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Diciembre 2016

 

Posibles primeras señales en el espacio vacío de una extraña propiedad cuántica

1/12/2016 de ESO / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Esta ilustración muestra cómo la luz proveniente de la superficie de una estrella de neutrones muy magnética (izquierda) se convierte en polarizada linealmente a medida que viaja por el vacío del espacio cercano a la Estrella, en su camino hacia el observador situado en la Tierra (derecha). La polarización de la luz observada en el campo magnético extremadamente fuerte sugiere que el espacio vacío alrededor de la estrella de neutrones está sujeto a un efecto cuántico conocido como birrefringencia de vacío, una predicción de la electrodinámica cuántica. Este efecto fue predicho en la década de 1930, pero no se había observado antes.
Esta ilustración muestra cómo la luz proveniente de la superficie de una estrella de neutrones muy magnética (izquierda) se convierte en polarizada linealmente a medida que viaja por el vacío del espacio cercano a la estrella, en su camino hacia el observador situado en la Tierra (derecha). La polarización de la luz observada en el campo magnético extremadamente fuerte sugiere que el espacio vacío alrededor de la estrella de neutrones está sujeto a un efecto cuántico conocido como birrefringencia del vacío, una predicción de la electrodinámica cuántica. Este efecto fue predicho en la década de 1930, pero no se había observado antes. Crédito: ESO/L. Calçada.

Utilizando el VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos, que ha estudiado la luz emitida por una estrella de neutrones extraordinariamente densa y fuertemente magnetizada, puede haber encontrado los primeros indicios observacionales de un extraño efecto cuántico predicho por primera vez en la década de 1930. La polarización de la luz observada sugiere que el espacio vacío que hay alrededor de la estrella de neutrones está sujeta a un efecto cuántico conocido como birrefringencia del vacío.

Un equipo dirigido por Roberto Mignani, de INAF Milán (Italia) y de la Universidad de Zielona Gora (Polonia), utilizó el VLT (Very Large Telescope) de ESO, instalado en el Observatorio Paranal (Chile), para observar la estrella de neutrones RX J1856.5-3754, a unos 400 años luz de la Tierra.

Las estrellas de neutrones son los densos núcleos remanentes de estrellas masivas (al menos 10 veces más masivas que nuestro Sol) que han estallado como supernovas al final de sus vidas. También tienen campos magnéticos muy extremos, miles de millones de veces más fuertes que los del Sol, que impregnan su superficie exterior y sus alrededores.

Estos campos son tan fuertes que incluso afectan a las propiedades del espacio vacío que hay alrededor de la estrella. Se cree que, normalmente, el vacío está completamente vacío, y que la luz puede viajar a través de él sin sufrir ningún cambio. Pero en la electrodinámica cuántica (QED, por sus siglas en inglés), la teoría cuántica que describe la interacción entre fotones de luz y partículas cargadas, como electrones, el espacio está lleno de partículas virtuales que aparecen y desaparecen todo el tiempo. Los campos magnéticos muy fuertes puede modificar este espacio, lo que afecta a la polarización de la luz que pasa a través de él.

Mignani explica: "De acuerdo con la QED, un vacío altamente magnetizado se comporta como un prisma lo hace con la propagación de la luz, un efecto conocido como birrefringencia del vacío". Tras un cuidadoso análisis de los datos del VLT, Mignani y su equipo detectaron polarización lineal (en un grado significativo de alrededor del 16%) debida probablemente, según los investigadores, al efecto reforzador que tiene la birrefringencia del vacío en el área de espacio vacío que rodea  a RX J1856.5-3754.

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Resuelto el misterio de las galaxias débiles ultradifusas

1/12/2016 de University of Copenhagen / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

The ultra-diffuse faint galaxy, Dragonfly 17 shown next to two other galaxies for comparison. The large spiral galaxy, the Andromeda galaxy is shown on the left and the elliptical dwarf galaxy, NGC 205 is shown higher up in the image, while the diffuse ultra-faint dwarf galaxy, Dragonfly 17 can be seen to the right. (Credit: Schoening/Harvey/van Dokkum/Hubble Space Telescope).

