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Una estrella en formación iluminada por sus “vecinas”

La imagen que vemos sobre estas líneas ha sido elegida ‘imagen del mes’ por el Hubble Heritage Project e ‘imagen de la semana’ por la ESA (Agencia Espacial Europea). En ella, vislumbramos la protoestrella llamada IRAS 20324+4057, una estrella muy joven situada a 4.500 años luz de distancia, en la constelación Cygnus (del Cisne).

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Este objeto fue descubierto por el telescopio Isaac Newton (INT), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), y ahora la Advanced Camera for Surveys del telescopio espacial Hubble ha obtenido imágenes en alta resolución. El INT lleva diez años cartografiando con un detalle y profundidad sin precedente el plano de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, como parte del proyecto IPHAS (Photometric H-Alpha Survey).

La estrella en formación puede verse en este momento con detalle porque está siendo iluminada desde fuera por la luz de decenas de estrellas cercanas y muy calientes (de hasta 50.000 grados Kelvin) de la asociación Cygnus OB2, a unos 15 años luz de IRAS 20324+4057.

¿Cómo será la futura estrella? ¿Como el Sol? ¿Más o menos masiva? No se sabe. Al estar situados en un entorno tan hostil, estos objetos denominados eggs (siglas en inglés de evaporating gaseous globules) tienen una difícil ‘infancia’. Por un lado, la gravedad les obliga a incorporar material de los alrededores acrecentando su masa, pero, por otro, la intensa radiación ultravioleta y los vientos de las estrellas OB los erosionan, arrancando material y disminuyendo su masa. El balance entre estos dos procesos es el que determinará la masa final de la estrella.

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Una estrella en formación iluminada por sus “vecinas”

La imagen que vemos sobre estas líneas ha sido elegida ‘imagen del mes’ por el Hubble Heritage Project e ‘imagen de la semana’ por la ESA (Agencia Espacial Europea). En ella, vislumbramos la protoestrella llamada IRAS 20324+4057, una estrella muy joven situada a 4.500 años luz de distancia, en la constelación Cygnus (del Cisne).

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Este objeto fue descubierto por el telescopio Isaac Newton (INT), situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), y ahora la Advanced Camera for Surveys del telescopio espacial Hubble ha obtenido imágenes en alta resolución. El INT lleva diez años cartografiando con un detalle y profundidad sin precedente el plano de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, como parte del proyecto IPHAS (Photometric H-Alpha Survey).

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Se publican los datos para elaborar el primer mapa de la Vía Láctea oculta

La colaboración internacional SDSS-III, en la que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), publica las observaciones de 60.000 estrellas de nuestra galaxia

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La tecnología desarrollada en el proyecto ha permitido llegar a las partes de la Vía Láctea ocultas por el polvo interestelar

El grupo de astrónomos que integra la colaboración internacional Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), en la que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), acaba de publicar las características desconocidas hasta ahora de 60.000 estrellas de nuestra galaxia. Esta nueva serie de datos de acceso abierto, y libre descarga en internet, permitirán explorar la parte ‘oculta’ de la Vía Láctea y ayudarán a entender cómo se formó.

Se trata de los primeros datos publicados por el proyecto Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) que, como parte de SDSS-III, supone un esfuerzo investigador colectivo para crear un mapa completo de la composición química de las estrellas a lo largo y ancho de la Vía Láctea. Con este objetivo, en el proyecto se ha desarrollado uno de los más eficientes espectrógrafos para luz infrarroja del mundo.

 

La solución que ha aportado el espectrógrafo de alta resolución de APOGEE es observar este área en el infrarrojo, una luz invisible al ojo humano pero capaz de penetrar el velo de polvo que oscurece el centro de nuestra galaxia. Esta habilidad para explorar zonas previamente ocultas permite a APOGEE ambicionar el objetivo de trazar un mapa completo de la composición química de todas las regiones de la Vía Láctea. La espectroscopía realiza mediciones sobre la cantidad de luz emitida por una estrella en cada longitud de onda, o lo que es lo mismo, en cada color.

Científicos de la colaboración internacional SDSS-III trabajando con el espectrógrafo APOGEE. //Dan Long (Apache Point Observatory). En alta resolución: http://bit.ly/sdssdr10image2 http://www.iac.es/img/prensa/prensa806_1035_hi.jpg

Científicos de la colaboración internacional SDSS-III trabajando con el espectrógrafo APOGEE. //Dan Long (Apache Point Observatory). En alta resolución: http://bit.ly/sdssdr10image2
http://www.iac.es/img/prensa/prensa806_1035_hi.jpg

Lejos de las luces de la ciudad, la Vía Láctea aparece como una banda luminosa que cruza el cielo cubierta por ‘cortinas’ oscuras. Esta banda es el disco y el bulbo o núcleo galáctico y las cortinas son el polvo que impide a los astrónomos ver todas las partes de la Galaxia. Cuanto más cerca se encuentra una estrella del centro, una mayor parte de su luz es apagada por el polvo.  Por este motivo, los estudios previos sobre las estrellas de la Vía Láctea han estado limitados por la capacidad de medir de forma consistente las estrellas de esta zona polvorienta.

