¿Cómo se formaron las primeras estrellas?

Tiempo estimado de lectura: 1 min. 36 seg.

Los investigadores creen que nuestro universo comenzó con el Big Bang hace 13.700 millones de años y que posteriormente la materia se comenzó a formar como pequeños granos de polvo y gas. Cómo se formaron las primeras estrellas de ese gas y polvo ha sido difícil de responder, pero una simulación computacional de vanguardia ofrece ahora la imagen más detallada de cómo se formaron estas estrellas primordiales en el universo.


La composición del universo temprano era bastante distinta del actual y la física que gobernó el cosmos primitivo era de alguna forma más simple. Dr. Naoki Yoshida y colegas en Japón y los Estados Unidos incorporaron esas condiciones del temprano universo, referida muchas veces como "la edad oscura", para simular la formación de un objeto astrónomico que finalmente brille.

El resultado es una detallada descripción de la formación de una protoestrella -la temprana etapa de una estrella masiva primordial de nuestro universo. La simulación -que ha sido apodada como la "Piedra Rosetta Cósmica"- establece una medida para futuras investigaciones sobre el proceso de formación estelar. La investigación en ese campo es muy importante ya que la formación y finalmente explosión de las estrellas provee de elementos que formarán la siguiente población estelar.

De acuerdo a la simulación, la gravedad actúa en las variaciones en la materia, gases y la misteriosa materia oscura luego del Big Bang para formar este temprano estadío de una estrella -una protoestrella con una masa de 1% de nuestro Sol. La simulación revela que la protoestrella probablemente evolucionaría hacia una estrella masiva capaz de sintetizar elementos pesados, no en posteriores generaciones de estrellas, sino muy pronto luego de la "Gran Explosión".

"Esta imagen general de la formación estelar y la habilidad de comparar cómo los objetos estelares se forman en diferentes períodos y regiones del universo permitirá finalmente la investigación en los orígenes de la vida y los planetas" dice Lars Hernquist, profesor de astronomía en la Universidad de Harvard y co-autor del reporte que se presenta en la revista Science del 1º de agosto.

"Dr. Yoshida ha llevado el estudio de la formación de estrellas primordiales a un nuevo nivel con esta simulación, pero todavía estamos a medio camino de nuestro objetivo. Es como poner las bases de un rascacielos", dice Volker Bromm, profesor de astronomía en la Universidad de Texas y autor de un artículo que acompaña al reporte.


Fuentes y links relacionados

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American Association for the Advancement of Science (AAAS):
New Research Shows How the First Stars in the Universe Came into Existence

EurekAlert:Dust and gas in the early universe

Protostar Formation in the Early Universe
Naoki Yoshida, Kazuyuki Omukai, Lars Hernquist
Science 1 Agosto 2008:Vol. 321. no. 5889, pp. 669 - 671
DOI:10.1126/science.1160259

The Cosmic Rosetta Stone
Volker Bromm
Science 1 Agosto 2008: pp. 647-648

Simulación computada de la distribución de primeras galaxias


Sobre las imágenes

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Crédito:Dr. Naoki Yoshida de la Universidad Nagoya vía Science-AAAS

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Astronomía Cosmología Ciencia

La nebulosa Ojo de Gato

Tiempo estimado de lectura: 1 min.

La composición de imagen muestra a NGC 6543, mejor conocida como Nebulosa Ojo de Gato. El famoso objeto es una nebulosa planetaria, que representa una fase de evolución estelar que nuestro Sol debería experimentar dentro de varios miles de millones de años.


Cuando una estrella como el Sol consume todo su hidrógeno, se convierte en una estrella gigante roja. En esta fase, la estrella expulsa sus capas exteriores y deja un núcleo caliente que colapsa para formar una enana blanca.
Un rápido viento estelar emanado del núcleo caliente empuja la atmósfera eyectada y crea estas fabulosas estructuras filamentarias.

La imagen se compone de datos del Observatorio de rayos-X Chandra y el Telescopio Espacial Hubble. Los datos del primero (coloreados en azul) muestran que su estrella central está rodeada de una nube de gas muy caliente. Al comparar dónde yacen los rayos-X en relación con las estructuras vistas en luz óptica por Hubble (rojo y lila), los astrónomos fueron capaces de deducir que las abundancias químicas en la región de gas caliente eran como las del viento de la estrella central y diferentes del más frío material exterior.
En el caso del Ojo de Gato, el material expulsado por la estrella está volando a una velocidad de 6,5 millones de kilómetros por hora.

La creación de la Nebulosa Ojo de Gato:Video en Youtube
(es la parte 1. Al finalizar, ver debajo la 2º parte en videos relacionados)




Fuentes y links relacionados

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Chandra:NGC 6543:The Cat's Eye Nebula Redux

Nuevos estudios sobre las nebulosas planetarias

Sobre las imágenes

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Crédito:X-ray: NASA/CXC/SAO; Optical: NASA/STScI

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Astronomía Nebulosas Ciencia

NASA confirma lago líquido en Titán

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Los científicos de NASA concluyeron que al menos uno de los grandes lagos observados en Titán contiene hidrocarbonos líquidos y han identificado positivamente la presencia de etano. Esto convierte a Titán en el único cuerpo del Sistema Solar -además de la Tierra- en tener líquido en su superficie.