La galaxia débil ultradifusa Dragonfly 17 mostrada junto a otras dos galaxias por comparación. La gran galaxia espiral, Andrómeda, se encuentra a la izquierda y la galaxia enana elíptica NGC 205 se muestra más arriba en la imagen, mientras que Dragonfly 17 está situada en el panel derecho. Crédito: Schoening/Harvey/van Dokkum/Hubble Space Telescope.

 

Durante el año pasado, los investigadores han observado algunas galaxias muy difusas y débiles. Son tan poco brillantes como las galaxias enanas pero ocupan un área tan grande como la de la Vía Láctea. Es un misterio cómo galaxias tan débiles, que contienen hasta 1000 veces menos estrellas que la Vía Láctea, pueden ser tan grandes como ella. Ahora, una nueva investigación realizada por el Instituto Niels Bohr demuestra que si muchas supernovas explotan durante el proceso de formación de las estrellas, puede ocurrir que tanto las estrellas como la materia oscura se vean expulsadas hacia afuera, haciendo que la galaxia se expanda.

La teoría de los astrónomos es que las galaxias bebé crecen gradualmente y se hacen más masivas al estar constantemente formando estrellas nuevas y chocando con galaxias vecinas, originando galaxias nuevas mayores. Las galaxias más grandes de nuestro Universo, por tanto, han estado bajo formación constante durante toda la historia. Pero las nuevas galaxias ultradifusas y débiles recién descubiertas eran difíciles de clasificar y aunque algunos investigadores pensaban que las galaxias difusas eran simplemente grandes galaxias espirales con una gran cantidad de materia oscura, otros postulaban que se trata de un caso especial de galaxias enanas.

Pero el proyecto de investigación dirigido por una investigadora del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague ha sido capaz de recrear las características de las galaxias que han sido observadas utilizando avanzadas simulaciones por computadora. "Al recrear casi 100 galaxias virtuales hemos demostrado que cuando hay muchas supernovas durante el proceso de formación de estrellas, puede ocurrir que las estrellas y la materia oscura de la galaxia sean empujadas hacia afuera, causando la expansión de la galaxia. Cuando hay un número pequeño de estrellas en un área expandida, la galaxia pierde brillo y se difumina y es, por tanto, difícil de observar con telescopios", explica  Arianna Di Cintio, directora de la investigación.

Di Cintio explica que el mecanismo que hace que las estrellas se alejen del centro es el mismo que es capaz de crear áreas con una densidad menor de materia oscura. La potencia de muchas supernovas es tan grande que empujan el gas hacia las afueras de la galaxia. Como resultado, tanto la materia oscura como las estrellas se desplazan hacia el exterior al tiempo que la extensión de la galaxia crece. El hecho de que la galaxia cubra un área mayor significa que se torna más difusa y menos clara.

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Proponen que una supernova de masa baja provocó la formación de nuestro sistema solar

1/12/2016 de University of Minnesota /Nature Communications

Supernova G1.9+0.3 Credits: NASA/CXC/CfA/S. Chakraborti et al.
Imagen de la supernova G1.9+03 obtenida en rayos X por el observatorio espacial Chandra de NASA. La explosión como supernova de un objeto de masa estelar baja (unas 12 veces la masa del Sol) pudo provocar la formación de nuestro sistema solar. Crédito:  NASA/CXC/CfA/S. Chakraborti et al.

Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Yong-Zhong Qian ha utilizado modelos nuevos y pruebas encontradas en meteoritos para demostrar que una supernova de masa baja incitó la formación de nuestro sistema solar.

Hace unos 4600 milloes de años, una nube de gas y polvo, que acabó formando nuestro sistema solar, resultó perturbada. El colapso gravitatorio que siguió condujo a la formación del protosol con un disco alrededor donde nacieron los planetas. Una supernova (una estrella que explota al final de su ciclo de vida) habría tenido la energía suficiente para comprimir dicha nube de gas. Pero no existían pruebas definitivas que apoyaran esta teoría. Además, la naturaleza de la supernova tampoco se conocía.