“Esta es la más completa colección de espectros de estrellas en el infrarrojo nunca realizada”, explica el director del proyecto APOGEE, Steve Majewski, de la Universidad de Virginia. “El total de sesenta mil estrellas analizadas suponen casi diez veces más que el número de espectros de alta resolución en el infrarrojo obtenidos hasta ahora por todos los telescopios del mundo. Seleccionadas de todas las diferentes partes de la Galaxia, desde la periferia casi vacía hasta el centro envuelto en polvo, estos espectros nos permitirán descorrer la cortina que cubre la parte oculta de la Vía Láctea”, añade Majewski.

Créditos: Peter Frinchaboy (Texas Christian University), Ricardo Schiavon (Liverpool John Moores University), and the SDSS-III Collaboration. Infrared sky image from 2MASS, IPAC/Caltech, and University of Massachusetts.

Créditos: Peter Frinchaboy (Texas Christian University), Ricardo Schiavon (Liverpool John Moores University), and the SDSS-III Collaboration. Infrared sky image from 2MASS, IPAC/Caltech, and University of Massachusetts.

El espectro de una estrella es una de las mejores herramientas para aprender sobre ella: nos habla de detalles clave, como la temperatura, el tamaño de la estrella y los elementos que se encuentran en su atmósfera. Es como si consiguiéramos las huellas dactilares de alguien en lugar de solo conocer su altura y su peso.

Para llegar a la meta fijada en el proyecto de analizar 100.000 estrellas en solo tres años, el instrumento APOGEE observa 300 estrellas distintas de forma simultánea, lo que agiliza en cientos de veces la velocidad de recolección de datos si se compara con los instrumentos habituales, que analizan las estrellas de una en una. ·

Esta ingente cantidad de datos no puede ser analizada con métodos convencionales. “Los métodos clásicos de análisis de espectros se basan en gran medida en el trabajo manual e interactivo de una persona”, cuenta Carlos Allende Prieto, científico líder de SDSS-III en el IAC y responsable del software de análisis de los espectros de APOGEE. “No podíamos contar con cien investigadores durante tres años para hacer el trabajo en este caso, así que tuvimos que escribir programas para ordenador que se comportaran como humanos, e incluso nos superaran en esta particular tarea”, explica el investigador del IAC.

¿Cómo nació la Vía Láctea?

Las preguntas sobre cómo se formó nuestra galaxia han sido objeto de especulación científica y debate durante cientos de años. El mapa de todas las estrellas de la Galaxia que pretende obtener el experimento APOGEE proporcionará información crucial para resolver cuestiones centrales sobre cómo se produjo  este proceso a lo largo de miles de millones de años de historia.

La Vía Láctea tiene en la actualidad tres partes principales: un bulbo con alta densidad de estrellas en el centro, el disco plano en el que nosotros vivimos, y el halo, una estructura esferoidal que, con una densidad estelar muy baja, envuelve la galaxia y se extiende a lo largo de cientos de miles de años luz. Las estrellas en estas tres partes tienen distintas edades y composiciones, lo que significa que se formaron en momentos diferentes y bajo condiciones diversas a lo largo de la historia de nuestra galaxia. Los resultados obtenidos ayudarán a desbloquear esta historia: la clave es conocer las composiciones y los movimientos de las estrellas en cada región.

Estrellas ‘viejas’ y energía oscura

Los datos que se publican ahora también proporcionan una sólida base para investigar un amplio rango de cuestiones sobre las mismas estrellas. Por ejemplo, el investigador del IAC Szabolcs Mészáros, además de realizar las calibraciones de las medidas de APOGEE, está estudiando las estrellas evolucionadas en decenas de cúmulos, grupos de estrellas que comparten localización y edad. ”Los datos de APOGEE nos permiten ver los cambios que se producen en la química de las estrellas en las fases finales de su vida”, afirma Mészáros.

El paquete de datos hecho público hoy, y etiquetado como Data Release 10, también incluye otros 670.000 espectros de otro proyecto de SDSS-III conocido como Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Estos otros espectros proceden de galaxias y cuásares formados cuando nuestro universo era mucho más joven, justo cuando la misteriosa energía oscura estaba comenzando a influir sobre la expansión del mismo. Los nuevos espectros que obtenga BOSS y los espectros adicionales que continuará obteniendo SDSS-III hasta su fin a mediados de 2014, ayudarán a la comunidad científica en la misión de entender qué puede ser la energía oscura.

SDSS-III es un proyecto de seis años (2008-2014) sobre estrellas cercanas, la Vía Láctea y el cosmos distante. El telescopio de 2,5 metros ubicado en el Observatorio Apache Point, en Nuevo México, lleva a cabo cada noche las observaciones que alimentan tanto el espectrógrafo óptico de BOSS como el infrarrojo de APOGEE.

El acceso público a toda la información obtenida es un aspecto fundamental de este proyecto. La nueva serie de datos está disponible para la comunidad científica y el público interesado para su libre descarga en:http://www.sdss3.org/dr10.

