Cosmonautas de la autopista, a la manera de los viajeros interplanetarios que observan de lejos el rápido envejecimiento de aquellos que siguen sometidos a las leyes del tiempo terrestre, ¿qué vamos a descubrir al entrar en un ritmo de camellos después de tantos viajes en avión, metro, tren? Julio Cortázar.
Desde Buenos Aires, Argentina

31/10/08 - DJ:

El lado oscuro del universo

Tiempo estimado de lectura: 3 min. 34 seg.

Parece humillante pensar que el universo está compuesto sólo en un 5% de materia normal, como la que forma lo que cotidianamente conocemos. El resto formaría el "lado oscuro del universo", compuesto por materia y energía oscura. Los físicos, ahora, están pensando que, quizás, ese "sector oscuro" sea mucho más complejo: fotones oscuros, electromagnetismo oscuro y hasta su propia química y biología oscuras.
Composición cosmológica del universo hoy

Hemos comentado aquí antes sobre Sean Carroll, físico del Instituto de Tecnología de California y autor de Cosmic Variance, blog en el que transmite sus ideas.

En un reciente post, Carroll nos vuelve a introducir en posibilidades teóricas muy interesantes sobre el "sector oscuro". Allí cuenta que este sector oscuro está compuesto por 25% de materia oscura. Se sabe que es "materia" porque se comporta así, en particular se acumula bajo la fuerza de la gravedad y su energía se diluye al expandirse el universo. Y hay una energía oscura que conforma el 70% del universo, que parece ser raramente uniforme, suavemente distribuída a través del espacio y persistente (que no se diluye) con el tiempo. (Ver "El universo es así")

Pero, hasta ahora, no hay evidencia de nada más interesante, más allá de eso. De hecho, los componentes individuales de materia y energía oscura parecen relativamente simples. Llevando sus características al mínimo provee un buen acuerdo con los datos. Para la materia oscura, mínimo significa que las partículas son frías (se mueven lentamente) y básicamente no interactúan entre sí. Para la energía oscura, significa que es perfectamente constante a través del espacio y tiempo.

Sin embargo, se tienen límites superiores, pero no conclusiones firmes. Es ciertamente posible que haya una gran cantidad de física escondida en el sector oscuro, pero que sea muy sutil para que la notemos. Por lo tanto, es importante que los teóricos propongan modelos específicos, testeables con características más allá de las mínimas.

Así es que Carroll, junto con Lotty Ackerman, Matt Buckley y Marc Kamionkowski están investigando una posibilidad provocativa: que, así como la materia ordinaria está unida a una fuerza de largo alcance conocida como electromagnetismo, mediada por partículas llamadas fotones, la materia oscura está unida a una nueva fuerza de largo alcance a la que se podría llamar "electromagnetismo oscuro", mediada por "fotones oscuros".

Lo que imaginan es que hay un nuevo tipo de fotón, que se relaciona con la materia oscura pero no con la ordinaria. Por lo que podría haber campos eléctricos oscuros, campos magnéticos oscuros, radiación oscura, etc. Esta materia oscura consistiría en partículas con carga oscura de +1 y la otra mitad con carga -1, las antipartículas oscuras. Ahora bien, se sabe que, hablando de materia normal, existe la antimateria. Se especula que al inicio del Big Bang existían en partes muy semejantes pero que había un poco más de materia que de antimateria. Ocurre que al encontrarse las partículas de materia y de antimateria, se aniquilan entre sí. Se piensa que como había más materia, una parte no se habría aniquilado y así tenemos hoy un universo local predominante de materia. Así que, ¿cómo sería posible que existiera 50% de materia oscura y 50% de antimateria oscura y no se aniquilen entre sí?
Según Carroll hay una variedad de posibilidades que explicarían eso. Por ejemplo, que la masa de las partículas de materia oscura haya sido suficientemente grande y su densidad, entonces, habría sido muy baja, por lo que no habría habido mucha aniquilación, ya que no se encontrarían fácilmente si la densidad es muy baja. Se me ocurre imaginar una localidad en la que la densidad de población fuese de 1 habitante por cada 5 km2. No sería muy habitual toparse con un vecino, al menos en comparación a lo que ocurre en Buenos Aires, con una densidad superior a 13.000 habitantes por km2!

Otra posibilidad es que la fuerza electromagnética oscura fuera extremadamente débil, no sería suficientemente efectiva para hacer colisionar a las partículas con sus antipartículas.

Según Carroll, lo interesante es que al hacer cálculos, parecen ser bastante razonables, en lo que concierne a la física de partículas. Para las partículas de materia oscura que pesen varios cientos de veces más que la masa del protón, habría una partícula de materia oscura en un volumen de espacio similar a una taza de café. La fuerza del electromagnetismo oscuro está caracterizada por la constante oscura de estructura fina, así como la fuerza electromagnética que conocemos se caracteriza por la constante de estructura fina (alfa = 1/137). Y, según el científico, el límite superior requerido en la constante oscura de estructura fina para detener la aniquilación de las partículas de materia oscura es muy similar.

Otras ideas se vienen desarrollando al respecto, teorizando sobre la posibilidad de fuerzas de largo alcance o quintaesencia, invocando campos escalares.

Según indica Carroll, una diferencia entre el electromagnetismo oscuro y la fuerza escalar es que el primero tiene tanto carga positiva como negativa y así, fuerzas atractivas y repulsivas. Por lo que es posible imaginar mucho más que una sola especie de materia oscura. ¿Y si se tiene dos tipos diferentes de partículas estables que llevan la carga oscura? Luego seríamos capaces de hacer átomos oscuros y se podría empezar a escribir sobre química oscura. La biología oscura estaría a pocos pasos.
No, claro, para las "mentes oscuras", no hace falta nada de eso. Desgraciadamente, ya existen.