Los instrumentos de la nave Cassini identificaron los diferentes materiales químicos basados en la forma en que absorben y reflejan la luz infrarroja. Antes de Cassini, los científicos pensaban que la luna tendría océanos globales de metano, etano y otros hidrocarbonos. Los más de 40 sobrevuelos de la nave por Titán mostraron que no existían esos océanos, pero sí cientos de oscuras facciones, tipo lagos. Hasta ahora, no se sabía si estos rasgos eran líquidos o material sólido. (Ver "Habría lagos de metano en Titán")

"Esta es la primera observación que realmente identifica que Titán tiene un lago en su superficie lleno con líquido", dice Bob Brown de la Universidad de Arizona, Tucson, líder del equipo del instrumento en Cassini. En realidad, ya se habían realizado observaciones, gracias a los muchos sobrevuelos de Cassini sobre Titán, que sugerían la presencia de estos lagos líquidos de etano. El 27 de julio de 2006, NASA informaba el hallazgo de lagos en la región ártica de Titán, aunque aquella vez, los lagos observados eran más chicos que Ontario Lacus.

El etano y muchos otros hidrocarbonos simples han sido identificados en la atmósfera de Titán, que consiste en 95% de nitrógeno y 5% de metano. El etano y otros hidrocarbonos son productos de la química atmosférica causados por la ruptura del metano por la luz solar.

El instrumento visual de Cassini (VIMS) observó un lago, Ontario Lacus, en la región polar sur de Titán durante un cercano sobrevuelo en diciembre de 2007. El lago tiene una superficie de casi 20.000 km², un poco mayor que el Lago Ontario en Estados Unidos.

El etano está en una solución líquida con metano, otros hidrocarbonos y nitrógeno. En la superficie de la luna, con temperaturas cercanas a 185ºC bajo cero, estas sustancias pueden existir como líquido y gas. Titán muestra una abrumadora evidencia de evaporación, lluvia y canales escurriendo en este lago de hidrocarbonos líquidos.

Así como la Tierra tiene un ciclo hidrológico basado en el agua, Titán tiene un ciclo basado en el metano. Los científicos descartaron la presencia de hielo de agua, amoníaco y dióxido de carbno en este lago que, según las observaciones sugieren, parece estar evaporándose.

"En los próximos días, el largo conjunto de lagos y mares en la región polar norte de Titán mapeada con Cassini emergerá de la oscuridad polar a la luz solar, dando al instrumento infrarrojo ricas oportunidades de ver cambios estacionales en los lagos de Titán", comenta Larry Soderblom, científico interdisciplinario de Cassini en el U.S. Geological Survey.




Fuentes y links relacionados

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NASA Confirms Liquid Lake on Saturn Moon

The identification of liquid ethane in Titan's Ontario Lacus
R. H. Brown et al.
Nature 454, 607-610 (31 Julio 2008)
DOI:10.1038/nature07100


Sobre las imágenes

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Crédito:NASA/JPL

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Astronomía Sistema Solar Ciencia

Las galaxias espirales barradas son recientes

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 15 seg.

Un signo frecuente de madurez en una galaxia espiral es la formación de un lazo de estrellas y gas que cruza el núcleo.
Un nuevo estudio de más de 2.000 galaxias espirales realizado con el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos encontraron que las llamadas galaxias espirales barradas eran mucho menos abundantes 7 mil millones de años atrás de lo que son ahora, en el universo local.


Los resultados confirman la idea de que las barras son un signo de que las galaxias alcanzan la madurez. Las observaciones son parte del sondeo COSMOS (Cosmic Evolution Survey). COSMOS cubre un área del cielo nueve veces más grande que la Luna llena, estudiando 10 veces más galaxias espirales que las observaciones previas.

El equipo liderado por Kartik Sheth del Centro de Ciencias Spitzer en el Caltech descubrió que sólo 20% de las galaxias espirales en el pasado distante poseía barras, comparado con cerca del 70% de las modernas.

Las barras se vienen formando uniformemente a lo largo de los últimos 7 mil millones de años, triplicando su número. "Las barras en formación reciente no están uniformemente distribuídas a través de las masas de las galaxias, sin embargo, y éste es un hallazgo clave en nuestra investigación", explicó Sheth. "Se están formando principalmente en las galaxias menores, de baja masa, mientras que entre las galaxias más masivas, la fracción de barras era igual en pasado que ahora".

Los descubrimientos tienen importantes ramificaciones para la evolución galáctica. "Sabemos que la evolución es generalmente más rápida para las galaxias más masivas: éstas forman sus estrellas más tempranamente y más rápido. Las galaxias de menor masa forman sus estrellas más despacio, pero ahora vemos que también crean sus barras más lentamente a lo largo del tiempo".

Las barras se forman cuando las órbitas estelares en una galaxia espiral se vuelven inestables y derivan en una senda circular. "Las pequeñas elongaciones en las órbitas de las estrellas crecen y quedan encerradas en un lugar, creando la barra. Ésta se vuelve más fuerte al encerrar más y más de estas órbitas elongadas. Finalmente, una gran fracción de estrellas en la región interna de la galaxia se unen a la barra", explica Bruce Elmegreen de la división de investigación de IBM en Nueva York.

Lia Athanassoula del Laboratorio de Astrofísica de Marsella en Francia, agrega:" Las nuevas observaciones sugieren que la inestabilidad es más rápida en las galaxias más masivas, quizás porque sus discos internos son más densos y su gravedad es más fuerte".

Las barras son, tal vez, uno de los mayores catalizadores para cambiar una galaxia. Fuerzan una gran cantidad de gas hacia el centro galáctico, generando nueva formación estelar, creando bulbos centrales de estrellas y alimentando a los agujeros negros masivos.

"La formación de una barra podría ser el último acto importante en la evolución de una galaxia espiral. Las galaxias, se cree, se forman a través de las fusiones con otras galaxias. Luego de establecerse, la única dramática manera de evolucionar es a través de la acción de las barras", comenta Sheth.