 

http://www.iac.es

 Para más información y entrevistas: Carlos Allende Prieto. Coordinador científico de SDSS-III eb el IAC.callende@iac.es/ 922 605 246.

SDSS-III Press release: http://www.sdss3.org/press/dr10.php

Descubren cómo se formaron las galaxias ‘muertas’ del universo temprano

Un equipo internacional, en el que han participado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), ha observado la formación de una galaxia muy lejana a partir de la fusión violenta de otras dos

Los datos, obtenidos por telescopios espaciales de la NASA y la ESA y telescopios terrestres, contradicen la teoría más común que explica la formación de las galaxias muy masivas a partir de la incorporación de otras más pequeñas a lo largo del tiempo

Varios telescopios han contribuido al descubrimiento de la formación de una galaxia masiva muy lejana a partir de la fusión de dos galaxias masivas muy luminosas en el infrarrojo lejano cuando el universo tenía unos tres mil millones de años (la edad actual es de unos catorce mil millones de años). Las galaxias, denominadas HXMM01, están generando unos 2000 soles al año. Por comparación, en nuestra Vía Láctea se forman solamente dos o tres soles al año. El número total de estrellas en estas dos galaxias que colisionan es de aproximadamente cuatrocientos mil millones de soles.El primer telescopio que descubrió este dúo de galaxias fue el Observatorio Espacial Herschel en imágenes en el infrarrojo lejano del proyecto HerMES, como muestra la imagen de la izquierda. Observaciones de seguimiento con muchos otros telescopios determinaron un ritmo muy alto de formación de estrellas así como una masa increíblemente alta para esa época cósmica tan temprana.La imagen a la derecha nos acerca a este sistema, con las galaxias en proceso de fusión enmarcadas en la zona central. En rojo se muestra la imagen obtenida con el interferómetro  Submillimeter Array del Smithsonian Astrophysical Observatory, situado en la cima de Mauna Kea en Hawai, que corresponde a regiones de formación estelar obscurecidas por grandes cantidades de polvo. La emisión del gas monóxido de carbono en esas galaxias está representada en verde y las imágenes  fueron obtenidas con el interferómetro de radio Very Large Array del National Radio Astronomy Observatory, cerca de la población de Socorro en Nuevo México. En azul se representa la luz emitida por estrellas en las galaxias lejanas y en otras más cercanas a nosotros que fue observada con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y con el Observatorio W.M. Keck, también en Mauna Kea.Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/STScI/Keck/NRAO/SAO

Varios telescopios han contribuido al descubrimiento de la formación de una galaxia masiva muy lejana a partir de la fusión de dos galaxias masivas muy luminosas en el infrarrojo lejano cuando el universo tenía unos tres mil millones de años (la edad actual es de unos catorce mil millones de años). Las galaxias, denominadas HXMM01, están generando unos 2000 soles al año. Por comparación, en nuestra Vía Láctea se forman solamente dos o tres soles al año. El número total de estrellas en estas dos galaxias que colisionan es de aproximadamente cuatrocientos mil millones de soles.El primer telescopio que descubrió este dúo de galaxias fue el Observatorio Espacial Herschel en imágenes en el infrarrojo lejano del proyecto HerMES, como muestra la imagen de la izquierda. Observaciones de seguimiento con muchos otros telescopios determinaron un ritmo muy alto de formación de estrellas así como una masa increíblemente alta para esa época cósmica tan temprana.La imagen a la derecha nos acerca a este sistema, con las galaxias en proceso de fusión enmarcadas en la zona central. En rojo se muestra la imagen obtenida con el interferómetro Submillimeter Array del Smithsonian Astrophysical Observatory, situado en la cima de Mauna Kea en Hawai, que corresponde a regiones de formación estelar obscurecidas por grandes cantidades de polvo. La emisión del gas monóxido de carbono en esas galaxias está representada en verde y las imágenes fueron obtenidas con el interferómetro de radio Very Large Array del National Radio Astronomy Observatory, cerca de la población de Socorro en Nuevo México. En azul se representa la luz emitida por estrellas en las galaxias lejanas y en otras más cercanas a nosotros que fue observada con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y con el Observatorio W.M. Keck, también en Mauna Kea.Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/STScI/Keck/NRAO/SAO

Cuando el universo tenía tres o cuatro mil millones de años estaba ya poblado por galaxias elípticas masivas y rojizas formadas por viejas estrellas. La comunidad científica le ha dado muchas vueltas a la cuestión de si estas galaxias se formaron lentamente a lo largo del tiempo mediante la incorporación de galaxias más pequeñas (el modelo más popular y aceptado) o si lo hicieron rápidamente a partir de poderosas colisiones entre dos galaxias grandes. Un estudio, que aparece publicado en el último número de la revista Nature, señala que es este último modelo de grandes colisiones violentas y fusiones masivas el generador de las galaxias rojas ‘muertas’. No parece que en la juventud del universo reinara la calma.