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El Fantasma de Mirach en imagen de telescopio

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El Galaxy Evolution Explorer de NASA ha levantado el velo de un fantasma cósmico que reside en el universo local, generando nuevos conocimientos en la formación y evolución de las galaxias.
El fantasma de Mirach

La rara criatura, llamada NGC 404, es un tipo de galaxia conocida como "lenticular". Estas galaxias tiene forma de disco, con poca formación estelar y sin brazos espirales. NGC 404 es el ejemplo más cercano de una galaxia lenticular y, por ello, de gran interés. Pero yace oculta en el fulgor de una estrella gigante roja llamada Mirach o Beta Andromedae. Por esta razón, NGC 404 pasó a ser conocida por los astrónomos como el "Fantasma de Mirach".

Cuando el Galaxy Evolution Explorer(GALEX)espió la galaxia en luz ultravioleta, se materializó un espeluznante anillo.

"Pensamos que este fantasma celestial estaba escencialmente muerto, pero hemos podido mostrar que tiene un extendido anillo de nuevas estrellas. La galaxia tiene un carácter híbrido en el que la bien conocida población de estrellas viejas cuenta sólo una parte de la historia", explica David Thilker de la Universidad Johns Hopkins. "Es como los muertos vivos".

El científico y colegas del equipo del GALEX detectaron al "Fantasma de Mirach" en imágenes tomadas durante el sondeo del telescopio espacial. El Galaxy Evolution Explorer es una misión relativamente de bajo costo de NASA, lanzado en 2003, con el ambicioso objetivo de sondear todo el cielo en luz ultravioleta. Como la atmósfera terrestre absorbe los fotones ultravioletas -algo bueno para nosotros, ya que nos resultaría perjudicial- los telescopios ultravioletas deben operar desde el espacio.

Las primeras imágenes del Fantasma de Mirach tomadas por el telescopio dieron pistas de una extensiva estructura ultravioleta. Exposiciones más largas mostraron que la galaxia lenticular está rodeada de un anillo de estrellas nunca antes visto.

¿Qué está haciendo este misterioso anillo ultravioleta alrededor de esta galaxia lenticular? Al parecer, observaciones previas con el radiotelescopio Very Large Array (VLA) en Nuevo México descubrió un anillo de gas de hidrógeno que concuerda con el anillo ultravioleta observado por el GALEX. Los autores del estudio del VLA atribuyen el anillo del gas a una violenta colisión entre NGC 404 y una galaxia vecina menor, 900 millones de años atrás.

Las observaciones ultravioletas demostraron que, cuando el hidrógeno de la colisión se estableció en el plano de la galaxia lenticular, las estrellas comenzaron a formarse en un anillo. Las jóvenes y relativamente calientes estrellas en cúmulos estelares distribuídas a través del anillo de NGC 404 emitieron la luz ultravioleta que el instumento fue capaz de ver.


El fantasma de Mirach-Ampliar

"Antes de la imagen del Galaxy Evolution Explorer, NGC 404, se pensaba que contenía sólo estrellas rojas viejas y evolucionadas distribuídas en una suave forma elíptica, sugiriendo una galaxia vieja y sin evolucionar significativamente", dice Mark Seibert de los Observatorios de la Institución Carnegie. "Ahora vemos que ha vuelto a la vida, para crecer nuevamente".

Los hallazgos indican que la evolución de galaxias lenticulares podría no estar completa. De hecho, podrían continuar formando estrellas lentamente, al tomar material gaseoso de galaxias menores vecinas. Parece que, más que un fantasma, se trata de un vampiro cósmico, alimentándose de su vecindad.

En la imagen, el campo de visión se expande 55.000 años luz. El Fantasma de Mirach se localiza a 11 millones de años luz de la Tierra. La estrella Mirach es muy cercana en comparación, a sólo 200 años luz y es visible al ojo desnudo.
Los datos visibles provienen del Digitized Sky Survey del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.



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Crédito:NASA/JPL-Caltech/DSS


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Buscando antimateria primordial

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Un reciente estudio observó al Cúmulo de Bala, en busca de señales de antimateria primordial.
Cúmulo Bala

Esta visión del Cúmulo Bala, localizado a 3.8 mil millones de años luz de la Tierra, combina una imagen del Observatorio de rayos-X Chandra con datos ópticos del Telescopio Hubble y el Telescopio Magellan en Chile.

El cúmulo, oficialmente conocido como 1E 0657-56, se formó luego de una violenta colisión de dos grandes cúmulos de galaxias. Se trata de un objeto que se ha vuelto muy popular para la investigación astrofísica, incluyendo estudios de las propiedades de la materia oscura y la dinámica del gas.
(Ver "Choque de cúmulos provee pistas sobre materia oscura")

En una reciente investigación, el cúmulo fue usado para buscar la presencia de antimateria del universo muy primitivo. La antimateria está formada por partículas elementales que tienen la misma masa que sus correspondientes contrapartidas de materia -protones, neutrones y electrones- pero con cargas propiedades magnéticas opuestas.

De acuerdo al modelo del Big Bang, el Universo estaba bañado de partículas de materia y antimateria poco después de "la gran explosión". La mayoría de esta materia se aniquiló, pero como habría un poco más de materia que de antimateria (menos de una parte en mil millones), sólo la materia sobrevivió, al menos en el Universo local.

¿Pudo haber sobrevivido antimateria de aquella aniquilación?
Se piensa que luego del Big Bang hubo un período llamado "Inflación", cuando el Universo se expandió exponencialmente en una fracción de segundo.

"Si grupos de materia y antimateria existían cerca unas de otras antes de la inflación, podrían estar ahora separadas por más de la escala del universo observable, por lo que nunca las veríamos juntarse", señala Gary Steigman de la Universidad de Ohio, que condujo el estudio. "Pero podrían estar separadas en escalas menores, como aquellas de supercúmulos o cúmulos, que es una posibilidad más interesante".

En este caso, colisiones entre dos cúmulos de galaxias, podrían mostrar evidencia de antimateria. Las emisiones de rayos-X muestran cuánto gas caliente está involucrado en esas colisiones.