Nuestra Vía Láctea, una galaxia espiral barrada, tiene una barra central que probablemente se formó tempranamente, como otras barras en grandes galaxias en el estudio de Hubble. Entender cómo se forman las barras en las galaxias más distantes podría ayudar a entender cómo ocurre aquí, en nuestro vecindario.





Fuentes y links relacionados

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Barred Spiral Galaxies Are Latecomers to the Universe

Evolution of the Bar Fraction in COSMOS: Quantifying the Assembly of the Hubble Sequence
The Astrophysical Journal, 675:1141Y1155, 2008 March 10
Kartik Sheth et al.
DOI:10.1086/524980


Sobre las imágenes

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Las imágenes muestran cuatro galaxias espirales con barras de estrellas y gas cruzándolas. Se encuentran a variadas distancias de la Tierra. La galaxia en la esquina superior izquierda es a 2.1 mil millones de años luz de distancia; la de arriba a la derecha a 3.8 mil millones de años luz; abajo a la izquierda a 5.3 mil millones de años luz y la de abajo a la derecha a 6.4 mil millones de años luz.
Las observaciones fueron realizadas entre 2003 y 2005 y los astrónomos unieron estas imágenes con observaciones de los telescopios Hubble y Subaru en Mauna Kea.
Crédito:NASA, ESA, K. Sheth (Spitzer Science Center, California Institute of Technology, Pasadena, Calif.), and P. Capak and N. Scoville (California Institute of Technology)

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Astronomía Galaxias Ciencia

LHC: La Tierra no peligra

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Ningún objeto en el espacio es más misterioso -y psicológicamente amenazador- que un agujero negro. Se ha dicho que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) podría generar mini agujeros negros que podrían destruir nuestro planeta. Aquí, una explicación de porqué podemos quedarnos tranquilos.


El LHC posee un tunel circular de 17 millas (27.358,85 metros o unos 27 km) donde las partículas viajarán a una velocidad cercana a la de la luz para colisionar entre sí, produciendo temperaturas 100.000 veces más calientes que en el núcleo del Sol. Los físicos observarán las colisiones en busca de pistas sobre los constituyentes fundamentales de la materia, dimensiones ocultas y el elusivo bosón de Higgs.

La magnitud de la maquinaria provocó alrededor del mundo preocupación de las consecuencias que esto podría generar. Y no me refiero a los apocalípticos de siempre con sus pancartas y comentarios en blogs, sino al establecimientos de pleitos en el distrito de Honolulu que buscan detener el comienzo de las operaciones del acelerador. Una demanda similar se estableció en 2000 contra el Colisionar de Iones del Laboratorio Brookhaven. Los cargos, entonces y ahora, es que los agujeros negros microscópicos que se puedan producir en el colisionador podrían deglutir la Tierra.

Discover le preguntó al físico de la Universidad Brown, Greg Landsberg, que está involucrado en experimentos en el LHC, si debemos perder el sueño por este tema.

Primero, ¿Cómo se podrían producir agujeros negros microscópicos en el LHC?
Cuando mucha materia es puesta en un espacio muy pequeño, colapsa bajo su propia gravedad y forma un agujero negro. Eso es lo que ocurre al formarse un agujero negro astronómico. Ahora, el LHC no crea mucha materia, pero sí pone un montón de energía en un volúmen muy pequeño. Se podrían crear agujeros negros en el LHC cuando dos partículas pasen muy cerca una de otra, si la interacción gravitatoria entre sí es lo suficientemente fuerte. Pero esto es posible sólo en ciertos modelos que predicen la existencia de dimensiones extra.

¿Cuál es la conexión entre las dimensiones extra y los agujeros negros?
La producción de agujeros negros requiere una fuerte atracción gravitacional. Pero la gravedad es mucho más débil que otras fuerzas, como el electromagnetismo. Una forma de remediar el problema es asumir la existencia de dimensiones extra en el espacio que posibiliten el transporte de la fuerza gravitacional -el llamado gravitón- pero que no sea accesible para otras partículas, como los quarks, electrones y fotones. Si ese fuera el caso, la gravedad podría ser fundamentalmente fuerte pero parecer débil a nosotros, ya que los gravitones pasarían la mayoría de su tiempo en el espacio extra.
Imagina un palillo largo y finito. Si lo miras desde lejos, no te das cuenta que tiene una segunda dimensión enrrollada, su circunferencia. Te parece como una línea, es decir, de una dimensión. Sin embargo, si acercas el palito a una distancia comparable con su radio, comenzarás a darte cuenta de su segunda dimensión. De forma similar, cuando dos partículas se acercan una a otra, comienzan a sentir la gravedad de dimensiones extra. Ese es básicamente el marco teórico en el cual la producción de agujeros negros en el LHC es una posibilidad. Pero se debe entender que este es sólo un modelo. No se sabe si es cierto.

¿Cómo podrían ser observados los agujeros negros microscópicos?
Emitirían luz que sería mucho más caliente que la luz que proviene de las estrellas o el Sol, porque su temperatura es muchos órdenes de magnitud mayor. Emitirían rayos gamma de alta energía y podrían emitir toda clase de partículas, como electrones y muones, que podrían ser detectados.

¿Podemos estar seguros de que un agujero negro creado en el LHC no se expanderá y tragará la Tierra?
Creo que la respuesta más honesta a la pregunta es sí. Los agujeros negros que podrían producirse en el LHC se deberían producir por cientos cada día debido a los energéticos rayos cósmicos que bombardean la Tierra. Cuando los rayos cósmicos colisionan con partículas, es el mismo tipo de colisión que ocurre en el LHC. Por lo que el hecho de que existamos aquí y estemos hablando de estas cosas nos dice que incluso si los agujeros negros se producen, parece ser seguro. Si los agujeros negros no se producen, o si decaen muy muy rápidamente debido a la radiación de Hawking o un mecanismo equivalente.

