillantes

Los quásares son regiones alrededor de agujeros negros gigantes donde la materia es absorbida y la luz se une al espacio. El origen de estos potentes objetos no estaba claro, pero un nuevo estudio encontró que probablemente se forman cuando colisionan dos galaxias masivas.

No todos los grandes agujeros negros se convierten en quásares – la distinción está reservada para aquellos agujeros negros supermasivos que están creciendo. Conforme se alimentan de la materia que gira a su alrededor, la fricción y calor libera copiosas cantidades de radiación que hacen de los quásares algunos de los objetos más brillantes del universo.

Por lo que para tener un quásar, una galaxia debe contener un almacén suficiente de masa en su centro lista para ser engullida por el agujero negro supermasivo. Y la mejor forma de lograr este suministro de alimento concentrado en el centro galáctico es una fusión entre dos grandes galaxias ricas en gas, según confirmó el estudio.

Esta idea la sugirió por primera vez David Sanders, astrónomo de la Universidad de Hawai, en 1988. Pero no ha sido hasta ahora cuando se ha tenido pruebas observacionales de galaxias lejanas de los inicios del universo para confirmarlo.

Sanders y un equipo de astrónomos liderados por Ezequiel Treister, también de la Universidad de Hawaii, combinaron datos procedentes de los telescopios espaciales Hubble, Chandra y Spitzer de galaxias muy lejanas y buscaron signos de quásares que estuvieran oscurecidos por el gas y polvo de sus alrededores. Los telescopios, que barren el universo en luz óptica, de rayos-X e infrarroja respectivamente, permitieron a los astrónomos abrirse camino a través de la bruma.

Los astrónomos encontraron una muestra considerable de estos lejanos quásares ocultos, y calcularon cuántos quásares oscurecidos había a distintas distancias, lo que representa distintas épocas en la historia del universo, debido a que cuanto más lejos están, más tiempo necesita la luz para llegar hasta la Tierra.

Los investigadores creen que los quásares recién nacidos a menudo están ocultos a la vista, pero que con el tiempo el material que los rodea caerá al agujero negro, haciendo visible el quásar. Esto sugiere que los quásares oscurecidos son más habituales a distancias lejanas – antes en el tiempo – pero que recientemente muchos de ellos habrán transicionado hacia su fase visible. Y sus observaciones confirmaron esto.

“Hicimos un modelo simple en el que cada fusión de galaxias genera un quásar que primero está oscurecido y luego aparece a la vista”, dijo Treister a SPACE.com. “La concordancia es muy notable. Esto indica que casi cada fusión galáctica genera un quásar”.

Los agujeros negros supermasivos se cree que residen en el centro de la mayor parte de las galaxias. Incluyendo nuestra propia Vía Láctea. Pero muchas de ellas no han sufrido fusiones con otras galaxias, y por tanto carecen de suficiente gas esperando a ser absorbido. Otras galaxias puede que en algún momento alojaran un quásar, pero se agotó su alimento y decayeron en un agujero negro central relativamente tranquilo.

La Vía Láctea no parece haber sufrido ninguna gran colisión con otras galaxias en el pasado. No obstante, nuestra galaxia vecina, Andrómeda, se supone que impactará con la Vía Láctea en un futuro lejano.

“Cuando la Vía Láctea colisione con Andrómeda, si en ese momento hay suficiente gas disponible, el gas probablemente terminará en el centro alrededor del agujero engro, formando un quásar”, comenta Treister.

Los científicos informan de sus hallazgos en el ejemplar del 26 de marzo de la revista Science.

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Autor: Clara Moskowitz
Fecha Original: 25 de marzo de 2010
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Vía: Ciencia Kanija

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Spitzer estudia dos de los agujeros negros más primitivos conocidos

Los astrónomos han descubierto lo que parecen ser dos de los primeros agujeros negros más primitivos conocidos. El descubrimiento, basado en en gran medida en las observaciones del Telescopio Spitzer de la NASA, proporcionan una mejor perspectiva de los orígenes de nuestro universo, y de cómo se formó el primer agujero negro, así como las galaxias y estrellas.