La imagen óptica muestra las galaxias en el cúmulo y la imagen de rayos-X (en rojo) revela cuánto gas caliente ha colisionado. Si parte del gas de algunos de los cúmulos tiene partículas de antimateria, habría una aniquilación entre la materia y la antimateria y los rayos-X estarían acompañados de rayos gamma.

Steigman usó datos de Chandra y del Observatorio de rayos gamma Compton para estudiar el cúmulo Bala. A una distancia relativamente cercana y con una favorable orientación vista desde la Tierra, este cúmulo provee un excelente test para buscar por signos de antimateria.

La cantidad observada de rayos-X de Chandra y la no detección de rayos gamma por parte del Observatorio Compton muestran que la fracción de antimateria en el cúmulo es menor a tres partes por millón. Más aún, simulaciones de la fusión del cúmulo muestran que estos resultados descartarían cantidades signficativas de antimateria en escalas de unos 65 millones de años luz, una estimación de la separación original de los dos cúmulos colisionantes.

"La colisión de materia y antimateria es el proceso más eficiente para generar energía en el Universo, pero podría no ocurrir en escalas muy grandes. Pero no me estoy rindiendo y estoy planeando buscar en otros cúmulos colisionantes de galaxias que han sido descubiertos recientemente", dijo el científico.

Encontrar antimateria en el universo podría decir a los científicos acerca de cuán largo fue el período de inflación.



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Crédito:NASA/CXC/CfA/M.Markevitch et al.; Optical: NASA/STScI; Magellan/U.Arizona/D.Clowe et al.


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30/10/08 - DJ:

Un diez para el Hubble

Tiempo estimado de lectura: 1 min. 38 seg.

El telescopio espacial Hubble está trabajando nuevamente y, una prueba de ello y una magnífica fotografía de la increíble par de galaxias Arp 147, que parecen estar marcando un "10".
Arp 147

Sólo un par de días después de volver a estar en línea, el observatorio orbital Hubble apuntó su Cámara de amplio campo y planetaria (WFPC2) hacia un par de galaxias interactuantes llamadas Arp 147.

La imagen demuestra que la cámara está funcionando igual a como lo venía haciendo antes, anotándose un perfecto 10 por su rendimiento. Y, de hecho, el alineamiento de las galaxias parece estar "dibujando un 10".

La galaxia de la izquierda, que aparece de canto a nuestra línea de visión, (la que sería el dibujo del "1") está relativamente sin perturbar, más allá del anillo de luz estelar. La galaxia de la derecha (el "0") exhibe un grumoso anillo azul de intensa formación estelar.


Arp 147-Ampliar

El anillo fue formado luego de que la galaxia a la izquierda pasara a través de la galaxia de la derecha. Así como una piedra arrojada a un estanque crea una onda circular moviéndose hacia el exterior, es decir, ondas, un anillo en propagación, de mayor densidad, fue creado en el punto de impacto de las dos galaxias.
Al colisionar esta densidad excesiva con el material exterior que se estaba moviendo hacia dentro debido al tirón gravitacional de las dos galaxias, se produjeron shocks y gas denso que estimularon la formación de estrellas.

La parte rojiza en la región inferior izquierda del anillo azul probablemente marca la localización del núcleo original de la galaxia golpeada.

Arp 147 aparece en el Atlas de Galaxias Particulares de Arp, compilado por Halton Arp en 1960 y publicado en 1966.
Habíamos hablado acerca del catálogo en "Una fabulosa colección de galaxias salvajes".

El par yace en la constelación Cetus, a más de 400 millones de años luz de la Tierra.

La imagen fue compuesta de imágenes de la cámara WFPC2 tomadas con tres filtros separados. Los colores azul, verde y rojo representan a los filtros azul, de luz visible e infrarrojo, respectivamente.

El par galáctico fue fotografiado entre el 27 y 28 de octubre.

Las misiones STS-125 y STS-126
En tanto, se supo que la Misión de Servicio 4 (STS-125), que se había pospuesto al menos para febrero, se demoraría hasta mayo de 2009. Esto es porque para esa misión no tendrán, hasta entonces, el componente de repuesto para el sistema de manejo de datos que recientemente falló.
Por otro lado, la misión STS-126 de Endeavour a la Estación Espacial Internacional está establecida para el 14 de noviembre.

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Crédito:NASA, ESA and M. Livio (STScI)


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28/10/08 - DJ:

El gran desafío cósmico

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 5 seg.

Los cosmólogos están desafiando al mundo a resolver un fascinante problema estadístico, para acercarnos al entendimiento de la naturaleza de la energía y materia oscuras que forman hasta un 95% del Universo. El Desafío GREAT08 PASCAL(llamado así por GRavitational lEnsing Accuracy Testing 2008) lo establecen 38 científicos de 19 instituciones internacionales con el objetivo de tentar a otros investigadores a resolverlo para el 30 de abril de 2009.
Logotipo de GREAT08 PASCAL

"El Desafío GREAT08 PASCAL nos ayudará a responder la pregunta más importante en cosmología hoy: ¿Qué es la energía oscura que parece formar la mayor parte del universo? Nos damos cuenta que resolver nuestro problema de procesamiento de imágenes no requiere conocimiento de astronomía, por lo que estamos intentando atraer nuevas propuestas de otras disciplinas", indica la Dra. Sarah Bridle del Centro de computación estadística de la University College London.

¿Qué es eso del problema estadístico?
Se trata de un problema de análisis de imágenes. Expliquemos porqué.
El 20 % de nuestro universo parece estar formado por materia oscura, una sustancia desconocida que es fundamentalmente diferente al material que forma nuestro mundo conocido. Se infiere la existencia de esta materia por sus efectos gravitacionales, por lo que se supone que allí está, pero si fuera material "normal", es decir, compuesta por átomos con núcleos de protones y neutrones y una nube de electrones orbitando, se debería comportar como el resto de la materia conocida, y no es el caso. Pero eso no es todo. El 75% del universo parece estar formado por una forma de energía completamente misteriosa a la que se denomina energía oscura. Se han intentado muchas explicaciones para la misma, incluyendo que las teorías gravitatorias vigentes son erróneas, pero no hay nada seguro al respecto.

