22 de mayo de 2015

Galaxias, elefantes y perritos calientes

Los ojos de WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) han descubierto una galaxia cuyo brillo es equivalente al de 300.000 millones de soles, esto es, 15 veces más brillante que nuestra galaxia, lo que la convierte en la más brillante conocida. Estas galaxias con tanto brillo pertenecen a un nuevo tipo de objetos de reciente catalogación denominados ELIRG (Extremely Luminous Infrared Galaxies), es decir, galaxias infrarrojas extremadamente luminosas.

"Estamos observando una fase muy intensa de la evolución de las galaxias ", afirma Chao-Wei Tsai del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos), autor principal del artículo que habla de este descubrimiento. "Esta deslumbrante luz puede ser la fase principal de crecimiento del agujero negro de la galaxia", añade.

Imagen 1: Representación artística de la galaxia más brillante del universo. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La galaxia brillante, que tiene el amable nombre de WISE J224607.57-052635.0, como bien apunta C.W. Tsai, tiene un agujero negro gigante en su interior donde el calentamiento producido -hablamos de millones de grados centígrados- emite una radiación de alta energía en forma de luz visible, luz ultravioleta y rayos X que es bloqueada por el polvo circundante y al ser calentado emite en el infrarrojo.

Sabemos que los agujeros negros súpermasivos son comunes en los núcleos de las galaxias, pero encontrar uno tan grande tan y tan alejado ya no es tan común. Y cuando en Astronomía decimos que está alejado, es que está lejos de verdad: 12.500 millones de años luz, lo que quiere decir que su luz procede de cuando el universo tenía una décima parte de su edad actual y ya entonces el agujero negro tenía miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.

¿Por qué tan grande?

Una de las razones que explicaría este gran tamaño implica una ruptura del límite teórico de la alimentación agujero negro, llamado "límite de Eddington". Para explicarlo más claramente, sabemos que un agujero negro se alimenta de gas y éste se precipita hacia su interior, se calienta y emite radiación empujando el gas hacia fuera, creando un límite de lo rápido que el agujero negro puede engullir materia continuamente.

Imagen 2: Representación artística de un agujero negro súpermasivo. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Si un agujero negro rompe este límite, podría aumentar de tamaño a un ritmo vertiginoso. Han sido varios los agujeros negros observados que han roto este límite, sin embargo, el agujero negro de esta nueva galaxia habría tenido que romperlo varias veces para poder llegar al tamaño que ha conseguido, por tanto esta explicación queda invalidada.

Otra razón indica que los agujeros negros podrían haber doblado el límite permitiendo así a los agujeros negros adquirir un mayor tamaño, pero esto es todavía más improbable que lo anterior.

Pero pueden haber más motivos, porque, sencillamente, es posible que ya hubieran nacido grandes, es decir, que las "semillas" o agujeros negros embrionarios podrían ser más grandes de lo que se pensaba. Peter Eisenhardt, investigador de la misión WISE, lo plantea de una manera muy sencilla: "¿Cómo se puede conseguir un gran elefante? Una forma es empezar con un bebé elefante".

Pero C.W. Tsai tiene una idea que explicaría este gran tamaño. "Una forma de que un agujero negro crezca de esa forma es que se hayan dado un auténtico banquete durante mucho tiempo, donde el consumo de gas es más rápido de lo que normalmente se creía posible. Esto puede suceder si el agujero negro gira más despacio de lo esperado", apunta.

Perritos calientes

De la forma que explica Tsai el agujero negro podría estar engullendo materia durante mucho más tiempo. Y si la explicación del elefante os ha gustado, ésta os va a gustar todavía más: "Es como ganar un concurso de comer perritos calientes de cientos de millones de años de duración", explica Andrew Blain, de la Universidad de Leicester (Reino Unido), uno de los autores del artículo.

Imagen 3: Concurso de "hot-dog-eating". Créditos: gamedayr.com.