El polvo en el universo tiene su origen en explosiones supernova, por lo que es lógico pensar que escasearía en el universo primitivo.

"Hemos descubierto lo que es probable que sea la primera generación de cuásares, nacidos en un medio libre de polvo en sus primeras etapas de la evolución ", explicó Jiang Linhua de la de la Universidad de Arizona, Tucson. Jiang es el autor principal de un artículo que presenta estos descubrimientos el 18 de marzo en la revista Nature.

Los agujeros son distorsiones brutales del espacio-tiempo. Los más masivas y activos se esconden en los núcleos de las galaxias, y suelen estar rodeados de estructuras en forma de rosquilla de gas y polvo que alimentan y sostienen el creciente del agujero negro, en este proceso emiten luz de forma intensa y a esto le llamamos cuásar.

El universo actual tiene un aspecto polvoriento, sin embargo los científicos creen que el universo primitivo no tenía polvo, lo que les hace pensar que los cuásares más primitivos también deberían estar libres de polvo. Pero hasta ahora nadie ha visto los cuásares desprovistos de polvo. Spitzer ha identificado dos de los más pequeños observados hasta ahora a unos 13.000 millones de años-luz de distancia de la Tierra.

Los cuásares, denominados J0005-0006 y J0303-0019, se observaron en la luz visible utilizando datos de la Sloan Digital Sky Survey. El equipo de descubrimiento, en el que participó Jiang, fue dirigido por Xiaohui Fan, coautor del reciente artículo de la Universidad de Arizona. El Telescopio Chandra de rayos-X de la NASA, también ha observado los rayos-X de uno de los objetos. Los cuásares emiten rayos-X, ultravioletas y ópticos mientras tragan el gas.

"Los cuásares emiten una enorme cantidad de luz, haciendo que sean detectables, literalmente, al borde del universo observable", señaló Fan.

Cuando Jiang y su sus colegas decidieron observar J0005-0006 y J0303-0019 con Spitzer entre 2006 y 2009, estos objetos no sobresalían mucho del resto de los cuásares. Spitzer midió la luz infrarroja de los objetos junto con otros 19, todos ellos pertenecientes a los cuásares más distantes cuásares conocidos. Cada cuásar está alimentado por un agujero negro supermasivo con una masa de más de 100 millones de soles.

Los datos de Spitzer muestran que de los 21 quasares, J0005-0006 y J0303-0019 carecían de la huella característica de polvo caliente. La visión infrarroja de Spitzer, hacen de este telescopio un candidato ideal para detectar el cálido resplandor del polvo calentado al alimentarse el agujero negro.

"Creemos que estos primitivos de agujeros negros se estaban comenzando a formar en una época cuando el polvo se estaba formando en el universo, menos de mil millones de años después del Big Bang", explicó Fan. "El universo primordial no contenía ninguna molécula que pudiera condensarse en forma de polvo. Los elementos necesarios para este proceso fueron: producidos y diseminados en el universo posteriormente por las estrellas. "

Los astrónomos observaron también que la cantidad de polvo caliente de un cuásar crece junto con la masa de su agujero negro. Al crecer un agujero negro, el polvo tiene más tiempo para materializarse a su alrededor. El agujeros negros en los núcleos de J0005-0006 y J0303-0019 tienen las menores masas conocidas en el universo temprano, lo que indica que son especialmente jóvenes, y en una etapa en la que el polvo aún no se había formado a su alrededor.

Las observaciones de Spitzer se realizaron antes de que el telescopio se quedara sin su líquido refrigerante líquido en mayo de 2009, comenzando la fase de su misión "caliente".

Fuente original Spitzer NASA
Publicado en Odisea cósmica

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Unión de galaxias

Las galaxias son gregarias. Existen en cúmulos que al invadirse unos a otros interactúan gravitacionalmente. Las fusiones de galaxias son bastante comunes, como las bien conocidas y hermosas Galaxias Antena. Las colas de marea producidas a medida que las galaxias pasan unas a través de las otras, y la pulverización con estrellas y material estelar, proporcionan una clara evidencia de la interacción gravitacional.