El método con el mayor potencial para descubrir la naturaleza de la energía oscura apela a los lentes gravitacionales, en los que las formas de las galaxias distantes son distorsionadas por la gravedad interviniente de materia oscura. Así como las luces de un baño aparecen distorsionadas al mirarlas a través del vidrio de la ventana y es posible usar esas distorsiones para aprender acerca de la variación del grosor del vidrio, de la misma manera, podemos aprender acerca de la distribución de la materia oscura al mirar las formas de galaxias distantes, según señala Bridle.

Imagen de prueba


Las imágenes de las galaxias aparecen entonces distorsionadas cuando entre la Tierra y las galaxias distantes hay un objeto que actúa como lente. Para aprender acerca de la materia oscura, entonces, es necesario analizar esas imágenes distorsionadas. Eso involucra análisis para los cuales no es necesario un conocimiento específico en astrofísica, sino en inferir estadísticas y resolver problemas.

Los cosmólogos esperan que los próximos años sean excitantes en la interpretación de resultados de los nuevos experimentos diseñados para descubrir la naturaleza de la energía oscura, incluyendo el Dark Energy Survey en Chile y el Pan-STARRS en Hawaii. Los métodos desarrollados para resolver el Desafío GREAT08 ayudarán al análisis de esos nuevos datos.

El Desafío GREAT08 contiene 200 GB de imágenes simuladas, con 30 millones de imágenes de galaxias.



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Logo de GREAT08 PASCAL e imagen de muestra.


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Un sistema cercano tiene dos cinturones de asteroides

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 59 seg.

Nuevas observaciones del Telescopio Spitzer indican que el sistema planetario más cercano a la Tierra tiene dos cinturones de asteroides. La estrella huésped del sistema, Epsilon Eridani, es una versión más joven y fría que nuestro Sol. Anteriormente, los astrónomos descubrieron evidencia de dos posibles planetas en el sistema y de un anillo de cometas helados similar a nuestro Cinturón de Kuiper.
Ilustración de Epsilon Eridani

Ahora, el Telescopio Espacial Spitzer descubre que el sistema dos cinturones. Uno yace aproximadamente a la misma distancia que el cinturón de asteroides en nuestro sistema solar. El segundo, más denso, probablemente también poblado mayormente por asteroides, yace entre el primer cinturón y el anillo de cometas. La presencia de los cinturones implicaría planetas adicionales en este sistema.

"El sistema probablemente luce muy similar al nuestro cuando la vida hechó raíces en la Tierra", dice Dana Backman, astrónoma del Instituto SETI en California y directora de la misión Sofia.
"La mayor diferencia que conocemos hasta ahora es que tiene un anillo adicional", indica la autora de un reporte con los resultados que aparecerá en Astrophysical Journal el 10 de enero.

El diagrama compara el sistema Epsilon Eridani con nuestro sistema solar

Los cinturones de asteroides son desechos de rocas de las fases tempranas de formación planetaria. Su presencia alrededor de otras estrella indica que los planetas rocosos como el nuestro pueden estar orbitando en las regiones internas del sistema, mientras masivos planetas gaseosos lo hacen cerca de los límites de los cinturones. En nuestro sistema solar, por ejemplo, hay evidencia de que Júpiter, que yace justo después de nuestro cinturón de asteroides, causó la formación del cinturón al agitar el material, que de otra forma se habría fusionado en un planeta. Hoy en día, Júpiter ayuda a mantener a nuestro cinturón de asteroides confinado en un anillo.

Los astrónomos han detectado estrellas con señales de múltiples cinturones de material anteriormente, pero Epsilon Eridani está mucho más cerca de nuestro planeta y es más parecida a nuestro Sol. Se encuentra a sólo 10 años luz de distancia, es apenas un poco menos masiva que el Sol y tiene unos 800 millones de años de edad (una quinta parte la edad de nuestra estrella).

Como la estrella está tan cerca y es similar al Sol, es popular en la ciencia ficción. La serie de televisión Star Treck y Babylon 5 se refieren a Epsilon Eridani, y ha sido mencionada en novelas de Isaac Asimov y Frank Herbert, entre otros.

La popular estrella fue también una de las primeras en la que se buscó signos de otras civilizaciones usando radiotelescopios en 1960.

Spitzer observó Epsilon Eridani con sus dos cámaras infrarrojas y su espectómetro infrarrojo. Cuando los asteroides y cometas colisionan o evaporan, liberan pequeñas partículas de polvo que emiten calor que Spitzer puede detectar. "Como el sistema está tan cerca Spizter puede tomar detalles del polvo, dándonos una buena mirada sobre la arquitectura del sistema", indica el co-autor Karl Stapelfeldt de JPL.

Los cinturones detectados orbitan a distancias aproximadas de 3 a 20 unidades astronómicas (UA) de la estrella. Nuestro cinturón yace a unas 3 UA del Sol y Urano está a unas 19 UA.

Uno de los dos planetas previamente identificados alrededor de la estrella, llamado Epsilon Eridani b, fue descubierto en 2000. El planeta se piensa que orbita a una distancia promedio de 3.4 UA de la estrella, justo fuera del cinturón más interno identificado por Júpiter. Es la primera vez que un cinturón de asteroides y un planeta, más allá de nuestro sistema solar, se encuentran en un arreglo similar al de nuestro cinturón y Júpiter.

Algunos investigadores reportaron que Epsilon Eridani b orbita en una elipse exagerada entre 1 y 5 UA, pero esto significaría que el planeta cruzaría y alteraría al cinturón. En cambio, Backman y sus colegas dicen que este planeta debe tener una órbita más circular que lo mantiene fuera del cinturón.

El otro planeta candidato fue propuesto en 1998 para explicar la irregularidad observada en el anillo de cometas exterior de la estrella. Se piensa que yace cerca del borde interno del anillo, que orbita entre 35 y 90 UA de la estrella.