Son necesarias más investigaciones para resolver los misterios de estas galaxias espectacularmente luminosas. El equipo de investigación tiene planes para determinar con detalle las masas de estos agujeros negros centrales. Una vez conocido este dato ayudará a revelar su historia, así como la de otras galaxias.
Esta investigación ha sido publicada en la revista The Astrophysical Journal bajo el título "The most luminous galaxies discovered by WISE", por C.W. Tsai et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por Chao-Wei Tsai (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos; NASA Postdoctoral Program Fellow), Peter R. M. Eisenhardt (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Jingwen Wu (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Daniel Stern (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Roberto J. Assef (N úcleo de Astronom ía de la Facultad de Ingenier ía/Universidad Diego Portales, Chile), Andrew W. Blain (Department of Physics & Astronomy/University of Leicester, Reino Unido), Carrie R. Bridge (Division of Physics, Math, and Astronomy/California Institute of Technology, Estados Unidos), Dominic J. Benford (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Roc M. Cutri (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Roger L. Griffith (Department of Astronomy and Astrophysics/The Pennsylvania State University, Estados Unidos), Thomas H. Jarrett (Astronomy Department/University of Cape Town, Sudáfrica), Carol J. Lonsdale (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), Frank J. Masci (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Leonidas A. Moustakas (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Sara M. Petty (Department of Physics/Virginia Tech, Estados Unidos), Jack Sayers (Division of Physics, Math, and Astronomy/California Institute of Technology, Estados Unidos), S. Adam Stanford (Department of Physics/University of California Davis, Estados Unidos), Edward L. Wright (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Lin Yan (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), David T. Leisawitz (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Fengchuan Liu (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Amy K. Mainzer (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Ian S. McLean (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Deborah L. Padgett (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Michael F. Skrutskie (Department of Astronomy/University of Virginia, Estados Unidos), Christopher R. Gelino (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Charles A. Beichman (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos) y Stéphanie Juneau (CEA-Saclay/DSM/IRFU/SAp, Francia).
Artículo científico:

Referencias:

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20 de mayo de 2015

Medusas en el cielo

Existe un ser mitológico encarnado en un cuerpo femenino cuyos cabellos estaban formados por serpientes y aquella persona que la miraba se convertía en piedra. Su nombre era Medusa y murió a manos de Perseo, hijo de Zeus. Y es en la constelación de Perseo donde podemos encontrar la cabeza de Medusa en forma de una estrella variable llamada Algol.

Pero hoy no hablaremos de esa estrella, sino de una nebulosa planetaria que también toma el nombre de la gorgona que convertía a los hombres en piedra. La nebulosa Medusa, también conocida por Sharpless 2-274, PN A66 21, o más sencillamente Abell 21, se encuentra a una distancia de 1.500 años luz en dirección a la constelación de Géminis.

Imagen 1: Región del cielo que rodea a la gran, aunque débil, nebulosa planetaria conocida como nebulosa Medusa. Puede verse el objeto en toda su amplitud, así como muchas estrellas débiles y, más allá, numerosas galaxias distantes. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2.

Nebulosa de serpientes

La forma de esta nebulosa nos recuerda a una media Luna, donde unos filamentos de gas formados por la eyección intermitente de masa de la estrella moribunda nos recordaría a las serpientes de Medusa. Hacia el centro de la imagen apreciamos una estrella brillante llamada TYC-776-1339-1, pero no debemos confundirla con la estrella que dio origen al cúmulo, ya que ésta se encuentra fuera del centro de la media Luna hacia la derecha de la imagen y es mucho más débil que la anterior.

Gracias a la hostil radiación ultravioleta que genera la estrella madre de la nebulosa, los átomos del gas que se mueve hacia el exterior pierden sus electrones dejando tras de sí un gas ionizado que nos muestra un particular tono verdoso procedente del oxígeno doblemente ionizado. Cuando se observó por primera vez esta emisión verdosa con el filtro [O III], los astrónomos creían haber descubierto un nuevo elemento, apodado "nebulium". Más tarde, descubrieron que era simplemente una longitud de onda de radiación poco conocida procedente de la forma ionizada del oxígeno.

Imagen 2: Detalle de la nebulosa Medusa. Créditos: ESO.