¿Qué es exactamente la radiación Hawking?
Stephen Hawking mostró en los años 1970 que los agujeros negros no son completamente negros. Tiene un pequeño tinte gris, por así decirlo. Esto significa que los agujeros negros no sólo degluten todo -o acretan, como se dice científicamente- sino que deben radiar algo de energía. Este prodces es conocido como radiación Hawking.
La intensidad de esa radiación es determinada por la temperatura del agujero negro. Cuando mayor sea el agujero, mayor será su radiación, igual a como una barra de metal caliente emite mucho mayor calor que uno frío. Ahora bien, la temperatura de un agujero negro es inversamente proporcional a su masa. Cuando más masivo es un agujero negro, más frío será. Así, los agujeros negros pequeños son muy calientes y emiten mucha radiación, mientras los grandes, astronómicos agujeros negros son extremadamente fríos y casi no emiten energía. Los agujeros negros que se encuentran en el univeso son tan fríos que le llevará mucho, mucho tiempo -para siempre- evaporarse, muchos órdenes de magnitud mayor que la edad del universo.
Por el contrario, los agujeros negros en el LHC vivirían sólo una fracción de un segundo antes de evaporarse. Esto no es suficientemente largo para que acreten nada antes de desaparecer y un estallido de radiación. Estos agujeros negros se evaporarían casi instantáneamente, sin moverse más del tamaño del núcleo atómico.

¿Es posible cuantificar la posibilidad de una castástrofe en el LHC?
La probabilidad nunca es igual a cero en la mecánica cuántica, pero tú no te preocupas si la probabilidad es muy pequeña. Hay una pequeña probabilidad de que todas las moléculas de aire en tu habitación se agrupen en una mitad del cuarto y tú no puedas respirar. Pero estamos hablando de manejo del riesgo aquí, y creo que las personas deberían preocuparse sobre probabilidades que fueran grandes.

¿Si se detectaran agujeros negros en el LHC, qué significaría para los físicos?
Ante todo, probablemente nos ayudaría a construir una teoría de gravedad cuántica, la única fuerza que no fue realmente explicada por la mecánica cuántica. Tenemos muy poco conocimiento sobre cómo es una teoría de gravedad cuántica y producir estos agujeros negros en el LHC sería estar tan cerca como puedes estar para acercarse a una respuesta a esta pregunta.