El observatorio espacial Herschel, una misión de la ESA (la Agencia Espacial Europea) con participación de la NASA, tomó imágenes a través de grandes nubes de polvo de una fusión muy poco frecuente de dos galaxias masivas. Los estudios sucesivos realizados gracias a varios telescopios espaciales y terrestres, entre ellos el telescopio espacial Hubble y el telescopio William Herschel, del Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, cuentan la historia de dos lejanas galaxias entrelazadas que fabrican estrellas frenéticamente. Finalmente, se espera que la pareja se asiente y se convierta en una sola galaxia elíptica supergigante.

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Descubren cómo se formaron las galaxias ‘muertas’ del universo temprano

Un equipo internacional, en el que han participado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), ha observado la formación de una galaxia muy lejana a partir de la fusión violenta de otras dos

Los datos, obtenidos por telescopios espaciales de la NASA y la ESA y telescopios terrestres, contradicen la teoría más común que explica la formación de las galaxias muy masivas a partir de la incorporación de otras más pequeñas a lo largo del tiempo

Cuando el universo tenía tres o cuatro mil millones de años estaba ya poblado por galaxias elípticas masivas y rojizas formadas por viejas estrellas. La comunidad científica le ha dado muchas vueltas a la cuestión de si estas galaxias se formaron lentamente a lo largo del tiempo mediante la incorporación de galaxias más pequeñas (el modelo más popular y aceptado) o si lo hicieron rápidamente a partir de poderosas colisiones entre dos galaxias grandes. Un estudio, que aparece publicado en el último número de la revista Nature, señala que es este último modelo de grandes colisiones violentas y fusiones masivas el generador de las galaxias rojas ‘muertas’. No parece que en la juventud del universo reinara la calma.

Varios telescopios han contribuido al descubrimiento de la formación de una galaxia masiva muy lejana a partir de la fusión de dos galaxias masivas muy luminosas en el infrarrojo lejano cuando el universo tenía unos tres mil millones de años (la edad actual es de unos catorce mil millones de años). Las galaxias, denominadas HXMM01, están generando unos 2000 soles al año. Por comparación, en nuestra Vía Láctea se forman solamente dos o tres soles al año. El número total de estrellas en estas dos galaxias que colisionan es de aproximadamente cuatrocientos mil millones de soles.El primer telescopio que descubrió este dúo de galaxias fue el Observatorio Espacial Herschel en imágenes en el infrarrojo lejano del proyecto HerMES, como muestra la imagen de la izquierda. Observaciones de seguimiento con muchos otros telescopios determinaron un ritmo muy alto de formación de estrellas así como una masa increíblemente alta para esa época cósmica tan temprana.La imagen a la derecha nos acerca a este sistema, con las galaxias en proceso de fusión enmarcadas en la zona central. En rojo se muestra la imagen obtenida con el interferómetro  Submillimeter Array del Smithsonian Astrophysical Observatory, situado en la cima de Mauna Kea en Hawai, que corresponde a regiones de formación estelar obscurecidas por grandes cantidades de polvo. La emisión del gas monóxido de carbono en esas galaxias está representada en verde y las imágenes  fueron obtenidas con el interferómetro de radio Very Large Array del National Radio Astronomy Observatory, cerca de la población de Socorro en Nuevo México. En azul se representa la luz emitida por estrellas en las galaxias lejanas y en otras más cercanas a nosotros que fue observada con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y con el Observatorio W.M. Keck, también en Mauna Kea.Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/STScI/Keck/NRAO/SAO

Varios telescopios han contribuido al descubrimiento de la formación de una galaxia masiva muy lejana a partir de la fusión de dos galaxias masivas muy luminosas en el infrarrojo lejano cuando el universo tenía unos tres mil millones de años (la edad actual es de unos catorce mil millones de años). Las galaxias, denominadas HXMM01, están generando unos 2000 soles al año. Por comparación, en nuestra Vía Láctea se forman solamente dos o tres soles al año. El número total de estrellas en estas dos galaxias que colisionan es de aproximadamente cuatrocientos mil millones de soles.El primer telescopio que descubrió este dúo de galaxias fue el Observatorio Espacial Herschel en imágenes en el infrarrojo lejano del proyecto HerMES, como muestra la imagen de la izquierda. Observaciones de seguimiento con muchos otros telescopios determinaron un ritmo muy alto de formación de estrellas así como una masa increíblemente alta para esa época cósmica tan temprana.La imagen a la derecha nos acerca a este sistema, con las galaxias en proceso de fusión enmarcadas en la zona central. En rojo se muestra la imagen obtenida con el interferómetro Submillimeter Array del Smithsonian Astrophysical Observatory, situado en la cima de Mauna Kea en Hawai, que corresponde a regiones de formación estelar obscurecidas por grandes cantidades de polvo. La emisión del gas monóxido de carbono en esas galaxias está representada en verde y las imágenes fueron obtenidas con el interferómetro de radio Very Large Array del National Radio Astronomy Observatory, cerca de la población de Socorro en Nuevo México. En azul se representa la luz emitida por estrellas en las galaxias lejanas y en otras más cercanas a nosotros que fue observada con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y con el Observatorio W.M. Keck, también en Mauna Kea.Crédito: ESA/NASA/JPL-Caltech/UC Irvine/STScI/Keck/NRAO/SAO