Qian y sus colaboradores decidieron centrarse en núcleos atómicos de vida corta presentes en el sistema solar temprano. Debido a sus cortas vidas, estos núcleos sólo podrían proceder de la supernova. Sus abundancias en el sistema solar primitivo han sido deducidas a partir de sus productos de desintegración presentes en meteoritos. Al tratarse de restos de la formacion del sistema solar, los meteoritos son comparables a los ladrillos y el cemento sobrantes en una obra. Nos dicen de qué está hehco el sistema solar y, en particular, qué núcleos atómicos de vida corta aportó la supernova.

Qian y sus colaboradores decidieron comprobar si una supernova de masa baja (unas 12 veces más pesada que nuestro Sol) podría explicar los registros meteoríticos. Empezaron examinando el berilio-10, un núcleo de vida corta que posee 4 protones (y es por tanto el cuarto elemento de la tabla periódica) y 6 neutrones. Es un núcleo ampliamente distribuido en los meteoritos y esta ubicuidad es en sí misma un mistero. 

Utilizando los modelos nuevos, los investigadores han demostrado que el berilio-10 puede ser producido por un proceso llamado de espalación (fragmentación) por neutrinos en supernovas tanto de masa alta como baja.  Sin embargo, solo una supernova de masa baja que provocara la formación del sistema solar explicaría el registro meteorítico global.

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Una nueva perspectiva sobre el modo en que se formó el "corazón de hielo" de Plutón

1/12/2016 de The University of Maryland / Nature

luto, shown here in the front of this false-color image, has a bright ice-covered
Plutón, que aparece en primer plano en esta imagen en falso color, tiene un brillante "corazón" cubierto de hielo. El lóbulo de la izquierda, ligeramente ovalado, ha sido llamado provisionalmente Sputnik Planitia. Sputnik Planitia aparece justo en dirección opuesta a la luna de Plutón, Caronte. Crédito: NASA/ JHUAPL/SWRI.

El "corazón de hielo" de Plutón es una estructura brillante con dos lóbulos en su superficie que ha atraído a los investigadores desde su descubrimiento por el equipo de New Horizons en 2015. De interés particular es el lóbulo occidental del corazón, informalmente llamado Sputnik Planitia, una cuenca profunda que contiene tres tipos de hielos (nitrógeno, metano y monóxido de carbono congelados) y que apareció al lado contrario de Caronte, la luna de Plutón con la que se halla en rotación síncrona. Las características únicas de Sputnik Planitia han inspirado varios escenarios diferentes para explicar su formación, y todos ellos la identifican con una cuenca de impacto, una depresión creada por un cuerpo más pequeño que chocó contra Plutón a una velocidad extremadamente alta.

Un nuevo estudio dirigido por Douglas Hamilton (The University of Maryland) sugiere en cambio que Sputnik Planitia se formó al principio de la historia de Plutón y que sus características son la consecuencia inevitable de procesos evolucionarios.

"La diferencia principal entre mi modelo y otros es que yo sugiero que el casquete de hielo se formó antes, cuando Plutón todavía estaba girando rápidamente, y que la cuenca se formó más tarde y no a causa de un impacto", explica Hamilton. "El  casquete de hielo proporciona una ligera asimetría que se acopla en dirección a Caronte o bien en dirección contraria cuando el giro de Plutón se frena para sincronizarse con el movimiento orbital de la luna".