El cuásar binario llamado SDSS J1254 +0846, detectado inicialmente en el Sloan Digital Sky Survey. Crédito: X-ray (NASA/CXC/SAO/P. Green et al.), Optical (Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope/J.S.Mulchaey et al.)

En el universo temprano, cuando las galaxias estaban mucho más juntas, la fusión de galaxias debería haber sido mucho más común. Dado que la mayoría, si no todas las galaxias, albergan agujeros negros supermasivos en su centro, la fusión de galaxias debería conducir a la posible fusión y crecimiento de los agujeros negros supermasivos centrales.

Los astrónomos que han visto pruebas de agujeros negros binarios sugieren que este proceso efectivamente tiene lugar. Sin embargo, nuevas observaciones con el Observatorio de rayos X Chandra, y el telescopio Baade-Magallanes de 6,5 metros, en el observatorio de Las Campanas, en Chile, han proporcionado las mejores pruebas hasta la fecha de la presencia de agujeros negros binarios en la fusión de galaxias.

La imagen de arriba es es una composición de rayos X y óptica de un cuásar binario llamado SDSS J1254 +0846, desde que se detectó inicialmente en el Sloan Digital Sky Survey, SDSS (Relevamiento Digital Sloan del Cielo). Este objeto es un cuásar, ya que alberga dos agujeros negros que se alimentan vorazmente de los gases interestelares (¿y de estrellas y sistemas planetarios?) en sus vecindarios. La imagen de Chandra, en azul-blanco, muestra claramente una fuerte emisión de rayos X que se generan por los dos agujeros negros. Una observación mediante seguimiento profundo por el telescopio Baade-Magallanes muestra dos colas de marea, una prueba positiva de que estos cuásares binarios existen en dos galaxias que se fusionan. En un futuro lejano los dos agujeros negros supermasivos pueden moverse en espiral juntos, produciendo una enorme explosión de radiación gravitatoria

Sobre las galaxias Antena, la perfecta colisión

Una nítida imagen de las galaxias Antena, un par de galaxias en fusión. Durante el curso de la colisión, se formaron miles de millones de estrellas. Las más brillantes y más compactas de estas regiones de nacimiento de estrellas se llaman supercúmulos de estrellas. Crédito: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.

Las dos galaxias espirales comenzaron a interactuar hace unos pocos cientos de millones de años, haciendo de las Galaxias Antena uno de los ejemplos más cercanos y más jovenes de un par de galaxias en colisión. Casi la mitad de los objetos tenues en la imagen de las Galaxias Antena son jóvenes cúmulos que contienen decenas de miles de estrellas. Las manchas de color naranja a la izquierda y derecha del centro de la imagen son los dos núcleos de las galaxias originales y consisten principalmente de viejas estrellas entrecruzadas por filamentos de polvo, que aparece de color café en la imagen. Las dos galaxias están salpicadas de brillantes regiones de formación estrellas azules rodeadas de gas hidrógeno brillante, que aparece en la imagen en color rosa.

La nueva imagen permite a los astrónomos distinguir mejor entre las estrellas y los supercúmulos de estrellas creados en la colisión de dos galaxias espirales. Por la edad atribuida a los cúmulos de la imagen, los astrónomos encuentran que sólo un 10 por ciento de los super cúmulos de estrellas recién formados en las Antenas sobrevivirá más allá de los primeros 10 millones de años. La gran mayoría de los supercúmulos de estrellas formados durante esta interacción se dispersarán, con las estrellas individuales pasando a formar parte del fondo liso de la galaxia. Sin embargo, se cree que alrededor de un centenar de los grupos más masivos sobrevivirán para formar cúmulos globulares regulares, similares a los cúmulos globulares encontrados en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las galaxias Antena toman su nombre de los largos brazos como "antenas" que se extienden a lo lejos de los núcleos de las dos galaxias, los mejores vistos por los telescopios en tierra. Estas colas "de marea" se formaron durante el encuentro inicial de las galaxias hace entre 200 y 300 millones de años. Ellas nos dan un adelanto de lo que puede pasar cuando nuestra Vía Láctea colisione con la galaxia vecina de Andrómeda dentro de varios miles de millones de años.