El observatorio espacial Herschel, una misión de la ESA (la Agencia Espacial Europea) con participación de la NASA, tomó imágenes a través de grandes nubes de polvo de una fusión muy poco frecuente de dos galaxias masivas. Los estudios sucesivos realizados gracias a varios telescopios espaciales y terrestres, entre ellos el telescopio espacial Hubble y el telescopio William Herschel, del Observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, cuentan la historia de dos lejanas galaxias entrelazadas que fabrican estrellas frenéticamente. Finalmente, se espera que la pareja se asiente y se convierta en una sola galaxia elíptica supergigante.

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LA VELOZ ROTACIÓN DE UN AGUJERO NEGRO ENCIERRA LA HISTORIA DE SU GALAXIA

Rapidly rotating black hole accreting matter

Los observatorios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA han hallado, en el corazón de una galaxia espiral, un agujero negro supermasivo girando casi a la velocidad de la luz, ofreciendo nueva información sobre cómo crecen las galaxias.

Title Rapidly rotating black hole accreting matter Released 27/02/2013 7:00 pm Copyright NASA/JPL-Caltech Description ESA’s XMM-Newton and NASA’s NuSTAR have detected a rapidly rotating supermassive black hole in the heart of spiral galaxy NGC 1365. The rate at which a black hole spins encodes the history of its formation. An extremely rapid rotation could result from either a steady and uniform flow of matter spiralling in via an accretion disc (as shown in this artist impression) or as a result of the merger of two galaxies and their smaller black holes. Also depicted in this image is an outflowing jet of energetic particles, believed to be powered by the black hole’s spin. The regions near black holes contain compact sources of high energy X-ray radiation thought, in some scenarios, to originate from the base of these jets. The nature of the X-ray emission enables astronomers to see how fast matter is swirling in the inner region of the disc, and ultimately to measure the black hole's spin rate.

Title Rapidly rotating black hole accreting matter
Released 27/02/2013 7:00 pm
Copyright NASA/JPL-Caltech
Description
ESA’s XMM-Newton and NASA’s NuSTAR have detected a rapidly rotating supermassive black hole in the heart of spiral galaxy NGC 1365. The rate at which a black hole spins encodes the history of its formation. An extremely rapid rotation could result from either a steady and uniform flow of matter spiralling in via an accretion disc (as shown in this artist impression) or as a result of the merger of two galaxies and their smaller black holes.
Also depicted in this image is an outflowing jet of energetic particles, believed to be powered by the black hole’s spin. The regions near black holes contain compact sources of high energy X-ray radiation thought, in some scenarios, to originate from the base of these jets. The nature of the X-ray emission enables astronomers to see how fast matter is swirling in the inner region of the disc, and ultimately to measure the black hole’s spin rate.

Se cree que los agujeros negros supermasivos acechan desde los centros de casi todas las grandes galaxias, y los científicos consideran que la evolución de las galaxias está inextricablemente ligada a la evolución de sus agujeros negros.

Se estima que la velocidad de rotación de un agujero negro refleja la historia de su formación. En esta imagen, un agujero negro que crece de manera constante, alimentado por un flujo uniforme de material en espiral que cae sobre él, no debería girar a esas altas velocidades. La rotación veloz podría también ser el resultado de la fusión de dos agujeros negros más pequeños.

Por otro lado, un agujero negro zarandeado por pequeñas aglomeraciones de material golpeando desde todas direcciones, terminaría rotando de un modo relativamente más lento.

Estos escenarios reflejan la propia formación de la galaxia, dado que una fracción de toda la materia atraída hacia la galaxia acaba llegando al agujero negro. Por este motivo, los astrónomos están deseando medir los índices de rotación de los agujeros negros en el corazón de las galaxias.

Una forma de hacerlo es observar los rayos X emitidos por el gas caliente de un disco justo fuera del “horizonte de sucesos”, los límites que rodean a un agujero negro más allá de los cuales nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

En particular, los átomos calientes de hierro producen una fuerte señal de rayos X en un rango de energía muy específico, desdibujado por la rotación del agujero negro. La naturaleza de este emborronamiento puede utilizarse para inferir el índice de rotación.

Utilizando esta técnica, observaciones previas han sugerido que en algunas galaxias hay agujeros negros que giran a velocidades extremadamente altas. Sin embargo, confirmar el índice de rotación ha sido muy difícil, ya que el espectro de los rayos X también puede emborronarse debido a la presencia de absorbentes nubes de gas que se encuentren cerca del disco. Hasta ahora, ha sido imposible separar ambos escenarios.

Durante cerca de 36 horas, en Julio de 2012, el satélite XMM-Newton de la ESA y el satélite de la NASA NuSTAR –Nuclear Spectroscopic Telescope Array– observaron simultáneamente la galaxia espiral NGC 1365. XMM-Newton capturó los rayos X de energía más baja, mientras que NuSTAR captó los datos de energías más altas.

