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Tormenta de rayos gamma en el agujero negro

Los telescopios MAGIC, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, han registrado las llamaradas de rayos gamma más rápidas vistas hasta la fecha, producidas en las cercanías de un agujero negro supermasivo. Los científicos explican este fenómeno mediante un mecanismo similar al que produce los relámpagos en una tormenta. Este resultado, con una importante participación española, aparece publicado hoy en la revista Science.

En la noche del 12 al 13 de Noviembre de 2012 los telescopios MAGIC de rayos gamma, en el Observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), se encontraban observando el cúmulo de galaxias de Perseo (situado a una distancia de unos 260 millones de años-luz), cuando detectaron este fenómeno insólito proveniente de una de las galaxias del cúmulo, conocida como IC310. Al igual que muchas otras galaxias, IC310 alberga en su centro un agujero negro supermasivo (varios cientos de millones de veces más pesado que el Sol) el cual, de forma esporádica, produce intensas llamaradas de rayos gamma. Lo que sorprendió a los científicos en esta ocasión fue la extrema brevedad de dichas llamaradas, con una duración de tan solo unos pocos minutos.

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Campos magnéticos que rejuvenecen estrellas

La revista Nature publica un artículo que aclara la debatida relación entre la temperatura y la edad de las enanas blancas magnéticas

Simulación de la distribución del campo magnético (representado por líneas de diferente longitud según la intensidad del campo) en una enana blanca fría. La zona oscura corresponde a una región más fría donde el campo magnético intenso ha inhibido el mecanismo de transporte de energía por convección. Crédito: G. Pérez, IAC (SMM). Nature, 19 October 2014.

Simulación de la distribución del campo magnético (representado por líneas de diferente longitud según la intensidad del campo) en una enana blanca fría. La zona oscura corresponde a una región más fría donde el campo magnético intenso ha inhibido el mecanismo de transporte de energía por convección. Crédito: G. Pérez, IAC (SMM). Nature, 19 October 2014.

Una enana blanca es un remanente estelar, la fase final a la que llegan la mayor parte de las estrellas una vez han agotado su combustible nuclear. De hecho, más del 90% de las estrellas que conocemos, incluido el Sol, atravesarán esta etapa hacia el final de sus vidas. Las enanas blancas son estrellas muy densas y calientes al formarse, que van enfriándose lentamente hasta que su temperatura se iguala a la de su entorno. Se espera que el campo magnético que poseen vaya decayendo con el tiempo y, sin embargo, las observaciones muestran que las enanas blancas aisladas y frías – y, por tanto, las que se supone son más viejas– muestran con mayor frecuencia campos más intensos, hecho que ha mantenido intrigados a los astrónomos hasta ahora. Se sabe, además, que algunas enanas blancas con campos magnéticos intensos varían de brillo al rotar, lo que se ha intentado explicar suponiendo distintos mecanismos físicos, entre ellos la existencia de manchas, similares a las manchas solares, en la superficie de este tipo de estrellas.

En un artículo que acaba de publicar la revista Nature, firmado entre otros por la investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL) Cristina Zurita, se da una explicación a este fenómeno: la presencia de campos magnéticos intensos puede hacer que la enana blanca parezca más fría, de modo que su temperatura no se relaciona con su edad de la manera que se pensaba hasta ahora.

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Investigadores del IAC explican el “exceso” de rubidio observado en estrellas moribundas

Un nuevo modelo de atmósfera estelar, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics Letters, pone fin al aparente desacuerdo entre teoría y observación sobre la producción de este exótico elemento radiactivo
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En la imagen se muestra el espectro de una estrella AGB masiva (puntos blancos) junto con las predicciones de los nuevos modelos de atmósfera (línea amarilla) y de los modelos anteriores sin envoltura (línea azul). El Rubidio es detectado como una línea de absorción muy intensa a una longitud de onda de 7.800 angstroms. Todo esto superpuesto a una impresión artística de una estrella AGB.Créditos: Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias (Servicio Multimedia)