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Fuente:
• Togetherness (High Energy Astrophysics Science Archive Research Center, HEASARC; NASA)
• Antennae Galaxies (Image of the Day Gallery, NASA)

Vía Universo a la Vista

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Fusión de galaxias crea un cuásar binario

Los astrónomos han encontrado la primera evidencia clara de un cuásar binario dentro de un par de galaxias fusionándose activamente. Los cuásares son los núcleos muy brillantes de las galaxias circundando agujeros negros súper masivos, y los cuásares binarios son pares de cuásares unidos por la gravedad. Los cuásares binarios, como los otros cuásares, se cree que son el producto de la fusión de galaxias. Hasta ahora, sin embargo, los cuásares binarios no se habían observado en las galaxias que están inequívocamente en el acto de fusión. Pero las imágenes de un nuevo cuásar binario obtenidas por el telescopio Magallanes de la Institución Carnegie, en Chile, muestran dos galaxias distintas con “colas” producidas por las fuerzas de marea de su mutua atracción gravitatoria.

“Éste es realmente el primer caso en que se ven dos galaxias separadas, ambas con sendos cuásares, que están claramente interactuando”, explica el astrónomo de Carnegie John Mulchaey, que hizo observaciones cruciales para la comprensión de la fusión de galaxias.

La mayoría, si no todas, de las grandes galaxias, como nuestra galaxia, la Vía Láctea, alberga un agujero negro supermasivo en sus centros. Dado que las galaxias interactúan regularmente y se fusionan, los astrónomos han supuesto que los agujeros negro supermasivos binarios han sido comunes en el Universo, especialmente durante el comienzo de su historia. Los agujeros negros sólo pueden ser detectados como cuásares cuando están en activa acreción de materia, un proceso que libera grandes cantidades de energía. La teoría líder es que las fusiones de galaxias disparan la acreción, creando cuásares en ambas galaxias. Como la mayoría de estas fusiones han sucedido en el pasado lejano, los cuásares binarios y sus galaxias asociadas están muy lejos y por lo tanto son difíciles de resolver para la mayoría de los telescopios.

El cuásar binario, denominado SDSS J1254 0846, fue inicialmente detectado por el Sloan Digital Sky Survey, un relevamiento astronómico a gran escala de más de 120.000 galaxias y cuásares. Nuevas observaciones de Paul Green, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano y colegas, a través del observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, y los telescopios del Observatorio Nacional de Kitt Peak ,en Arizona, y del Observatorio Palomar, en California, indican que el objeto era probablemente un cuásar binario en medio de una la fusión de galaxias. Mulchaey de Carnegie entonces usó el telescopio Baade-Magallanes de 6,5 metros del observatorio de Las Campanas, en Chile, para obtener imágenes más profundas y la espectroscopia más detallada de las galaxias fusionándose.

“Sólo porque se ven dos galaxias que están cerca una de la otra en el cielo no significa que se están fusionando”, dice Mulchaey. “Pero a partir de las imágenes de Magallanes, en realidad pudimos ver colas de marea, una de cada galaxia, lo que sugiere que las galaxias se encuentran, de hecho, en interacción y están en proceso de fusión”.

Thomas Cox, ahora en los Observatorios Carnegie, corroboró esta conclusión utilizando simulaciones por computadora de las galaxias fusionándose. Cuando las galaxias del modelo de Cox se fusionaron, mostraron características muy similares a lo que Mulchaey observó en las imágenes de Magallanes. “El modelo comprueba el origen por fusión de este sistema binario de cuásares”, dice. “Esto también sugiere que este tipo de interacción entre galaxias es un componente clave para el crecimiento de un agujero negro y la producción de los cuásares en todo nuestro Universo”.

Imagen: CIW

Más información en:

http://www.ciw.edu/

Vía El Mensajero de los Astros

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