Los datos combinados probaron ser la clave para descifrar el enigma. Un modelo de agujero negro girando hace una clara predicción de la proporción de rayos X de altas energías y rayos X de bajas energías. Lo mismo puede decirse para las nubes absorbentes de gas.

Pero hay que destacar que las predicciones son diferentes y los nuevos datos solo coinciden con un escenario de agujero negro en rotación.

“Podemos descartar por completo el modelo de absorción”, afirma Guido Risaliti, INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Italia), quien lideró esta investigación.

“Ahora que sabemos cómo medir índices de rotación de agujeros negros, podemos usarlos para inferir la evolución de sus galaxias anfitrionas”.

El agujero negro de NGC 1365 gira a una velocidad cercana a la de la luz. Esto sugiere que la galaxia ha crecido de manera continua a lo largo del tiempo, con un flujo constante de material cayendo al agujero negro central.

Sin embargo, los astrónomos aún no pueden descartar un único y enorme evento en el que dos galaxias y, posteriormente, sus agujeros negros, se hubieran fusionado, produciendo una súbita aceleración del agujero negro supermasivo resultante.

Medir la velocidad de rotación del agujero negro también nos facilita una nueva forma de probar la relatividad general. Publicada en 1915, la relatividad general es la descripción que Albert Einstein hace de la gravedad. Predice efectos que pueden verse con más facilidad en campos gravitatorios extremadamente fuertes, como los encontrados cerca de los agujeros negros.

“Tanto la física como la astrofísica se benefician de estos resultados” afirma el Dr. Risaliti, que ya está aplicando la técnica de medición de rayos X en varias galaxias.

“El resultado es un gran ejemplo de la sinergia que puede alcanzarse cuando se utilizan conjuntamente misiones espaciales complementarias. Habría sido imposible obtener estos resultados sin el tándem formado por los dos satélites trabajando juntos”, dice Norbert Schartel, Científico responsable del proyecto XMM-Newton de la ESA.

http://www.esa.int

Por otro lado

Investigadores del IAC descubren la misteriosa estructura de un agujero negro situado de canto

La investigación aparece publicada en el último número de la revista ‘Science’

  • Swift J1357.2-0933 presenta un agujero negro oscurecido por un disco de gas con una estructura vertical (similar a la de un “donut”) que va creciendo conforme pasan los días
  • Se trata de la primera vez que se observa un agujero negro con esta inclinación y la primera vez que se detectan eclipses de brillo en este tipo de sistemas
  • La estructura descrita por el estudio podría estar presente en muchos otros sistemas, convirtiendo a Swift J1357.2-0933 en el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación

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Vista de canto del disco de acreción, tal y como se observa desde la Tierra. En su interior se aprecia una estructura elevada (como un "donut") que produce eclipses a la luz procedente de las partes internas del disco, las más cercanas al agujero negro. Este "donut" gira en torno al agujero negro en unos pocos minutos y los eclipses que produce se repiten a intervalos más o menos regulares. Créditos: Gabriel Pérez Díaz, Servicio MultiMedia (IAC)

Vista de canto del disco de acreción, tal y como se observa desde la Tierra. En su interior se aprecia una estructura elevada (como un “donut”) que produce eclipses a la luz procedente de las partes internas del disco, las más cercanas al agujero negro. Este “donut” gira en torno al agujero negro en unos pocos minutos y los eclipses que produce se repiten a intervalos más o menos regulares. Créditos: Gabriel Pérez Díaz, Servicio MultiMedia (IAC)

 

Como si se tratara de un enorme “donut” (o toroide) que va creciendo conforme pasan los días. Así describe el investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Jesús Corral la peculiar estructura, desconocida hasta la fecha, del sistema binario Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero negro de masa estelar (que se alimenta de la estrella compañera). La investigación, de la que Corral es primer autor y que aparece publicada en el último número de Science, ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años.

El equipo observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos. Este hallazgo les llevó a dos conclusiones: el agujero negro debía estar casi de canto (tiene una inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua al destapar un fregadero.

Como explica el también investigador del IAC Jorge Casares, coautor del artículo y director de la investigación, “es posible que este tipo de estructuras estén presente en todas o muchas binarias de rayos X, conjunto de sistemas al que pertenece Swift J1357.2-0933. De esta manera, el objeto que hemos observado podría ser el prototipo de una población hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el agujero negro se encuentra oscurecido”. Aplicando reglas estadísticas, podrían ser un porcentaje de hasta el 20% de los sistemas de este tipo.

El astrofísico relata que, los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos: “al no emitir luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos. En caso de que formen sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta, dado que lo que se ve es el proceso de ‘canibalización’ de la estrella por parte del agujero”, explica. De esta manera se entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, sólo se hayan confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia. Swift J1357.2-0933, descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el equipo del IAC, es el último en la lista. Hay aproximadamente otros 32 más considerados como candidatos a agujero negro, pero todavía no se han confirmado.