Las estrellas de masa intermedia, en sus últimas fases de evolución, producen una gran cantidad de elementos pesados (ricos en neutrones) – algunos de ellos isótopos radiactivos -, como el rubidio, el tecnecio, el circonio, el ytrio, el lantano o el neodimio. Estos elementos son expulsados hacia la superficie de la estrella y, posteriormente, liberados al medio interestelar. Tras varios estudios sobre la composición química de estas estrellas moribundas, denominadas “estrellas AGB”, un equipo internacional de astrónomos, liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), acaba de publicar un nuevo modelo teórico que explica la sobreabundancia de rubidio observada en las más masivas de este tipo. El nuevo modelo incluye los efectos de la envoltura de gas y polvo que rodea a estas estrellas viejas y que no habían sido considerados en modelos teóricos anteriores.

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Los telescopios espaciales Hubble y Spitzer “espían” a una de las galaxias más jóvenes del Universo

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias y de la Universidad de La Laguna lideran el equipo internacional que ha analizado las imágenes

magen profunda del cúmulo de galaxias Abell 2744 obtenida con el telescopio espacial Hubble. El recuadro muestra la región alrededor de la galaxia Abell2744_Y1, una de las galaxias más jóvenes del Universo. Crédito: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI); Nicolas Laporte et al. (IAC).

magen profunda del cúmulo de galaxias Abell 2744 obtenida con el telescopio espacial Hubble. El recuadro muestra la región alrededor de la galaxia Abell2744_Y1, una de las galaxias más jóvenes del Universo. Crédito: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI); Nicolas Laporte et al. (IAC).

Un equipo internacional liderado por astrónomos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL) acaba de completar el primer análisis de las observaciones del cúmulo de galaxias Abell 2744, realizadas coordinadamente con los telescopios espaciales Hubble y Spitzer. Como resultado, estos investigadores han descubierto una de las galaxias más distantes conocidas hasta la fecha, demostrando así el potencial del proyecto “HST Frontier Fields” (Campos Frontera del Hubble). Este trabajo será publicado por la revista científica Astronomy & Astrophysics Letters.

En este análisis también han participado investigadores de dos centros franceses (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie de Toulouse y Centre de Recherche Astrophysique de Lyon), dos suizos (Universidad de Ginebra y École Polytechnique Federal de Lausanne) y la Universidad de Arizona, en EEUU.

Gracias a la gran calidad de los datos de las imágenes del Hubble, en el rango visible e infrarrojo cercano del espectro, y del Spitzer, en el infrarrojo, los astrofísicos han determinado las propiedades de esta joven galaxia con una precisión mayor que en estudios previos de otras muestras similares. Llamada “Abell2744_Y1”, es unas 30 veces más pequeña que la nuestra, la Vía Láctea, pero está formando nuevas estrellas a un ritmo, al memos, 10 veces mayor. Desde la Tierra, vemos cómo fue esta galaxia 650 millones de años después del Big Bang. Su luz ha viajado por el Universo unos 13.000 millones de años, siendo una de las galaxias más brillantes descubiertas en esas épocas cósmicas tan jóvenes. En Astrofísica, cuanto más lejos se encuentra un objeto, más ha tardado su luz en llegarnos y, por tanto, más joven lo estamos viendo. De ahí que el estudio de Abell2744_Y1 añada nueva información sobre la densidad y las propiedades de las galaxias en el universo temprano.

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Investigadores españoles descubren el primer agujero negro orbitando una estrella ‘peonza’

La teoría predecía su existencia, pero nadie había podido encontrarlos hasta ahora. Utilizando los telescopios Liverpool y Mercator, del Observatorio del Roque de los Muchachos (isla de La Palma, Canarias), un equipo de investigadores de distintos centros españoles ha localizado el primer sistema binario conocido formado por un agujero negro y una estrella “peonza” o de tipo Be. La revista Nature ha publicado este descubrimiento científico.