Utilizando el modelo que ha desarrollado, Hamilton descubrió que la posición inicial de Sputnik Planitia puede ser explicada por el clima poco usual de Plutón y por su eje de giro, que se encuentra inclinado en 120 grados. Por comparar, la inclinación de la Tierra es de 23.5 grados. Los modelos de las temperaturas del planeta enano muestran que cuando se promedian a lo largo de la órbita de 248 años, las latitudes a 30 grados norte y sur destacan por ser los lugares más fríos del planeta enano, mucho más fríos que cualquiera de los polos. El hielo se habría formado de manera natural alrededor de estas latitudes, incluyendo el centro de Sputnik Planitia, que se encuentra a 25 grados de latitud norte.

El modelo de Hamilton también demuestra que un pequeño depósito de hielo atrae naturalmente más hielo al reflejar la luz solar y el calor. Así se formó esta capa de hielo que acumuló tanto peso sobre la superficie de Plutón que desplazó el centro de masas del plantea enano. La rotación de Plutón se frenó gradualmente debido a las fuerzas gravitatorias de Caronte, igual que la Tierra está perdiendo giro lentamente bajo fuerzas parecidas de su luna. Sin embargo, como Caronte es tan grande y está tan cerca de Plutón, el proceso hizo que Plutón mostrase siempre una misma cara hacia su luna tras unos pocos millones de años. La gran masa de Sputnik Planitia habría tenido un 50 por ciento de oportunidades de acabar mirando hacia Caronte o en dirección opuesta.

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Observan cúmulos de estrellas escupiendo polvo

2/12/2016 de University of California Los Angeles /  The Astrophysical Journal Letters

In the galaxy II Zw 40, dust (shown in yellow) is strongly associated with clusters of stars (shown in orange). UCLA researchers have used new observations of this galaxy to confirm that these stars are creating enormous amounts of dust.

En la galaxia II Zw 40 el polvo (mostrado en amarillo) está fuertemente asociado con cúmulos de estrellas (mostrados en naranja). Investigadores de UCLA han confirmado que estas estrellas están creando enormes cantidades de polvo. Crédito: S. M. Consiglio et al., Astrophysical Journal Letters, 2016.

 

A menudo se piensa en las galaxias como objetos de estrellas relucientes, pero también contienen gas y polvo. Ahora un equipo de astrónomos ha utilizado datos nuevos para demostrar que esas estrellas son las responsables de producir polvo en escalas galácticas, un descubrimiento apoyado por una antigua teoría. El polvo es importante porque es un componente clave de planetas rocosos como la Tierra.

Los investigadores han estudiado la galaxia II Zw 40, que se halla aproximadamente a 33 millones de años-luz y que está formando estrellas intensamente, siendo por tanto útil para comprobar teorías de formación de estrellas. "Esta galaxia posee una de las mayores regiones de formación de estrellas del universo local", comenta Jean Turner (UCLA).

La región central de II Zw 40 alberga dos cúmulos jóvenes, cada uno con aproximadamente un millón de estrellas. Tomando imágenes de los cúmulos a diferentes longitudes de onda, los astrónomos construyeron un mapa que mostraba el polvo de la galaxia. El polvo astronómico - compuesto principalmente por carbono, silicio y oxígeno - es predominante en el Universo. "Si miras a la Vía Láctea en el cielo tiene un aspecto parcheado y manchado. Eso se debe a que hay polvo que bloquea la luz", afirma Turner.

El mapa mostró que en  II Zw 40 el polvo se concentra a menos de 320 años-luz de distancia de los dos cúmulos de estrellas. "El polvo se halla casi todo cerca del cúmulo doble", explica Turner. "Estas observaciones apoyan la hipótesis de que las estrellas son las responsables de la producción de polvo. El cúmulo doble es una 'fábrica de hollín' que contamina su ambiente local", concluye Michelle Consiglio (UCLA).

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Caracterizan uno de los asteroides más pequeños conocidos

2/12/2016 de Lowell Observatory / The Astronomical Journal

meteorito aubrita

Meteorito aubrita. Fuente: Litos.net

Un equipo de astrónomos ha obtenido observaciones del asteroide más pequeño (con un diámetro de solo dos metros) que se haya estudiado con detalle hasta ahora. El asteroide, llamado 2015 TC25, es también uno de los más brillantes de entre los cercanos a la Tierra, reflejando un 60 por ciento de la luz solar que cae sobre él.