El cinturón intermedio detectado por Spitzer sugiere que un tercer planeta podría ser responsable de la creación de ese material. Este planeta podría orbitar a unas 20 UA y yacer entre los otros dos planetas. "Detallados estudios de los cinturones de polvo en otros sistemas planetarios nos dicen mucho sobre su compleja estructura", señala Michael Werner, co-autor del reporte.





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El diagrama compara el sistema Epsilon Eridani con nuestro sistema solar. Los dos sistemas están estructurados de forma similar y ambos hospedan asteroides (marrón), cometas (azul) y planetas (puntos blancos).
Crédito:NASA/JPL-Caltech


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25/10/08 - DJ:

Estudio de galaxias pone en duda la materia oscura

Tiempo estimado de lectura: 4 min. 13 seg.

Las propiedades físicas de la mayoría de las galaxias en el universo pueden ser explicadas en términos de tan sólo un parámetro. Esa es la controversial conclusión de un equipo de astrónomos que estudiaron 195 galaxias. Los científicos piensan que su descubrimiento podría significar que la materia oscura fría no existe.
Galaxias

Una de las preguntas más importantes en cosmología es cómo se formaron las galaxias desde una bola de fuego primordial después del Big Bang. Los físicos creen que la materia ordinaria -la que forma a las estrellas, planetas y seres humanos- habría sido distribuída regularmente a través del universo por la intensa radiación presente luego de la Gran Explosión. Pero eso hace bastante improbable que se formen densos grupos de materia que crezcan rápidamente para formar galaxias, que es lo que parece haber ocurrido menos de mil millones de años después del Big Bang.

La solución podría radicar en la materia oscura fría (cold dark matter en inglés, o CDM), una forma de materia invisible que interactuaría con la gravedad pero no con la radiación electromagnética. Según los astrofísicos, la materia oscura fría no habría sido distribuída regularmente por la radiación, sino que se habría agrupado gracias a la gravedad. Estas regiones más densas de materia oscura habrían luego evolucionado a galaxias con materia normal y oscura. La visión se respalda en las observaciones indirectas que sugieren que esta clase de materia aún desconocida forma la mayor parte de la masa de una galaxia típica.

Muchos astrofísicos creen que este proceso puede ser descripto por la teoría de formación jerárquica de galaxias, en la que progresivamente los mayores grupos de materia se atraen entre sí fusionándose en violentas colisiones. Por este proceso caótico de formación, debería haber entonces una amplia variedad de tipos de galaxias en el Universo. La visión parece respaldada con la observación de que las galaxias tienen varias propiedades, como el radio, la masa, la tasa de rotación y luminosidad, por ejemplo.

Seis en uno
Sin embargo, en la última década, los astrónomos encontraron que existen correlaciones entre algunas propiedades de las galaxias. El radio de una galaxia, por ejemplo, puede ser predicho por medición de su luminosidad. Ahora, Mike Disney, de la Universidad Cardiff y colegas, dicen haber mostrado que seis importantes propiedades de las galaxias están controladas por un único parámetro. Aunque el equipo aún no identificó ese parámetro, creen que está relacionado con la masa de las galaxias.

De acuerdo a Disney, el descubrimiento hace muy improbable que las galaxias se formen de acuerdo a la teoría jerárquica. Y va más allá al indicar que los resultados del equipo ponen a la existencia de la materia oscura fría en duda.

El equipo usó datos observacionales del radio telescopio Parkes en Australia para identificar unos 300 objetos candidatos a galaxias por las ondas de radio del hidrógeno neutro. Luego, Julianne Dalcanton y colegas de la Universidad de Washington buscaron en los datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a los mismos objetos y encontraron que 200 de ellos eran, efectivamente, galaxias.

Parámetro único
Usando estos datos, el equipo clasificó las galaxias en términos de seis propiedades independientes. Estos fueron dos radios ópticos (que definen los tamaños de las regiones de una galaxia que emite 50% y 90% de la luz del objeto); la luminosidad; la masa de hidrógeno neutro en la galaxia; la masa dinámica (que incluye a la materia oscura); y el color de la galaxia. Luego el equipo realizó análisis estadísticos de los datos y encontró cinco correlaciones entre estas seis propiedades, conduciéndolos a pensar que la estructura de estas galaxias es controlada por un solo parámetro. Aunque el equipo no fue capaz de concluir exactamente qué es ese parámetro, según Disney, parece tener una fuerte relación con la masa de las galaxias.

Disney arguye que el hallazgo resulta extraño a la teoría de formación jerárquica, de acuerdo a la cual la estructura de una galaxia estaría fuertemente influenciada por la naturaleza de las colisiones que la formaron. "Si ese fuera el caso esperaríamos ver 4-5 parámetros independientes", explica.

Y como la teoría jerárquica tiene a la materia oscura fría en sus raíces, Disney cree que el estudio provee evidencia de que ese tipo de materia sencillamente no existe. "Quizás nuestras observaciones puedan ser explicadas por la materia oscura fría, pero no apostaría a ello", desafía.

No todos están convencidos
Richard Bower, de la Universidad de Durham explicó a physicsworld.com que los defensores de CDM están al tanto de las correlaciones entre las propiedades de las galaxias y están tratando de explicarlas. "La teoría ha sido testeada exitosamente contra un número de correlaciones individuales", indicó, pero admitió que los defensores de la materia fría oscura deben demostrar que la teoría puede lidiar con este método de análisis.

Bower indicó, además, que la fusión de galaxias no parece ahora tan importante como en versiones anteriores de la teoría jerárquica. Como resultado, él dice tener confianza en que la formación galáctica pueda ser explicada usando CDM. Además, el científico cuestionó el significado de la dominación del parámetro de masa sobre los demás, notando que la masa de las galaxias varían a lo largo de un rango dinámico más amplio que los otros parámetros, por lo que no es sorprendente que la correlación de masa sea la más fuerte.

Disney está ahora explorando teoría de formación de galaxias que no involucren a la materia oscura, sino a materia convencional.