Declaración de seguridad
Un resumen del LHC Safety Assessment Group (LSAG), Grupo de Evaluación de Seguridad del LHC:
La seguridad del LHC
El Gran Colisionador de Hadrones puede alcanzar una energía que ningún otro acelerador de partículas ha alcanzado antes, pero la naturaleza produce a diario energías mayores en colisiones de rayos cósmicos. Las dudas acerca de la seguridad de lo que se puede crear en las colisiones de partículas a alta energía han sido tenidas en cuenta durante muchos años. A la luz de nuevos datos experimentales y del conocimiento teórico el grupo de consulta sobre seguridad del LHC (LSAG) ha actualizado el estudio del análisis hecho en 2003 por el grupo de seguridad del LHC, compuesto por científicos independientes. El grupo LSAG reafirma y extiende las conclusiones del estudio de 2003 afirmando que las colisiones del LHC no representan peligro alguno y que no hay razones para preocuparse. Todo lo que el LHC pueda hacer lo ha hecho ya la naturaleza muchas veces a lo largo de la vida media de la Tierra y de otros cuerpos celestes. El estudio preparado por el grupo LSAG ha sido revisado y aprobado por el comité de política científica del CERN, grupo de científicos externos que aconseja al órgano de gobierno del CERN, el Consejo del CERN. A continuación se resumen los argumentos principales que se exponen en el estudio realizado por el grupo LSAG. Para más detalles este informe se puede consultar directamente así como los artículos científicos a los que se refiere.
Rayos cósmicos
El LHC, como otros aceleradores de partículas, recrea el fenómeno natural de los rayos cósmicos en condiciones de laboratorio controladas, lo que permite ser estudiados en más detalle. Los rayos cósmicos son partículas producidas en el espacio sideral, siendo la energía de algunas de ellas mucho mayores que las que se producirán en el LHC. La energía y la frecuencia a la que llegan a la atmósfera de la Tierra se han medido en experimentos durante más de 70 años. Durante miles de millones de años la naturaleza ha generado sobre la Tierra tantas colisiones como un millón de experimentos equivalentes al LHC, y el planeta Tierra todavía existe.
Los astrónomos observan un gran número de cuerpos celestes en todo el universo, que están siendo atravesados constantemente por rayos cósmicos. El universo entero produce más de 10 millones de millones de experimentos como el LHC por segundo. La posibilidad de consecuencias peligrosas contradice lo que los astrónomos observan, las estrellas y las galaxias todavía existen.
La naturaleza forma agujeros negros cuando algunas estrellas, mucho mayores que el sol, colapsan sobre sí mismas al final de su vida. Concentran una gran cantidad de materia en un espacio muy pequeño. Las especulaciones sobre los agujeros negros microscópicos en el LHC se refieren a partículas producidas en las colisiones de pares de protones, cada uno de los cuales tiene una energía comparable a la de un mosquito volando. Los agujeros negros astronómicos son objetos mucho más pesados que cualquier cosa que se pudiera producir en el LHC. De acuerdo con las bien conocidas propiedades de la gravedad, descritas por la teoría de la relatividad de Einstein es imposible que agujeros negros microscópicos se puedan producir en el LHC. Existen, sin embargo, algunas teorías especulativas que predicen la producción de dichas partículas en el LHC. Estas teorías predicen que tales partículas se desintegrarían inmediatamente. Por lo tanto los agujeros negros no tendrían tiempo de absorber materia suficiente como para causar efectos macroscópicos. A pesar de que agujeros negros microscópicos estables no se esperan en teoría, el estudio de las consecuencias de su producción por rayos cósmicos demuestra que son inofensivos. Las colisiones en el LHC y las colisiones de rayos cósmicos con cuerpos celestes como la Tierra se diferencian en que las nuevas partículas producidas en las colisiones del LHC se mueven más despacio que las producidas por rayos cósmicos. Los agujeros negros estables podrían tener carga eléctrica o ser neutros. Si tuvieran carga eléctrica, interaccionarían con la materia ordinaria y se pararían cuando atraviesan la Tierra, se hayan producido en rayos cósmicos o en el LHC. El hecho de que la Tierra exista todavia, descarta la posibilidad de que los rayos cósmicos o el LHC puedan producir agujeros negros microscópicos cargados y peligrosos. Si los agujeros negros microscópicos estables no tuvieran carga eléctrica, su interacción con la Tierra sería muy débil. Aquéllos producidos por rayos cósmicos pasarían de forma inofensiva a través de la Tierra hacia el espacio, mientras que los producidos en el LHC se podrían quedar en la Tierra. Sin embargo, existen cuerpos celestes mucho más grandes y densos que la Tierra en el universo. Los agujeros negros producidos en colisiones de rayos cósmicos con otros cuerpos como estrellas de neutrinos o enanas blancas se pararían. La existencia de dichos cuerpos celestes densos en la actualidad, además de la existencia de la Tierra, elimina la posibilidad de que el LHC produzca agujeros negros peligrosos.
Strangelets
Strangelet es el término con el que se denomina a un hipotético trozo microscópico de “materia extraña” que contiene el mismo número de partículas, quarks, de tipo up, down y strange. De acuerdo con los estudios teóricos más recientes los strangelets se transformarían en materia ordinaria en una milésima parte de un millonésima parte de un segundo. Pero ¿podrían los strangelets fusionarse con la materia ordinaria y cambiarla por “materia extraña”?. La primera vez que se planteó esta cuestión fue en el año 2000 cuando comenzó a funcionar el Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) en Estados Unidos. Un estudio de esa época demostró que no existían razones para preocuparse, y el acelerador RHIC ha funcionado durante ocho años buscando strangelets sin haberlos encontrado. Durante algunos periodos el LHC funcionará con haces de núcleos pesados, como el RHIC. Los haces del LHC tendrán una energía mayor que el RHIC, lo que hace todavía menos probable que pudieran formarse strangelets. Es difícil que la “materia extraña” pueda agruparse en las altas temperaturas producidas en dichos colisionadores, de la misma forma que el hielo no se forma en agua caliente. Además los constituyentes estarán más diluidos en el LHC que en el RHIC, lo que hace más difícil que la “materia extraña” pueda agruparse. La producción de strangelets en el LHC es menos probable que el RHIC, y la experiencia en este acelerador ha validado el argumento de que no se pueden producir strangelets.
Burbujas de vacío
Existen especulaciones sobre que el universo no se encuentra en su configuración más estable, y que las perturbaciones causadas por el LHC podrían llevarlo a un estado más estable, llamado burbuja de vacío, en el que no podríamos existir. Si el LHC pudiera hacer esto, también podrían hacerlo las colisiones de rayos cósmicos. Puesto que las burbujas de vacío no se han producido nunca en el universo visible, no se podrán producir en el LHC.
Monopolos magnéticos
Los monopolos magnéticos son partículas hipotéticas con una única carga magnética, bien un polo norte o un polo sur. Algunas teorías especulativas sugieren que, si existen, los monopolos magnéticos podrían producir la desintegración del protón. Estas teorías también predicen que dichos monopolos serían demasiados pesados como para que se pudieran producir en el LHC. Por otra parte, si los monopolos magnéticos fueran lo suficientemente ligeros como para producirse en el LHC, los rayos cósmicos que golpean la atmósfera de la Tierra los hubieran producido ya, y la Tierra los habría parado y atrapado. El hecho de que la Tierra y otros cuerpos celestes sigan existiendo elimina la posibilidad de que los peligrosos monopolos magnéticos que se comerían a los protones fueran lo suficientemente ligeros como para producirlos en el LHC.

LHC Concerns
Exite un grupo que discute, en un foro, sus preocupaciones sobre el funcionamiento del LHC:LHC Concerns


Fuentes y links relacionados

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Discover:The Extremely Long Odds Against the Destruction of Earth

Astroseti:El gran colisionador de hadrones (LHC) (I)
Es una serie de 11 artículos, muy recomendables de leer.

¿Qué podemos esperar del LHC?

Stephen Hawking y los agujeros negros

Sobre las imágenes

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Crédito:CERN

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Astronomía LHC Ciencia

La Vía Láctea como un jardín

Tiempo estimado de lectura: 1 min. 51 seg.

En Hawaii hay un jardín que imita la forma de nuestra Galaxia. Hasta ahí, parece sólo una de las tantas curiosidades que el ser humano es capaz de realizar. Sin embargo, este Jardín de la Vía Láctea, es un verdadero paseo de ciencia, de 30 metros, diseñado con datos astronómicos reales y concebido por el artista Jon Lomberg, quien fuera colaborador de Carl Sagan en la serie Cosmos.


"La galaxia siempre me fascinó. Uno de los mayores errores del público es sobre qué es la galaxia. La gente no comprende su escala. Suelen confundir galaxia con sistema solar. Yo quería tener una forma de ayudar a las personas a ver y entender la Vía Láctea en una escala que puedan relacionar", dice Jon Lomberg.