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Las estrellas Be son relativamente abundantes en el Universo. Sólo en nuestra galaxia se conocen más de 80 formando sistemas binarios junto a estrellas de neutrones. “Su particularidad es su elevada fuerza centrífuga, giran sobre sí mismas a una velocidad muy alta, cercana a su límite de rotura, como si fuesen peonzas cósmicas”, explica Jorge Casares, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y Universidad de La Laguna (ULL), uno de los descubridores y experto en agujeros negros de masa estelar (obtuvo la primera prueba sólida de su existencia en 1992). Es el caso de esta estrella, conocida como MWC 656, que se encuentra en la constelación de Lacerta (el Lagarto) a 8.500 años luz de la Tierra y cuya superficie gira a más de un millón de kilómetros por hora.

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Astrofísicos del IAC descubren una galaxia “reliquia” detenida en el tiempo

La galaxia cercana NGC1277 se formó en los albores del cosmos y ha permanecido inalterada desde entonces, por lo que constituye una ventana única al universo primitivo

La galaxia NGC 1277 en el cúmulo de Perseo. Créditos: Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

La galaxia NGC 1277 en el cúmulo de Perseo. Créditos: Sloan Digital Sky Survey (SDSS).

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Los astrónomos hallan que el número de estrellas nuevas que se formaban en las galaxias masivas en ese momento lejano era muy alto, mil veces mayor que el número de estrellas que ‘nacen’ ahora en la Vía Láctea.

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han descubierto que la  galaxia cercana NGC1277, situada en el cúmulo de galaxias de Perseo, se encuentra exactamente igual que cuando el universo tenía solo dos mil millones de años, el 15% de su edad actual. Por motivos desconocidos, esta galaxia reliquia se quedó aislada en ese momento de su entorno y ha permanecido inalterada hasta hoy, detenida en el tiempo, lo que ofrece la posibilidad única de asomarse al universo tal y como era en esa etapa temprana.

“Por alguna razón que desconocemos, las fuentes tradicionales de gas y estrellas  que suelen tener el resto de galaxias se cortaron en el caso de esta galaxia reliquia. Así, este objeto se quedó sin el flujo de nuevo material que forma las estrellas y ha permanecido como congelada en el tiempo”, señala el autor principal del trabajo y astrofísico del IAC,  Ignacio Trujillo.

El descubrimiento, que se publicará en Astrophysical Journal Letters y que se encuentra ya accesible en el repositorio arxiv.org, abre una ventana para estudiar las propiedades del universo primitivo con un detalle sin precedente: los procesos físico-químicos, las estructuras y la dinámica que dieron lugar a las primeras galaxias y agrupaciones de estrellas.

“Al descubrir una galaxia que apenas ha tenido contacto con el resto, y al estar tan cerca de nosotros, con nuestros telescopios actuales podemos estudiar sus propiedades morfológicas, su dinámica y sus poblaciones estelares, con una precisión que resultaría imposible si quisiéramos estudiar el mismo objeto de manera directa tal y como era en el universo primitivo. En ese caso, al encontrarse tan lejos de nosotros apenas nos llegaría luz de él”, explica el investigador.

El estudio combina datos tomados con el telescopio espacial Hubble y de espectroscopia profunda obtenida con el  telescopio William Herschel, en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma. A partir de esta información, los investigadores han concluido que el objeto analizado es muy viejo, rico en metales y que se formó en solo unos pocos millones de años. Esto supone que la cantidad de nuevas estrellas que se originaban en las etapas iniciales de esta galaxia era muy alta, de unas mil masas solares al año.

Según Trujillo, “los datos obtenidos constituyen indicios de que las estrellas se formaron mucho más rápidamente en las galaxias masivas de lo que pensábamos. Si nuestras medidas son correctas, las tasas de formación estelar en el universo primitivo eran mil veces más grandes que las de nuestra propia galaxia en la actualidad, donde se forma aproximadamente un sol cada año”.

