viernes, abril 29, 2011

Una reunión de galaxias

Imágenes celestes: Hickson 44, un grupo galáctico en la constelación de Leo.

Hickson_44
Hickson 44, un grupo de galaxias en Leo.
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Si se apunta el telescopio en dirección a la constelación de Leo, el León, se puede descubrir un grupo de galaxias que reside cerca de nuestra Vía Láctea, el Grupo Compacto Hickson 44. A solamente 60 millones de años-luz de distancia, esta interesante y diversa colección tiene una historia bastante interesante para contarnos.

Hace unas tres décadas, el astrónomo canadiense Paul Hickson se impuso la tarea de completar una lista de 100 cúmulos galácticos. Pero no podía ser cualquier tipo de cúmulo; tenía que estar aislado, ser compacto y estar dentro de un rango limitado de magnitud. Su propósito era estudiar corrimientos al rojo inusuales entre sus miembros, y ampliar nuestro conocimiento sobre la evolución galáctica.

De este trabajo se impuso la teoría de que quizás todas las galaxias bien conocidas emergieron alguna vez de cúmulos similares y esta hipótesis contribuyó fuertemente también a nuestras ideas sobre la materia obscura. Lo que Hickson nos dejó es un legado de objetos hermosos que no solamente fueron un reto para nuestro telescopios, sino también para nuestras mentes.

En esta fotografía hecha por Warren Keller, se pueden ver, a partir de las 11 en punto, a NGC (New General Catalog = Nuevo Catálogo General) 3193, NGC 3190 y NGC 3187 en el centro, y a NGC 3185 a las 5 en punto. Una mirada más cuidadosa revela dos galaxias diminutas del catálogo PGC (Principal Galaxies Catalog = Catálogo de Galaxias Principales), 2806871 hacia las 8 en punto y 86788 cerca de las 5 en punto.

Como se puede ver, este grupo conforma una interesante colección de tipos de galaxias, desde las espirales barradas hasta las elípticas, lo suficientemente cercanas entre sí como para compartir materia mientras interactúan gravitatoriamente.

Si bien algunos de entre los lectores puedan reconocer a las tres principales actrices de este acto galáctico conocidas como “el Trío de Leo”, miren atentamente a la espiral barrada NGC 3190. Fue la primera descubierta por Sir William Herschel en 1784 y fue hogar de dos eventos supernova en 2002.

Acechando en su interior hay un núcleo galáctico activo (AGN, por sus siglas en inglés) que alberga a un agujero negro súper masivo. Si bien el descubrimiento de una supernova del raro Tipo Ia supuso algo bastante inusual, el agregado de una segunda supernova similar que estalló simultáneamente fue una actividad galáctica incluso mucho menos común: dos jóvenes eventos emisores de rayos-X recortados sobre una cantidad récord de polvo obscuro.

¿Quizás la interacción con la cercana NGC 3187 sea una causa posible? Después de todo, está evolucionando. Los estudios indican una secuencia evolutiva para los grupos compactos Hickson en en la cual la cantidad de luz difusa aumenta con la evolución dinámica del grupo.

“Los grupos compactos son asociaciones de unas pocas galaxias en los cuales el medioambiente juega un papel importante en la evolución galáctica”, dicen J. A. L. Aguerri (et al). “La baja velocidad de dispersión del grupo favorece las interacciones de marea y las fusiones, lo que puede llevar a estrellas de las galaxias hacia la difusa luz intergrupal. Las simulaciones numéricas de cúmulos galácticos en cosmologías jerárquicas muestran que la cantidad de luz difusa aumenta con la evolución dinámica del cúmulo”.

Si bien este grupo de galaxias está evolucionando e interactuando en conjunto a lo largo de distancias enormes, se las puede recoger a todas ellas en la misma visión de ocular que hay entre Gamma y Zeta Leonis. No es una tarea fácil, ya que la más tenue de ellas tiene una magnitud 13, pero se puede lograr con un telescopio de 150 mm en cielos oscuros y límpidos.

Recuerden, la belleza está en el reto... y en el descubrimiento.

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Artículo original: “Observing Challenge: A Gathering of Galaxies – Hickson 44”
Fecha: Abril 26, 2011
Enlace con el artículo original:
aquí
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viernes, abril 22, 2011

Cosmología 03: El Final

La tercera y última parte de una brevísima historia del universo

A1689-zD1

A1689-zD1, una de las galaxias más luminosas y más distantes, se encuentra a 12 800 millones de años-luz de distancia, tan lejos que a causa de la expansión del universo su luz ha sufrido un corrimiento al rojo tan grande que solamente puede ser vista con cámaras infrarrojas. En los recuadros de la derecha es no se puede ver con la cámara de luz visible del Hubble, pero sí con su cámara de infrarrojos y con la del telescopio espacial Spitzer.
© NASA/ESA/JPL-Caltech/STScI

Bien, ya estamos en la tercera parte de nuestra Cosmología. Hasta ahora, hemos cubierto la historia del universo (parte 1) hasta la época actual parte 2). Pero, ¿qué sucederá después?; ¿cómo llegará a su fin nuestro universo?. Y lo que también es muy importante: ¿cómo podemos estar seguros de que las cosas se desarrollaron así?

En cierta oportunidad, Robert Frost escribió: “algunos dicen que el mundo acabará en fuego; otros dicen que acabará en hielo”. De la misma forma, algunos científicos han postulado que el universo sufrirá una muerte dramática y cataclísmica, ya sea por un “Gran Desgarro” (Big Rip) o por una “Gran Implosión” (Big Crunch), o por un lento y más gradual “Gran Congelamiento” (Big Freeze).