El artista cita dos razones para usar un jardín para mostrar nuestra galaxia. Una involucra el tener una estructura que las personas puedan atravesar para estar físicamente presente en ella. La otra viene de ver un paralelismo entre la vida de las plantas y los objetos celestes, que se retrotrae a sus trabajos anteriores que combinaron motivos biológicos y astrónomicos, incluyendo el famoso "diente de león" o "Panadero" como le solíamos decir de chicos (en Argentina), en forma de Nave de la Imaginación que usaba Sagan para viajar a través del universo en la serie Cosmos.

En Galaxy Garden, el jardín está hecho a escala. Nuestra galaxia es de 100.000 años luz de diámetro y el jardín de de 100 pies (unos 30 metros), por lo tanto la escala es 1000 años luz por pies. Hay varios tipos de plantas allí sembradas y cada una responde a un tipo de objeto celeste. Hay algunos discos, amarillos y negros, para indicar varias características, como los brazos espirales y algunas nebulosas.



Lomberg pensó originalmente en representar algunas de las 400 mil millones de estrellas de la Vía Láctea con alguna clase de flores pequeñas, pero pronto se dio cuenta que sería imposible. En cambio, usaron la planta crotón polvo de oro, que tienen sus hojas verdes salpicadas de manchitas amarillas lo que permite presentar cada hoja como un campo de estrellas. La planta parece haber sido elegida, además, por su longevidad, ausencia de espinas y alta tolerancia a la luz solar.



El centro de la galaxia aloja, según piensan los astrónomos, un agujero negro. En este jardín está representado por una fuente especialmente diseñada. En foto se observa la fuente con su disco de acreción (o disco de acrecimiento), su horizonte de eventos, su jet de materia y su pozo gravitacional.



El jardín está abierto al público para su visita guiada.

La galaxia en peligro
Lomberg está necesitando ayuda para controlar a los insectos que habitan el jardín. Claro que para ayudar, uno tendría que vivir en Kona, Hawaii!!





Fuentes y links relacionados

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The Milky Way as a Garden

The Milky Way is Under Attack!

Galaxy Garden

Sobre las imágenes

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Las imágenes son de Galaxy Garden: Jon Lomberg

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Astronomía Galaxias Ciencia

Larga muestra de galaxias muy distantes

Tiempo estimado de lectura: 3 min. 13 seg.

Nuevas observaciones del Telescopio Espacial Hubble de seis espectaculares cúmulos galácticos actuando como lentes gravitacionales permiten hallar la muestra más grande de galaxias muy distantes vistas a la fecha: diez prometedoras candidatas que se piensa que yacen a una distancia de 13 mil millones de años luz!!!


Al usar la ampliación gravitacional que proporcionan seis masivos cúmulos de galaxias, Hubble proveyó a las científicos con la muestra más grande de galaxias muy distantes vistas hasta hoy.
Algunas de los objetos amplificados son más débiles que los más difusos vistos por el legendario Campo Ultra Profundo del Hubble (Hubble Ultra Deep Field), que es usualmente considerado la imagen más profunda del Universo.

Al combinar observaciones visibles y del cercano infrarrojo con la Cámara Avanzada para Sondeos (ACS) y la cámara del cercano infrarrojo (NICMOS), los científicos buscaron por galaxias que son sólo visibles en luz del infrarrojo cercano. Descubrieron 10 candidatas con un corrimiento al rojo de 7.5, lo que significa que la luz recolectada fue emitida por las estrellas cuando el Universo era aún muy joven, tan sólo 700 millones de años de edad.

"Estas candidatas podrían explicar uno de los mayores problemas de la astronomía actual. Sabemos que el Universo fue reionizado en los primeros 600 millones de años luego del Big Bang, pero no sabemos si la energía provino de un número menor de grandes galaxias o una mayor población de pequeñas", dice Johan Richard, del Caltech. El relativamente alto número de galaxias con corrimiento al rojo de 7.5, según afirma esta investigación, sugiere que la mayoría de la energía de reionización fue producida por tenues y abundantes galaxias en vez de unas pocas grandes.


La imagen cental muestra Abell 2218, un rico cúmulo de galaxias compuesto de miles de galaxias individuales. Yace a 2.1 mil millones de años luz de la Tierra (Corrimiento al rojo 0.17) en la constelación Draco. Al ser usado como lente gravitacional, permitió espiar el Universo profundo, magnificando las galaxias más lejanas y distorcionándolas en arcos.
Varios arcos en la imagen pueden ser estudiados en detalle. Las imágenes a la izquierda muestran la vista de una galaxia con un corrimiento al rojo aproximado de 7.5 con la ayuda de los lentes gravitacionales. La galaxia no puede ser vista en la imagen superior, que fue tomada en el rango visual por la ACS. En la imagen del medio, tomada en el cercano infrarrojo por ACS, la galaxia se vuelve apenas visible en la región marcada con un círculo. Finalmente la galaxia se vuelve totalmente visible en la imagen inferior, tomada por NICMOs en el infrarrojo.
La galaxia es visible en la región del cercano infrarrojo del espectro electromagnético en vez de en la parte visible porque durante 13 mil millones de años que la luz tardó en viajar a la Tierra, el Universo se expandió lo suficiente para ensanchar la longitud de onda del visible al cercano infrarrojo.

"El desafío para los astrónomos es que las galaxias más allá de 13 millones de años luz (un corrimiento al rojo mayor que 7) son excesivamente difusas y son sólo visibles en el infrarrojo cercano - justo en el límite de lo que Hubble puede observar", explicó Jean-Paul Kneib del Laboratorio de astrofísica de Marsella. Este nuevo resultado fue sólo posible con la asistencia cósmica de los lentes gravitacionales que magnificaron la luz de galaxias distantes lo suficiente para que Hubble las detecte. Una firme confirmación de su distancia está más allá de las capacidades del telescopio de 10m Keck y debe esperar poderosos telescopios futuros.