Radiación prohibida

Como curiosidad, los corchetes que acompañan la nomenclatura de este tipo de emisión indican que procede de una línea prohibida de radiación, esto es, una transición que está prohibida por las reglas de selección cuántica, pero que aún así, puede tener lugar con una baja probabilidad.
El programa Joyas Cósmicas de ESO es una iniciativa de divulgación que pretende producir imágenes de objetos interesantes, enigmáticos o visualmente atractivos utilizando telescopios de ESO, con un fin educativo y divulgativo. El programa hace uso de tiempo de telescopio que no puede utilizarse para observaciones científicas. Todos los datos obtenidos también están disponibles para posibles aplicaciones científicas y se ponen a disposición de los astrónomos a través de los archivos científicos de ESO.
La imagen 1 ha sido obtenida gracias al proyecto Digitized Sky Survey 2 con los siguientes filtros:
- Filtro Óptico en banda R.
- Filtro Óptico en banda B.
- Filtro Infrarrojo en banda I.

La imagen 2 forma parte del programa "Joyas Cósmicas de ESO" y utiliza datos del instrumento FORS (FOcal Reducer and low dispersion Spectrograph) del VLT en los siguientes filtros:
- Filtro Óptico en banda B.
- Filtro Óptico en banda V.
- Filtro Óptico en banda R.
- Filtro Óptico en banda H-alpha (660 mm).
- Filtro Óptico en banda [OIII] (503 mm).

Referencias:

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13 de mayo de 2015

El lado oscuro de los cúmulos

Los cúmulos globulares son bolas de estrellas que orbitan a la mayoría de las galaxias. Son estrellas muy viejas ya que han vivido todo el proceso de crecimiento y evolución de la galaxia y son de los sistemas estelares más antiguos que podemos observar en el universo. Ahora, un nuevo estudio liderado por Matt Taylor de la Pontificia Universidad Católica de Chile ha puesto de manifiesto que estas agrupaciones de estrellas no son tan fáciles de comprender como se pensaba.

"Los cúmulos globulares y sus estrellas son claves para entender la formación y evolución de las galaxias. Durante décadas, los astrónomos han creído que las estrellas que componen un determinado cúmulo globular compartían la misma composición química y tenían la misma edad, pero ahora sabemos que son criaturas más extrañas y complicadas de lo que parecían", explica Taylor.

Imagen 1: Aspecto de la galaxia gigante Centaurus A (NGC 5128). Créditos: ESO/Digitized Sky Survey. Agradecimientos: Davide de Martin.

Para estudiar estos objetos Taylor y su equipo se han centrado en la galaxia gigante más cercana a la nuestra: Centaurus A, galaxia que alberga unos 2.000 cúmulos globulares, muchos de ellos más masivos y brillantes que los 150 (aprox.) que orbitan la Vía Láctea. Y de todos los cúmulos que rodean a la gigante, se han muestreado 125 de ellos con el instrumento FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph), instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO en Chile. Con los datos obtenidos dedujeron la masa de los cúmulos y compararon este resultado con el brillo de cada uno de ellos.

Obtener la masa del cúmulo

¿Cómo se calcula la masa de un cúmulo que está alejado de nosotros unos 12 millones de años luz? Gracias a que FLAMES proporciona información sobre los movimientos de las estrellas en los cúmulos, y que este movimiento depende de la fuerza del campo gravitatorio, podemos usar estos valores para deducir la masa. A esto los astrónomos lo conocen como masa dinámica.

Imagen 2: Cúmulo globular Messier 13 en la constelación de Hércules, tal vez el cúmulo más famoso que existe: Créditos: Hubble Space Telescope (NASA/ESA).

Con los datos en la mano se vio que los cúmulos mas brillantes tenían más masa de la esperada, y lo extraño en algunos de ellos era que eran muchas veces más masivos de lo esperado. Y ahí no queda la cosa... A mayor masa, mayor cantidad de "algo" que no eran capaces de observar. ¿Qué era?

El misterio de los cúmulos

Había varias posibles respuestas ante la pregunta de qué coexistía con las estrellas de estos cúmulos globulares masivos. Una opción podrían ser agujeros negros, lo que explicaría parte de la masa oculta, pero quedarían cabos sueltos. Otra opción sería materia oscura, pero se considera que los cúmulos globulares están desprovistos de este tipo de materia, pero quizás, por alguna razón desconocida han conservado materia oscura en sus núcleos, lo que explicaría las observaciones, pero sin encajar en la teoría convencional de los cúmulos globulares.