Representación de la binaria de rayos X (Swift J1357.2-0933) formada por una estrella roja (tipo espectral M) que gira en torno a un agujero negro rodeado por un disco de acreción. La vista superior ayuda a interpretar la morfología del sistema, si bien en realidad estamos viéndolo casi de canto. La estrella gira a razón de una vuelta cada 2,8 horas en torno al agujero negro.
En la vista de canto se aprecia una estructura elevada (como un “donut”) en el disco de acreción que produce eclipses a la luz procedente de las partes internas del disco, las más cercanas al agujero negro. Este “donut” gira en torno al agujero negro en unos pocos minutos y se repiten a intervalos más o menos regulares como puede verse en la gráfica superior izquierda.
Con el paso de los días, el “donut” aumenta su tamaño propagándose como una onda en el disco de acreción. Como consecuencia, la duración de los eclipses aumenta ya que ahora se encuentra más alejado del agujero negro, tal como puede verse en la gráfica superior derecha.

Muchas binarias de rayos X se caracterizan por permanecer en quietud durante decenas o cientos de años y, en este estado, es fácil confundirlos con estrellas corrientes. Sin previo aviso y en cualquier punto de la galaxia, estos sistemas erupcionan, provocando que el brillo que emiten aumente de forma considerable –casi 1 millón de veces- , lo que permite su detección por los satélites que hacen rastreo de emisiones de rayos X. Al cabo de unos meses, vuelven a su letargo.

Es entonces, agrega Corral, cuando la comunidad científica puede analizar su estructura: una estrella ‘normal’ y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro (como en este caso) o una estrella de neutrones. La estrella transfiere materia a su compañero formando el mencionado disco de acreción.

En el caso de Swift J1357.2-0933, prosigue el investigador del IAC, se han podido recabar más datos debido a su relativa cercanía, estimada en unos 5.000 años luz, y a que se halla lejos del plano de la Vía Láctea, donde se concentra la mayor parte de la materia, con lo que su luz no se ve contaminada por polvo interestelar o la luz de objetos próximos.

Los científicos detectaron que el sistema tiene un periodo muy corto, de apenas 2,8 horas. En ese tiempo, la estrella completa una órbita en torno al agujero negro. Otra de las cuestiones que aclararon fue la masa del agujero, al menos 3 veces la del sol. “Se trata del límite inferior que hemos estimado. En realidad, la masa puede ser muy superior. Nuevas observaciones durante el periodo de quietud permitirán precisar este valor”, puntualiza Corral.

Sin embargo, el hallazgo más insólito del sistema fueron sus eclipses. A partir de imágenes captadas con diferentes telescopios de los observatorios del Teide y del Roque de los Muchachos (IAC-80, Liverpool, Mercator e INT), observaron que se producían eclipses que reducían el brillo del sistema hasta un 30% en solo siete segundos y que se van repitiendo en intervalos mayores al cabo de los días. “Es la primera vez que se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50 binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la estrella”, señala el astrofísico del IAC.

¿A qué se deben? Los investigadores tenían claro que no los producía la estrella del sistema, ya que tarda 2,8 horas en girar en torno al mismo, y los eclipses, que se producen cada pocos minutos, son extremadamente cortos. Corral aporta más datos: “El periodo en el que se repiten los eclipses es cada vez mayor con el paso de los días. Este hecho sugiere que están producidos por una estructura vertical que inicialmente está muy cerca del agujero negro y que poco a poco se va alejando como una onda desde las partes internas del disco de acreción hacia fuera.

Este descubrimiento lleva aparejado un segundo: “El simple hecho de detectar los eclipses ya indica que el sistema se encuentra a una inclinación muy alta, mayor incluso de 75 grados. En definitiva, lo vemos casi de canto”, precisa el científico. Y así describe la estructura: “es probablemente como un “donut”: en el centro se localiza el agujero negro que está permanentemente oculto.”

 

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Contacto:

  • Jesús Corral: (jcorral@iac.es) 922 605 242 / 628 834 359.
  • Jorge Casares: (jcv@iac.es) 922 605 258

Las moléculas más complejas del universo

nvestigadores del IAC confirman la posible existencia de grandes moléculas de fullerenos en el universo, las más complejas encontradas hasta el momento

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Composición artística de los fullerenos complejos (cebollas de carbono o fullerenos multicapa como C60@C240 y C60@C240@C540) producidos por una nebulosa planetaria y expulsados al medio interestelar. La conexión entre estas moléculas y algunas bandas difusas interestelares sugiere que estas grandes moléculas de fullerenos y sus derivados podrían ser comunes en el espacio y podrían tener la clave para resolver el misterio de las bandas difusas interestelares.
Créditos de la imagen: Gabriel Pérez Díaz, Instituto de Astrofísica de Canarias (Servicio MultiMedia). Imagen original de la nebulosa NGC 7822 (José Francisco Hernández Cabrera – IAC).
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El hallazgo, que también aporta nuevas claves para desentrañar uno de los fenómenos más enigmáticos en astrofísica, las bandas difusas interestelares, se  acaba de publicar  en Astronomy and Astrophysics Letters.