Confirmados en 1979, los lentes gravitacionales fueron predichos por Albert Einstein en su Teoría General de la Relatividad. De acuerdo a la teoría, la curvatura de la luz se debe a la presencia de materia en el Universo que causa que la fábrica del espacio-tiempo se combe y curve.

Los lentes gravitacionales son el resultado de esta curvatura del espacio-tiempo y se detectan principalmente alrededor de cúmulos de galaxias muy masivos. Debido al efecto gravitacional de la materia observable del cúmulo y la oculta materia oscura, la luz es curvada alrededor del cúmulo. Esta curvatura de la luz permite a los cúmulos en ciertos lugares actuar como un telescopio natural que impulsa la luz de los difusos objetos más lejanos. Son la gran lupa del cosmos.

Cuando los telescopios de suelo fallan en detectar objetos tan difusos y distantes debido a los efectos de la atmósfera de la Tierra, la combinación del uso del Telescopio Espacial Hubble y la magnificación gravitacional de estos lentes provee a los astrónomos de un panorama de estos elusivos objetos.

Esta técnica se ha usado numerosas veces por Hubble y ayudó a los astrónomos a encontrar y estudiar muchas de las más distantes galaxias conocidas. Por ejemplo, cuando reportamos el descubrimiento de 67 galaxias con lentes gravitacionales.





Fuentes y links relacionados

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SpaceTelescope:Lenses galore - Hubble finds large sample of very distant galaxies

Hubble y Spitzer encuentran diminutas galaxias en el Universo distante

Astroenlazador:Mirando hacia el pasado más remoto: Campo Ultraprofundo del Hubble


Sobre las imágenes

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Crédito:NASA, ESA and Johan Richard (Caltech, USA)
Davide de Martin & James Long (ESA/Hubble)

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Astronomía Galaxias Astronomia

Una supernova no tan normal

Tiempo estimado de lectura: 3 min. 28 seg.

Un equipo de astrónomos europeos piensan que una reciente supernova podría no ser tan normal como se pensaba. En cambio, la estrella que explotó habría colapsado en un agujero negro, produciendo un jet, típico de eventos mucho más violentos, los estallidos de rayos gamma. El objeto, SN 2008D, sería así, una de las explosiones más débiles en producir jets de rápido movimiento. La investigación, sin embargo, apunta a interpretaciones diferentes de otras anteriores.


Estos resultados, basados parcialmente en observaciones hechas con el Very Large Telescope de ESO, aparecen en la edición online de Science Express del 24 de julio.

Las estrellas que al nacer fueron más de ocho veces tan masivas como el Sol, finalizan sus relativamente cortas vidas en un cataclismo cósmico que forma los objetos más densos que existen: estrellas de neutrones y agujeros negros. Al explotar, algunas de las estrellas más masivas emiten un corto llanto de agonía en la forma de un estallido de rayos gamma (Gamma Ray Burst o GRB).

El 9 de enero de 2008, el satélite Swift descubrió por casualidad un largo estallido de rayos-X de 5 minutos en la galaxia espiral NGC 2770, localizada a 90 millones de años luz hacia la constelación Lynx. El satélite estaba estudiando una supernova (SN 2007uy) que explotó el año anterior en la misma galaxia, pero el estallido venía de otra supernova:SN 2008D, tal como contáramos en
"El grito de una supernova"



Investigadores en el Instituto Nacional de Astrofísica Italiano (INAF), el Instituto Max-Plank (MPA), la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Sur (ESO) y de otras instituciones observaron la supernova a grandes longitudes. El equipo es liderado por Paolo Mazzali del Observatorio Padova de INAF y MPA.

"Lo que hace este evento muy interesante es que la señal de rayos-X era muy débil y 'suave' (los astrónomos clasifican los rayos-X como suaves cuando la cantidad relativa de rayos-X de gran energía es menor que las de los de menor energía), muy diferente de un estallido de rayos gamma y más en línea con lo que se espera de una supernova normal", explica Mazzali.

Luego del descubrimiento, el equipo observó rápidamente la supernova del Observatorio Asiago en el norte de Italia y estableció que se trata de una supernova Tipo Ic.

"Estas son supernovas producidas por estrellas que han perdido sus capas exteriores ricas en hidrógeno y helio antes de explotar, y son el único tipo de supernova que son asociadas con (largos) estallidos de rayos gamma. El objeto, así, se convierte en mucho más interesante", dice Mazzali.

Anteriormente, este año, un equipo independiente de astrónomos reportó en la revista Nature que SN 2008D es una supernova bastante normal. El hecho de que se detectaran rayos-X, decían, fue porque por primera vez los astrónomos tenían suerte de captar la estrella en el acto de explotar.

Mazzali y su equipo piensan diferente. "Nuestras observaciones y modelos muestran que es un evento bastante inusual, para ser mejor entendido en términos de un objeto que yace en el límite entre una supernova normal y estallidos de rayos gamma".

El equipo estableció una campaña observacional para monitorear la evolución de la supernova usando varios telescopios y recolectando una gran cantidad de datos. El comportamiento anterior de la supernova indicaba que era un evento altamente energético, aunque no tan poderoso como un estallido de rayos gamma. Luego de algunos días, sin embargo, el espectro de la supernova comenzó a cambiar. En particular aparecieron líneas de helio, mostrando que la estrella progenitora no fue pelada tan profundamente como las supernovas asociadas con los GRBs.