"Nuestro descubrimiento de cúmulos estelares con masas inesperadamente altas para la cantidad de estrellas que contienen sugiere que puede haber múltiples familias de cúmulos globulares, con diferentes historias de formación. Aparentemente, algunos cúmulos estelares tienen toda la pinta de ser cúmulos globulares del montón, pero, en este caso, las apariencias engañan, y es posible que haya gato encerrado", explica Thomas Puzia, coautor del artículo.

Imagen 3: Cúmulos oscuros en Centaurus A (en rojo) junto a cúmulos normales (en azul) y cúmulos con propiedades similares a los de galaxias enanas (en verde). Créditos: ESO/Digitized Sky Survey. Agradecimientos: Davide de Martin.

Parece ser que estos cúmulos son más misteriosos de lo que parecía, y para ir arrojando luz sobre la realidad de estos objetos el equipo también participa en un estudio más amplio de otros cúmulos globulares en otras galaxias, aportando algunas pistas intrigantes que indican que dichos "cúmulos oscuros" también se pueden encontrar en otros lugares.

"Nos hemos tropezado con una clase nueva y misteriosa de cúmulo estelar. Esto demuestra que todavía tenemos mucho que aprender sobre todos los aspectos relacionados con la formación de cúmulos globulares. Es un resultado importante y ahora tenemos que encontrar más ejemplos de cúmulos oscuros alrededor de otras galaxias", concluye Taylor.
Esta investigación se ha presentado en la revista Astrophysical Journal bajo el título “Observational evidence for a dark side to NGC 5128’s globular cluster system”, por M. Taylor et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigacion está formado por Matthew A. Taylor (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Chile; ESO, Chile), Thomas H. Puzia (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Chile), Matias Gomez (Universidad Andres Bello, Chile) y Kristin A. Woodley (University of California, Estados Unidos).
Artículo científico:

Las imágenes 1 y 3 son una composición con los siguientes filtros obtenida a través del Digitized Sky Survey 2 y el instrumento WFI (Wide Field Image) instalado en el MPG/ESO 2.2-metre telescope:
- Filtro Óptico en banda R del DSS2.
- Filtro Óptico en banda B del DSS2.
- Filtro Infrarrojo en banda I del DSS2.
- Filtro Óptico en banda B (456 mm) del WFI.
- Filtro Óptico en banda V (539 mm) del WFI.
- Filtro Óptico en banda R (651 mm) del WFI.
- Filtro Óptico en banda H-alpha (658 mm) del WFI.
- Filtro Óptico en banda [OIII] (502 mm) del WFI.

Referencias:

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6 de mayo de 2015

I C Ceres Space Festival

Mucho tardaba en llegar el gran evento público para celebrar el éxito que está teniendo la misión Dawn. Pues aquí está "I C Ceres" Space Festival, que se celebrará el próximo 9 de mayo en el Instituto Tecnológico de California (Estados Unidos). El evento, que está dirigido a todas las edades, comenzará a las 10:00, hora local californiana (19:00 hora peninsular española) y se prolongará durante más de seis horas.

Imagen 1: Cartel del I C Ceres. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Primera parte

La primera parte del evento será una exposición donde los visitantes podrán hacer un recorrido por nuestro sistema solar a través de las  misiones de la NASA. También se podrá disfrutar de fragmentos de meteoritos, ruedas de los distintos rover y paseos virtuales por la Luna, Marte y el asteroide Vesta.

Segunda parte

La segunda parte del evento serán unas charlas donde intervendrán:
- Jim Green (Director del Planetary Science Division de la NASA)
- Carol Raymond (Directora adjunta de la misión Dawn)
- Dante Lauretta (Investigador principal de la misión OSIRIS REx)
- Claudia Alexander (Científico del proyecto de la parte estadounidense de Rosetta)
- Alan Stern (Investigador principal de la misión New Horizons)

Las charlas serán retransmitidas en directo a través de Ustream en:

Actividades paralelas

Museos, planetarios y universidades tanto estadounidenses como de otros países también han querido unirse al I C Ceres y están organizando actividades para celebrar este festival.

Puedes encontrar más información sobre el I C Ceres aquí:

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