El destino final de nuestro cosmos tiene mucho que ver con su forma. Si el universo fuera abierto, como una silla de montar, y la densidad energética de la energía obscura aumentara sin límites, la tasa de expansión del cosmos llegaría a ser tan grande que finalmente que incluso los átomos quedarían destrozados: un “Gran Desgarro”. Inversamente, si el universo fuera cerrado, como una esfera, y la fuerza de la gravedad triunfara sobre la influencia de la energía obscura, la expansión del cosmos llegaría finalmente a detenerse y luego a revertirse, colapsando sobre sí mismo en una “Gran Implosión”.

Sin embargo, a pesar de la belleza poética del fuego, las observaciones actuales están a favor de un final helado para nuestro universo: un “Gran Congelamiento”.

Los científicos creen que vivimos en un universo espacialmente plano cuya expansión se está acelerando debido a la presencia de la energía obscura; sin embargo, la densidad energética total del cosmos es muy probablemente menor o igual a la así llamada “densidad crítica”, de modo que no habrá un Gran Desgarro. En cambio, los contenidos del universo finalmente se alejarán muchísimo unos de otros y el calor y el intercambio de energía cesarán. El cosmos habrá alcanzado un estado de entropía máxima y ninguna forma de vida podrá sobrevivir.

¿Depresivo y un poco anti-climático? Quizás. Pero todo esto será imperceptible hasta que el universo haya alcanzado una edad doble de la actual.

El_destino_del_universo

Destinos probables del universo.
En este punto, ustedes se estarán preguntando cómo es que conocemos todo ésto. ¿Será tal vez una especulación desenfrenada?

Bien, antes que nada, sabemos sin ninguna duda que el universo se está expandiendo. Las observaciones astronómicas demuestran consistentemente que la luz de las estrellas distantes siempre muestra un corrimiento al rojo en relación con nosotros, es decir que su longitud de onda se ha estirado debido a la expansión del cosmos (ver Wikipedia).

Esto lleva a dos posibilidades cuando se hace retroceder el reloj: o el universo en expansión ha existido siempre y su edad es infinita, o comenzó a expandirse a partir de una versión más pequeña de sí mismo en un momento específico del pasado y, por lo tanto, tiene una edad definida. Por largo tiempo, los proponentes de la teoría del Estado Estacionario (Steady State) apoyaron la primera explicación. No fue hasta que Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron en 1965 la radiación cósmica de fondo de microondas que la teoría del Big Bang (Gran Estallido) se convirtió en la explicación más aceptada sobre el origen del universo.
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En el corrimiento al rojo por efecto Doppler, las ondas de luz se comprimen en razón de la velocidad de la fuente, y se vuelven más azules cuando esa fuente se acerca al observador, y se estiran (haciéndose más rojas) cuando la fuente se acerca.
© Ales Tosovsky/ http://tomsastroblog.com/

¿Por qué? Algo tan grande como nuestro cosmos necesita mucho tiempo para enfriarse completamente. Si, de hecho, el universo comenzó con el tipo de energías abrasadoras que predice la teoría del Big Bang, los astrónomos deberían todavía observar actualmente un poco de los restos de ese calor. Y así lo hacen: un resplandor uniforme de 3K (tres grados Kelvin, o absolutos) que se encuentra disperso parejamente en todos los puntos del cielo. No solamente eso, sino que el satélite WMAP y otros similares han observado diminutas inhomogeneidades en la radiación cósmica de fondo que se ajustan con precisión al espectro inicial de fluctuaciones cuánticas predicho por la teoría.

¿Qué más? Demos un vistazo a las abundancias relativas de los elementos ligeros en el universo. Recordemos que durante los primeros minutos de la vida del joven universo la temperatura ambiente era lo suficientemente alta como para que ocurriera fusión nuclear. Las leyes de la termodinámica y la densidad relativa de los bariones (es decir, de protones y neutrones) juntos determina exactamente cuánto deuterio (hidrógeno pesado), helio y litio se podría haber formado en esa época.

Tal como son las cosas, hay mucho más helio (un 25% más) en nuestro universo actual del que podría haberse creado por la nucleosíntesis en el centro de las estrellas. En cambio, un universo joven muy caliente, tal como el postulado por la teoría del Big Bang, produce exactamente las proporciones de elementos livianos que los científicos observan en el universo actual.

Pero aún hay más. La distribución de la estructura a gran escala del universo puede ser cartografiada muy bien basándose únicamente en las anisotropías observadas en la radiación cósmica de fondo. Incluso la estructura actual a gran escala luce muy diferente de la que se puede ver con un gran corrimiento al rojo (es decir, la que está muy lejos, o lo que es lo mismo, la que vemos tal como era en las primeras épocas del cosmos), lo que implica un universo dinámico y en evolución. Además, la edad de las estrellas más viejas parece ser consistente con la edad del cosmos que nos da la teoría del Big Bang.

Como cualquier teoría, tiene sus debilidades. Por ejemplo, el problema del horizonte o el del espacio plano o los de la energía y materia obscuras. Pero en general, las observaciones astronómicas coinciden con las predicciones de la teoría del Big Bang mucho más que con las de cualquier otra teoría rival. Hasta que eso cambie, parece que la teoría del Big Bang ha llegado para quedarse.

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Artículo original: “Cosmology 101:
The End”
Por Vanessa D'Amico
Fecha: Marzo 29, 2011
Enlace con el artículo original:
aquí
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