Un objeto con una dinámica extraordinaria

La dinámica de esta galaxia, que posee un agujero ultramasivo en su centro, es también extraordinaria. Por un lado, en su parte central las estrellas se mueven de manera caótica con velocidades que superan los 400 kilómetros por segundo, lo que supone la vertiginosa cifra de casi un millón y medio de kilómetros por hora (un cohete a esa velocidad tardaría solo 15 minutos en llegar a la Luna). Mientras, en su parte externa el movimiento parece más organizado y sus estrellas rotan con velocidades de 300 kilómetros por segundo. “Normalmente las estrellas de las galaxias no presentan estos dos tipos de movimientos estelares a la vez con tanta intensidad”, aclara Trujillo.

El hallazgo plantea respuestas y nuevas preguntas hasta ahora inimaginables. Para el astrofísico del IAC, “esto solo acaba de empezar. Ya estamos trabajando en un análisis más detallado con telescopios más grandes que los usados en esta ocasión, como el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos, y que con sus 10,4 metros de diámetro es el mayor del mundo, y el GEMINI-North, de 8,1 metros de diámetro, situado en Hawaii”.

http://www.iac.es/

Para más información y entrevistas: Ignacio Trujillo. IAC. trujillo@iac.es 34-922-605316.

Página personal: http://www.iac.es/galeria/itc/index.html

Espectros de meteoritos para estudiar la superficie de asteroides primitivos

Un equipo internacional liderado por investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha obtenido espectros de reflectancia de un grupo de meteoritos, llamados condritas carbonáceas, que resultan de utilidad para caracterizar la superficie de asteroides primitivos. El estudio, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y resultado de más de dos años de investigaciones, aporta datos sobre cómo muestrear materiales prístinos del Sistema Solar en futuras misiones de exploración de pequeños asteroides.

Un espectro de reflectancia es un gráfico de la capacidad reflectiva de una superficie para las distintas longitudes de onda o colores del espectro electromagnético. Por tanto, proporciona información sobre la capacidad reflectiva de estos materiales frente a la luz que reciben del Sol. En el caso de los grupos de meteoritos primitivos analizados, los espectros ayudan a caracterizar los asteroides de los que provienen, ricos en agua y materia orgánica.

Entre las condritas carbonáceas estudiadas en este trabajo destacan algunas históricas (Allende, Cold Bokkeveld, Murchison, Orgueil y Tagish Lake), así como raros ejemplares recuperados en la Antártida, proporcionados por el Johnson Space Center de la NASA.

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Cóndrulos del meteorito Graves Nunataks (GRA) 95229 vistos bajo el microscopio de luz transmitida./JOSEP MARIA TRIGO

“Son una clase de meteoritos íntimamente asociada con asteroides, y posiblemente cometas, formados hace unos 4.565 millones de años en las regiones más externas del Sistema Solar. En su composición no sólo encontramos diminutos agregados rocosos, sino también materia orgánica y agua, que hacen que sean los materiales con composición más cercana a la de nuestro Sol. Podríamos considerarlos auténticas piedras Rosetta para la ciencia, ya que han preservado en su interior los primeros componentes del Sistema Solar”, explica el investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Josep Maria Trigo,

Los espectros, obtenidos por los científicos en el Centro de Investigación en Nanoingeniería de la Universidad Politécnica de Cataluña, abarcan longitudes de onda comprendidas entre las 0,2 y las 20 micras y revelan bandas de absorción de agua, minerales hidratados y compuestos orgánicos. “Hemos empleado dos espectrómetros que permiten medir de manera precisa la reflectividad de estos materiales en un amplio rango espectral”, señala el investigador de la Universidad Politécnica de Cataluña Jordi Llorca.

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