Una alternativa al modelo de materia oscura fría es el modelo de jerarquía gravitacional, para el cual es necesario pequeñas fluctuaciones de densidad (espacios donde la densidad es un poco más elevada que la media). Aquellos espacios más densos, en consecuencia, con una mayor gravedad, atraen a la materia circundante. Claro que habría que saber explicar cómo y porqué se crean espacios de inhomogeneidades más densos...

Y también se ha postulado el modelo ruso, denominado como Modelo de panqueque, desarrollado por Yakov Borisovich Zel'dovich, que se basa en materia oscura caliente (es decir, partículas moviéndose a altas velocidades) que desarrollaría grandes estructuras a partir de las cuales se producirían fragmentos. Es, por tanto, una teoría "de arriba a abajo" en contraposición a la teorías que forman primero pequeñas estructuras que van creciendo por fusiones y colisiones.



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Una selección de galaxias del estudio.
Crédito:Andrew West


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24/10/08 - DJ:

Las buenas vibraciones de las estrellas

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 31 seg.

Sondeando el Sol a través de una técnica similar a la sismología ha abierto una nueva era para entender el interior de nuestra estrella. El satélite Corot aplicó ahora esta técnica a tres estrellas, investigando directamente sus interiores, por primera vez.
Ilustración de las oscilaciones en una estrella

Cuando las oscilaciones globales del Sol fueron descubiertas, los científicos se dieron cuenta que abrían una nueva ventana al interior del Sol. Como la propagación de las ondas sísmicas en la Tierra, que proveen información acerca del interior de nuestro planeta, las ondas de sonido viajan a través del Sol llevando información sobre lo que está pasando debajo de la superficie.

Estas oscilaciones también pueden ser observadas en otras estrellas. Pueden ser detectadas a través de la variación en la luz emitida por la estrella al oscilar la superficie: la técnica que usó el satélite Corot. Esto revela la estructura interna de la estrella y la forma en que la energía es transportada desde el núcleo a la superficie.

"Otras técnicas para estimar oscilaciones estelares han sido usadas desde tierra, pero están limitadas en lo que pueden hacer", informa Malcolm Fridlund, científico de Corot en el centro de Investigación ESTEC de la Agencia Espacial Europea (ESA), y coautor de los resultados.

"Las adversas condiciones de clima y el hecho de que no se puede observar estrellas durante el día, obligan a los astrónomos en suelo a interrumpir sus observaciones. Ahora, la clave para detectar esas pequeñas oscilaciones estelares desde grandes distancias no es sólo la sensibilidad de un instrumento sino también la oportunidad de observar la estrella sin interrupciones: cualquier interrupción produce ruido en los datos que puede cubrir una señal completamente. Así, para estar seguros, debemos abordar el tema con los instrumentos adecuados y desde el espacio", agrega el científico.

Las tres estrellas investigadas por Corot - conocidas como HD499933, HD181420 y HD181906 – son similares a nuestro Sol y están localizadas entre 100 y 200 años luz de distancia.

El Dr. Eric Michel del Observatorio de París y un gran grupo de colegas de Europa y Brasil analizaron los datos para determinar que las tres estrellas cercanas, todas significativamente más calientes que nuestro Sol, también tienen vibraciones mayores y una textura de superficie o granulación más fina. Con estos datos, los investigadores muestran que las oscilaciones de estas estrellas son unas 1.5 veces más vigorosas que en nuestro Sol y su granulación es unas tres veces más fina.

Estos resultados representan la primera vez que los investigadores han sido capaces de medir con exactitud las amplitudes de oscilación y granulación de estrellas más allá del Sistema Solar.

El hallazgo inicial de oscilaciones en nuestro Sol, a finales de 1970, llevó a la creación de la astrosismología, que desde entonces se usa para medir el movimiento y transporte de calor alrededor del Sol. El progreso en el entendimiento de la estructura interna del astro que nos alumbra diariamente, sin embargo, chocó contra la necesidad de obtener datos precisos de observaciones sin interrupción. Esto hace imposible el estudio desde tierra. De allí que estas observaciones realizadas desde el espacio, sin interrupciones, con el satélite Corot, durante 60 días, ayuden a refinar nuestro entendimiento de las estrellas y de nuestro Sol.

"Aunque la energía del Sol es más o menos constante a lo largo de nuestro tiempo de vida, cada pequeña variación puede tener importantes efectos", señala Brooks Hanson, editor de física de la revista Science en la que se publicaron los resultados. "Entender esa pequeña variabilidad es crucial para, por ejemplo, predecir tormentas solares y clima espacial y entender las causas en los cambios de clima de la Tierra.", añadió.

La pulsación de las estrellas depende de su edad, tamaño y composición química. (En la nota de BBC es posible escuchar estas ondas de sonido!)
Según Michel, las pulsaciones de las tres estrellas estudiadas es cercana, pero no igual a lo esperado, por lo que los científicos deberán preguntarse si no es necesario replantearse los modelos hasta ahora aceptados.


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Ilustración de las oscilaciones globales de una estrellas sacudiendo todo el interior y así transportando información. El color amarillo refiere a máximas variaciones de temperatura, debido a las oscilaciones.
Crédito:Aarhus University/S. Frandsen


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23/10/08 - DJ:

El Observatorio Chandra, en Flickr

Tiempo estimado de lectura: 1 min. 9 seg.

El Observatorio de Rayos-X Chandra ya tiene su propio álbum de fotografías del Universo en Flickr Commons, para admirar, descargar, comentar y compartir.
Se pueden hallar imágenes de rayos-X, así como también composiciones con datos ópticos de Hubble e infrarrojos de Spitzer.


Las imágenes son de Flickr Commons, es decir que son de Patrimonio Público.

Según el "Patrimonio público", las instituciones culturales que hayan determinado razonablemente que una fotografía no tiene restricciones de derechos de autor están invitadas a compartir la fotografía conforme con una nueva pauta de uso llamada "sin restricciones conocidas de derechos de autor".