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Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han hallado evidencia de que la presencia de “cebollas de carbono” y otras grandes moléculas derivadas de los fullerenos (una forma de carbono) podría ser generalizada en el espacio. Se trata de las moléculas más complejas observadas hasta el momento y su hallazgo tiene importantes implicaciones para entender la físico-química circunestelar e interestelar, así como los procesos moleculares en los últimos estados de la evolución estelar.

 

El estudio, que combina observaciones astronómicas y física teórica, ha encontrado estas moléculas complejas en el entorno de dos nebulosas planetarias ricas en el fullereno más común (C60), lo que apunta a que su presencia puede ser más abundante de lo que se pensaba: “Las nebulosas planetarias [estrellas de masa baja en la etapa final de sus vidas] producen moléculas orgánicas que posteriormente expulsan al espacio, por lo que son fundamentales para comprender los procesos moleculares del medio interestelar en el que se forman estrellas y planetas y entender los procesos de formación de moléculas precursoras de la vida”, explica Aníbal García-Hernández, principal autor del artículo.

Los científicos habían especulado en el pasado con la idea de que los fullerenos, que pueden actuar como jaulas para otras moléculas y átomos, podrían haber llevado sustancias hasta la Tierra que habrían impulsado el comienzo de la vida. Las evidencias de esta teoría proceden del hecho de que los fullerenos C60 han sido encontrados en meteoritos portando gases extraterrestres. Sin embargo, “todo esto son especulaciones”, aclara García-Hernández.

El trabajo aporta también nuevas claves para entender el origen y composición de las bandas difusas interestelares (DIBs), uno de los fenómenos más enigmáticos en astrofísica.  Dispersas por todo el espacio, las moléculas responsables de estas bandas atrapan parte de  la luz visible emitida por las estrellas, que llega a nosotros amortiguada.  Al estudiar el espectro óptico de las dos nebulosas planetarias, los investigadores encontraron que dos de las DIBs conocidas se mostraban especialmente intensas y que aparecía una nueva banda no conocida hasta el momento.

Estas observaciones concuerdan con estudios teóricos previos sobre fullerenos grandes y complejos (cebollas de carbono o fullerenos multicapa como C60@C240 y C60@C240@C540) y su hipotético comportamiento en el espacio: “estos fullerenos tan complejos no se pueden estudiar en el laboratorio con las técnicas actuales, por lo que nos hemos basado en cálculos teóricos disponibles en la literatura y los hemos combinado con las observaciones astronómicas. Y la evidencia concuerda”, explica García-Hernández. “Los fullerenos en sus diversas manifestaciones (cebollas de carbono, cúmulos de fullerenos, o incluso especies complejas formadas por fullerenos y otras moléculas como hidrocarburos o átomos) podrían tener la clave para resolver el misterio de los DIBs”, apostilla.

“El siguiente paso es caracterizar todas las DIBs de estas nebulosas planetarias, así como sintetizar y caracterizar nuevas moléculas basadas en fullerenos y compararlas con los datos astronómicos”, añade Jairo Díaz-Luis, cofirmante del estudio. “Desentrañar el secreto de las DIBs nos permitiría entender de qué está compuesto el medio interestelar en todos los rincones del Universo”, concluye.

Bandas difusas interestelares

Descubiertas hace 90 años, las bandas difusas interestelares están presentes en todas las direcciones del espacio (se conocen más de 400), son más intensas en aquellas zonas con abundante polvo interestelar y se caracterizan por atrapar parte de la luz visible emitida por las estrellas. De hecho,  sabemos que existen porque, al observar el espectro lumínico visible emitido por una estrella, se detecta que ciertas longitudes de onda nos llegan amortiguadas. Los investigadores deducen entonces que algo se interpone entre la estrella y nosotros: las bandas difusas, llamadas así porque generan unas bandas de absorción características en las espectrografía de la estrella (algo así como su huella dactilar).

Los investigadores sólo pueden estudiar las DIBs y su composición de forma indirecta: suponiendo, en función de experimentos de laboratorio y cálculos teóricos, qué clase de moléculas podrían atrapar la luz de esa forma determinada. Desde hace un tiempo se sospechaba que podrían estar generadas por moléculas basadas en carbono. Las observaciones del IAC confirman esta teoría y apuntan además a una clase especial de molécula de carbono, los fullerenos complejos (cebollas de carbono o fullerenos multicapa).Los resultados se presentarán además en el próximo congreso de la Unión Astronómica Internacional sobre las bandas difusas interestelares, que se celebra en Holanda el próximo mes de mayo.

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Artículo científico: “Diffuse interstellar bands in fullerene planetary nebulae: the fullerenes

diffuse interstellar bands connection”, D. A. García-Hernández, J. J. Díaz-Luis. 2013, A&A,

550, L6.

Para más información: Domingo Aníbal García Hernández, investigador del IAC