Vishnu Reddy (Universidad de Arizona) explica que las nuevas observaciones realizadas con el ITF de NASA y el radar planetario de Arecibo muestran que la superficie de 2015 TC25  es parecida a la de un tipo raro de meteoritos altamente reflectantes llamados aubritas. Las aubritas están compuestas de minerales muy brillantes, principalmente silicatos, que se forman en un ambiente basáltico sin oxígeno a temperaturas muy altas. Sólo uno de cada 1000 meteoritos de los que caen a la Tierra pertenece a esta clase.

Los investigadores han logrado medir el ritmo de rotación de este pequeño objeto irregular, encontrando que gira rápidamente, una vez cada 2.23 minutos.

Los asteroides cercanos a la Tierra como 2015 TC25  se encuentran en el mismo rango de tamaños que los meteoritos que caen sobre la Tierra. Los astrónomos los descubren con frecuencia, pero no se sabe demasiado acerca de ellos ya que son difíciles de caracterizar. Estudiando estos objetos en detalle, los astrónomos esperan poder comprender mejor los cuerpos progenitores en los que se originan estos meteoritos. En este caso, Reddy piensa que el asteroide fue arrancado por otra roca que chocó contra su progenitor, 44 Nysa, un asteroide del cinturón principal de unos 50 km de diámetro.

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¿Podría haber vida en el océano de Plutón?

2/12/2016 de Washington University in St. Louis 

View of Pluto with color-coded topography as measured by NASA's New Horizons spacecraft. Purple and blue are low and yellow and red are high, and the informally named Sputnik Planitia stands out at top as a broad, 1300 km- (800 mile-) wide, 2.5 km- (1.5 mile-) deep elliptical basin, most likely the site of an ancient impact on Pluto. New Horizons data imply that deep beneath this nitrogen-ice filled basin is an ocean of dense, salty, ammonia-rich water. (Photo: P.M. Schenk LPI/JHUAPL/SwRI/NASA)

Imagen de Plutón con topografía en código de colores, medida por la nave espacial New Horizons de NASA. Púrpura y azul son zonas bajas, y amarillo y rojo son altas. Los datos de New Horizons implican que bajo la cuenca llena de nitrógeno congelado de Sputnik Planitia existe un océano de agua rica en amoníaco, salada y densa. Crédito: P.M. Schenk LPI/JHUAPL/SwRI/NASA.

 

Se piensa que Plutón posee un océano subterráneo, cuya importancia no radica tanto en la posibilidad de que haya agua como en que se trata de una indicación de que otros planetas enanos del espacio profundo podrían tener también océanos exóticos similares, lo que conduce de manera natural a preguntarse por la vida, según uno de los coinvestigadores de la misión New Horizons de NASA a Plutón y el Cinturón de Kuiper.

William McKinnon argumenta que bajo la estructura con forma de corazón conocida como Sputnik Planitia existe un océano lleno de amoníaco. La presencia del líquido incoloro y de olor penetrante ayuda a explicar no sólo la orientación de Plutón en el espacio sino también la persistencia del océano masivo cubierto de hielo que McKinnon imagina como parecido a un jarabe.

"De hecho, New Horizons ha detectado amoníaco como uno de los componentes de la luna mayor de Plutón, Caronte, y en una de las lunas pequeñas. Así que casi seguro que está presente también en el interior de Plutón", afirma McKinnon. "Lo que pienso que hay allí abajo en el océano es algo bastante nocivo, muy frío, salado y muy rico en amoníaco, casi como un jarabe". "No es el lugar para gérmenes, y mucho menos peces o calamares o cualquier tipo de vida como la conocemos", añade. "Pero como ocurre con los mares de metano de Titán (la mayor luna de Saturno) surge la cuestión de si formas de vida realmente novedosas podrían existir en estos líquidos fríos y exóticos".