Puede ser difícil analizar las fotografías según las leyes de derechos de autor, no sólo porque en los diferentes países las leyes son diferentes con respecto al alcance y la duración de la protección, sino porque las fotografías en sí a menudo no poseen líneas de crédito, fechas y demás información que las identifique. Las bibliotecas, los museos y demás instituciones culturales poseen mucha experiencia con las fotografías porque normalmente las coleccionan, conservan, documentan y estudian de acuerdo con sus misiones sin fines de lucro. Sin embargo, en muchos casos, una institución cultural no será la dueña de los derechos según las leyes de derechos de autor. Por lo tanto, no puede otorgar permiso a las personas que deseen usar una fotografía ni proporcionar una garantía de que la fotografía está en el dominio público.

Existen poco más de una docena de instituciones que participan en Flickr Commons, por el momento, entre las cuales figura la Institución Smithsonian, a cargo de las operaciones de Chandra.

En el álbum del Observatorio hay, de momento, unas 80 imágenes, que seguramente se irán incrementando con el tiempo.


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Crédito:Chandra Blog


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22/10/08 - DJ:

Casual hallazgo de raro evento en un cuásar

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 17 seg.

Un poco de casualidad ha favorecido a los astrónomos a obtener una sorpresiva visión de un evento nunca antes observado en un cuásar, que podría ser el nacimiento de una galaxia.
Representación de un cuásar

Astrónomos de la Universidad de Florida y de la Universidad de California, Santa Cruz, son los primeros en descubrir el comienzo de un enorme flujo de gas de un cuásar, es decir, el super brillante núcleo de una galaxia extremadamente remota aún en formación. El gas fue expulsado del cuásar y su enorme agujero negro en algún momento hace 10 mil millones de años, un increíblemente fugaz evento notado sólo por el afilado ojo de un universitario y la formidable convergencia de dos observaciones separadas.

"Fue completamente casual. De hecho, la única forma en que pudo haber ocurrido es a través del azar", indica Fred Hamann, profesor en Florida.

Los cuásares son núcleos extremadamente brillantes de galaxias muy distantes que, según se piensa, contienen agujeros negros supermasivos. El cuásar en cuestión -denominado J105400.40+034801.2- es de hace 10.300 millones de años (Corrimiento al rojo de z ~ 2.1)

Los agujeros negros en los cuásares son invisibles, claro, pero el material que es atraído hacia ellos forma un disco de acreción, fuente de la intensa luz de los cuásares. Parte del material cayendo hacia el agujero puede ser expulsado para formar enormes nubes de gas, fluyendo a una velocidad cercana a la de la luz. El gas del cuásar, en este caso, fluye a 93 millones de kilómetros por hora, según explica Hamann.

Mientras los astrónomos han observado la presencia de esas nubes de gas en otros cuásares, no se había atestiguado una formándose, hasta ahora.

Hamann indicó que el descubrimiento fue iniciado por Kyle Kaplan, estudiante de Santa Cruz que notó peculiaridades en el espectro que se había grabado del cuásar. El espectro fue recogido en 2006 como parte de un esfuerzo para estudiar las galaxias entre el cuásar y la Tierra.

Cuando Hamann y otros astrónomos cotejaron ese espectro contra otro de la misma región grabado en otro sondeo realizado en 2002, se sorprendieron al descubrir que no había indicaciones de la nube de gas.

"Así es como sabemos que esto apareció entre 2002 y 2006", explica.

Daniel Pogra, profesor de física en Nevada y experto en flujos de gas de objetos astronómicos, indicó que el descubrimiento fue muy afortunado.

"Los seres humanos no podemos monitorear directamente cambios en cuásares ya que tardan muchos varios años. Así, un descubrimiento de un cambio en unos pocos años es muy interesante. No es inesperado, pero las probabilidades son muy pequeñas".

"El hecho de haber visto uno aparecer en un período tan corto de tiempo significa que es una estructura de tipo volátil. Podría ser una fase evolucionaria o quizás un estadío de transición de una fase a otra", señala Hamann sobre el descubrimiento del flujo de gas del cuásar.

El hallazgo abre nuevas posibilidades de conocimiento sobre estos lejanísimos objetos tan brillantes.

"Una pregunta interesante en astronomía es cómo la evolución de los cuásares está relacionada con la evolución de las galaxias. La materia eyectada por los cuásares podría ser la clave para esta relación porque puede alterar o regular la formación de galaxias alrededor de los cuásares. Este hallazgo es una pequeña pieza de una historia que vemos ocurrir en tiempo real y lo que vamos a hacer ahora es seguir observando".

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Ilustración de los flujos de gas (en azul) rodean a un agujero negro de un cuásar.
Crédito:University of Florida/Myda Iamiceli


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21/10/08 - DJ:

Una nube rojiza y con una sorpresa doble

Tiempo estimado de lectura: 1 min. 30 seg.

Una nueva imagen de ESO muestra la increíble complejidad de una vasta nursería estelar, denominada Gum 29. En el centro, un pequeño cúmulo de estrellas -llamado Westerlund 2- hospeda uno de los más masivos sistemas de estrellas dobles conocido por los astrónomos.
Gum 29

Gum 29 es una enorme región de gas de hidrógeno ionizado por la intensa radiación de las jóvenes y calientes estrellas localizadas en su centro. Los astrónomos denominan a esto una región HII (pronunciado como "Hache Dos"). Y éste particularmente increíble ejemplo se extiende por 200 años luz. El nombre Gum 29 proviene de ser la 29º entrada en el catálogo publicado por el astrónomo australiano Colin Stanley Gum en 1955.

Embebido en lo profundo de una gigantesca y nebulosa expansión de Gum 29, yace un relativamente pequeño cúmulo conocido como Westerlund 2, que se observa claramente en el centro de la imagen. Las últimas mediciones indican que yace a una distancia de 26.000 años luz de la Tierra, colocándolo hacia el límite exterior del brazo espiral Carina de la Vía Láctea. La distancia del cúmulo ha sido materia de intenso escrutinio en el pasado, dado que es uno de los parámetros necesarios para entender a este intrigante objeto. Westerlund 2 es, también, muy joven, con una edad de sólo 1 ó 2 millones de años.