Con los años, Mazzali y su grupo desarrolló modelos teóricos para analizar las propiedades de supernovas. Cuando los aplicaron a SN 2008D, sus modelos indicaron que la estrella progenitora era, al nacer, 30 veces más masivas que el Sol, pero que perdió tanta masa al momento de la explosión que la estrella tenía entre 8 y 10 masas solares. El resultado probable para el colapso de una estrella así masiva es un agujero negro.

"Dado que las masas y energías involucradas son menores que en cada GRB conocido relacionado con supernovas, pensamos que el colapso de la estrella dió lugar a un débil jet y la presencia de la capa de helio hizo más difícil al jet permanecer colimado [luz cuyos rayos son paralelos entre sí], por lo que al emerger de la superficie estelar la señal era débil", dice Massimo Della Valle, co-autor.

"El escenario que proponemos implica que la actividad motora interna del tipo estallido de rayos gamma existe en todas las supernovas que forman un agujero negro", agrega Stefano Valenti.

"Mientras nuestros instrumentos de rayos-x y rayos gamma se hacen más avanzados, estamos develando lentamente las muy diversas propiedades de las explosiones estelares", comenta Guido Chincarini, co-autor e investigador principal de la investigación italiana en estallidos GRB. "Los brillantes estallidos de rayos gamma fueron lo más fácil de descubrir y ahora estamos viendo variaciones en el tema que enlazan estos eventos especiales con otros más normales".

Estos son, sin embargo, descubrimientos muy importantes, ya que continúan pintando el cuadro de cómo las estrellas masivas terminan sus vidas, produciendo objetos densos e inyectando nuevos elementos químicos en el gas del que se formarán nuevas estrellas.






Fuentes y links relacionados

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ESO:THE QUIET EXPLOSION

The Metamorphosis of Supernova SN 2008D/XRF 080109: A Link Between Supernovae and GRBs/Hypernovae
Science Express 24 de julio
DOI:10.1126/science.1158088


Sobre las imágenes

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Crédito:ESO PR Photo 23b/08
NGC 2770, SN 2007uy y SN 2008D

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Astronomía Supernovas Ciencia

Filtros polarizados para estudiar cuasares

Tiempo estimado de lectura: 2 min. 10 seg.

Por primera vez, un equipo internacional de investigadores encontró una forma de ver discos de acreción alrededor de agujeros negros.
Un agujero negro y su brillante disco de acreción forman un cuásar, la poderosa fuente de luz en el centro de algunas galaxias. Usando un filtro polarizado, el equipo aisló la luz emitida por el disco de acreción de la luz producida por otra materia en la vecindad del agujero negro.


De acuerdo a Robert Antonucci, el proceso físico que los astrónomos encuentran más atractiva para explicar la fuente de energía de los cuásares involucra materia cayendo hacia un agujero negro supermasivo, espiralando en un disco al acercarse al horizonte de eventos, la superficie que marca el límite de los agujeros negros. En el proceso, la fricción causa que la materia se caliente y produzca luz en todas las longitudes de onda del espectro, incluyendo infrarroja, visible y ultravioleta. Finalmente, la materia cae al agujero negro, aumentando la masa de éste.

"Si es cierto, podemos predecir de las leyes de la física cómo debería ser el espectro electromagnético de un cuásar", dice Antonucci. Pero probar esta predicción ha sido imposible hasta ahora porque los astrónomos no han sido capaces de distinguir entre la luz emanada del disco de acreción y las nubes de gas ionizado en el área del agujero negro.

Al agregar un filtro polarizado al Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT) en Mauna Kea, Hawaii, el equipo liderado por Makoto Kishimoto, astrónomo del Instituto Max-Plank en Alemania pudo eliminar la luz indeseada y medir el espectro del disco de acreción. Al hacerlo, demostraron que el espectro concuerda con lo previamente predicho. Los investigadores usaron además los datos recogidos del analizador de polarización del Very Large Telescope en Chile.


El esquema muestra cómo funciona la observación de polarización. El objeto arriba a la izquierda es uno de los cuásares observados. Se piensa que la luz se origina de un disco de acreción alrededor de un agujero negro con una fuerte contaminación de nubes de gas y polvo, como se muestra en el panel superior derecho. Al poner un filtro de polarización, estas nubes se suprimen de la vista, ya que su luz no está polarizada, permitiendo observar sólo la luz que sí lo está.

Lo que hace posible que el filtro funcione es que la luz directa no está polarizada - es decir, que no tiene preferencia en cuanto a alineamiento direccional de su campo eléctrico. El disco de acreción emana luz directa, así como las partículas de polvo y el gas ionizado. Sin embargo, una pequeña cantidad de luz del disco de acreción, que es la luz que los investigadores quieren estudiar, refleja el gas localizado muy cerca del agujero negro. Esta luz está polarizada.

Esto es posible gracias al instrumento IRPOL (polarímetro infrarrojo) construido por la Universidad Hertfordshire, en el UKIRT.

"Estudiar el espectro de un objeto como un cuásar provee a los astrónomos con una increíble cantidad de información valiosa acerca de sus propiedades y procesos. Nuestro entendimiento de los procesos físicos en el disco es todavía pobre, pero ahora al menos estamos confiados en el panorama general", añadió Antonucci.

El hallazgo es publicado en la edición del 24 de julio de Nature.



Fuentes y links relacionados

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Polarizing filter allows astronomers to see disks surrounding black holes

New "Sunglasses" Help Astronomers See Light Near Black Holes

Infrared Sunglasses See Black Hole Disks

The characteristic blue spectra of accretion disks in quasars as uncovered in the infrared
Makoto Kishimoto et al.
Nature 454, 492-494 (24 July 2008)
DOI:10.1038/nature07114


Sobre las imágenes

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Esquema:M. Kishimoto y Schartmann

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Astronomía Agujeros Negros Ciencia