"Todas estas ideas sobre un océano en el interior de Plutón son creíbles, pero solo se trata de meras inferencias, no de detecciones reales", explica McKinnon. "Si queremos confirmar que tal océano existe, necesitaremos medidas de gravedad o exploraciones con radar del subsuelo, todo lo cual podría realizarlo una futura misión de un orbitador a Plutón. Queda en manos de la próxima generación el retomar lo que New Horizons no ha llegado a hacer".

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Los océanos cósmicos, cuna de las galaxias gigantes

2/12/2016 de Centro de Astrobioología / Science

Figura: impresión artística del océano cósmico de gas frío en el corazón de un cúmulo embrionario de galaxias, aproximadamente a 10.000 millones de años luz de distancia de la Tierra. Abultada y deforme, la región central fue bautizada como galaxia

Impresión artística del océano cósmico de gas frío en el corazón de un cúmulo embrionario de galaxias, aproximadamente a 10.000 millones de años luz de distancia de la Tierra. Abultada y deforme, la región central fue bautizada como galaxia "Telaraña" (formalmente conocida como MRC 1138-262), porque parece estar formada por pequeñas galaxias ligadas por la gravedad, igual que moscas atrapadas en una telaraña. El gas frío se extiende a través de un espacio con 250.000 años luz de tamaño y es la materia prima de la cual se forman nuevas estrellas. Se espera que la condensación de esta nube cósmica de gas origine una sola supergalaxia. Modificado de ESO ciencia versión 1431. Crédito: ESO/M. Kornmesser. 

 

Las mayores galaxias que existen en el universo, enormes esferas llenas de estrellas, parecen surgir en los océanos cósmicos de gas frío. Este hallazgo, que un grupo internacional de astrónomos liderados por el Centro de Astrobiología (CAB, CSICINTA) publica en el último número de la revista Science, apunta a que, en el universo primitivo, la formación de supergalaxias es un proceso que dista bastante de lo estudiado en el universo más cercano.

La agrupación de cientos o miles de galaxias da como resultado agregados llamados cúmulos, cuyo centro lo ocupan las supergalaxias. “Pensábamos que, en las etapas iniciales del universo, estas galaxias enormes se formaron a partir de otras pequeñas que se fundieron unas con otras bajo la acción de su propia gravedad, tal y como ocurre en el universo próximo. Sin embargo, hemos visto que todo es mucho más complicado”, señala el investigador del Centro de Astrobiología y autor principal del trabajo, Bjorn Emonts.

Los astrónomos han estudiado un cúmulo situado a 10.000 millones de años luz de la Tierra utilizando el conjunto de radiotelescopios ATCA (Australia Telescope Compact Array), en Australia, y el VLA (Very Large Array), en los Estados Unidos. En el centro de este cúmulo se encuentra MRC 1138-262, apodada Spiderweb (telaraña), una supergalaxia que está formándose inmersa en una enorme nube de gas frío. “Este océano cósmico contiene aproximadamente 100.000 millones de veces la masa del Sol y está compuesto en su mayoría por moléculas de hidrógeno, la materia prima de la que se forman estrellas y galaxias”, precisa Montserrat Villar-Martín, científica del CAB y coautora del estudio.

Pero, en lugar de observar directamente el hidrógeno, los investigadores lo han detectado a través de un gas trazador –en este caso, el monóxido de carbono–, más fácil de localizar. “Esperábamos detectar el gas frío en las galaxias fusionándose”, comenta el coautor Helmut Dannerbauer, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que, en 2014, reveló que Spiderweb está rodeada de gran cantidad de galaxias ocultas tras gruesas capas de polvo. Las observaciones revelaron, por el contrario, que la mayor parte del gas frío no se encuentra ahí, sino que ocupa el vasto espacio entre las galaxias. Los astrónomos ahora piensan que la supergalaxia se ha originado directamente por la condensación de ese océano cósmico de gas frío.

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Actualizado ( Viernes, 02 de Diciembre de 2016 14:48 )
 

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