Masivo sistema estelar doble en Westerlund 2

Observaciones previas mostraron que dos estrellas son verdaderos "leviatanes". Juntas, forman lo que se conoce como sistema doble. Las dos estrellas tienen masas de 82 y 83 veces la de nuestro Sol y rotan alrededor de cada una en aproximadamente 3.7 días. Se encuentran entre las estrellas más masivas conocidas por los astrónomos.

Detalladas observaciones de este intrigante par mostraron, además, que son dos estrellas del tipo Wolf-Rayet. Se trata de estrellas masivas acercándose al final de sus vidas, expulsando grandes cantidades de material como su último canto del cisne. Observaciones realizadas en rayos-X mostraron que corrientes de material de cada estrella colisionan continuamente, creando brillante radiación de rayos-X.

La imagen fue obtenida con la cámara the Wide Field Imager adjunta al telescopio de 2.2 m Max Planck de ESO en el Observatorio La Silla, en Chile.




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ESO PR Photo 37/08
The Gum 29 nebula
Crédito:ESO


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Lente gravitacional revela joven galaxia distante

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 56 seg.

Los astrónomos usaron el radiotelescopio Very Large Array (VLA) para observar una galaxia a más de 12 mil millones de años luz de la Tierra, vista tal como era cuando el Universo tenía apenas un 15% de su edad actual. Entre esta galaxia y la Tierra yace otra galaxia, tan perfectamente alineada a lo largo de la línea de visión que su intensa gravedad curva la luz y ondas de radio del objeto más lejano en lo que se denomina "Anillo de Einstein".
Gráfico sobre funciona la lente gravitacional que permitió observar a la distante galaxia PSS J2322+1944

Una lente gravitacional se forma cuando la luz proveniente de objetos lejanos se curva alrededor de un objeto masivo situado entre el objeto emisor y el receptor.

Esta lente gravitacional hace posible para los científicos aprender detalles de la joven y distante galaxia que de otro modo no hubieran podido.

"La Naturaleza nos provee de una lente de aumento para espiar el funcionamiento de una galaxia en nacimiento, dándonos una excitante mirada al violeto proceso de creación de las galaxias en la historia temprana del Universo", señala Dominik Riechers, que lideró el proyecto en el Instituto de Astronomía Max Planck en Alemania y ahora en Caltech.

La nueva imagen de la distante galaxia, denominada PSS J2322+1944 muestra un masivo reservorio de gas, de 16.000 años luz de diámetro, que contiene el material para formar nuevas estrellas. Un agujero negro supermasivo está deglutiendo vorazmente material y se están formando nuevas estrellas a una tasa de casi 700 astros por año. En comparación, nuestra Vía Láctea produce el equivalente de 3 a 4 estrellas por año.

El agujero negro parece estar cerca del borde, en vez de en el centro, de este gigantesco reservorio de gas, indicando, según explican los astrónomos, que la galaxia se fusionó con otra.

"Esta imagen total, de masivas galaxias y agujeros negros supermasivos formándose a través de la fusión de galaxias tan temprano en el Universo, es un nuevo paradigma en la formación de galaxias. Este sistema nos permite ver este proceso con detalles sin precedentes", añade Chris Carilli, del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO).

En 2003, los astrónomos estudiaron este sistema, encontrando el Anillo de Einstein al observar ondas de radio emitidas por moléculas de Monóxido de carbono (CO). Cuando los astrónomos notan grandes cantidades de CO en una galaxia, concluyen que también hay presente una gran cantidad de hidrógeno molecular y así una gran reserva de combustible para la formación estelar.

En el último estudio, los científicos produjeron un modelo físico de la galaxia intermedia. Al conocer la masa, estructura y orientación de esta galaxia, pudieron deducir los detalles de cómo curva la luz y ondas de radio de la galaxia más distante. Esto permitió reconstruir la imagen de la galaxia distante, con múltiples imágenes de VLA a diferentes frecuencias de radio y así midieron los movimientos del gas en la galaxia distante.

PSS J2322+1944 es un sistema descubierto por George Djorgovski de Caltech, usando el Observatorio Palomar. Posteriores estudios de radio y ópticos mostraron que tenía un enorme reservorio de polvo y gas molecular.

Las lentes gravitacionales fueron predichas por Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad en 1919. El propio científico mostró en 1936 que una lente perfectamente alineada produciría una imagen circular. La primera lente fue descubierta en 1979 y el primer Anillo de Einstein se halló por investigadores usando el VLA en 1987.

Cómo se observó la galaxia distante
Gráfico sobre funciona la lente gravitacional que permitió observar a la distante galaxia PSS J2322+1944-Ampliar
Las ondas de radio del monóxido de carbono en la galaxia distante (izquierda) fueron curvadas por el efecto gravitacional de otra galaxia directamente entre el objeto distante y la Tierra (derecha). El casi perfecto alineamiento causó que el objeto distante parezca como un anillo al ser visto desde la Tierra. El gráfico muestra cómo se vería el objeto distante si uno se moviera desde la Tierra hacia la galaxia que actúa como lente. Algunas de las ondas son de distinto color que otras, por el efecto Doppler generado por el movimiento del gas en la galaxia. Verde indica gas "estacionario", rojo indica gas alejándose de nosotros y azul indica gas moviéndose hacia nosotros, con respecto al resto del gas en la galaxia.
Crédito:Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF


La imagen reconstruída de la galaxia PSS J2322+1944 y el Anillo de Einstein
Tiempo estimado de lectura: 46 segundos

La imagen reconstruída de la galaxia distante, a la izquierda y el "Anillo de Einstein" visto desde la Tierra, a la derecha. Los colores indican el movimiento Doppler de la emisión de radio del monóxido de carbono, como se explicó arriba. Los 8 kpc (kilo pársecs) equivalen a 28 mil años luz.
Crédito:Riechers et al., NRAO/AUI/NSF



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Crédito:Riechers et al., NRAO/AUI/NSF


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Anillo astronómico

Anillo Astronómico
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